CN101652233A - 轮胎回收方法及实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回收轮胎，特别是废旧轮胎的方法，具体包括：将废旧轮胎投入高温分解柱；将废旧轮胎暴露在一个交变磁场中以将其加热至橡胶热分解温度；除去橡胶热分解过程中的挥发性产物；冷却热分解产物中的固定残渣；从高温分解柱中移出所述残渣。前述轮胎被分解成碎片，随后通过一个加料口将这些碎片投入高温分解柱，采用频率在1kHz和1000kHz之间的交变磁场来诱导轮胎碎片中的金属线产生感应电流，从而感应加热所述轮胎碎片。本发明同样公开了实施上述方法的一种装置。

Description

轮胎回收方法及实施该方法的装置

本发明涉及轮胎的处理和回收，特别涉及废旧轮胎的处理和回收，其采用热分解方法，通过废旧轮胎的高温分解，将废旧轮胎分解成碎片。

在现有的生产情况下，安全、环境友好和经济的废旧产品回收是一个至关重要的影响因素。因此，现在的趋势毫无疑问的是改进现有废旧产品回收的方法以及简化回收装置，同时增加二者的使用可靠性和安全性，从而在整体上提高废旧产品回收的经济性。现在还需要减少回收处理过程中的能量消耗和花费，并保障更回收产品的再循环。

特别地，在处理和回收轮胎领域，主要在利用热分解处理回回收废旧轮胎领域，用途最广的轮胎回收方法包括电加热待回收轮胎、机械移除连接有轮胎的金属环。这些方法都存在很多不利之处。将整个轮胎投入一个回收装置将会带来显而易见的处理难题，因为待回收轮胎体积的95％都是空气。除此之外，进入回收系统的空气混合裂解气将会引起气体混合物中氮气水平和氧气水平的上升。氮气会显著地降低使用的气态燃料的热值。此外，在每次投料过程中，裂解气都进入回收装置的供给装置的死角，该死角的体积至少和一个轮胎相等，在供给装置的返回运动中，裂解气将会释放到空气中。这将会导致生物环境的破坏，并对操作者构成危险。为了防止上述情况的发生，应采用适当的方法，如采用惰性气体或脱硫气体或水蒸气吹风并密封供给装置。这将会导致整体成本和杂费的增加，从而导致该方法的经济性不加。

另外一个导致高温分解过程和方法的经济效益不佳方面在于，回收装置中的整个轮胎的体积密度较低，大约0.15t/m3，这也会增加执行该方法的整体成本和杂费。将整个轮胎运输到处理设备的成本高于运输分裂的轮胎的成本。

将待回收的轮胎提前分裂成碎片的现有方法同样不具有良好的经济性，因为这些分裂需要使用为该目的设计的特别的装置或采用非传统方法来破坏轮胎，如辅助性爆炸破坏。这种为将轮胎分裂成碎片而特别没计、研发、制造和使用的特别装置将会需要额外的支出，这也同样导致回收装置建设和轮胎回收处理中的难题。采用非传统方法处理废旧轮胎的方法也存在同样的不足。

俄国专利申请No.2057014公开了一种废旧轮胎破坏的方法及实施该方法的装置。该方法包括采用高频率电流如感应电流来通过电流加热金属线来处理轮胎。该方法进一步包括轮胎冷却。采用爆炸法进行废旧轮胎破坏，由于对轮胎爆炸破坏产生的碎片进行重复爆炸，额外的费用将会降低。

上述方法的最本质的缺陷在于，其处理过程过于复杂，并且其效率较低，其只能用于整个轮胎的破坏而不能用于轮胎的完整回收。此外，该方法的复杂性导致实施该方法的装置也过于复杂，这也将导致成本的上升。

俄国专利申请No.2176953也公开了一种废旧轮胎回收装置，该装置可以采用一个金属线中的低频率感应电流来感应加热废旧轮胎。然而将废轮胎放置在通道型感应电炉的磁芯上时，磁芯需要被制作成分裂结构，这一点是与一个重要的工程瓶颈有关。此外，当磁芯分裂时，变压器主要线圈里的电流必须采用一个特殊的调节器来减小，这是由于感应电阻的突然减小将会导致线圈故障。

上述电炉的本质不足之处在于，其不能调节电炉高度的加热功率。

俄国专利申请No.2248881公开了一个热处理废旧轮胎和橡胶制品的方法。该发明中相应用于实施该方法的装置具有一个高温分解柱，其包括：一个轮胎供给装置，预先分裂的废旧轮胎被投料给该供给装置；一个密封投料装置，其连接至一个反应堆，该反应堆连接有一个加热装置和一个卸料装置，该卸料装置用于卸载橡胶高温分解的气体产物并包括一个第二温度区域。所述反应堆也具有用于卸载固定残渣的出口。该发明中相应用于执行该方法的装置也包括：一个固定残渣接收灭火器(receiver-extinguisher)；一个熔炉，在固定残渣被接收灭火器冷却后，热空气进入该熔炉；一个热交换器，其位于反应堆内部。

该装置的本质缺陷在于，其过程复杂并且该废旧轮胎回收程序对轮胎的处理能力较低。同样地，使用该装置的方法也具有过程复杂的缺陷，在反应堆中，在回收利用的200℃～500℃高温分解气体环境下处理废旧轮胎并通过一个分离仪器分离高温分解产物，这就直接导致了该方法过程的复杂。该方法的缺陷还在于其效率低、原料耗用高。

与本发明最为接近的一个装置是乌克兰实用新型申请No.15001，其公开了一个废旧轮胎回收装置，该装置包括：互相之间连续连接的一个轮胎供给装置；一个高温分解柱，其具有一个管型感应器和用于卸载气体高温分解产物、固体高温分解产物的装置。使用该装置进行废旧轮胎回收的方法包括：当轮胎被放置在一个低频率交变磁场中时，通过金属线中产生的电流加热轮胎。

上述装置及其方法的本质缺陷在于，为了提供一个电流强度足够的感应电流来加热钢制轮胎金属线至350℃～500℃，所用磁力线必须通过一个由钢制轮胎金属线所形成的闭合电路。因此，所述方法和装置只适用于回收完整的轮胎。由于该缺陷，需要在橡胶高温分解过程中，加热至1600℃，从而通过熔解来从磁芯移出金属线中的闭合线圈。这就需要较高的电消耗并需要使用一个耐热并绝热材料制成的炉缸，以及一个可以强制冷却的磁芯。另一个缺陷在于，其采用低频率感应电流，直接或者通过一个变压器的AC总输电线的感应功率将会具有较大的功率损失，该损失称作无功功率。

相应地，本发明的一个目的在于提供一种回收轮胎特别是废旧轮胎的方法，该方法具有简便性和多功能性，其可以确保较高的回收能力，因此分裂成碎片的轮胎的回收可以进行采用加热这些碎片，这样就减少了执行该方法的成本，同时也保证了高度的安全性和对环境的无害性。

本发明的另一个目的在于提供一种装置，其用于执行该回收轮胎特别是废旧轮胎的方法，该装置具有简便性和多功能性，其可以确保较高的回收能力并减小回收过程的功率消耗、减小操作该装置的成本，同时保证高度的安全性和对环境的无害性。

根据本发明，上述目的通过回收轮胎特别是废旧轮胎的方法加以实现，其包括：将废旧轮胎供给至高温分解柱中；将废旧轮胎暴露在一个交变磁场中，以将其加热至橡胶热分解温度；除去橡胶热分解过程中的挥发性产物；冷却橡胶热分解产物中的固定残渣；从高温分解柱中移出所述残渣。在该方法中，所述轮胎被分解成碎片，随后通过一个加料口将这些碎片投入高温分解柱，采用频率在1kHz(千赫)和1000kHz之间的交变磁场来诱导轮胎碎片中的金属线产生感应电流，从而感应加热所述轮胎碎片。

将轮胎预先分裂成碎片，从而确保可以降低传送和储存待回收轮胎的成本，同样也确保技术上可以简便的将待回收轮胎投料进入本发明改进的装置中，这提高了本发明方法的经济性。此外，将轮胎预先分裂成碎片也防止了高温分解气体释放到大气中，因为，在回收已经分裂成碎片的轮胎的过程中，在轮胎供给装置中不会形成所谓的“死角”，并且装置内部可以作为一个整体，这就保证了本方法的高度安全性和经济无害性。

适宜地，将所述金属线暴露在频率为1kHz～1000kHz的交变磁场中，以加热所述金属线。将金属线暴露在一个高频率交变磁场中，将会导致金属线的电磁体材料周期性交变磁化，并伴随着放热。交变磁场的这种频率范围是特选的，如果将所述金属线暴露在小于1kHz的交变磁场中，热释放是无用的，对被分裂成碎片的金属线的加热也将是没有效果的。在高于1000kHz的交变磁场下的感应加热也不利于设备，并且相应功率的设备的制造也会存在困难。此外，这么高的频率的使用也不符合经济性。

适宜地，将分裂成碎片的废旧轮胎暴露在一个2kHz～100kHz的交变磁场中，从而对分裂成碎片的废旧轮胎进行感应加热，在该频率范围，可以采用商品化电流发生器及其基础元件。所述频率范围是优选范围，因为通过实验发现，在该频率下，加热过程以一种效率最高的方式进行，并且单位能耗最低。

适宜地，待回收轮胎被分裂成2～8个碎片，因为这种分裂简化了产品投料和卸料进出装置的过程。在一个本发明优选实施例中，轮胎被分裂成碎片，所述碎片的金属线区域的长度在3厘米～20厘米之间。如果将所述轮胎分裂成金属线区域长度小于3厘米的碎片，其经济性较低并且将会导致成本的上升。如果将所述轮胎分裂成金属线区域长度大于20厘米的碎片，这也是不适宜的，因为这将会降低装置中轮胎的体密度，从而增加整体成本和操作该方法的费用。

适宜地，预先分裂成碎片的废旧轮胎被供给至高温分解柱，并在需要的地方添加精炼纯金属。这会使得本发明的方法可以在不具有金属线的情况下也能实施，因为这种情况下，热将会从这些金属物体上释放出来从而加热橡胶。电线、垫圈、螺母以及任何1厘米～20厘米之间的金属物品都可以用做所述精炼纯金属物品。

在本发明的一个优选实施例中，所述轮胎在加料口区域被挤压至不透气的密度。该操作是通过轮胎供给装置实现的。该实施例中，可有效防止有毒高温分解气体向环境中释放，从而确保该方法的高度安全性和对环境的无害性。此外，在挤压分裂成碎片的轮胎的过程中，大部分的空气被挤压出碎片，因此防止了空气进入回收装置，从而有效防止本发明装置的效率的减少和能耗的增大。

本发明的其他目通过一个用于回收轮胎特别是废旧轮胎的装置加以实现，该装置包括：彼此之间相互连续连接的轮胎供给装置；高温分解柱，其具有管型感应器和用于卸载高温分解气体产物和固体产物的装置；所述管型感应器连接有一个具有高频率电流发电机的装置；所述轮胎供给装置为一个装料漏斗，其通过一个加料口和一个螺旋加料机与所述高温分解柱相连接；所述用于卸载高温分解固体产物的装置为一个螺旋卸料机。

本发明的废旧轮胎回收装置包括一个热绝缘的高温分解柱，其可具有一个圆柱形的外形并具有一个耐熔内层。在一个优选实施例中，该耐熔内层采用耐火粘土制成，其包括多铝红柱石3Al₂O₃-2SiO₂(其中Al₂O₃含量为40％，SiO₂含量为60％，)，该耐熔内层的折射及耐火是通过1670℃～1750℃的耐火粘土或1000℃～1400℃的耐热粘土来实现的。

由于使用了具有轮胎供给装置的圆柱形高温分解柱，故采用了装料漏斗和螺旋加料机，所述装料漏斗通过加料口与高温分解柱相连。所述装料漏斗式圆锥形的。所述螺旋加料机也是圆锥形的，在其内部，预先分裂成碎片的轮胎沿着螺旋加料机运动，所述螺旋加料机在主体内部旋转。所述螺旋加料机的倾斜度和直径从输入端向加料口逐渐减小。本发明废旧轮胎回收装置的这种配置可以使得轮胎碎片可以被挤压至不透气的密度并且挤压后的轮胎碎片可以被挤压穿过加料口和高温分解柱，而不是横向进入，这样就使得本发明的装置的内部容积具有一个可靠的密封性能从而防止有毒的高温分解气体扩散到环境中去，从而保证本发明废旧轮胎回收方法对环境的安全性。

高温分解柱配置有一个加热装置。对于该加热装置，采用一个连接至高频率电流发生器的管型感应器。所述管型感应器包括一个线圈，其由金属壳电子管制成，其内腔连接至一个水供给源，以冷却所述线圈。所述线圈缠绕所述高温分解柱并连接至高频率电流发生器的末端。当高温分解柱内部的温度达到350℃时，橡胶分解开始分解并释放出高温分解挥发性产物。所述高温分解挥发性产物从高温分解柱的入口区域的一个气体出口排出。本发明废旧轮胎回收装置的配置使得其可以用于处理预先分裂成碎片的轮胎的回收，因为本发明的装置内部设置有高频率磁场，通过其产生的感应电流可以使得分裂成碎片的轮胎中的钢制轮胎线放热从而进行加热。

所述高温分解柱配置有用于卸载固体高温产物的装置。作为用于卸载固体高温分解产物的装置的螺旋卸料机连接至所述高温分解柱，且该螺旋卸料机具有一个圆柱形的外形。所述螺旋卸料机也配置有一个开口，其用于卸载回收处理过程中产生的产物，如高温分解的焦炭残渣、金属线以及其他的精炼纯金属物品等。所述螺旋体采用水来冷却高温加热的固定残渣。基于本发明的废旧轮胎回收装置的配置，由于采用了螺旋卸料机来挤压高温分解固定残渣并从其中出去高温分解气体，从而保证了本发明的装置使用时是安全并对环境无害的。

附图说明

本发明的具体实施方式通过以下附图做进一步说明：

图1是本发明的一个轮胎回收装置的纵截面视图。

图1是本发明的用于轮胎特别是废旧轮胎回收的装置的一个具体实施方式的纵截面视图。所述轮胎回收装置包括一个高温分解柱1，其优选的但不是必要的具有竖直的圆柱形的外形，其配置有一个加热装置，即管型感应器2，该管型感应器2连接至一个高频率电流发生器3。所述高温分解柱1配置有一个排气管4、一个轮胎供给装置和一个用于卸载高温分解固体产物的装置。所述高温分解柱也配置有一个加料口5。轮胎供给装置包括一个装料漏斗6和一个螺旋加料机7。用于卸载高温分解固体产物的装置包括一个螺旋卸料机8。采用上述装置的本发明的轮胎回收方法包括下述步骤。

将待回收废旧轮胎分裂成碎片，较为适宜地分裂成2～8个碎片，在该过程中，轮胎被分裂从而使得其内部的金属线的长度在3厘米～20厘米之间，这取决于回收中的废旧轮胎的尺寸，分裂后，轮胎被传输至回收设施。

预先简化的轮胎被投入到装料漏斗6中，并随后被螺旋加料机7供给至高温分解柱1的投料窗5，此外螺旋加料机7挤压轮胎碎片至不透气的密度并将轮胎碎片挤入投料窗5，从而防止高温裂解气扩散到环境中，同时也将回收中的轮胎中的空气挤出从而防止该空气扩散到回收装置中。

由于管型感应器2连接至高频率电流发生器3，感应电流在高温分解柱1内部诱导了一个交变磁场。该交变磁场的频率在1kHz～1000kHz。优选地，该交变磁场的频率在2.0kHz～100kHz，因为在这一频率范围，可以使用商品化的高频率电流发生器和基本元件。由于暴露在交变磁场中，在金属线中周期性交变磁化，所述金属线可以是一捆黄铜名牌或金属线，这样金属线快速放热并进一步加热轮胎橡胶。如果处理中的轮胎没有金属线，可以将精炼铁磁体物品，优选1厘米～20厘米的铁碎片，投入到预先分裂成碎片的轮胎中用于放热。

当高温分解柱内部的温度上升至350℃，橡胶开始分解并释放出高温分解挥发性产物。通过上部的排气管4除去所述高温分解挥发性产物，所述高温分解挥发性产物随后被分离并处理，所述排气管4设置在高温分解柱1的入口区域。在温度达到400℃～500℃时，最后的橡胶高温分解开始了，并产生了固定残渣和金属环。高温分解固定残渣在地心引力的作用下下滑至高温分解柱1的底部，并随后被收集并被螺旋卸料机8卸载。所述螺旋卸料机8挤压高温分解固定残渣，从而从中除去高温分解气体以防止其扩散至环境中。在高温分解固定残渣在螺旋卸料机8中的运动过程中，所述高温分解固定残渣被水冷却并相互混杂简化。最后从含碳的物质中分离出所述金属线，如通过磁铁。如果使用了精炼纯金属，同样也可以使用磁铁来分离，然后再次被投入装料漏斗6。

本发明的一个方面在于提供一种轮胎特别是废旧轮胎的回收方法，由于该方法既简便又具有多功能，其可以确保回收过程的高处理量。该方法可以用于回收预先分裂成碎片的轮胎的回收。本发明的方法可以确保降低回收过程中的功率消耗、降低实施该方法的成本，并且该方法具有高度的安全性和对环境的无害性。

本发明的第二个方面自爱与提供一种实施轮胎特别是废旧轮胎回收方法的装置，由于该装置既简便又具有多功能，其可以确保回收过程的高处理量。该装置可以用于回收预先分裂成碎片的轮胎的回收。本发明的装置可以确保降低回收过程中的功率消耗、降低实施该方法的成本，并且该方法具有高度的安全性和对环境的无害性。

前述的详细描述并不用于限制本发明，相反，其用于涵盖本领域技术人员基于本发明所做出的可选方案、变形、修改、等同方案等，上述都应包含在本发明权利要求的范围之内。

Claims (9)

1、一种回收轮胎，特别是废旧轮胎的方法，包含以下步骤：

将废旧轮胎投入高温分解柱；

将废旧轮胎暴露在一个交变磁场中以将其加热至橡胶热分解温度；

除去橡胶热分解过程中的挥发性产物；

冷却热分解产物中的固定残渣；从高温分解柱中移出所述残渣；

其特征在于，所述轮胎被分解成碎片，随后通过一个加料口将这些碎片投入高温分解柱，采用频率在1kHz和1000kHz之间的交变磁场来诱导轮胎碎片中的金属线产生感应电流，从而感应加热所述轮胎碎片。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用频率在2.0kHz和3.5kHz之间的交变磁场来诱导所述感应电流。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一个轮胎被分解成2～8块碎片。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一轮胎被分解成碎片，其金属线区域的长度在3厘米～20厘米之间。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述高温分解柱中沿轮胎碎片插入精炼纯金属物体。

6、如权利要求1～5所述的方法，其特征在于，所述轮胎碎片在加料口区域被挤压至不透气的密度。

7、一种用于回收轮胎，特别是废旧轮胎的装置，包括：

彼此之间相互连续连接的轮胎供给装置；

高温分解柱，其具有管型感应器和用于卸载高温分解气体产物和固体产物的装置；

其特征在于，所述管型感应器连接有一个具有高频率电流发电机的装置；所述轮胎供给装置为一个装料漏斗，其通过一个加料口和一个螺旋加料机与所述高温分解柱相连接；所述用于卸载高温分解固体产物的装置为一个螺旋卸料机。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述高温分解柱是圆柱体。

9、如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装料漏斗和螺旋加料机是圆锥形的。