废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法与流程

本发明涉及废旧轮胎处理领域，主要涉及一种废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，推动了汽车普及，导致轮胎用量也越来越多，造成废旧轮胎的大量堆积和严重的环境污染，废旧轮胎循环利用已是当今世界的重大课题。未来我国废旧轮胎循环利用是一个朝阳产业，常见的回收利用废旧轮胎的方式主要包括：焚烧、热裂解、生产胶粉胶粒等。比如用来生产码头鱼礁、橡胶制品和跑道，还可以用来制作防水材料，或者可以用来加入到沥青中，使沥青稳定性更好，通常的将废旧轮胎制备碳黑产品是将废旧轮胎进行热裂解处理后，将热裂解处理下来的残留物作为碳黑产品；然而这样的炭黑产品环境污染程度高，灰分较高、分散性不好，与橡胶相容性差，售价低，经济效益差，市场竞争力弱。

2、如何让裂解炭黑得到更多方面的应用，提高其附加值，是当前需要解决的迫切问题，炭黑价格较低廉，但干燥基固定碳可达到75％以上，碳含量较高，可考虑做成其他附加值高的产品，众所周知，活性炭市场较好，考虑进行造粒制成颗粒活性炭，活化后得到成品活性炭，提高轮胎回收利润。大多研究者考虑研究制备活性炭、由于其拥有特殊的多孔结构、比表面积大，吸附能力强，用途非常广泛，主要用于空气净化、城市污水处理、饮用水深度处理、印刷油墨的除杂，产品脱色等，活性炭现在供不应求，市场价格很高。

3、然而现有技术中对轮胎裂解炭黑的处理多为将其直接活化，得到的再生活性炭的碘值始终不能达到活性炭的活性要求，从而制约了废旧轮胎处理的进展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，先对轮胎裂解炭黑进行一系列前处理，去除影响其活性的成分，后再造粒、活化，可以大大提高再生活性炭的性能。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，包括如下步骤：

3、(1)裂解、前处理：废旧轮胎裂解碳化处理后，经过磁选除铁、研磨后得到粗炭黑粉末，将粗炭黑粉末先进行酸洗、再碱洗和水洗，得到粗炭黑；

4、(2)造粒：向粗炭黑中加入造粒剂后进行造粒，得到造粒粗炭黑；

5、(3)活化：将造粒粗炭黑置于回转窑再生炉中，通入空气和水蒸气，在850～950℃下进行活化，得到再生活性炭。

6、经过发明人研究发现，轮胎裂解得到的炭黑灰分和挥发份分别在15％～20％和5％～9％之间，本发明先对裂解炭黑进行酸洗和碱洗，去除炭黑中的灰分和挥发份，然后再造粒、活化，大大提高了再生活性炭的碘值，即提高了再生活性炭的吸附性能；对粗炭黑进行造粒，可以减少高温活化过程的炭失，大大提高了废旧轮胎的利用率。

7、具体地，所述步骤(1)中，研磨后所得粗炭黑粉末粒度为200～400目；酸洗过程所用的酸是硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种，酸的质量浓度为10～15％；碱洗过程所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，碱的质量浓度为5～10％；碱洗后将粗炭黑粉末用蒸馏水洗至中性。废轮胎经裂解碳化工艺处理后，热裂解反应器排出炭渣后经预处理单元磁选除铁机磁性除铁，去除钢丝铁屑杂质，形成粗炭黑并经料仓回收；粗炭黑经炭黑粉粉碎机超细研磨，研磨至符合与工业炭黑相近的粒度，约为200～400目。

8、所述步骤(2)中，造粒剂加入量为造粒机中混合物料总重量的1～3％；造粒时粗炭黑粉末中加入废活性炭，加入量为粗炭黑粉末质量的10～30％。由于研磨后的炭黑表面光滑，密度轻，分散性好，不易粘结，需要加入一定量的造粒剂用造粒机进行粘结，增强机械性能，提高使用寿命。所述造粒剂为硅酸钠、糖蜜、硬酯酸、多糖类、木质素、煤焦油中的至少一种。

9、造粒时需要选择合适的造粒剂对处理后的炭黑进行造粒，造粒剂可选择有机和无机造粒剂，造粒剂过少造粒粘结性能较差，粘结作用不强；过多时在活化阶段的高温条件下失重率高，留下大量空隙，柱状块相互连接融并，同时需要考虑加入部分无机粘结剂提高炭黑的机械强度，因此造粒剂一方面可以增强炭黑的机械强度，另一方面可以提高炭黑的抗氧化能力和吸附性，使活化效果更好。

10、活化过程是利用回转窑再生炉对造粒粗炭黑进行干燥活化，并通入少量的空气与水蒸气，此时可以加入一些废活性炭，并且所述废活性炭是吸附vocs类有机质形成的，例如制药企业所产废活性炭，或者吸附化工尾气产生的废活性炭，此处需注意一定不能是吸附重金属后的废活性炭，这是由于本发明的方案中对废活性炭中吸附的vocs即可挥发有机质进行利用，活化过程中，废活性炭吸附的有机废气在高温下解析出来，并与氧气反应生成水汽、二氧化碳等气体，从而进一步提高活化效果。因此从另一方面来讲，本发明的技术方案也为吸附vocs类的废活性炭的处理提供了方向。

11、再生后的活性炭沉淀在回转窑底部，经冷却、包装回收得到成品活性炭，回转窑利用密封效果较好的鳞片式密封，生产可有效降低能耗，通过回转窑连续转动的特点，使造粒后的活性炭得到充分翻动，进而水蒸气与活性炭接触更均匀，活化效果更好。

12、活化在850～950℃温度下进行，在一定温度范围内，碳化温度越高，碳化时间越长，水蒸气量越大，形成碳骨架越多，狭小空洞越多，吸附性越强，但过高温度和过大水蒸气量会过渡活化，形成大孔，强度较差，过低会使碳孔较少，不利于吸附性的碘值提高。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：第一，裂解炭黑中含有灰分，灰分会覆盖炭黑的活性点，灰分祛除是关键，需要用酸洗将灰分有效除去，打开炭黑表面的原有孔隙；第二、通过加入造粒剂，改变炭黑的机械强度和粘结性能，提高炭黑颗粒之间的团聚程度，同时用造粒机进行造粒，提高炭黑活化的再生得率；第三、用回转窑再生炉设备加热气化对炭黑进行再生，能耗低，设备运行稳定，连续翻转使炭黑与水蒸气进行有效均匀接触活化，再生效果好，碘值恢复明显；第四、为了更进一步提高炭黑的吸附性能，向炭黑中加入一部分废活性炭作为更进一步改进，提高再生碘值。

技术特征：

1.一种废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，研磨后所得粗炭黑粉末粒度为200～400目。

3.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，酸洗过程所用的酸是硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种，酸的质量浓度为10～15％。

4.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，碱洗过程所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，碱的质量浓度为5～10％。

5.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，碱洗后将粗炭黑粉末用蒸馏水洗至中性。

6.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述造粒剂为硅酸钠、糖蜜、硬酯酸、多糖类、木质素、煤焦油中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，造粒剂加入量为造粒机中混合物料总重量的1～3％。

8.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，造粒时粗炭黑粉末中加入废活性炭，加入量为粗炭黑粉末质量的10～30％。

9.根据权利要求1所述的废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，其特征在于：所述废活性炭是吸附vocs类有机质形成的。

技术总结
本发明涉及废旧轮胎处理领域，主要涉及一种废旧轮胎炭黑再生活性炭的方法，包括如下步骤：(1)裂解、前处理；(2)造粒；(3)活化。经过发明人研究发现，轮胎裂解得到的炭黑灰分和挥发份分别在15％～20％和5％～9％之间，本发明先对裂解炭黑进行酸洗和碱洗，去除炭黑中的灰分和挥发份，然后再造粒、活化，大大提高了再生活性炭的碘值，即提高了再生活性炭的吸附性能；对粗炭黑进行造粒，可以减少高温活化过程的炭失，大大提高了废旧轮胎的利用率。

技术研发人员：穆元,刘友舫,崔亮亮,吴卫林,吴昊,郭鹏飞,洪骏,童新松
受保护的技术使用者：安徽浩悦生态科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12