TWI548702B - 廢輪胎之脫飛灰製程 - Google Patents

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Description

廢輪胎之脫飛灰製程
本發明係關於一種脫飛灰的製程，特別是關於一種可對廢輪胎進行高去除率的脫飛灰的廢輪胎之脫飛灰製程。
關於習知的廢輪胎的回收方法，大致可分成兩種。其中之一種方法是物理式的處理方法，該方法係先使廢輪胎粉碎後，再分離鋼絲、尼龍及橡膠，接著回收橡膠製成再生膠。然而，再生膠屬於再製物，其品質較差不適宜再作為生產輪胎之原料，從而可供回收再利用的資源效能不高。其中之另一種則是化學式的處理方法，其在將廢輪胎粉碎後，進一步添加適當比例的催化劑，並在適當的溫度及壓力下進行裂解，以裂解出氣體、混合油品、碳黑及殘留物等。其中，混合油品可再以適當方法(如分餾法)分離出輕油、汽油、煤油、柴油與重油等高經濟價值的副產物，從而使廢輪胎得以充分回收再利用。
由上述說明可知，以裂解方法處理廢輪胎較具有實質上的回收效益，因此，目前之研發大多針對此類方法。然而，熱裂解回收碳黑大多灰分(ash)含量過高，從而使得熱裂解回收碳黑 的市場價值不高，且用途不廣。
綜觀前所述，本發明之發明人經多年苦心潛心研究，思索並設計一種廢輪胎之脫飛灰製程，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種廢輪胎之脫飛灰製程，以解決習知裂解回收碳黑灰分(ash)含量過高的問題。
根據本發明之目的，係提供一種廢輪胎之脫飛灰製程，其包含下列步驟：進行前置程序，其為先對裂解後之碳黑進行研磨，並以磁選方式去除或移除顆粒之金屬物質；進行第一去灰分程序，其為利用酸性溶液及螫合劑對研磨後之碳黑進行酸洗；進行第一清水洗程序，其為以清水洗滌酸洗後之碳黑直至濾液呈中性；以及乾燥清水洗後之碳黑，以得到去灰分後之碳黑。
較佳地，更可包含下列步驟：進行第二去灰分程序，其為利用鹼性溶液對研磨後或酸洗後之碳黑進行鹼洗；以及進行第二清水洗程序，其為以清水洗滌鹼洗後之碳黑直 至濾液呈中性。
較佳地，裂解後之碳黑之研磨可研磨至30~320目，而磁選方式可在6000~15000高斯下進行。
較佳地，酸性溶液可為鹽酸、硝酸、硫酸、過氯酸、甲酸、乙酸、乳酸或草酸；螫合劑可為氯化銨、硝酸銨或乙二胺四乙酸(EDTA)。
較佳地，酸性溶液之濃度可在0.10M~18.0M，而螫合劑之濃度可在0.01M~10.0M之間，酸性溶液與碳黑之混合比例可為1/1~1/30g/Ml，螫合劑與碳黑之混合比例可為1/1~1/30g/Ml。
較佳地，第一去灰分程序利用攪拌方式酸洗碳黑，攪拌碳黑與酸性溶液之混合的反應溫度可在25℃~120℃，而攪拌碳黑與酸性溶液之混合的攪拌時間可為10分鐘至120分鐘。
較佳地，鹼性溶液可為鹼金屬(IA族)的氯鹽、溴鹽、碘鹽、氫氧化鈉或氨水及其鹽類。
較佳地，鹼性溶液之濃度可在0.10M~10.0M，且碳黑與鹼性溶液之混合比例可為1/5~1/50g/mL。
較佳地，第二去灰分程序係利用攪拌方式鹼洗該碳黑，攪拌碳黑與鹼性溶液之混合的反應溫度可在25℃~120℃，攪拌碳黑與鹼性溶液之混合的攪拌時間可為30分鐘至480分鐘。
較佳地，第一去灰分程序的灰分去除率可大於第二去灰分程序的灰分去除率。
承上所述，本發明之廢輪胎之脫飛灰製程可有效地將裂解碳黑的灰分含量降低，從而提高裂解碳黑之純度，以增加市場 價值及用途。
S11~S14‧‧‧步驟
S21~S22‧‧‧步驟
第1圖 係為本發明之廢輪胎之脫飛灰製程之第一實施例之步驟圖。
第2圖 係為本發明之廢輪胎之脫飛灰製程之第二實施例之步驟圖。
第3圖 係為本發明之廢輪胎之脫飛灰製程之第三實施例之步驟圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
請參閱第1圖，其係為本發明之廢輪胎之脫飛灰製程之第一實施例之步驟圖。如圖所示，本發明之廢輪胎之脫飛灰製程主要用於將以熱裂解方法處理廢輪胎後所得到的碳黑，藉由氧化還原的方式來去除灰分。脫飛灰製程包含下列步驟：(S11)進行前置程序，先對裂解後之碳黑進行研磨，並以磁選方式去除顆粒之金屬物質；(S12)進行第一去灰分程序，係利用酸性溶液及螫 合劑對研磨後之碳黑進行酸洗；(S13)進行第一清水洗程序，以清水洗滌酸洗後之碳黑直至濾液呈中性；以及(S14)乾燥清水洗後之碳黑，以得到去灰分後之碳黑。
上述的步驟(S11)中，主要是對廢輪胎在熱裂解後所得到的碳黑進行研磨及磁選。其中，對於熱裂解，簡單來說，就是在無氧或缺氧的條件下，將待裂解物(如廢輪胎)加熱以產生熱化學變化，以使其中所含的有機物質分解成氣體、液體(如裂解油)及固體殘餘物等三相產物，從而達到待裂解物的熱分解，而本發明中的廢輪胎之熱裂解的相關技術係為所屬技術領域具有通常知識者所熟知，於此便不再加贅述。上述的步驟(S11)中，研磨係為利用研磨機或研磨設備將裂解後之碳黑研磨至30~320目而成近似粉狀物，接著再利用磁選機以6000~15000高斯的工作條件對研磨後的碳黑進行磁選，以篩選出例如鋼絲、棉絮、纖維、橡膠焦炭及砂石等雜物。
上述的步驟(S12)中的，第一去灰分程序，實質上即為酸洗去灰分程序，其中酸性溶液可使用常用的無機酸或有機酸；無機酸例如鹽酸、硝酸、硫酸、過氯酸等；有機酸例如甲酸、乙酸、乳酸、草酸等。另外，螫合劑可選自氯化銨、硝酸銨、乙二胺四乙酸(EDTA)之其一或其組合。在第一去灰分程序中，即為藉由上述的酸性溶液與螫合劑之混合來對研磨及磁選後的碳黑進行酸洗。進一步來說，酸性溶液之濃度可配置為0.1M~18.0M，而螫合劑之濃度可配置為0.01M~10.0M，接著，將研磨及磁選後的碳黑與酸性溶液以1/1~1/30g/mL之混合比例進行混合，而碳黑與螫合劑混合的體積比同樣以1/1~1/30g/mL之混合比例進行混合，並在預定條件下進行攪拌。較佳地，攪拌的反應 溫度可為25℃~120℃，而攪拌時間可為10分鐘至120分鐘。
就上述的碳黑、酸性溶液與螫合劑三者間的混合舉例來說，酸性溶液與螫合劑濃度分別取2M與1M，由於碳黑與酸性溶液、螫合劑混合比皆為1/30g/mL，因此，取10g的碳黑，則酸性溶液為濃度2M之溶液取300ml，螫合劑則可依濃度計算添加量，添加至300ml濃度為2M的酸性溶液中，螫合劑例如為氯化銨，其分子量53.49，按添加公式計算：10(g)(碳黑)x1(M)(濃度)x30(混合比)x53.49(分子量)/1000=16.047(g)(螫合劑)故，將螫合劑(氯化銨)添加16.047g至300ml濃度為2M的酸性溶液中，以產生300ml的酸性溶液濃度為2M與螫合劑濃度為1M的溶液，再將10g的碳黑與300ml的混合後的溶液進行混合即可。
裂解後之碳黑在經由前述前置程序及第一去灰分程序的處理後係可有效的、大幅的降低或去除碳黑中的灰分之含量。在大幅度的降低或去除碳黑中的灰分之含量後，可依序的進行步驟(S13)及(S14)，即可獲得高純度的碳黑。其中，步驟(S13)的清水洗清及步驟(S14)，乾燥碳黑並無特定的處理條件，而乾燥碳黑較佳地可為靜置乾燥，其餘部份，於此便不再加以贅述。
請參閱第2圖，其係為本發明之廢輪胎之脫飛灰製程之第二實施例之步驟圖。本發明之廢輪胎之脫飛灰製程亦可包含一連串進行的第二去灰分步驟，其主要是以鹼洗去灰分程序，其可在前置程序及第一去灰分程序之間進行，亦可在步驟(S13)完成後接續進行。較佳地，一連串進行的第二去灰分步驟在步驟(S13)完成後進行可獲得較大的效率，且本實施例係以一連串 進行的第二去灰分步驟在步驟(S13)完成後進行作為示範態樣，但並不以此為限。
其中，一連串進行的第二去灰分步驟包含下列步驟：(S21)進行第二去灰分程序，利用鹼性溶液對研磨後或酸洗後之碳黑進行鹼洗；以及(S22)進行第二清水洗程序，利用清水洗滌鹼洗後之碳黑直至濾液呈中性。
詳細來說，鹼性溶液可為鹼金屬(IA族)的氯鹽、溴鹽、碘鹽、氫氧化鈉或氨水及其鹽類。鹼性溶液之濃度可在0.10M~10.0M，研磨後或酸洗後之碳黑與鹼性溶液之混合比例可為1/5~1/50g/mL。接著，將上述混合溶液在5℃~120℃，攪拌30分鐘至480分鐘即可。
值得一提的是，裂解後的碳黑在經由研磨及磁選後，其金屬含量可由12%~15%(重量)降低至0.1~2%，而在研磨及磁選後的碳黑在經由酸洗後，其灰分可由18~22%降低至7~10%，最後再經由鹼洗而可使碳黑由7~10%降低至0.5~2%。也就是說，裂解後的碳黑在經由研磨及磁選後可大幅度的去除金屬含量，而第一去灰分程序(酸洗)的灰分去除率大於第二去灰分程序的灰分去除率(鹼洗)，在經由第一去灰分程序及第二去灰分程序後，可以更一步的逐步去除碳黑中的灰分及剩餘的微量金屬含量。
請參閱第3圖，其係為本發明之廢輪胎之脫飛灰製程之第三實施例之步驟圖。於本實施例中，係以一連串進行的第二去灰分步驟在前述前置程序及第一去灰分程序之間進行作為示範態樣，而其特定的處理條件係如同前述之第一實施例及第二實施 例，於此便不再加以贅述。
綜上所述，裂解後的碳黑在經由本發明之廢輪胎之脫飛灰製程中的研磨、磁選、酸洗及鹼洗後，其灰分含量可由18~22%(重量)有效地降低至0.5~2%(重量)，而成為高純度的碳黑，從而可應用其純度較低的碳黑所無法應用的市場，而可增加市場價值及用途。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
S11~S14‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種廢輪胎之脫飛灰製程，其依序包含下列步驟：進行一前置程序，係先對裂解後之一碳黑進行一研磨，並以磁選方式去除或移除顆粒之金屬物質；進行一第一去灰分程序，係利用一酸性溶液及混合一螫合劑對研磨後之該碳黑進行酸洗；進行一第一清水洗程序，係以清水洗滌酸洗後之該碳黑直至濾液呈中性；進行一第二去灰分程序，係利用一鹼性溶液對研磨後或酸洗後之該碳黑進行鹼洗；進行一第二清水洗程序，係以清水洗滌鹼洗後之該碳黑直至濾液呈中性；以及乾燥清水洗後之該碳黑，以得到去灰分後之該碳黑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該研磨係將裂解後之碳黑研磨至30~320目，且磁選方式係在6000~15000高斯下進行。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該酸性溶液係包含鹽酸、硝酸、硫酸、過氯酸、甲酸、乙酸、乳酸或草酸，該螫合劑係包含氯化銨、硝酸銨或乙二胺四乙酸(EDTA)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該酸性溶液之濃度為0.10M~18.0M，而該螫合劑之濃度為0.01M~10.0M，該碳黑及該酸性溶 液之混合比例係為1/1~1/30g/Ml，該碳黑及該螫合劑之混合比例係為1/1~1/30g/Ml。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該第一去灰分程序係利用攪拌方式酸洗該碳黑，攪拌該碳黑與該酸性溶液之混合的反應溫度係為25℃~120℃，攪拌該碳黑與該酸性溶液之混合的攪拌時間係為10分鐘至120分鐘。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該鹼性溶液係包含鹼金屬(IA族)的氯鹽、溴鹽、碘鹽、氫氧化鈉或氨水及其鹽類。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該鹼性溶液之濃度為0.10M~10.0M，該碳黑與該鹼性溶液之混合比例係為1/5~1/50g/mL。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該第二去灰分程序係利用攪拌方式鹼洗該碳黑，攪拌該碳黑與該鹼性溶液之混合的反應溫度係為25℃~120℃，攪拌該碳黑與該鹼性溶液之混合的攪拌時間係為30分鐘至480分鐘。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之廢輪胎之脫飛灰製程，其中該第一去灰分程序的灰分去除率係大於該第二去灰分程序的灰分去除率。
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