CN111484758A - 一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法 - Google Patents

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高玉斌
王智俊
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Abstract

本发明公开了一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，通过梯度加热对废旧轮胎与熔盐混合料进行热处理，使轮胎胶粒的内外温度得以同步均匀升温，有助于实现后续轮胎胶粉内外的同步高效裂解，同时利用熔盐的熔融特性，使热裂解过程中胶粉内部的二硫键断裂，并使热裂解中的无机硫、钙等杂质组分溶出分散于熔盐体系中；利用高温的气态水分子热能对轮胎胶粉进行热裂解处理，高温气态水分子能够促使轮胎胶粉裂解以形成炭黑等固态产物与烷烃气、水、二氧化碳等气态产物，同时熔盐可溶解于水中得以去除，不仅有效去除无机硫、钙等杂质，且熔盐溶解后在形成的炭黑产物内部留下丰富的孔隙结构，从而获得高品质的炭黑产物。

Description

一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法
技术领域
本发明涉及废旧轮胎处理技术领域，特别涉及一种采用熔盐热处理废旧轮胎 制备炭黑的方法。
背景技术
随着人们物质生活水平的提高，越来越多的家庭或者个人购买汽车，汽车的 使用量逐年增加，同时汽车的报废量也在逐年上涨，相应的废弃轮胎也大量产生， 轮胎主要由橡胶制成，如果直接对轮胎进行废弃，一方面橡胶材质难以降解，会 对环境造成极大的危害，另一方面，天然橡胶的生产却日益受到林木资源的制约， 无法满足现有产业的发展需求。因此做好废旧轮胎的回收利用工作意义重大。热 处理技术在实现快速减容减重的同时能有效回收资源和能源，是一种非常有前景 的固体废弃物处理技术。
CN105950201B公开了一种热解废旧轮胎的系统和方法，该专利利用移动床 热解反应器在450℃～550℃下对废旧轮胎进行热解，得到热解焦、油和气，从 而有效实现了废旧轮胎的资源回收。但废旧轮胎热解产物特别是热解焦附加值 低、缺乏广泛市场的问题也制约了该工艺的推广。
由于热裂解工艺是将废旧轮胎直接加热至裂解温度进行裂解，这不仅造成 轮胎内部结构中的温度难以均衡的达到要求，进而在裂解的过程中，造成轮胎的 局部裂解，使得轮胎裂解周期较长能耗较高，而且还会使得先裂解出来的油分、 气体挥发分、碳黑成分中的杂质在高温作用遭受热分解，进而影响获得的燃料气 的品质以及油分的品质，而且还会导致碳黑的纯度较低，产量降低。既增加了设 备的造价和生产的成本，又增加操作难度和不安全的隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，一方 面提高胎胶料的裂解效率，另一方面提高废旧轮胎热裂解产物炭黑的品质。
本发明采用以下技术方案得以实现：
一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，具体包括以下步骤：
(1)将废旧轮胎经过清洗、干燥后，切割成块10-20目的颗粒，之后将其 置于磁选机中进行磁选除杂处理，得到轮胎胶粒；
(2)将无机盐加热熔融，得熔盐，按照熔盐与轮胎胶粉1:(0.2～0.4)的质 量比加入磁选后的轮胎胶粒，搅拌混合均匀；
(3)将混合后的熔盐轮胎胶粒混合料置于裂解炉内，进行梯度升温处理， 升温至105-110℃，并保温处理0.5-2h，之后以4-8℃/h的升温速率升温至 140-160℃，保温处理1-3min后，继续升温至180-210℃，处理5-10min；
(4)将水通入水分子热能发生装置中，将输出的高温气态水分子通入裂解 炉内，在高温的所述气态水分子热能的作用下对轮胎胶粉进行高温分解处理，同 时气态水分子能够与轮胎胶粒内的有机杂质接触，使有机物杂质得以高温热分 解，生成由焦油、烷烃气、水、二氧化碳和一氧化碳形成的气液混合物以及由碳 黑和钢丝组成的固态物，并对固态产物进行收集。
进一步地，所述无机盐由氯化锌和氯化镁按1：1～3：1的质量比混合而成。
进一步地，在步骤(2)中，加热获得熔盐的温度为200℃～500℃。
进一步地，在步骤(4)通入高温气态水分子之前，先通入惰性气体将裂解 炉内的空气排出形成一个无氧环境的密闭空间。
进一步地，将步骤(4)得到的碳黑初料进行水洗，在90-100℃热水中搅拌 处理10-40min，冲洗将其冷却至常温，获得成品碳黑。
进一步地，所述气态水分子的温度为400℃-800℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
在本发明中通过梯度加热对废旧轮胎与熔盐混合料进行热处理，使轮胎胶粒 的内外温度得以同步均匀升温，有助于实现后续轮胎胶粉内外的同步高效裂解， 提高轮胎胶料的裂解效率，同时无机盐形成熔盐均匀分布在轮胎胶料内，利用熔 盐的熔融特性，使热裂解过程中胶粉内部的二硫键断裂，并使热裂解中的无机硫、 钙等杂质组分溶出分散于熔盐体系中；利用高温的气态水分子热能对轮胎胶粉进 行热裂解处理，高温气态水分子能够促使轮胎胶粉裂解以形成炭黑等固态产物与 烷烃气、水、二氧化碳等气态产物，同时熔盐可溶解于水中得以去除，不仅有效 去除无机硫、钙等杂质，且熔盐溶解后在形成的炭黑产物内部留下丰富的孔隙结 构，从而获得高品质的炭黑产物。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似 的元件或具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解 释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1
采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，具体包括以下步骤：
(1)将废旧轮胎经过清洗、干燥后，切割成块10-20目的颗粒，之后将其 置于磁选机中进行磁选除杂处理，得到轮胎胶粒；
(2)将氯化锌和氯化镁按照2：1的质量比混合得到无机盐，将无机盐加热 至200℃～500℃进行熔融，得熔盐，按照熔盐与轮胎胶粉1:0.3的质量比加入磁 选后的轮胎胶粒，搅拌混合均匀；
(3)将混合后的熔盐轮胎胶粒混合料置于裂解炉内，进行梯度升温处理， 升温至105℃，并保温处理1h，之后以5℃/h的升温速率升温至160℃，保温处 理2min后，继续升温至200℃，处理10min；
(4)先通入惰性气体将裂解炉内的空气排出形成一个无氧环境的密闭空间， 之后通过水分子热能发生装置，将输出的400℃-800℃的高温气态水分子通入裂 解炉内，在高温的所述气态水分子热能的作用下对轮胎胶粉进行高温分解处理， 同时气态水分子能够与轮胎胶粒内的有机杂质接触，使有机物杂质得以高温热分 解，生成由焦油、烷烃气、水、二氧化碳和一氧化碳形成的气液混合物以及由碳 黑和钢丝组成的固态物，并对固态产物进行收集。
(5)将步骤(4)得到的碳黑初料进行水洗，在95℃热水中搅拌处理30min， 冲洗将其冷却至常温，获得成品碳黑。
检测碳黑中的含硫量，其为0.02％。
实施例2
采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，具体包括以下步骤：
(1)将废旧轮胎经过清洗、干燥后，切割成块10-20目的颗粒，之后将其 置于磁选机中进行磁选除杂处理，得到轮胎胶粒；
(2)将氯化锌加热至200℃～500℃进行熔融，得熔盐，按照熔盐与轮胎胶 粉1:0.3的质量比加入磁选后的轮胎胶粒，搅拌混合均匀；
(3)将混合后的熔盐轮胎胶粒混合料置于裂解炉内，进行梯度升温处理， 升温至105℃，并保温处理1h，之后以5℃/h的升温速率升温至160℃，保温处 理2min后，继续升温至200℃，处理10min；
(4)先通入惰性气体将裂解炉内的空气排出形成一个无氧环境的密闭空间， 之后通过水分子热能发生装置，将输出的400℃-800℃的高温气态水分子通入裂 解炉内，在高温的所述气态水分子热能的作用下对轮胎胶粉进行高温分解处理， 同时气态水分子能够与轮胎胶粒内的有机杂质接触，使有机物杂质得以高温热分 解，生成由焦油、烷烃气、水、二氧化碳和一氧化碳形成的气液混合物以及由碳 黑和钢丝组成的固态物，并对固态产物进行收集。
(5)将步骤(4)得到的碳黑初料进行水洗，在95℃热水中搅拌处理30min， 冲洗将其冷却至常温，获得成品碳黑。
检测碳黑中的含硫量，其为0.03％。
实施例3
采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，具体包括以下步骤：
(1)将废旧轮胎经过清洗、干燥后，切割成块10-20目的颗粒，之后将其 置于磁选机中进行磁选除杂处理，得到轮胎胶粒；
(2)将氯化镁加热至200℃～500℃进行熔融，得熔盐，按照熔盐与轮胎胶 粉1:0.3的质量比加入磁选后的轮胎胶粒，搅拌混合均匀；
(3)将混合后的熔盐轮胎胶粒混合料置于裂解炉内，进行梯度升温处理， 升温至105℃，并保温处理1h，之后以5℃/h的升温速率升温至160℃，保温处 理2min后，继续升温至200℃，处理10min；
(4)先通入惰性气体将裂解炉内的空气排出形成一个无氧环境的密闭空间， 之后通过水分子热能发生装置，将输出的400℃-800℃的高温气态水分子通入裂 解炉内，在高温的所述气态水分子热能的作用下对轮胎胶粉进行高温分解处理， 同时气态水分子能够与轮胎胶粒内的有机杂质接触，使有机物杂质得以高温热分 解，生成由焦油、烷烃气、水、二氧化碳和一氧化碳形成的气液混合物以及由碳 黑和钢丝组成的固态物，并对固态产物进行收集。
(5)将步骤(4)得到的碳黑初料进行水洗，在95℃热水中搅拌处理30min， 冲洗将其冷却至常温，获得成品碳黑。
检测碳黑中的含硫量，其为0.03％。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变 型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将废旧轮胎经过清洗、干燥后，切割成块10-20目的颗粒，之后将其置于磁选机中进行磁选除杂处理，得到轮胎胶粒；
(2)将无机盐加热熔融，得熔盐，按照熔盐与轮胎胶粉1:(0.2～0.4)的质量比加入磁选后的轮胎胶粒，搅拌混合均匀；
(3)将混合后的熔盐轮胎胶粒混合料置于裂解炉内，进行梯度升温处理，升温至105-110℃，并保温处理0.5-2h，之后以4-8℃/h的升温速率升温至140-160℃，保温处理1-3min后，继续升温至180-210℃，处理5-10min；
(4)将水通入水分子热能发生装置中，将输出的高温气态水分子通入裂解炉内，在高温的所述气态水分子热能的作用下对轮胎胶粉进行高温分解处理，同时气态水分子能够与轮胎胶粒内的有机杂质接触，使有机物杂质得以高温热分解，生成由焦油、烷烃气、水、二氧化碳和一氧化碳形成的气液混合物以及由碳黑和钢丝组成的固态物，并对固态产物进行收集。
2.根据权利要求1所述的一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，其特征在于，所述无机盐由氯化锌和氯化镁按1：1～3：1的质量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，其特征在于，在步骤(2)中，加热获得熔盐的温度为200℃～500℃。
4.根据权利要求1所述的一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，其特征在于，在步骤(4)通入高温气态水分子之前，先通入惰性气体将裂解炉内的空气排出形成一个无氧环境的密闭空间。
5.根据权利要求1所述的一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，其特征在于，将步骤(4)得到的碳黑初料进行水洗，在90-100℃热水中搅拌处理10-40min，冲洗将其冷却至常温，获得成品碳黑。
6.根据权利要求1所述的一种采用熔盐热处理废旧轮胎制备炭黑的方法，其特征在于，所述气态水分子的温度为400℃-800℃。
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