[发明专利]一种基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置及应用方法

权利要求书

1.一种基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：

包括超临界二氧化碳输入系统、轮胎粉碎装置、油浴加热系统、胶粉回收装置和控制系统；

所述超临界二氧化碳输入系统包括依次管道连接的二氧化碳气瓶（1）、制冷装置（3）、液态二氧化碳储存箱（4）、高压柱塞泵（5）和二氧化碳缓冲箱（6）；

所述轮胎粉碎装置包括轮胎粉碎釜（11）、设置于釜底的轮胎固定支架（12）、设置于釜顶的中心喷嘴（10）、侧喷嘴（9）以及伺服电机（13）；轮胎粉碎釜（11）内提前置入占轮胎橡胶质量10~20%的脱硫剂；

所述油浴加热系统包括油浴加热箱（16）；所述油浴加热系统的油浴加热箱（16）通过两条加热管道分别对二氧化碳缓冲箱（6）和轮胎粉碎釜（11）加热；

所述胶粉回收装置包括第一胶粉敛集器（21）、第二胶粉敛集器（24）和空气压缩机（27）；

所述控制系统包括压力控制元件、温控元件、控制终端（14）和计算机（15）；

所述超临界二氧化碳输入系统通过主管再分成两支管连接到轮胎粉碎釜（11）顶端，两支管尾端对应连接到中心喷嘴（10）和侧喷嘴（9），轮胎粉碎釜（11）底部连通到胶粉回收装置，胶粉回收装置再连接到超临界二氧化碳输入系统构成循环体系；

所述控制系统连接到伺服电机（13）、压力控制元件和温控元件，并通过压力控制元件、温控元件监测并控制临界二氧化碳输入系统、轮胎粉碎装置和胶粉回收装置。

2.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述超临界二氧化碳输入系统中制冷装置（3）、液态二氧化碳储存箱（4）均设置有压力控制元件和温控原件。

3.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述侧喷嘴（9）的支管设置有双向阀（7），中心喷嘴（10）设置有单向阀（8）。

4.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述中心喷嘴（10）设置于轮胎固定支架（12）正上方。

5.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述轮胎粉碎装置内部设置有轮胎固定支架（12），轮胎固定支架（12）连接到伺服电机（13）。

6.根据权利要求1所述基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述二氧化碳缓冲箱（6）的温度为31.1~40℃，所述轮胎粉碎釜（11）的温度为60~150℃。

7.根据权利要求1所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述胶粉敛集器包括第一胶粉敛集器（21）和第二胶粉敛集器（24），两者串联；第一胶粉敛集器（21）中部设置有第一筛网（22），第二胶粉敛集器（24）中部设置有第二筛网（25）；第一胶粉敛集器（21）顶部管道连通到轮胎粉碎釜（11）底部，下端侧面设置有第一胶粉敛集阀（19）；第二胶粉敛集器（24）顶部管道连通到第二胶粉敛集器（24）底部，上端设置有胶粉敛集阀（26），下方侧面管道连通到空气压缩机（27）；空气压缩机（27）再连通到二氧化碳气瓶（1）。

8.根据权利要求7所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置，其特征在于：所述第一筛网（22）为20~30目，所述第二筛网（25）为300目。

9.一种利用权利要求1所述的基于超临界二氧化碳射流的废旧轮胎粉碎与脱硫一体化装置回收废旧轮胎、制备高活性胶粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将二氧化碳气瓶加热，获得的气态二氧化碳经过制冷装置降温至-20~5℃，储存于液态二氧化碳储存箱内；

步骤2：将废旧轮胎涤净干燥后，置于轮胎粉碎釜的轮胎固定支架中，始终保持胎面垂直于中心喷嘴，并在釜内提前置入占轮胎橡胶质量10~20%的脱硫剂，油浴加热装置维持二氧化碳缓冲箱温度处于31.1~150℃，并维持轮胎粉碎釜内温度处于31.3~150℃；

步骤3：高压柱塞泵将液态二氧化碳从液态二氧化碳储存箱抽入二氧化碳缓冲箱内，并加压至10~20MPa，液态二氧化碳将转变为超临界态，然后经轮胎粉碎釜内的侧喷嘴喷出，釜内超临界二氧化碳围压将增加至7.38~20MPa，将废旧轮胎浸没在超临界二氧化碳环境5~10分钟，使轮胎橡胶得到充分溶胀；

步骤4：超临界二氧化碳由轮胎粉碎釜内的中心喷嘴喷出，形成轴心动压为25~50MPa的超临界二氧化碳射流，直接冲击粉碎轮胎，通过控制轮胎固定支架的移动实现整条轮胎的粉碎；

步骤5：待粉碎完成后，打开第一胶粉敛集阀，此时超临界二氧化碳将自然转化为气态二氧化碳，从轮胎粉碎釜喷出，气流将携带胶粉、纤维，同时输配至第一胶粉敛集器与第二胶粉敛集器，利用第一胶粉敛集器内置的第一筛网完成胶粉与纤维的分离，并允许所有胶粉颗粒通过；利用第二胶粉敛集器内置的第二筛网完成胶粉敛集，并保证滤出的二氧化碳气体中无胶粉掺杂；最后，气态二氧化碳通过气体压缩装置送入二氧化碳气瓶，实现循环利用。