专利名称：处理废旧轮胎的工艺及其所用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及自废旧轮胎回收橡胶以及将其制成橡胶粉的工艺，并涉及该工艺所用的设备。
背景技术：
汽车是当前社会中的重要运输工具，随着经济的发展，仅中国的汽车保有量估计已接近1亿辆，每年报废大量的汽车轮胎。这些废旧轮胎不但是重要的污染源，也是重要的资源，若不能有效地对其回收再生产，将是资源的巨大浪费。制作轮胎的橡胶有合成橡胶、天然橡胶以及它们的混合物。合成橡胶以石油为原料，今天石油资源正日益紧张。天然橡胶来源于橡胶树，其产量受橡胶树的生长速度及橡胶园面积的限制，天然橡胶的产量难于满足轮胎工业日益增长的需求，因此近年来天然橡胶的价格一直居高不下。基于上述原因，回收利用废旧轮胎中的橡胶是本技术领域中一直关注的课题。目前处理废旧轮胎的有代表性的技术是液氮深冷法。该法用液氮将切割后的轮胎冷冻，使之成为脆性体，然后经破碎，去杂物工序回收橡胶。该法的主要缺点是用液氮作冷却介质，由于液氮价格昂贵，使该方法在技术上的优势被经济上的劣势所抵消；由于液氮一经汽化后难以回收，在对环境要求越来越严苛的今天，液态冷冻工艺的合理性正受到人们的置疑。传统的回收废旧轮胎中橡胶的方法，通常只采用简单的筛分，轮胎中所含的杂质不能尽行去除，因而影响了回收橡胶的质量。此外，由于橡胶的粒度与其性能密切相关，粒度大的回收橡胶只能用于生产对拉伸性能要求不高的制品，如胶板、胶管等，而不能用于生产对拉伸强度要求高的产品，如汽车、自行车轮胎，以及用于对粒度有特殊要求的场合，如用作建材添加剂，制作优质的橡胶制品，运动场跑道和用作沥清改性剂等，这些领域要求回收橡胶的粒度至少在120目以下，最好在200目以下。通过降低回收橡胶的粒度，以发挥其潜在的性能，从而提高这种产品的附加值是本领域技术人员追求的目标，然而传统的精细粉碎设备不能完成这一目标，这是因为1.粉碎橡胶的传统的精细粉碎过程需要较长的时间，在此过程中橡胶因摩擦等因素使其温度升高，由脆性体恢复为弹性体，因此为得到120目以下的细粉，需要提供功率更大的制冷设备；2.常规精细粉碎设备中的部件，如球磨、齿磨等因摩擦、冲击等原因而损耗，这些损耗下来的材料成为杂质使得橡胶的质量下降。因此本技术领域一直期待着出现一种能将回收橡胶制成粒度在120目以下的高纯度橡胶粉的方法。
本申请人针对现有技术的这些缺点，提出过一项发明专利申请(申请号00132719.4，发明名称“一种用于低温粉碎橡胶的深冷室”，申请日2000.11.16)。该发明专利提出将废旧轮胎切块放在用制冷机制冷的深冷室中冷冻，然后将其破碎，最后提出橡胶的回收设备。用该专利申请的设备虽然能回收橡胶，但对该设备中的具体组成部件，如切割轮胎的装置，破碎轮胎切块的装置，去除轮胎中所含杂质的装置等描述得不够具体，对回收的橡胶的高纯度未提供切实的保证。此外，在上述专利申请中没有提供用从废旧轮胎中回收的橡胶制备高纯度精细橡胶粉的工艺。为弥补上述不足，本申请人提出了本发明专利申请，它是申请号00132719.4申请的进一步完善和继续。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从废旧轮胎中回收橡胶的工艺；本发明的另一目的在于提供一种用于上述工艺的设备。本发明的又一目的在于提供一种用回收的橡胶制备橡胶粉的工艺以及所用的设备。
本发明的从废旧轮胎回收橡胶的工艺由以下步骤组成将所述废轮胎切割成截面为菱形的正棱柱状的切块，并使其含水量小于0.3％(重量)的预处理步骤；用制冷机将所述废旧轮胎切块冷却至橡胶脆性温度以下的深冷步骤；以及将经冷冻处理后的废旧轮胎的切块破碎去杂质，使回收的橡胶纯度大于99.7％(含炭黑)的破碎去杂步骤。
所述的预处理步骤由以下步骤组成1.对废旧轮胎进行干清洗；2.切去所述旧轮胎两侧的金属轮辋，并沿胎面中心线将所述废旧轮胎平均剖成两半；3.将被剖开的旧轮胎切成截面呈菱形的正棱柱状的切块；所述菱形的长对角线长度不大于8mm；4.使所述正棱柱状的废旧轮胎切块烘干至其所含水分小于0.7％(重量)；5.将去除了水分的所述废旧轮胎切块除湿，使其所含水分降至小于0.3％(重量)，并使其温度降至环境温度。
所述的深冷步骤包括使所述的经预处理的废旧轮胎的切块在温度为-120℃以下的环境中滞留至少12分钟；所述的破碎去杂步骤包括1.将所述的经深冷处理的废旧轮胎的切块滚压，磨碎成粒度小于3mm的废旧轮胎的橡胶颗粒；2.将混在所述废旧轮胎颗粒中的长度小于8mm的帘线纤维及钢丝去除；3.去除混在所述废旧轮胎颗粒中的长度小于3mm的其余的帘线中的细小纤维；4.去除混在所述废旧轮胎颗粒中的磁性物质；5.去除混在所述废旧轮胎颗粒中的非磁性杂质。
用于从废旧轮胎回收橡胶的工艺的设备，由一个预处理工位、一个深冷工位和一个破碎去杂工位组成。所述的预处理工位有顺序设置的清洗机、裁断机、切割机、烘干机及除湿机；所述深冷工位包括一条直的隧道状的深冷室。深冷室通过冷冻介质管与制冷机组相通、在该深冷室的两端分别设有形状、结构和尺寸相同的旋转式进料装置和旋转式出料装置，在该深冷室内设有输送装置和滚磨式破碎机。
所述的破碎去杂工位顺次地包括筛选机、风选机、磁选机和色选机。
所述预处理工位的清洗机是装有多头钢丝-尼龙复合刷的干洗机。所述预处理工位的裁断机包括对称地位于该机两侧的切刀及一把中心切刀。
所述预处理工位的切割机包括一个可以定时按一定距离横向移动的，其上装有横列连续锯齿形刀具的，可绕其中心线旋转的刀具支撑辊和位于该刀具支撑辊下方的砧板。
该深冷工位中的旋转式进料装置和旋转式出料装置都包括一条与所述深冷室中心线垂直的，水平放置的轴，在该轴上设有多块以其长边与该轴固定相连的矩形隔板，该隔板取向与该轴的径向一致，相邻隔板间的夹角相等。在所述矩形隔板两短边端设有与该隔板固定相连的、与所述的轴垂直的两块平的圆形端盖。所述的轴、隔板及端盖放置在一内筒中。该内筒的上部设有进料开口，其下部设有出料开口，所述隔板和端盖与该内筒的内表面的间隙处设有密封条，所述内筒设在与其气密相连的深冷室中，该深冷室中的输送装置包括一条纯棉织制的浸有负离子纤维素的，厚度至少12mm的传送带。支撑传送带的主动托辊与各托辊的外缘可转动地与横梁相连。
将该破碎去杂工位中的滚磨式破碎机设在深冷室中为的是保持轮胎切块的脆性状态以便破碎，它包括两组上、下平行设置的磨辊，相邻的上、下磨辊中心线所构成的平面垂至于水平面，各磨辊的外表面镶有辊套，在该辊套上均匀地布满鳞片状的凸起。两个同步相向转动的上磨辊表面间的距离为10-12毫米；两个异步相向转动的下磨辊表面间距为3毫米。
本发明的回收废旧轮胎的工艺是这样实施的将收集来的废旧轮胎置于预处理工位的全自动干洗清洗机中。清洗机上的尼龙-钢丝复合刷在机械手的控制下贴近所述废旧轮胎。当所述复合刷转动时，其中的钢丝刷去除牢固地附着在所述废旧轮胎表面的异物，尼龙刷则清除松散地附着在所述轮胎表面上的异物。所述的机械手的原理和结构与常规汽车行洗车所用的机械手类同。所述的钢丝-尼龙复合刷的结构是较长的尼龙纤维均匀地排布在刷子的外圈而较短的钢丝排布在刷子的内圈。当然，在条件允许时，也可以用手工及其它方式代替清洗机清洗所述废旧轮胎表面上所附着的异物。
经过清洗机处理的废旧轮胎被移往裁断机中。在该裁断机中，所述旧废轮胎以站立的方式放置。裁断机上的两把侧向刀具从所述废旧轮胎的两侧将含钢丝的内圈割下，然后另一把中间刀具将附述废旧轮胎沿胎面中心线将其均匀地割成两半。此后该被剖开的轮胎被送往切割机。
将被剖开的轮胎平放在切割机的砧板上。装有锯齿形刀具的切割辊压在被平放在砧板上的轮胎上，在其上切成贯穿的锯齿形的切口，然后该切割辊升起并横向移动固定距离，该距离与所述锯齿形刀口的相邻两齿尖之间的距离相等。切割辊横向移动后再次压在砧板上的已经被切过一次的轮胎上，从而将轮胎切成截面为菱形的棱柱状的切块。所述菱形的长对角线长度不大于8mm，长对角线和短对角线的长度比以能够防止轮胎切块自动叠放为度。
收集所得的废旧轮胎的所述切块，并将其送往烘干机烘干，使其中所含水分小于0.7％(重量)。
将烘干后的所述废旧轮胎切块送往除湿机，在该除湿机中进一步排除所述块切中的残余水分，并将橡胶切块的温度降至环境温度，以减轻深冷工位的负荷。
通过输送机将经过上述处理的废旧轮胎切块输往深冷工位的旋转进料装置中。所述切块经内筒上的进料开口陆续落入旋转式进料装置的，由相邻隔板和端盖形成的空间中。电动机带动旋转轴旋转，从而驱使隔板和端盖旋转，所述切块经所述内筒的出料开口被带入深冷室内，然后落在纯棉织制的传送带上。传送带的行进速度由变频电动机控制，它保证所述废旧轮胎切块在深冷室中的，由冷冻机形成的-120℃以下的低温环境中滞留12分钟以上。这段滞留时间足以保证所述切块在接近滚磨式破碎机时成为脆性体。在环境温度固定的条件下，传送带的行进速度取决于深冷室的长度，而所述滞留时间的选择则与所述切块的尺寸密切相关。上述参数可以通过有限的实验或计算确定，而这类实验及计算是在本领域技术人员的能力范围之内的。
当已成为脆性体的所述废旧轮胎切块经所述纯棉输送带的输送而落在位于深冷室中的所述滚磨式破碎机的表面布满鳞片式凸起的相向同步旋转的一对上磨辊上时，在上辊挤压作用下被破碎成尺寸不大于6mm的橡胶粒，该橡胶粒接着落在表面同样布满鳞片状凸起的相向异步旋转的下磨辊上。由于这对下磨辊的两个辊子转速不同，使上述橡胶粒经受研磨，同时由于下磨辊间的间隙较小，因而所述碎块经受碾压，结果被破碎成尺寸不大于3mm的碎粒，所得的废旧轮胎碎粒的尺寸可能远小于3mm，而大部分所述碎粒的粒度为1-3mm。由于所述废旧轮胎切块已被破碎了，所以含在其中大部分帘线纤维及钢丝就与橡胶分开了，碎粒经位于前述滚磨破碎机下游的旋转式出料口排出深冷室以进行分选去杂程序。
将上述的废旧轮胎碎粒用筛选机筛选除长度小于8mm尼龙纤维，再用风选机排除所述的碎粒中的长度小于3mm的尼龙纤维等，再将所得物料送入磁选机以去掉其中的磁性物质，如钢丝等；送入色选机以除去其中的非磁物质，如有色金属、塑料等，最后得到橡胶含量大于99.7％，粒度小于3mm的橡胶颗粒。
本发明的用上述回收橡胶制备橡胶粉的工艺包括如下步骤1.用制冷机使回收的橡胶冷却而脆化；2.回收橡胶经受次冲击、剪切和研磨，而成为粒度小于120目的橡胶粉。
用于上述工艺的设备包括1.深冷室；
2.位于该深冷室中的锤片式粉碎机；所述锤片式粉碎机包括1.一组固定在旋转轴上的锤片，所述锤片呈按一定的方向扭转的多角星形，其尖端有刃口，该锤片组中的各锤片按均匀地错开一个角度的方式布置，致使该锤片组中各锤片尖端部的顶端面形成一个螺旋角为40°-50°的螺旋面，该螺旋面的扭转方向与该旋转主轴的旋转方向相一致；2.一对以所述旋转轴为轴对称地水平固定在所述锤片组两侧的切刀，所述切刀的长度与所述锤片组的长度相同，所述切刀的刀口与锤片的刃口保持规定的间隙；3.位于所述锤片组正下方，并与锤片保持规定间隙的筛网。
上述的使回收橡胶粒深冷的步骤及实施该步骤的深冷室与前述回收橡胶时所经历的深冷步骤和所用的深冷室结构相同，此处不再赘述。
上述制备橡胶粉的工艺是这样实施的将按前述方法得到的来自废旧轮胎的粒度不大于3mm，橡胶纯度大于99.7％的橡胶粒用输送装置送到所述深冷室的旋转式进料装置上方，所述橡胶粒经内套上的进料开口连续地落在所述旋转式进料装置中的，由相邻隔板和端盖形成的空间中。随着旋转式进料装置的旋转轴的转动，位于隔板和端盖形成的空间中的所述橡胶粒连续地进入所述深冷室，并落在所述旋转式进料装置下方的输送带上。电动机推动横梁作上、下往复的平行转动，从而带动托辊转动。位于所述托辊上的传送带在托辊的带动下，载带着落在其上的橡胶粒一起向位于深冷室内另一端的锤片式粉碎机行进。通过控制电动机的转速来控制传送带的行进速度，将其上的橡胶粒在所述深冷室中的滞留时间，即，传送带在一个过程中的行进时间控制在12分钟以上，以保证在-120℃以下的环境温度中将所述橡胶粒转变成脆性体。当所述橡胶粒到达传送带终点时，它们已充分脆化，所述脆化了的橡胶粒经锤片式粉碎机上方的料斗进入该装置中的粉碎室。随着旋转轴的转动，所述的脆性橡胶粒被带往旋转锤片的固定切刀间的间隙处，在该间隙处，所述脆性橡胶粒经受冲击、剪切，然后在锤片和筛网间被研磨，最终被破碎成粒度小于120目，部分小于200目的橡胶粉。由于锤片组中的各锤片是以螺旋状布置的，所以该锤片以螺旋推料器的方式迫使橡胶粉按所述螺旋的走向移动，而不会逆向运动。粉料的有序运动，有利于粉料的收集及工艺流程顺利和连续地进行。由于旋转轴以1490转/分的速度高速旋转，所以所述橡胶粒迅速被粉碎成粒度小于120目的橡胶粉，随后精细粉碎的橡胶粉经旋转式出料装置(出料口设有冷源回收装置)，进入升温降尘室，然后被收集。该升温降尘室设有纱笼分流装置。
图1是本发明用于处理废旧轮胎工艺的设备的组成示意图。
图2是上述设备中的切割机的结构示意图。
图3是上述滚磨式初破机的结构示意图。
图4是本发明制备橡胶粉所用设备中的锤片式粉碎机的侧剖面图。
图5是上述锤片式粉碎机中锤片组布置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图具体地说明本发明参见图1，将收集到的废旧轮胎放入预处理工位1的清洗机1-1中清洗。本发明的处理废旧轮胎的清洗机优选由机械手控制的干洗式清洗机。所述的机械手式的清洗机的结构与用于洗车房的清洗机结构类似。在该机械手式清洗机的臂上装有钢丝-尼龙复合刷。在该复合刷的外圈布有较长的尼龙纤维，其内圈布有较短的钢丝。所述的钢丝-尼龙复合刷在机械手的操控下伸向竖直放置的废旧轮胎的内外表面，随着该复合刷的转动，其中的钢丝将较牢固地附着在轮胎表面上的异物，如泥土、小石子等强力刮下，同时尼龙纤维将它们抹掉。在该清洗过程中用干洗法而不是用常规的湿洗法的原因是尽可能减少附着在该轮胎表面的水分，以免它们在深冷室中结霜。
经肉眼观测，所述废旧轮胎表面的异物已被去除干净后，将其送往裁断机1-2。所述废旧轮胎竖立地被放在裁断机1-2中，裁断机两侧的切刀将该轮胎两侧的金属轮辋割下，裁断机的上部的另一把割刀沿所述废旧轮胎面中心线将其剖成两半。
上述的清洗和裁断工序当然也可以用其它手段，如手工方式完成，本发明优选上述的作业方式。
将被剖开的废旧轮胎送往切割机1-3。参见图2，本发明采用的切割机1-3包括一个切割刀辊3′-1和一切割砧板3′-2。割开的废旧轮胎块3′-3平放在砧板3′-2上，其长度方向与刀辊轴3′-5的方向平行。切割刀辊3′-1的表面沿该辊的轴向平行地设有数列切刀3′-4，该切刀3′-4的刀口呈锯齿状，相邻的两条刀口的夹角为较小的锐角或较大的钝角。当切割刀辊3′-1转动时，其上的切刀3′-4逐渐压在位于砧板3′-2上面的旧废旧轮胎片3′-3上。随着刀辊3′-1的转动，最终在所述废旧轮胎片3′-3上形成一条贯穿的锯齿形刀口3′-6。当锯齿形刀口3′-6形成后，刀辊3′-1抬起，同时刀辊3′-1相对砧板3′-2平行地横向移位，该移动的距离与锯齿形切刀3′-4的相邻的齿宽相等。此后，刀辊3′-1正向转动，与前述相同，在该废旧轮胎片3′-3上又形成一条新的贯穿的锯齿形切口3′-6，这两条相邻的锯齿形贯穿切口3-6′因错开一段距离，于是形成了一连串废旧轮胎切块3′-7。该切块的形状大致为截面呈菱形的棱柱体。这种形状的优点是将所述废旧轮胎的切块随机地混放在一起时，它们不易彼此粘结形较大的块体。所述的废旧轮胎切块3′-7的体积取决于冷冻机组的功率及该切块在深冷室中的预定滞留时间。在本发明举例的条件下，该切块的截面菱形的长对角线的长度以小于8mm为宜。
为防止深冷室中出现结霜现象，需要控制上述废旧轮胎切块中所含的水分。本发明采用但不限于，烘干机1-4去除所述切块中的水分，所述烘干机1-4可以采用粮食机械专用的烘干机。经过烘干处理的切块中的水分应小于0.7％(重量)。
经过烘干处理的上述废旧轮胎切块因烘干而温度上升。为减轻深冷室工位的工作负荷以及进一步去除所述废旧轮胎中所含的水分，将其送往除湿机1-5中作除湿降温处理。本发明采用但不限于，粮食机械专用的除湿机。经过除湿处理后的所述废旧轮胎切块中的水分含量低于0.3％(重量)，其温度低于30℃。
经输送机1-6将上述经过除湿处理的所述废旧轮胎切块送往深冷工位2。参见图1，该深冷工位包括一条隧道状的直深冷室2-1，用于降低深冷室2-1中环境温度的至少三级复叠的制冷机组2-2，分别设在直深冷室2-1两端的旋转式进料装置2-3和旋转式出料装置2-4，以及传送装置2-5。
参见图1，旋转式进料装置2-3和旋转式出料装置2-4的结构，形状和尺寸相同。以旋转式进料装置2-3为例，它包括一条由驱动电动机驱动的旋转轴2′-1，数个以其长边与轴2′-1固定连接，并沿该轴2′-1的径向取向的矩形隔板2′-2，与矩形隔板2′-2的两短边垂直地固定相连的两个端盖2′-6，围住矩形隔板2′-2外缘长边的圆筒状内筒2′-4，所述内筒2′-4与深冷室气密地相连。所述的内筒2′-4具有分别位于其上、下方的进料口和出料口，在矩形隔板2′-2的外缘长边和内筒2′-4的内表面间设有密封装置2′-3，端盖2′-6的外表面和内筒2′-4内表面间也设有密封装置2′-3，从而当隔板2′-2和端盖2′-6随旋转轴2′-1转动时，它们与内筒之间一直是气密的，即，不会因旋转而使外界空气进入深冷室2-1。所述的密封装置，比如，是采用高密度毛毡等制成的。
经输送机1-6落在所述隔板2′-2和端盖2′-6构成的空间中的所述废旧轮胎切块随旋转进料装置2-3的旋转，经内筒2′-4′上方的出料口陆续落在深冷室2-1内的传送装置2-5的传送带2′-7上。本发明传送带2′-7是由纯棉织制的、厚度为12mm的编织物构成，为增加传送带2′-7的强度，其中浸有负离子纤维素。所述的制冷机组2-2，比如是采用三级复叠方式连接，型号为比泽尔(K2923T(B)66-100.2Y)的制冷机构成，本发明优选，但不限于这种制冷机及这种连接方式。
制冷机组的连接方式，取决其中的制冷机的容量，深冷室的尺寸，轮胎切块的预定滞留时间等因素，关键在于只要能将深冷室内的环境温保持在-120℃以下，任何型号的制冷机及其连接方式都是可以接受的。在温度这样低的工作条件下，用于支撑传送带2′-7的托辊2′-8不能选用常规的被动式托辊。为此，本发明选用主动式的托辊。参见图1，本发明的用于深冷室2-1中的输送装置2-5中的托辊2′-8，在靠近其边缘部位设有连杆2′-9，电动机与连杆2′-9可转动地相连接，并使它水平地转动，从而驱动各个托辊2′-8同步地转动。结果各托辊2′-8驱使承载着所述废旧轮胎切块的传送带2′-7运行。传送带走完整个行程后，其上所载的废旧轮胎切块因冷却由弹性体变成脆性体。在传送带的终点，脆化了的废旧轮胎切块经传送装置(未示)送到位于深冷室内的滚磨式破碎机3-1中。参见图3，所述的滚磨式破碎机3-1包括两组上、下布置的磨辊组3′-1和3′-2。磨辊组3′-1和3′-2中的四根磨辊的辊径相同，它们镶有表面上都均匀地布满鳞状的凸起的辊套。磨辊组3′-1中的两磨辊以相同的转速相向转动，磨辊间的间隙要小于所述已经脆化了的废旧轮胎切块的平均尺寸，比如，该间隙保持在10-12mm之间。磨辊组3′-2中的两磨辊也相向地转动，但二者转速不同，该转速差一般为370转/分。此外磨辊组3′-2的间隙较小，一般以不大于3mm为宜。从传送带(未示)落下的所述已脆化了的废旧轮胎切块落在上磨辊组3′-1的两个磨辊表面上，由于此磨辊组3′-1相向转动，它们把所述的废旧轮胎切块带到了该两磨辊间的间隙中。在这里，所述的脆性的废旧轮胎切块因受两磨辊的挤压而碎裂，所产生的碎块则落在下磨辊组3′-2上。同样，因该磨辊组中的两磨辊相向转动，故来自上一磨辊组的废旧轮胎碎块被带到此二辊之间，随二磨辊的相向转动，所述废旧轮胎碎块被进一步挤压而破碎，又由于二下磨辊的转速不同，所述碎块在经受二磨辊的挤压的同时，还经受二磨辊的表面的鳞状凸起的研磨。经过滚磨式破碎机3-1处理后的废旧轮胎碎块的最大尺寸已小于3mm。当所述的废旧轮胎碎块的最大尺寸达到3mm以下时，其中所含的橡胶已与轮胎中其它物质，如帘线纤维、钢丝、有色金属、塑料等充分分开。经滚磨式破碎机破碎的物料，被旋转式出料装置2-4带出深冷室。
经过上述滚磨破碎机处理的废旧轮胎物料经旋转式出料装置2-4的出料口(出料口设有冷源回收装置)被送往筛选机3-2进行筛选。所述的筛选机3-2可以是震动筛类型的常规筛选机。筛选机3-2将所述废旧轮胎中的橡胶粒与尺寸较大(8mm以下)的帘线纤维及钢丝等物分离，筛下的废旧轮胎碎粒含有更多的橡胶组分。
将筛下的碎物送往风选机3-3，以进一步去除尺寸较小(小于3mm)的帘线纤维。风选机3-3可以是常规用于粮食机械工业中的风选机。所述废旧轮胎碎粒经过风选后，其中所含的橡胶含量又进一步提高。
将经过风选的橡胶粒再用磁选机3-4进行磁选，以去除其中所含的磁性物质，如轮胎中所含的钢丝等。常规的磁选机都可用于对所述废旧轮胎碎粒进行磁选，比如，可以选用三辊磁选机。
经过上述磁选的橡胶碎粒还要经受一次色选，以去除所述橡胶粒中所含的非磁性物质，如有色金属、塑料等物。在该工序中所用的色选机3-5可采用常规用于粮食工业中的色选机。经过以上步骤处理过的粒度小于3mm的废旧轮胎碎粒中的橡胶含量可达99.7％(含炭黑)以上。这样的橡胶粒已可直接用于制作橡胶制品，或者用于生产精细橡胶粉，以满足轮胎工业，其它橡胶制品、改性沥青、建筑材料、以及防水材料等方面的需要。
下面叙述粒度小于120目的橡胶粒的制备过程。
将得自前述过程的粒度小于3mm，橡胶含量大于99.7％(含炭黑)的橡胶粒在深冷室4冷冻。该深冷室4与前述的深冷室2-1的结构相同，但其中不设滚磨破碎机3-1，而是设有锤片式粉碎机4-1。参见图4，本发明的锤片式粉碎机4-1包括一个位于其最上方的料斗4-2、与料斗4-2相通的位于其正下方的粉碎室4-3、安装在粉碎室4-3中的锤片组4-4、连接锤片组4-4的旋转轴4-5、以旋转轴4-5为对称轴对称地水平安装在所述粉碎室两侧的切刀4-6、以及位于粉碎室4-3正下方的筛网4-8。所述锤片4-4的截面是按顺时针方向扭转的三角星形，三个角的顶端上有刃口，锤片4-4通过键4-7与旋转轴4-5固定相连。多片锤片组成一个锤片组。在本实施方案中，锤片组有9片锤片。锤片的数目与粉碎效率有关，该数目越大，粉碎效率越高。参加图5，锤片组中各相邻的锤片错开一个相等的角度，从而使该锤片组的外缘的顶端表面形成一个螺旋面，其螺旋角为45°。切刀4-6的长度与锤片组4-4的长度相等。所述橡胶粒在切刀和锤片间经受冲击和剪切，在所述锤片组的外缘表面与所述筛网的间隙中经受精细研磨。
在粉碎室4-3中，所述的脆性橡胶粒经受锤片组的冲击，锤片顶端刀口及切刀刀口的“剪切”及在锤片外缘顶面和筛网间的间隙中的“碾磨”，很快被粉碎成细小的颗粒。由于所述锤片组的主轴以1490/分转速高速旋转，被粉碎的橡胶粉以1～1.2公斤/秒的速度被粉碎至120目(以常州星光机械厂制造的筛网目计)以下，最细达200目的粒度。由于锤片组中的各锤片是按螺旋的方式排列的，所以被粉碎的材料总是按螺旋面推进的方向移动，而不会逆向地或无序地移动，这种物料移动的方式无疑有益于所得粉料的收集及进一步处理。
本发明采用制冷机组取代传统的液氮使橡胶粒深冷。从而不但使运行成本下降，还避免了传统的液氮深冷带来的环境污染问题。用锤片式粉碎装置取代传统的球磨机，钢齿磨等设备使所述橡胶粒精细粉碎，避免了磨球，磨齿与机壳之间的金属冲击和磨擦，从而保证了橡胶粉的高纯度。该粉碎机的高效率保证了回收橡胶在脆性状态下被精细地粉碎。
本发明从废旧轮胎中回收橡胶以及制备橡胶粉的工艺不采用常规的液氮制冷方式，而采用制冷机组制冷，这不但在技术上保证了上述工艺可以以较低的成本运行，避免了因使用液氮而带来的污染环境问题，而且还将传统的间断式的工艺变成了可以连续运行的工艺，这一点为实现生产自动化提供了有力的技术保证。此外按本发明的工艺，在废旧轮胎切块被磨碎后，还要经受筛分、风选、磁选、色选步骤，从而使回收的橡胶纯度很高，可以用作高级橡胶产品的原料。本发明采用锤片式粉碎装置取代传统的球磨机，钢齿磨等设备使所述回收橡胶精细粉碎，避免了磨球，磨齿与机壳之间的金属冲击和磨擦，从而保证了橡胶粉的高纯度。该粉碎机的高效率保证了回收橡胶在脆性状态下被精细地粉碎。
权利要求
1.从废旧轮胎中回收橡胶的工艺，它由以下步骤组成(1)将所述废旧轮胎切割成横截面为菱形的正棱柱状的切块，并使其含水量小于0.3％(重量)的预处理步骤；(2)用制冷机将所述废旧轮胎切块冷至橡胶脆化温度以下的深冷步骤；(3)使经深冷而脆化的所述废旧轮胎切块破碎，去杂而回收纯度为99.7％(含炭黑)以上的橡胶的步骤。
2.权利要求1的工艺，其特征在于所述的预处理步骤由以下步骤组成(1)干洗废旧轮胎；(2)切去所述废旧轮胎两侧的金属轮辋，并沿胎面中心线将所述废旧轮胎剖成两半；(3)将被剖开的所述废旧轮胎切成长对角线长度不大于8mm的截面呈菱形的，正棱柱状的切块；(4)使所述正棱柱状的切块烘干至其所含水份小于0.7％(重量)；(5)使所述切块除湿，至其含水量小于0.3％(重量)，其温度降至环境温度；所述的深冷步骤包括使所述的经上述处理的废旧轮胎切块在温度低于-120℃的环境中滞留至少12分钟；所述的破碎去杂步骤包括(1)将经深冷处理的废旧轮胎切块破碎成粒度小于3mm的废旧轮胎颗粒；(2)去除混在所述废旧轮胎颗粒中的长度小于8mm的帘线纤维及钢丝；(3)去除混在所述废旧轮胎颗粒中的长度小于3mm的帘线纤维及钢丝；(4)去除混在所述废旧轮胎颗粒中的磁性物质；(5)去除混在所述废旧轮胎颗粒中的非磁性物质。
3.用于权利要求1或2的工艺的设备，该设备由预处理工位，深冷工位和破碎去杂工位组成，所述的预处理工位包括顺序设置的清洗机、裁断机、切割机、烘干机及除湿机；所述的深冷工位包括一条隧道状的直深冷室，通过设在所述深冷室中的冷却介质管与之相通的制冷机组，分别设在所述深冷室两端的，形状、结构和尺寸相同的旋转式进料装置和旋转式出料装置，及设在该深冷室中的输送装置；所述的破碎去杂工位顺序地包括设在深冷室中的滚磨式破碎机、筛选机、风选机、磁选机和色选机。
4.权利要求3设备，其中(1)该预处理工位中所述清洗机是装有多个钢丝-尼龙复合刷的，由机械手控制的干洗机；(2)所述的裁断机包括对称地设在该机两侧的切刀及设在其中间部位的中心切刀；(3)所述的切割机包括一个可以定时地按规定距离横向位移的、其上装有横列连续的锯齿状刀具的、可绕其中心线旋转的刀具支撑辊，和位于该刀具支撑辊正下方的砧板；该深冷工位中所述的旋转式进料装置和旋转式出料装置都包括一根水平放置的、与所述深冷室中心线垂直的轴，设在该轴上的、以其长边与该轴固定相连的、按该轴的径向取向的并均匀分布的多块矩形隔板，设在所述矩形隔板短边端、与之固定相连并与所述轴垂直的二个平的圆形端盖，容纳所述轴、隔板及端盖的、上、下方分别有进料开口和出料开口的内筒，设在内筒与隔板、端盖间的密封装置；(4)所述输送装置包括一条纯棉织制的、浸有负离子纤维素的、厚度至少12mm的输送带，支撑该输送带的多个主动托辊，以及与所述主动托辊边缘可转动地相连的横梁；所述破碎去杂工位中的滚磨式破碎机包括两组上、下平行设置的磨辊，相邻的上、下磨辊的中心线构成的平面垂直于水平面，各磨辊的外表面镶着带有均匀的鳞状凸起的辊套，两个同步相向转动的上磨辊表面间的距离为10-12mm，两个异步相向转动的下磨辊表面间的距离为3mm。
5.用权利要求1或2的工艺回收的橡胶制备橡胶粉的工艺，它包括如下步骤(1)使所述回收橡胶粒经受制冷机冷却而脆化；(2)使上述已经脆化了的回收橡胶粒经受冲击、剪切和研磨，成为粒度小于120目的橡胶粉。
6.用于权利要求5的工艺的设备，它包括1)深冷室；2)位于该深冷室中的锤片式粉碎机，它包括(1)一组固定在旋转轴上的锤片，所述锤片呈按一定的方向扭转的多角星形，其尖端有刃口，该锤片组中的各锤片按均匀地错开一个角度的方式布置，致使该锤片组中各锤片尖端部的顶端面形成一个螺旋角为40°-50°的螺旋面，该螺旋面的扭转方向与该旋转主轴的旋转方向相一致；(2)一对以所述旋转轴为轴对称地水平固定在所述锤片组两侧的切刀，所述切刀的长度与所述锤片组的长度相同，所述切刀的刀口与锤片的刃口保持规定的间隙；(3)位于所述锤片组下方，并与该锤片组保持规定间隙的筛网。
全文摘要
本发明提供从废旧轮胎回收橡胶的工艺，包括将废旧轮胎切成切块并除去水分的预处理步骤，通过深冷室使切块脆化的步骤以及将脆化了的切块破碎并去除其中杂质的步骤。本发明还提供了用于上述工艺的设备，包括将废旧轮胎切块的预处理工位，将切块深冷的工位以及将切块破碎并去除其中杂质的工位。本发明工艺制得的橡胶的纯度可达99.7％以上。本发明还提供用回收橡胶制备120目以下的橡胶粉的工艺，包括使橡胶冷冻脆化及使脆化的橡胶经受冲击、剪切和研磨的步骤。本发明提供了用于该工艺的设备，它包括温度低于－120°的深冷室及设有锤片组和切刀的锤片式粉碎机，该粉碎机可以迅速将其破碎成粒度小于120目以下的橡胶粉。
文档编号B29B17/00GK1590060SQ20041004649
公开日2005年3月9日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者赵宝林 申请人:赵宝林