本实用新型属于化工技术领域，关于硅橡胶的工业废料处理回收技术，具体涉及硅橡胶裂解灰渣的处理系统。
背景技术：
近年，随着有机硅工业生产的迅猛发展及消费量的快速增长，需要回收利用的硅橡胶裂解灰渣也在大幅度增加。合理有效地处理各种废渣，不仅能降低有机硅产品的成本，更重要的是具有环保作用。
目前，国内外硅橡胶裂解灰渣的二次回收利用方法主要有三种。
第一种方法，将裂解灰渣进行中和、干燥、粉碎和筛分，再经过500~1200摄氏度煅烧1~5小时除去杂质，冷却后的灰渣送入特种磨碎机进行粉碎、筛分成合格的二氧化硅，包装后做为填料使用。用此方法回收的填料（二氧化硅）具有质量稳定、品质高、颗粒均匀、并具有工艺和设备简单，生产过程无污染等特点。该方法提高了灰渣的品质，可在化工、橡胶等行业作为填充剂使用。
第二种方法，先将硅橡胶裂解残渣与水泥、水混合，充分研磨，得到混合胶体；将得到的胶体倒入模具中放在通风处，常温下风干成型自然养护，风干成型后即可得到最终的试件。该方法通过对硅橡胶裂解的回收，避免了其资源浪费、对环境造成污染，同时制备得到了非承重建筑材料，提高了废弃资源的利用率。
第三种方法，将裂解灰渣在中和釜中进行中和反应，再将中和后的料浆从进料斗送入干燥机。同时经风机引风，将从空气加热器出来的热空气从另一端送入干燥机，中性湿物料在热空气的作用下逐渐被干燥成自由流动的粉体，然后从干燥机中排出，载湿空气由风机引出。该方法中，硅橡胶裂解灰渣通过粉碎、分级，得到了一种能够自由流动、pH值在6-8之间、粒径在10-40μm范围内的微米级粉体，提高了裂解灰渣的回收利用率。
但是，利用硅橡胶的边角废料通过裂解回收有机硅环体的过程中，产生较多的灰渣，其量约占15-35%左右，裂解后形成灰渣成分并不单一，其主要成分为白碳黑（硅橡胶的补强剂）、石英砂、碳酸钙（硅橡胶的填料）、氢氧化铝（硅橡胶的阻燃材料）、氧化铁（耐热配合剂）、催化剂十二烷基苯磺酸以及残余极少量的硅烷类油份。对于硅橡胶裂解后的产物来说，灰渣确是可以回收利用，但由于灰渣中含有极少量的硅烷类油份和催化剂，大大缩小了其再次应用的范围。因此需要对灰渣进行物理、化学处理，达到产品二氧化硅一定的纯度及物理性能，满足产品使用要求。
技术实现要素：
本实用新型目的在于提供一种硅橡胶裂解灰渣处理工艺，该工艺针对特定硅橡胶裂解灰渣（其主要成分见下文）进行设计，以有效处理灰渣中的催化剂十二烷基苯磺酸、硫酸、硅烷类油份、水，在提高产品二氧化硅的纯度的同时，并保证排放和废弃物的环保要求。并进一步公开实施该工艺的设备系统。
针对上述目的，本实用新型首先公开一种基于气固非均相连续法的硅橡胶裂解灰渣处理工艺，其特征在于，灰渣首先通过双层旋振筛将灰渣中的大颗粒物筛除，再通过永磁铁器除去金属杂质；然后采用机械粉碎机对灰渣进行初级粉碎，细度要求达到60目；再送入粉体预热器进行灰渣升温；升温后的灰渣由输送机送入粉体热分解器进行十二烷基苯磺酸、硫酸、硅氧烷油份、水、硫酸铁的挥发、分解、氧化等反应，反应温度控制在500摄氏度；粉体中杂质分解完全后被送入粉体预热器与导热油换热后降温冷却，再进入微粉粉碎机进行破碎，粉体颗粒粒径控制在10μm（1500目）以下；再输送至表面处理机，使用表面活性剂对粉体作表面包覆处理，提高粉体二氧化硅表面吸油值和比表面积。
热分解后的酸性气体（主要成分是挥发出的硫酸、有机物十二烷基苯磺酸、硫氧化物（SO2、SO3）、水蒸气、极少量甲烷、乙烯，不含有氯元素气体，不会产生二恶英）由引风机引入高效喷淋吸收塔，经10%的NaOH水溶液吸收后，尾气进入水冷凝器冷凝脱水，脱水后的尾气再进入催化氧化反应器，在复合催化剂作用下，将少量的有机物全部氧化为二氧化碳和水，尾气达标后排放。
基于上述工艺，本实用新型进一步提出一种基于气固非均相连续法的硅橡胶裂解灰渣处理系统，其特征在于，包括：
用于筛除物料中较大颗粒的双层旋振筛；用于提升物料并将其送入双层旋振筛的斗式提升机；用于去除物料中铁质杂质的永磁铁装置；用于对物料进行初步粉碎的机械粉碎机；用于对进行热分解前的物料进行预热的粉体预热器；用于将经过粉体预热器预热的物料传送至粉体热分解器的第一链式输送机；用于对物料进行热分解处理的粉体热分解器；
用于对经过热分解处理的粉体物料进行冷却降温的粉体冷却器；用于对经过粉体冷却器冷却的物料进行进一步粉碎的微粉粉碎机；用于将经过微粉粉碎机进一步粉碎的物料传送到表面处理机的第二链式输送机；用于对产品进行表面活性剂包覆处理的表面处理机；
用于对热分解产生的气体中酸性气体进行处理的喷淋吸收塔；用于去除被送入催化氧化器之前的气体中的水蒸气的水冷凝器；用于对热分解产生的有机气体进行处理的催化氧化器。
所述斗式提升机设置在双层旋振筛一侧，物料斗在低处装填，然后在钢索作用下上升，将物料提升到双层旋振筛入料口处并将物料翻倒入双层旋振筛入料口。机械粉碎机设置在双层旋振筛下方，双层旋振筛下方的出料口与机械粉碎机的上方入料口连接，在双层旋振筛下方的出料口与机械粉碎机的上方入料口之间的连接通道上设永磁铁装置，用于去除经过通道的物料中的铁质等金属杂质；机械粉碎机下方设粉体预热器，机械粉碎机出料口与粉体预热器的入料口连接。粉休预热器出料口与粉体热分解器入料口之间第一链式输送机。
粉体热分解器气体出口与喷淋吸收塔进气口连接，粉体热分解器气体出口与喷淋吸收塔进气口之间设有引风机；喷淋吸收塔出气口连接水冷凝器进气口，水冷凝器出气口连接催化氧化器进料口，催化氧化器设尾气排出口。
粉体热分解器粉体出料口与粉体冷却器入料口连接，粉体冷却器出料口与微粉粉碎机入料口连接，微粉粉碎机的出料口与表面处理机入料口之间设第二链式输送机。表面处理机设成本出料口。
粉体预热器导热油盘管高温流入端与粉体冷却器导热油盘管的高温流出端连接，粉体预热器导热油盘管低温流出端与粉体冷却器导热油盘管的低温流入端连接。在连接粉体预热器导热油盘管低温流出端与粉体冷却器导热油盘管的低温流入端的管路上设有循环油泵。
本实用新型有益效果：本实用新型硅橡胶裂解灰渣深加工处理工艺集自动进料、筛分、初粉碎、热分解、热量回收、粉碎工艺于一体的工艺，使硅橡胶裂解灰渣经过处理后得到一种pH值在6-8之间，粒径在10微米（1500目）的粉体，整体工艺过程简洁、用能合理、且能实现连续操作，不会产生粉尘等其它二次污染问题。从根本上解决了环境污染和节能降耗这一大难题，使DMC的生产更加环保和清洁，达到了循环经济和可持续发展的目的，实现了环境效益、经济效益和社会效益的和谐统一，具有非常良好的工业化应用前景。
附图说明
图1为本实用新型硅橡胶裂解灰渣处理系统结构框图。
图2为本实用新型硅橡胶裂解灰渣处理工艺的工艺流程图。
图3本实用新型硅橡胶裂解灰渣处理工艺的物料平衡图。
具体实施方式
下面结合附图，以具体实例对本实用新型所述的工艺及系统做进一步解释说明。
参照图1。该图所示为本实用新型硅橡胶裂解灰渣处理系统的结构示意图，整个系统包括：斗式提升机、双层旋振筛、永磁铁装置、机械粉碎机、粉体预热器、第一链式输送机、粉体热分解器、粉体冷却器、微粉粉碎机、第二链式输送机、表面处理机、喷淋吸收塔、水冷凝器、催化氧化器。
所述斗式提升机设置在双层旋振筛一侧，物料斗在低处装填，然后在钢索作用下上升，将物料提升到双层旋振筛入料口处并将物料翻倒入双层旋振筛入料口。机械粉碎机设置在双层旋振筛下方，双层旋振筛下方的出料口与机械粉碎机的上方入料口连接，在双层旋振筛下方的出料口与机械粉碎机的上方入料口之间的连接通道上设永磁铁装置，用于去除经过通道的物料中的铁质等金属杂质；机械粉碎机下方设粉体预热器，机械粉碎机出料口与粉体预热器的入料口连接。粉休预热器出料口与粉体热分解器入料口之间第一链式输送机。
粉体热分解器气体出口与喷淋吸收塔进气口连接，粉体热分解器气体出口与喷淋吸收塔进气口之间设有引风机；喷淋吸收塔出气口连接水冷凝器进气口，水冷凝器出气口连接催化氧化器进料口，催化氧化器设尾气排出口。
粉体热分解器粉体出料口与粉体冷却器入料口连接，粉体冷却器出料口与微粉粉碎机入料口连接，微粉粉碎机的出料口与表面处理机入料口之间设第二链式输送机。表面处理机设成本出料口。
粉体预热器导热油盘管高温流入端与粉体冷却器导热油盘管的高温流出端连接，粉体预热器导热油盘管低温流出端与粉体冷却器导热油盘管的低温流入端连接。在连接粉体预热器导热油盘管低温流出端与粉体冷却器导热油盘管的低温流入端的管路上设有循环油泵。
选取华顺有机硅产品生成的硅橡胶裂解灰渣，测得其平均密度约为688kg/m3、粒径分布在74-400微米，经化验分析，该硅橡胶裂解灰渣主要成分见下表：
从上表可见：灰渣含有大量的粒径较小的二氧化硅，因此拟回收灰渣中的二氧化硅，循环再利用作为硅橡胶、硅酮密封胶中的填料。
由于灰渣颗粒度小且含有催化剂十二烷基苯磺酸、硫酸及少量硅烷类油份、水等杂质，常规分离方法如加热、真空抽提技术很难分离出催化剂和硅烷类油份，本实用新型硅橡胶裂解灰渣处理工艺主要基于上述成分的硅橡胶裂解灰渣进行设计。主要包括第一热分解分离提纯、第二分解气体的处理及热量回收利用、第三二氧化硅表面改性处理三大主要工艺环节。
1、基于热分解技术的分离提纯灰渣，经该操作，产品二氧化硅纯度达到85%以上，剩余组分无机盐不影响二氧化硅作为填料使用。
热分解过程中主要为部分十二烷基苯磺酸、硫酸、及硫酸铁和硅烷类油份进行分解。
十二烷基苯磺酸经分解，主要生成乙烯：
C18H30O3S -----------> C6H6 + 6C2H4 + SO3
硫酸经分解，生成水和三氧化硫：
H2SO4 ---------> H2O + SO3
硫酸铁经分解，生成三氧化二铁和三氧化硫：
Fe2(SO4)3 -----------> Fe2O3 + 3SO3
硅烷类油份经分解，生成甲烷、乙烯、三氧化硫：
C8H24Si4O4 ------------> 4CH4 + 2C2H4 + 2Si + 2SiO2
从以上反应式可以看出，热分解后气体产物主要是有机物和酸性气体。
2、分解气体的处理和粉体热量回收再利用，经该操作，将热分解产生的气体中酸性气体中和吸收，有机物氧化成为二氧化碳和水。
具体地，灰渣粉体采用热分解工艺处理后，分解出来的气体通过高效传质喷淋塔吸收酸性气体，吸收后的尾气进入水冷凝器脱除水分，然后再进入催化氧化器，在金属氧化物与贵金属复合催化剂作用下，将有机物全部氧化为二氧化碳和水，尾气达标排放。灰渣粉体经过热分解处理后，温度较高，进入粉碎之前，设立了粉体热交换器，将高温粉体的热量传给导热油，吸收热量的导热油用于加热冷灰渣，以实现能量合理利用。
3、二氧化硅表面改性处理
采用表面活性剂，对粉体二氧化硅作表面包覆处理，以改善粉体二氧化硅在有机材料中的分散性能，提高其吸油值和比表面积，从而改善复合材料的力学性能。通过粉体二氧化硅的表面改性处理，提高了产品的品质，拓宽了产品的使用范围，从而提高产品在市场中的竞争力。
下面以前述某顺有机硅产品生成厂的22t硅橡胶裂解灰渣原料为基础进行实验，实验所使用的整套系统中各主要设备的规格参数见下表：
整个实验的工艺过程及系统设备工作过程记录如下：
1、启动斗式提升机，陆续将原料从双层旋振筛入料口加入双层旋振筛，同启动各设备工作；
2、硅橡胶裂解灰渣原料经过双层旋振筛的筛选，筛除大颗粒，剩余较细颗粒顺通道向下进入机械粉碎机。物料从双层旋振筛进入机械粉碎机过程中，永磁铁吸附物料中铁质等金属杂质；
3、经机械粉碎机初步粉碎获得的60目细小颗粒的物料，进一步进入粉体预热器进行预热，预热后物料被送入粉体热分解器进行分解处理；
4、保持粉体热分解器内部反应温度在500摄氏度左右，分解处理后物料进入粉体冷却器，热分解反应生成的气体（酸性气体及有机气体）进入喷淋吸收塔；
5、酸性气体在喷淋吸收塔内被中合吸收，有机气体被进一步送入催化氧化器氧化反应生成二氧化碳和水，作为尾气排放；
6、在粉体冷却器内部，分解处理后的高温粉体的热量通过盘管交换给导热油，导热油同将热量传递致粉体预热器；
7、经过冷却器的物料进入微粉粉碎机进行进一步粉碎，获得1500目粉末物料；
8、进一步粉碎获得1500目粉末物料进入表面处理机处理表面改性处理，最后输出成品。
待全部22t原料处理完毕，经测试，双层旋振筛总共筛分大颗粒0.55t，经热分解后生成粉体19.548t，共消耗10%氢氧化钠溶液4.47t，产生废碱液5.526t，回收冷凝水0.647t，产生尾气0.199t，消耗表面活性剂0.452t，最后获得产品20.036t。各数据整理如下表：
对上述实验的产品取样检测，结果显示二氧化硅纯度为86.37%。
以上是对本实用新型的处理工艺及处理系统所进行的举例说明，及实验验证，并非对本实用新型技术方案保护范围的限定，其于本实用新型的披露，在本实用新型权利要求描述技术方案基础上，经过非实质性改变而做出的类似工艺及系统均应在本实用新型保护范围之内。