废橡胶利用创新工艺和设备推广为何争论不休

/赵佳

近年来,从废橡胶回收开始到生产出再生胶产品,每道工艺和设备的创新项目层出不穷,但随之出现的问题和质疑声也是接踵而来,在推动行业转型升级、绿色环保、智能自动化的进程上出现了一些缓冲站。为此,中国橡胶杂志记者进行了深入采访,希望通过各方声音,让企业更理性的看待目前的问题和未来的方向,认识到绿色环保和安全生产已成为行业发展的主旋律,创新是最有效的驱动力,而固步自封、满足于现有生产条件是不可取的,行业应鼓励推陈出新、淘汰落后工艺和设备。

刀具使用寿命是轮破关键

轮胎的解体破碎是废轮胎利用的第一道工序。该工序目前的争议是“双轴常温自动破碎生产线”,而生产线最大的问题是刀具寿命、维修成本以及整套设备的耗电成本。那么为什么会出现这样的问题呢?

中橡协废橡胶综合利用分会理事长、京环兴宇(唐山)橡塑环保科技有限公司总经理高世兴表示,“据协会调研,中国轮胎超厚的胶层和加量的钢丝引起轮胎破碎刀具使用寿命缩短,因此刀具的使用寿命和中轴的耐用性成为行业关注的重点。建议国内生产轮胎破碎机设备的制造厂家加强售前培训和售后服务,同时提高国内设备制造水平,以质取胜。”

“实际上,我认为行业最主要的问题是装备技术落后,大量操作由人工完成,技术含量太低。”四川乐山亚联机械有限责任公司张树清表示,“拿制粉来说,废轮胎的破碎在实际生产中,85%使用的仍是说了多年应该淘汰的‘小三件’,但为什么就淘汰不了呢?主要还是因其操作简单、装机功率小、价格低廉、维修简单。而目前市场上可替代‘小三件’的主要是各种类型的轮胎破碎机,最大的优点是安全,单机生产能力大,但同时也存在不少问题:刀具磨损大、维修要求高、成本高。现有轮胎破碎机基本不能直接处理整胎,而是采用整胎直接去除胎口圈钢丝束
工艺。

针对这一问题,设备厂家也提出了解决方案。“由于客户在破碎工序之后采用的设备是‘沟光辊’破胶机,不是原始的配套设备,而针对全钢胎,出料大小要严格控制在50×80mm以内,胶块经过筛选机筛选后的回料比一般的要求要多,才使得双轴撕碎机的刀具加快了磨损,导致刀具使用寿命缩短,增加了客户的使用成本。因此我们公司为了提高刀具的使用寿命,改善了刀具的材质,并增加涂层,维修刀具时更加了质量好的焊接层,同客户一起改善了刀具的问题。”广州3E联冠机械的蒋红春对中国橡胶杂志记者说。

张树清说:“亚联公司在废轮胎破碎工艺上的思路是整胎破碎。我们研发了整胎胎圈分离机,直接将废轮胎两侧的胎口圈钢丝束从轮胎中分离出来,分离出的完整钢丝圈直接入库;分离出钢丝圈的整胎胎体则直接由输送装置送入轮破机进行破碎,两个工序完成废轮胎的破碎。如何在使用上替代‘小三件’呢?我们认为需要在规模化、自动化及智能化上做文章。先要提高现有胎圈分离机和大轮破设备的工作可靠性,采用高耐磨工作部件、高强度传动构件,同时改进轮胎破碎机结构,采用易更换主机结构,降低设备保养维修难度。其次,要提高操作的自动化程度,降低工作强度,提高效率”。

广东隽诺环保科技有限公司董事长蒋经发说,大多数用户的需求基本是降低投资额、能耗和易损件更换频率。那么我们的课题就演变成寻找平衡点。第一,设备投资和易损件消耗之间的平衡点。针对两台串联双轴撕碎机总投资较高的问题,我们借鉴意大利钢铁粉碎行业先驱Zato的镶嵌式刀具结构,并配备物料尺寸过滤系统,使单台双轴撕碎机能较好控制出料尺寸,刀具的使用成本又在合理范围之内。第二,能耗和产量之间的平衡点。由美国厂商首次开发的大扭矩钢丝分离机虽可应对较大的物料以及相对不均匀的入料速度,但其耗电偏高;而钢丝分离步骤确实需要一定的剪切力将物料粉碎至某个尺寸使橡胶和钢丝能够彻底分离。经过反复测试我们得出有效最小功率,为了增加保险系数,设备的功率为最小功率的120%。同时研发了一套缓冲系统使得物料能够匀速进入钢丝分离机,最大限度利用钢丝分离机的产能。这个方案将此模块的能耗降低了将近45%

据东莞市运通环保科技有限公司总经理邓裕潮介绍,该公司子午胎胶粉新工艺生产线在胶块粗碎为818mm胶粒后,可以直接研磨。以处理子午胎1800kg/h(产出橡胶约1260kg/h)、生产2040目胶粉为例,新生产线总装机功率为447 kW,而传统工艺则是607 kW,在胶粒工段采用高产能齿状粉碎机,取消传统工艺中的细碎机及辅机,节能59kW;研磨设备与老工艺相比,每吨胶粉节能约35%

脱硫工艺之钥需三方协同

生产再生胶的脱硫工序目前最主要的问题就是“常压连续脱硫装备”的应用。

高温高压动态脱硫工艺在我国已使用30多年,由于生产过程存在高温高压,且有废水、废气的产生,已无法满足环保、安全的要求。虽然有一些企业在脱硫罐的基础上进行了改良和创新,减少了用水量,达到了近乎无废气、废水的排放,并实现带料冷却、常压低温出料,但是很多用户反映,在后续密炼工序上出现废气,并推测这些废气来自脱硫工艺中的残留水。值得肯定的是,企业都在寻求一种解决行业环保问题的方法,但是也应清楚认识到动态脱硫罐的局限性,如果不能彻底解决废气和废水问题,目前的创新与投入也只是过渡期。

莱芜市福泉橡胶有限公司刘家宏对记者说:“对于目前常压连续脱硫工艺的不足,我想说的是,脱硫罐用了几十年,也存在粘壁的问题,需要20天或30天清一次罐;还存在搅拌不均、盘根或罐口漏气问题。同样的罐,大家生产出来的再生胶质量也千差万别,有的门尼反弹很快。因此,目前常压连续脱硫工艺存在的问题虽然有设备方面的原因,但与生产配方及生产工艺也有直接关系,因此当厂家遇到设备运行或产品质量有问题的时候,希望不要完全归咎于常压连续脱硫设备和工艺不行,也不要没有经过试验而人云亦云,这是不可取的。”

天台坤荣橡胶有限公司总经理孔永胜对中国橡胶杂志记者说,“公司刚开始引进塑化机的时候也存在漏气等问题,但请专业做设备的企业根据出现的问题和产品要求进行修改,同时根据脱硫胶粉的特点重新规划和改造了原有的炼胶设备生产线,把原三机一组改造成自动联动七机一组,配置了协会推荐的自动卷片计量设备,减少了用工量,降低了工人劳动强度,保证了产品质量。通过这一系列的改革,解决了环保、安全、清洁、用工量大的所有难题。”

据刘家宏介绍,他本人对常压连续脱硫工艺进行了许多试验,总结出以下经验:

一是脱硫时间的问题。最初,生产厂家为了提高生产效率,把“脱硫时间”(不是从进料到出料时间)定在20分钟左右,通过实践证明该时间稍短,这也是导致胶粉脱硫不彻底、门尼黏度反弹快的一个原因。物料在脱硫过程中,温度传到胶粉中心需要一定的时间,温度越低需要的时间越长,但是为了缩短时间盲目提高加热温度又会使胶粉表面过热裂解。大量试验证明,脱硫时间30~40分钟为宜。

二是脱硫温度问题。不同的橡胶有不同的塑化温度,以全钢胎看,有些企业脱硫温度设定在220℃、250℃、270℃、330℃左右,这些基本都是表面温度,内部温度到底是多少呢?不同的材质传热效果不一样,单看表面温度每家相差很大,实践证明表面温度在260~300℃即可。

三是软化剂用量问题。由于各家使用温度不一样,时间有长有短,导致软化剂的用量也差别较大,有的用几份、十几份,甚至二十几份。软化剂主要起溶胀作用,用少了效果不好,多了胶料会发黏。实践证明,生产普通再生胶软化剂的用量在18~25份效果最好,生产无味或环保再生胶用量则适当降低一些。

“当然,因各家用的胶粉、活化剂、软化剂不同,配方也千差万别,生产出来的产品质量差别也相对较大,以上建议还需根据各企业的具体情况而定。”刘家宏补充道,“应当肯定,常压连续脱硫工艺与设备在行业的推广是一个明确方向,也是再生胶生产安全、环保的保证,更是再生胶行业脱硫工艺转型的必然”

中国橡胶工业协会废橡胶综合利用分会秘书长曹庆鑫表示,通过2015年分会在南方、北方两个调研小组对全国部分省市应用常压连续脱硫设备企业的调研,总结了以下两点:

一是经过设备制造厂家不断总结、改进、提高,常压连续脱硫机运行基本平稳,故障率下降。再加上使用厂家对配方不断调整试验,目前生产出的再生胶质量有较大提高,不管是采用双螺旋还是单螺旋,基本满足下游用户的需要。工艺方面,大家一致认为对胶粉及配合剂进行预搅拌比原来的边上胶粉边喷油质量要稳定得多。

二是常压连续脱硫机仍存在不足之处,主要是设备密封性不好,加热系统不稳定、易损坏,还有一些辅助配件易损坏等问题。生产的再生胶质量主要存在门尼黏度反弹快、各厂家质量不一等问题。

曹庆鑫表示,下一步工作重点是:生产与使用常压连续脱硫设备的企业要进一步加大总结、加强配合,设备制造企业要进一步提高设备的精密程度、耐磨性能、密封性能,加热系统的均匀性、耐久性,及一些零配件的质量,提高设备运行的稳定性。使用企业要在调整脱硫时间、稳定脱硫温度、调整软化剂用量上多做一些试验,结合本厂设备特点,摸索出适合自己的最佳配方,进一步稳定、提高产品质量。协会要充分发挥专家组的作用,组织设备、工艺方面的相关专家与设备制造厂家和使用厂家一道共同研究,共克难题。

昆明凤凰橡胶有限公司总经理王同友也表示,目前行业发展需要三方面的有机配合,一是再生胶企业提出产品工艺需求,二是自动化企业提出工艺过程控制方案,三是机械制造企业完善和实现整个工艺过程的机械制造。三者缺一不可,这样才能切实解决目前行业工艺设备环保性、安全性、产品稳定性以及节能降耗的迫切需求。关于双螺杆挤出机温度测量不准确的问题,王同友建议,温度测量装置不应安装在出料口,而是在过程中进行多点测量,以保证料温的准确测量,避免产品的不稳定性。

南通回力橡胶有限公司副总经理周洪对记者说:“设备漏气的问题比较好解决,目前胶料内心不能完全脱硫是塑化机最关键的问题。究其原因,还是塑化机本身的原理有缺陷,虽然达到了无废气、废水的排放,但在产品质量保证上还需要根本的改进。”

针对此问题,曹庆鑫表示:“动态脱硫罐脱硫时间长达120分钟,其三要素是温度、压力、时间,而塑化机是温度、时间、速度。由于塑化机的脱硫时间较短,会出现胶料内心‘不熟’的现象,这个问题也可以在后续的密炼阶段来解决。但是此法也不是根本的解决之道,所以现在推出‘二段法’对胶料进行脱硫,已经有几家企业完成了设计
制造,明年将陆续上线,届时希望和行业内人士共同见证这一技术革新。”

一些企业表示,每一步的技术创新都需要生产企业和用户企业紧密配合,因为新技术最初都是以解决现有问题而研发推出的,但是如果没有物尽其用,遇到问题就退缩的话,很难获得真正突破。单打独斗的时代已经过去,有效的合作共赢是发展方向。

据中国橡胶杂志了解,目前行业不乏先进的生产线。除了目前研究最多的“常压连续脱硫工艺”,又出现了“多阶螺杆连续脱硫”、“分段脱硫”等工艺。加拿大滑铁卢大学研发的“在临界状态下连续化橡胶脱硫技术的研究成果——YROMER连续化橡胶脱硫技术”,该工艺只运用了二氧化碳做介质,没有其他任何助剂;中胶橡胶资源再生(青岛)有限公司的“环保节能型万吨级废轮胎成套装备与技术”;安徽世界村新材料有限公司的“废旧轮胎智能化模块清洁化连续化生产绿色环保粒状再生橡胶”;江苏中宏环保科技有限公司的“环保型智能化废橡胶再生设备”;青岛科技大学吕柏源教授研究的“绿色环保一体化单螺杆脱硫技术”;新乡市橡塑工业有限公司的“再生橡胶自动称量下片机”及“再生橡胶自动化生产线的改造”;广东隽诺环保科技有限公司的“模块式全自动废轮胎常温分解系统GTS4000”;东莞运通环保科技有限公司的“废旧轮胎常温制取精细胶粉生产线”等。

 (源自中国橡胶网)  

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