[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

说明书

本发明公开了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。首先将气态二氧化碳冷却至液态暂存于储存箱，高压柱塞泵抽取液态二氧化碳并加压储存在缓冲箱内，经油浴加热，液态二氧化碳转化为超临界态，通过侧喷嘴使轮胎粉碎釜充满超临界二氧化碳并维持超临界态围压环境，通过中心喷嘴形成超临界二氧化碳射流，在一定压力下即可完成废旧轮胎回收。在完成橡胶一次精碎的同时，超临界二氧化碳具有的高传热传质特性可以降低橡胶脱硫温度、缩短脱硫时间，同步实现胶粉高效脱硫，获得高活性精细胶粉；在粉碎后，轮胎钢丝可完整回收，气态二氧化碳循环使用，具有工艺简单，原理科学，安全高效，节能环保的技术优势。

技术领域

本发明属于废旧轮胎回收与高质量胶粉制作技术领域，具体指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方法。

背景技术

我国废旧轮胎产生量世界第一，堆积成山的废旧轮胎已变成臭名昭著的“黑色污染”，其何去何从已成为一个世界性难题。胶粉制作是废旧轮胎资源化回收的主导方向，被认为是废旧轮胎回收利用的第一步。常温机械粉碎法是目前废旧轮胎的主要回收方法，但其面临严峻的技术瓶颈。一方面，常温机械粉碎包含切圈、抽丝、粗碎、细碎、磁选、纤维分离等工序，回收工艺复杂，且回收过程中由于刀具与轮胎的接触，会不可避免地产生高温，造成安全隐患；其次，常温机械粉碎获得的胶粉粒径较为粗糙，活化程度不高，在质量要求高的领域内的再利用受到限制，因此常温粉碎的胶粉还需要经过化学法、微波法、超声法、微生物法等脱硫处理，才成为再利用价值较高的产品，但是这些方法在打断橡胶内部交联硫键的同时，也会打断橡胶主链碳键，降低胶粉的再利用性能。

因此可以说，目前废旧轮胎回收领域面临的技术问题是橡胶一次粉碎获得的胶粉质量有待提高、橡胶粉碎方式与脱硫方式的脱节以及橡胶脱硫方式对交联硫键的破坏趋向性不足。橡胶粉碎方式决定了粉碎机理，粉碎机理决定了胶粉质量，而胶粉质量直接决定了胶粉再利用性能，提高胶粉再利用性能需从改进粉碎方式上入手。

中国专利CN102284469B公开了一种基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的方法及装置。以超高压水射流冲击胎面胶和胎边胶，调整水射流压力，使胎面胶和胎边胶中的金属丝被切割，并将胎面胶和胎边胶切割成胶粉颗粒。该方法主要依靠水射流的超高压冲击，压力往往高达200MPa，单位能耗较高，且该方法并不涉及橡胶脱硫，胶粉质量仍有待提高。

中国专利CN103963189B公开了一种基于高压水射流粉碎废旧轮胎的回收装置。该方法无需对废旧轮胎进行初步拆解，在不破坏钢丝的同时，能够充分粉碎轮胎胎面胶。但该方法仅涉及橡胶粉碎，并不涉及橡胶脱硫，在获得胶粉后仍然需要进行脱硫活化处理，胶粉质量仍有待提高。

中国专利CN104387611A公开了一种废旧橡胶绿色再生方法。将胶粉、脱硫剂混合后导入充满超临界二氧化碳流体的腔室内，然后利用微波加热进行胶粉脱硫。该方法主要利用超临界二氧化碳流体对橡胶的溶胀、渗透作用，然后利用微波有选择性地打断橡胶交联硫键，但该方法仅涉及对于胶粉的处理，并没有直接以废旧轮胎作为处理对象，橡胶的粉碎方式仍然是机械粉碎，回收处理工艺仍然比较复杂。

中国专利CN106397829B公开了一种基于超临界二氧化碳的废橡胶再生方法。将粗碎筛选出的5-8mm的橡胶粒在超临界二氧化碳中进行充分溶胀，然后置入机械剪切装置中破坏橡胶交联网络结构，实现橡胶粒的脱硫再生。该方法无须事先加热，依靠超临界二氧化碳以及机械剪切实现胶粉脱硫再生，但该方法不涉及整胎回收处理技术，不能有效节省回收工序；橡胶粉碎方法仍然是依靠机械粉碎，不能避免胶粉黏结聚团效应，很难获得粒径精细的胶粉，且胶粉脱硫过程对于交联硫键的趋向性非常有限，可能会导致橡胶主链碳键被严重破坏，影响胶粉再利用性能。

发明内容