专利名称：精细胶粉或微细胶粉加工生产线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精细胶粉或微细胶粉加工的生产线，特别是一种废橡胶粉碎再利用的自动化控制生产系统。
橡胶制品有着许多优良的性能，用途十分广泛。自从进入工业化社会以来，橡胶制品的使用量越来越大，随之产生了由大量橡胶废弃物所带来的环境问题据统计，1997年全世界橡胶消耗量为1677万顿，而产生的废橡胶量已达1000多万吨。目前我国橡胶的总消耗量在200万吨左右，废橡胶量约120万吨，居世界第二位。废橡胶中主要是大量的废旧轮胎，他们在自然界难以分化降解，形成严重的黑色污染。将废弃的硫化橡胶粉碎成精细胶粉或微细胶粉后再次使用，是解决废硫化橡胶的资源化再生利用，综合解决环境保护与资源问题的有效途径。该领域的现有技术主要是低温冷冻粉碎工艺与常温粉碎工艺两类。前者利用液氮或空气压缩冷冻系统将废旧轮胎粉碎，它可以完成废橡胶的回收利用，但是其工艺需要消耗大量电能，使生产成本过高。同时这种工艺所得到的胶粉颗粒，其几何物性不理想，与其他材料结合的性能较差，影响了它的再利用效果。常温粉碎工艺又分为溶剂法与机械法，机械法的机械包括有刀盘式、辊轧式、齿盘式与螺杆挤出式。他们克服了冷冻法的不足，具有较好的发展前景，但橡胶可在-50～150℃范围内保持高弹性、高柔韧性，对它的精细与微细粉碎较之硬质材料要困难的多。胶粉的粒度越小，则其再利用的效果就越好，附加值也越大。但目前本领域的机械设备只能加工粗胶粉、细胶粉与60目左右的精细胶粉；80目以上的精细胶粉、微细胶粉以及超微细胶粉的加工则非常困难，尚未出现满足大规模工业生产需要的成套设备。
本发明将提供一种制取废硫化橡胶精细与微细胶粉的成套生产设备。该套生产线能够在常温下利用机械方法将废硫化橡胶粉碎成80目以上更细的精细与微细胶粉，解决一般机械粉碎工艺粉碎粒度过大的难题，同时其粉碎后得到产品的几何物性优于冷冻法生产的胶粉，能耗又远低于冷冻工艺。
完成上述发明任务的方案是，精细胶粉或微细胶粉加工生产线包括以下核心设备细碎机为若干台锥体磨，将粗粉粉碎到40～60目，分离除杂装置包括离心分离机、空气分选机与磁力分选机，在细碎机细碎送料的中途，接入离心分离机，经过1～2道离心分级、磁力分选与空气分离，将纤维、钢丝与胶粉进一步分离，并将胶粉按粒度分级。
浸渍罐(混合罐)液相、固相的混合罐体，设有进料口、出液口以及搅拌器。细碎机输出的40～60目的细胶粉送入混合罐，罐内加入水基促碎剂，水混合液与胶粉的重量比为1.5∶1～2.5∶1。成份混合后，送入精微粉碎机。
精微粉碎机，由橡胶微细粉磨机构成。橡胶微细粉磨机由锥形动静偶件构成磨头，动力机带动动磨头旋转，锥形动静偶件的两个对应面由硬质材料构成，并设有沟槽，沟槽为一条三维曲线，与锥面素线形成一定角度，并自上而下由深变浅(1.2～0.8mm，由宽变窄(1.5～0mm)，沟槽的边缘带有刃口。磨头表面的硬质材料，可以是高合金工模具钢，例如Cr12MoV.LD.HRC＞58；或在锥体表面堆焊(喷焊)金属陶瓷，例如WC.TIC等HRC＞63；或者采用表面硬化处理，例如Ni-P化学镀层，物理气相沉积(PVD.)高硬度耐磨性能层(W.Ti.V.等的化合物)HRC＞65。沟槽可以起到储料、供料和控料的作用。废旧橡胶的粗粉经水基促碎剂浸泡后，混合液与胶粉进入锥形动静偶件的中间，在旋转中，受到自身重力、气压力、摩擦力、撞击力、剪切力、离心力以及高频滚动等复合力的作用下，物料被有效地分散、粉碎、混合，从而获得80目以上的精细或微细胶粉。
分离过滤装置橡胶微细粉磨机输出的精细或微细胶粉与混合液进入该装置，将混合液与胶粉离心分离，并过滤后，干燥。
橡胶微细粉磨机锥形动静偶件表面的硬质材料，可以是高合金工模具钢，例如Cr12 MoV.LD.HRC＞58；或在锥体表面堆焊(喷焊)金属陶瓷，例如WC.TIC等HRC＞63；或者采用表面硬化处理，例如Ni-P化学镀层，物理(PVD.)高硬度耐磨性能层(W.Ti.V.等的化合物)HRC＞65。在橡胶微细粉磨机上可以设置锥形动静偶件的间隙调整环，对偶件的间隙进行微调。还可以设置转速调整机构，或动力机采用调速电机，用以调整转速，以适应不同的物料。
本方案的优化方案是将以上核心设备与辅助设备一起，建立一个包括各工艺步骤的完整的生产系统，其中各设备分别构成子系统，即粗碎子系统由刀盘式破胶机、辊轧式破胶机与筛分机构成。将废旧轮胎，切割、剔出胎侧缘钢丝圈后，送入刀盘式破胶机，在刀盘式的加工室内切成料块，再进入辊扎式的破碎机。出料尺寸再由5目左右(约4MM)到30目左右(约0.5MM)，经往复筛获得约30目左右的粗胶粉。
细碎子系统由锥体磨构成，与分离除杂装置(见后叙的“分离除杂子系统”)互相连接。将30目左右的粗胶粉通过锥体磨，将粗粉粉碎到40～60目，中途通过空分将纤维进一步分离，在反料中途经过1～2道离心分级。
精微碎子系统由橡胶微细粉磨机与浸渍罐构成。橡胶微细粉磨机由锥形动静偶件构成磨头，动力机带动动磨头旋转，锥形动静偶件的两个对应面由硬质材料构成。将40～60目的细胶粉送入橡胶微细粉磨机进一步细化，入机前先进入混合罐，罐内加入水基促碎剂，水混合液与胶粉的重量比为2∶1，活化剂与水的重量比为2％，混合液中的胶粉在特殊的磨头内进一步细化最终获得80目以上的精微细胶粉。
上料辅助子系统由皮带输送机、封闭式螺旋输送机与封闭刮板式输送机等构成。胶块的输送采用皮带输送机，5目以上的胶粒与细粉用封闭式的螺旋输送机(立式、卧式)及封闭刮板式输送机(水平、倾斜)用闸板式的控料口进行多口配料。
分离除杂子系统离心分离机、空气分选机与磁力分选机构成。轮胎中一般含有钢丝和纤维，重新作为轮胎的胶粉对此有严格的要求，为此要在粉碎过程中从胶粉中剔除。用磁选装置可吸出钢丝等铁磁物质；用空分装置可用胶粉与纤维的重量差异，通过离心力的作用将其纤维分离。为了在加工的过程中，较彻底的剔除钢丝与纤维，应在不同的阶段分别加入3～5道上述工序，胶粒加工到不同细度(例如5目大小、15目大小、30目大小)后分别加入磁选装置；在更细一级(例如15目大小、30目大小、60目大小)分别加入空分装置。
水循环子系统。工艺用水一方面是浸渍细胶粉与之混合的水基促碎剂用水，一方面是各类胶粉的加工设备冷却用水。这些水都循环利用，其中后者通过冷却泵降温。
前端准备系统包括轮胎的清洗设备、割除钢丝设备与切割机。在进入粗碎子系统前，轮胎要清洗要除去胎侧缘粗钢丝(大于直径φ900MM的轮胎要分割为二)，为进入粗碎作好准备。
后端完工系统包括筛选设备、离心分离、过滤设备与干燥设备以及包装机械。经各级粉碎系统后的胶粉经分级(根据要求)筛选后，凡达到要求(例如80目)或更细的精、微细胶粉，就可进入自动包装线。少量未达标的胶粉再返回生产线再次加工。
控制系统。胶粉生产线采用WL-300X集散控制系统(DCS)和生产管理与调度的管理信息系统(MIS)，然后综合形成自动化胶粉生产系统(CIMS)。
以上所述各步骤中的胶粉目数，均可以按照生产的需要上下调整。
本发明提供的这种精细胶粉或微细胶粉加工生产线，可以设计成一条年产5000～10000吨废轮胎橡胶胶粉的设备系统，由粗碎、细碎、精微细碎、上料辅助、分离除杂、水循环、前端准备、后端完工等八个子系统组成。整个生产线采用三级(现场级、控制级、管理级)生产线及管理综合自动化控制系统(CIMS)实现了人、财、物等信息的统一采集、整理、分析处理。这是一个用废旧轮胎作原料，最终加工成精微细高质量胶粉的现代生产系统。该工艺能够在常温下利用机械方法将废硫化橡胶粉碎成80目以上更细的精细与微细胶粉，其产品质量，胶粉生产的规模，生产过程的安全环卫状况，整合后的系统性，以及自动控制的程度与水平已达到目前全国行业领先，国际先进的水平。
图1为本发明工艺流程示意图；图2为实施例中80目胶粉生产线带控制点工艺方框流程图；图3为橡胶微细粉磨机组成示意图；图4为橡胶微细粉磨机中锥形动静偶件结构示意图；图5为动磨头表面螺旋沟槽结构示意图。
实施例1，参照图1～图3采用一条完整的由粗碎到细碎，进而精细碎、微细碎的制粉系统，并采用自动控制系统。各种设备按照图1的工艺流程连接，从一条轮胎(子午胎或斜交胎)开始，最终加工成精细、微细胶粉。该系统可划分为粗碎子系统、细碎子系统、精微碎子系统、上料辅助子系统、分离除杂子系统、水循环子系统、前端准备系统、后端系统及全程控制系统。八个子系统分述如下1、粗碎子系统。对于废旧轮胎，凡直径大于φ900MM，要切割成两半，小于φ900MM的在剔出胎侧缘钢丝圈后送入LP37破胶机，在刀盘式的加工室内切成30×30MM料块，再进入三道共8台辊扎式的破碎机。出料尺寸再由5目(约4MM)到30目(约0.5MM)，途经两道以上磁选剔除钢丝，经两道以上剔出纤维，至此经往复筛获得约30目的粗胶粉。
2、细碎子系统。将30目的粗胶粉通过12台XJF-500锥体磨，将粗粉粉碎到40～60目，中途通过空分将纤维进一步分离，在送料中途经过1～2道离心分级。
3、精微碎子系统。参照图4、图5橡胶微细粉磨机，由锥形动静偶件分别构成静磨头9与动磨头21，箭头表示进料、出料方向。调速电机12带动动磨头以旋转，转速R.P.M 2930。锥形动静偶件的两个对应面由Cr12MoV.LD.高合金工模具钢构成，HRC＞58。两个对应面上设有沟槽4，沟槽与锥面素线形成一定角度，形成一条三维曲线，曲线与锥体素线成20～45°角，并自上而下由深变浅(1.2～0.8mm，由宽变窄(1.5～8mm)。沟槽的边缘带有锋利的刃口。锥形动静偶件的间隙调整环6可以对偶件的间隙进行微调。废旧橡胶的粗粉经水基促碎剂浸泡后，经料斗5进入锥形动静偶件的中间，在旋转中，受到自身重力、气压力、摩擦力、撞击力、剪切力、离心力以及高频滚动等复合力的作用下，物料被有效地分散、粉碎、混合，从而获得精细或微细胶粉，从出料口20送出。图中5为定子支架，7为固定杆，10为离心盘，11为溢流孔，19为主轴，2为水咀。
4、上料辅助子系统。胶块的输送采用皮带输送机，5目以上的胶粒与细粉用封闭式的螺旋输送机(立式、卧式)及封闭刮板式输送机(水平、倾斜)用闸板式的控料口进行多口配料。
5、分离除杂子系统。轮胎中一般含有钢丝和纤维。从新作为轮胎的胶粉对此有严格的要求，为此要在粉碎过程中从胶粉中剔除。用磁选装置可吸出钢丝等铁磁物质；用空分装置可用胶粉与纤维的重量差异，通过离心力的作用将其纤维分离。为了在加工的过程中，较彻底的剔除钢丝与纤维，应在不同的阶段分别加入3～5道上述工序，胶粒加工到5目大小、15目大小、30目大小后分别加入磁选装置；在15目大小、30目大小、60目大小分别加入空分装置。
6、水循环子系统。工艺用水一方面是浸渍细胶粉与之混合的水基促碎剂用水。一方面是各类胶粉的加工设备冷却用水。这些水都是循环利用的。前者视物料处理量按比例相应补充之，而后者则通过冷却水泵始终保持工艺所限定的温度(小于30℃)。
7、前端准备系统。在进入粗碎子系统前，轮胎要清洗要除去胎侧缘粗钢丝，大于直径φ900MM的轮胎要分割为二。为进入粗碎作好准备。
8、后端完工系统。包括筛选设备、离心分离、过滤设备与干燥设备以及包装机械。经各级粉碎系统后的胶粉经分级(根据要求)筛选后，凡达到80目要求或更细的精、微细胶粉，就可进入自动包装线，以25公斤为单位自动称量包装入库。少量未达标的胶粉再返回生产线再次加工。
控制系统胶粉生产线采用WL-300X集散控制系统(DCS)和生产管理与调度的管理信息系统(MIS)，然后综合形成自动化胶粉生产系统(CIMS)。具有模拟量与开关量各200点的系统规模。胶粉生产的自动化系统分为三级(令牌网)网络将现场控制设备(现场级)与控制操作设备(控制级)有机连接形成DCS，用以太网将DCS与MIS再有机结合。生产过程的工艺参数就地控制显示，重要的参数引入中央控制室供操作人员监视和控制。全厂的信息人、材、物、生产过程统--采集整理、分析、处理，以高效率组织经营生产活动。此外对胶粉防火防爆以及生产过程的环卫检测等进行控制，通过防爆电子定温探测器，智能光电感烟探测器及火灾报警系统，通过环境温湿度检测仪及静电检测仪等。
权利要求
1.一种精细胶粉或微细胶粉加工生产线，包括以下核心设备细碎机为若干台锥体磨，与分离除杂装置连接，分离除杂装置包括离心分离机、空气分选机与磁力分选机，在细碎机细碎送料的中途，分别接入离心分离机与磁选机，浸渍罐(混合罐)液相、固相的混合罐体，设有进料口、出液口以及搅拌器，水混合液与胶粉混合后，送入精微粉碎机，精微粉碎机，由橡胶微细粉磨机构成，橡胶微细粉磨机由锥形动静偶件构成磨头，动力机带动动磨头旋转，锥形动静偶件的两个对应面由硬质材料构成，并设有沟槽，沟槽为一条三维曲线，与锥面素线形成角度，并自上而下由深变浅，由宽变窄，沟槽的边缘带有刃口，分离过滤装置橡胶微细粉磨机输出的精细或微细胶粉与混合液送入该装置。
2.按照权利要求1所述的精细胶粉或微细胶粉加工生产线，其特征是权利要求1的核心设备与辅助设备一起，建立一个包括各工艺步骤的完整的生产系统，其中各设备分别构成子系统，包括粗碎子系统由刀盘式破胶机、辊轧式破胶机与筛分机构成，细碎子系统由锥体磨构成，与分离除杂装置(见后叙的“分离除杂子系统”)互相连接，精微碎子系统由橡胶微细粉磨机与浸渍罐构成，上料辅助子系统由皮带输送机、封闭式螺旋输送机与封闭刮板式输送机等构成分离除杂子系统离心分离机、空气分选机与磁力分选机构成，在不同的阶段分别加入3～5道上述工序，胶粒加工到不同细度后分别加入磁选装置，在更细一级分别加入空分装置，水循环子系统工艺用水一方面是浸渍细胶粉与之混合的水基促碎剂用水，一方面是各类胶粉的加工设备冷却用水，这些水都循环利用，其中后者通过冷却泵降温，前端准备系统包括轮胎的清洗设备、割除钢丝设备与切割机，后端完工系统包括筛选设备、离心分离、过滤设备与干燥设备以及包装机械，控制系统，胶粉生产线采用WL-300X集散控制系统DCS和生产管理与调度的管理信息系统MIS，然后综合形成自动化胶粉生产系统CIMS。
3.按照权利要求1所述的精细胶粉或微细胶粉加工生产线，其特征是橡胶微细粉磨机锥形动静偶件表面的硬质材料是高合金工模具钢，或在锥体表面堆焊、喷焊金属陶瓷，或者采用表面硬化处理Ni-P化学镀层，或物理气相沉积高硬度耐磨性能层。
全文摘要
精细胶粉或微细胶粉加工生产线,包括以下设备:细碎机为锥体磨,中间接有分离除杂装置,在细碎机细碎送料的中途,分别接入离心分离机与磁选机。将细胶粉送入浸渍罐与水基促碎剂混合,水混合液与胶粉进入橡胶微细粉磨机在锥形动静磨头内进一步细化,最终获得80目以上的精微细胶粉。以上核心设备与辅助设备一起构成生产线。本生产线能够在常温下利用机械方法将废硫化橡胶粉碎成80目以上更细的精细与微细胶粉。
文档编号C08J3/12GK1318577SQ0111360
公开日2001年10月24日 申请日期2001年5月9日 优先权日2001年5月9日
发明者金文庆, 沈福顺, 贺健 申请人:南京伟龙环保实业有限公司