CN115851002A - 一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末90～95份、粘结剂：0.1～2份、表面活性剂0.1～3份及扩孔剂0.1～5份；包括以下步骤：S1、制备成核溶液；S2、高速混合蒸汽润湿；S3、送入造粒机，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；S4、烘干造粒成品。本发明工艺降低了裂解碳黑湿法造粒产品颗粒强度，提高了内部硬芯规整度、以及减小了尺寸等；本发明能够扩大裂解碳黑在橡胶部件中应用范围，提高替代橡胶配方中N系列炭黑份数，降低橡胶制品的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶填料生产技术领域，特别涉及一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺。
背景技术
裂解碳黑是废旧轮胎热裂解的产物之一，经过深加工处理后，其结构与传统的N系列炭黑相似，可以替代N系列炭黑在橡胶领域中应用，降低了橡胶制品的生产成本。目前裂解碳黑的造粒方法与N系列碳黑的造粒方法相同，主要是通过湿法造粒工艺完成。其工艺主要分为裂解碳黑与工艺水的混合、搅齿造粒、滚筒干燥及筛分工艺。但是由于裂解碳黑来源于废旧轮胎，在成分与N系列炭黑相差较大。裂解碳黑中含有20％左右的灰分，其主要为二氧化硅、硫化锌、陶土、碳酸钙等无机填料。裂解碳黑在湿法造粒的过程后，其产品的颗粒强度要比N系列碳黑的颗粒强度高的多、内部容易产生硬芯、而且颗粒尺寸不规整且偏大，从而影响了裂解碳黑在橡胶中的分散，而且容易导致客户次品数量增多，难以扩大裂解碳黑的使用。
发明内容
针对背景技术中描述的缺陷，本发明提供了一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其产品性能优良，方便推广。
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末90～ 95份、粘结：0.1～2份、表面活性剂0.1～3份及扩孔剂0.1～5份；
包括以下步骤：
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
作为优选的，所述裂解碳黑的目数为325～1250目。
作为优选的，所述粘结剂包括木质素磺酸钠、淀粉、黄糊精、水溶性酚醛树脂、瓜尔胶、羧甲基纤维素钠、黄原胶、水性聚酰胺、蜜糖、蔗糖、葡萄糖中的至少一种。
作为优选的，所述表面活性剂包括直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯(10)醚、聚乙二醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油单酯、重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、扩散剂NNO、扩散剂MF、脂肪醇聚氧乙烯醚类中的至少一种。
作为优选的，所述扩孔剂为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸氢铵、尿素、草酸中的至少一种。
作为优选的，所述S2至少具有以下条件中的一种：
1)所述高速混合机的转速为100～300r/min；
2)所述蒸汽的压力为0.1～0.5mpa；
3)所述蒸汽处理时间为10～30min；
4)所述蒸汽处理后的物料水分为10～20％。
作为优选的，所述S3至少具有以下条件中的一种：
1)所述第一台造粒机和第二台造粒机均为搅齿造粒机；
2)所述第一台造粒机的转速为50～150r/min；
3)所述第二台造粒机的转速为150～300r/min；
4)所述第一台造粒机的湿料粗颗粒的直径为10～50mm；
5)所述第二台造粒机的湿料细颗粒的直径为2～5mm；
6)所述裂解碳黑湿料与成核溶液的进料重量比为100：(45～50)；
7)所述第一台造粒机与第二台造粒机的转速比为1：(1～6)。
作为优选的，所述滚筒筛筛网的尺寸为1～3mm。
作为优选的，所述裂解碳黑成品的最大颗粒强度＜70cN，平均颗粒强度＜50cN。
本发明的有益效果为：
本发明以废旧轮胎热裂解后焦渣原料着手，达到了废旧资源高附加值再利用的效果；
通过本发明工艺降低了裂解碳黑湿法造粒产品颗粒强度，提高了内部硬芯规整度、以及减小了尺寸等；
本发明能够扩大裂解碳黑在橡胶部件中应用范围，提高替代橡胶配方中N系列炭黑份数，降低橡胶制品的生产成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末90～ 95份、粘结剂0.1～2份、表面活性剂0.1～3份及扩孔剂0.1～5份；
包括以下步骤：
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
所述裂解碳黑的目数为325～1250目。
所述粘结剂包括木质素磺酸钠、淀粉、黄糊精、水溶性酚醛树脂、瓜尔胶、羧甲基纤维素钠、黄原胶、水性聚酰胺、蜜糖、蔗糖、葡萄糖中的至少一种。
所述表面活性剂包括直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯(10)醚、聚乙二醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油单酯、重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、扩散剂NNO、扩散剂MF、脂肪醇聚氧乙烯醚类中的至少一种。
所述扩孔剂为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸氢铵、尿素、草酸中的至少一种。
所述S2至少具有以下条件中的一种：
1)所述高速混合机的转速为100～300r/min；
2)所述蒸汽的压力为0.1～0.5mpa；
3)所述蒸汽处理时间为10～30min；
4)所述蒸汽处理后的物料水分为10～20％。
所述S3至少具有以下条件中的一种：
1)所述第一台造粒机和第二台造粒机均为搅齿造粒机；
2)所述第一台造粒机的转速为50～150r/min；
3)所述第二台造粒机的转速为150～300r/min；
4)所述第一台造粒机的湿料粗颗粒的直径为10～50mm；
5)所述第二台造粒机的湿料细颗粒的直径为2～5mm；
6)所述裂解碳黑湿料与成核溶液的进料重量比为100：(45～50)；
7)所述第一台造粒机与第二台造粒机的转速比为1：(1～6)。
所述滚筒筛筛网的尺寸为1～3mm。
所述裂解碳黑成品的最大颗粒强度＜70cN，平均颗粒强度＜50cN。
实施例1：
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末90 份、粘结剂0.1份、表面活性剂0.1份及扩孔剂0.1份；裂解碳黑的目数为350目。
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
实施例2：
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末91 份、粘结剂0.3份、表面活性剂0.5份及扩孔剂1份；裂解碳黑的目数为500目。
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
实施例3：
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末92 份、粘结剂0.5份、表面活性剂1份及扩孔剂2份；裂解碳黑的目数为700目。
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
实施例4：
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末93 份、粘结剂1份、表面活性剂1.5份及扩孔剂3份；裂解碳黑的目数为900目。
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
实施例5：
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末94 份、粘结剂1.5份、表面活性剂2份及扩孔剂4份；裂解碳黑的目数为1000目。
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
实施例6：
一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末95 份、粘结剂2份、表面活性剂3份及扩孔剂5份；裂解碳黑的目数为1250目。
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
对比例1：
对比例1提供了超微裂解碳黑的制备方法，包括裂解碳黑粉末90份、粘结剂0.1份、表面活性剂0.1份；裂解碳黑的目数为350目，参考实施例1，区别在于：不加任何扩孔剂，其余步骤相同。
对比例2：
对比例2提供了超微裂解碳黑的制备方法，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末90份、表面活性剂0.1份及扩孔剂0.1份；裂解碳黑的目数为350目；参考实施例1，区别在于：不加任何粘结剂，其余步骤相同。
对比例3：
对比例3提供了超微裂解碳黑的制备方法，参考实施例1，区别在于：步骤S3不同，其余步骤相同。对比例3的步骤S3为：只用一台造粒机进行湿法造粒。
对比例4：
市售裂解碳黑湿法造粒产品，生产厂家为安徽某环保科技有限公司，型号为EN660。
对比例5：
市售N系列碳黑湿法造粒产品，生产厂家为江西黑猫炭黑股份有限公司，型号为N660。
实验例1
检测以上各实施例和各对比例中制得的裂解碳黑湿法造粒产品的水份、粉末率、平均颗粒直径、平均颗粒硬度、最大颗粒直径、最大颗粒强度，结果如下表1所示。
表1实施例与对比例产品的性能检测结果
综上，本发明实施例制备的裂解碳黑湿法造粒产品，颗粒直径较小，颗粒强度明显降低，粉末率较低。
本发明以废旧轮胎热裂解后焦渣原料着手，达到了废旧资源高附加值再利用的效果；通过本发明工艺降低了裂解碳黑湿法造粒产品颗粒强度，颗粒尺寸与颗粒强度均能接近于系列碳黑，提高了内部硬芯规整度、以及减小了尺寸等；本发明能够扩大裂解碳黑在橡胶部件中应用范围，提高替代橡胶配方中N系列炭黑份数，降低橡胶制品的生产成本。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，包含如下重量份的原料：裂解碳黑粉末90～95份、粘结剂0.1～2份、表面活性剂0.1～3份及扩孔剂0.1～5份；
包括以下步骤：
S1、制备成核溶液：粘结剂，表面活性剂加入扩孔剂溶液中；
S2、裂解碳黑预先投入到高速混合机内，并用蒸汽进行润湿；
S3、润湿物料送入第一台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第一台造粒机内，得到湿料粗颗粒；随后再经过第二台造粒机，并同时将成核溶液充分雾化送入第二台造粒机内，得到湿料细颗粒；
S4、烘干：将步骤S3得到的湿料细颗粒经过滚筒干燥机烘干至水分含量小于2.5％，再经过滚筒筛得造粒成品。
2.根据权利要求1所述的一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于：所述裂解碳黑的目数为325～1250目。
3.根据权利要求1所述的一种改善裂解炭黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于：所述粘结剂包括木质素磺酸钠、淀粉、黄糊精、水溶性酚醛树脂、瓜尔胶、羧甲基纤维素钠、黄原胶、水性聚酰胺、蜜糖、蔗糖、葡萄糖中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种改善裂解碳黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，所述表面活性剂包括直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯(10)醚、聚乙二醇、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油单酯、重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、扩散剂NNO、扩散剂MF、脂肪醇聚氧乙烯醚类中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种改善裂解碳黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，所述扩孔剂为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸氢铵、尿素、草酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种改善裂解碳黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，所述S2至少具有以下条件中的一种：
1)所述高速混合机的转速为100～300r/min；
2)所述蒸汽的压力为0.1～0.5mpa；
3)所述蒸汽处理时间为10～30min；
4)所述蒸汽处理后的物料水分为10～20％。
7.根据权利要求1所述的一种改善裂解碳黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，所述S3至少具有以下条件中的一种：
1)所述第一台造粒机和第二台造粒机均为搅齿造粒机；
2)所述第一台造粒机的转速为50～150r/min；
3)所述第二台造粒机的转速为150～300r/min；
4)所述第一台造粒机的湿料粗颗粒的直径为10～50mm；
5)所述第二台造粒机的湿料细颗粒的直径为2～5mm；
6)所述裂解碳黑湿料与成核溶液的进料重量比为100：(45～50)；
7)所述第一台造粒机与第二台造粒机的转速比为1：(1～6)。
8.根据权利要求1所述的一种改善裂解碳黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，所述滚筒筛筛网的尺寸为1～3mm。
9.根据权利要求1所述的一种改善裂解碳黑颗粒强度的湿法造粒工艺，其特征在于，所述裂解碳黑成品的最大颗粒强度＜70cN，平均颗粒强度＜50cN。
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