水射流回收子午线轮胎胶粉颗粒度影响的分析

发布日期:2015-03-09 11:19:11

水射流回收子午线轮胎胶粉颗粒度影响的分析和高压水射流

水射流回收子午线轮胎胶粉颗粒度影响的分析,子午线轮胎应用越来越广泛,但由于钢丝与橡胶结合的较紧密,导致其®收困难,文中研制了一种基于高压水射流的磨碎技术,利用高压纯水射流直接带走轮胎上的橡胶,而不损伤增强的钢丝与帘布。文中阐述了实验方法,进行 了射流工作参数对橡胶粉颗粒度影响的试验研究。试验结果表明,在射流压力为190 MPa时,橡胶粉颗粒度最精细。随 着高压水射流喷头横移速度的减小,所得橡胶粉颗粒度基本成降低趋势。

随着科技的快速发展,水射流回收子午线轮胎胶粉颗粒度影响的分析,大量的废旧子午线轮胎所 造成的黑色污染威胁到了人们的正常生活。橡胶产品 具有高弹性、耐磨、耐腐蚀、优异的抗老化性能等,在废 旧轮胎的橡胶中大部分性能保留下来,是一种具有重 要价值的资源。由于橡胶是一种交联高分子材料,其 热固性特点决定其在自然条件下较难发生降解,所以 废旧轮胎的有效回收成为一个迫在眉睫的问题。
目前,废旧轮胎的回收利用常用的方法有:热解 法、低温破碎法、炸药爆炸法、常温机械磨碎法等。热 解法[1_4]设备较复杂,生产成本较高,尾气处理困难, 处理效率较低。利用低温磨碎法获得的胶粉粒径小, 表面较光滑,受热氧化程度低,但制冷能耗较大,成本 较高,经济效益较差[5]。炸药爆炸法需消耗大量的炸 药,每只子午线轮胎大约需要消耗1 kg乳胶炸药,而 且爆炸会产生有毒有害的气体,爆炸舱的建设及装药 工艺也较为复杂[6]。常温磨碎法虽然设备简单,成本 较低,处理量大,但获得的胶粉颗粒较大,获得精细胶 粉的难度很大。
文中设计一种新型的水射流磨碎废旧轮胎的装 置,无需对整只轮胎进行初步拆解,即可得到精细的橡 胶粉,方便简洁,绿色环保。并对水射流各工作参数对 橡胶粉颗粒度大小的影响进行了试验研究。
1试验方法、材料及参数
1.1试验方法  
文中研制了一种基于高压水射流的磨碎技术[7], 利用高压纯水射流直接带走轮胎上的橡胶,而不损伤 增强的钢丝与帘布,如图1 ~图5所示。
1伞状骨架;2高压水射流发生装置;3上磨碎室;3a接料斗; 4支架;5下磨碎室;6回收腔;7集料池;8出料口;
9竖向旋转主轴;10下室高压水射流喷头;11下料螺旋叶片; 12上室高压水射流喷头;13轮胎 图1水射流磨碎废旧轮胎装置的结构示意图
图5水射流磨碎废旧轮胎装置的效果图
首先将清洗过的废旧子午线轮胎安装在上磨碎室 中,设置在支架上的旋转主轴垂直布置。推动滑套压 下弹性顶子并越过弹性顶子使其弹起,由弹性顶子顶 住滑套,伞状骨架通过夹持头将废旧轮胎夹紧。电机 通过带传动使竖向旋转主轴慢速转动,并带动轮胎同 步转动。在200 MPa左右的高压水射流作用下,废旧 轮胎上的橡胶被加工成橡胶颗粒,并与钢丝分离。橡 胶颗粒随着水流并在螺旋叶片的作用下进人到下磨碎 室,又受到3个喷头所喷射的高压水射流的研磨作用, 进一步磨碎成更精细的橡胶粉末。水射流回收子午线轮胎胶粉颗粒度影响的分析,精细橡胶粉末通过 下磨碎室中的筛网进入到底部回收腔中,并通过出料 口排出。压下弹性顶子,将滑套向上推,使轮胎夹持机 构收拢起来,再将废旧轮胎加工后剩下的钢丝从夹持 机构上取下。加工过程中,喷头喷射的水可进行回收 再利用。
1.2实验材料及工作参数
实验中高压泵的最高工作压力为400 MPa,主机额 定功率为30 kW,额定排量为2 iyrnin。喷嘴是进口宝 石喷嘴,直径为0.25 mm,工作过程中外喷嘴直径为0.8 mm,实验选用的子午线轮胎型号为195/60 R14 86H,夹 持机构带动轮胎旋转0.5 r/min。
2射流工作参数对橡肢粉颗粒度大小 的影响试验
实验采用单因素对比法,研究回收废旧子午线轮 胎过程中,高压纯水射流的射流工作压力、喷头横移速 度对橡胶粉颗粒度大小的影响。
射流工作压力对橡胶粉颗粒度的影响
实验所用的激光粒度分析仪型号为RISE -2006, 该仪器采用全量程米氏散射理论,测量范围:〇.〇5〜 800 pm,准确性误差:< ±3% (国标样品身50),重复 性偏差:< ±3% (国标样品>50)。分散介质是水,介 质折射率是1.33。实验过程中,横移速度/为1000 mm/min,祀距Z为140 mm,喷嘴直径为1.5 mm,研 究射流工作压力对橡胶粉颗粒度大小的影响规律。由 图6中可见,随着射流工作压力的增加,橡胶粉颗粒的 平均尺寸是先减小后增大,在压力为110 MPa时,平均 颗粒度为108.49 pm。在压力为310 MPa时,平均颗 粒度为96.98在压力为190 MPa时,颗粒尺寸最
精细,平均颗粒度为81.52 (jun,比压力为310 MP时要 细15.94%,比压力为110 MP时要细24. 86%。解释 如下,在射流压力从11〇 MPa增加到190 MPa时,射流 压力越大,喷头出口的流速越快,射流对橡胶层的摩擦 和剪切能也越大。如图6所示,当压力从190 MPa增 加到310 MPa时,压力越大,雾化也越严重,高压雾化 强烈影响了水射流对轮胎表面的冲击力,对橡胶粉的 磨碎不利,所得橡胶粉的颗粒度有所增大。
0.01 0.1 1 10 100 1 000 10 000 橡胶粉粒度范围Vm °110MPa; >150 MPa; A190MPH;
▲ 230 MPa; *270 MPa; .310 MPa
图6射流压力对橡胶粉颗粒度的影响规律图
2.2喷头横移速度对橡胶粉颗粒度的影响
实验过程中,压力P为190 MPa,靶距/为140 mm,喷嘴直径“为1.5 mm,用此参数研究喷头横移速 度对橡胶粉颗粒度大小的影响规律。由图7中可看 出,喷头横移速度为500 mm/min时,橡胶粉的平均颗 粒度为104. 75 (jun。喷头横移速度为2 000 mm/min 时,橡胶粉的平均颗粒度为123.07 pm。随着高压水 射流喷头横移速度的减小,所得橡胶粉颗粒度基本成 降低趋势。解释如下,水射流回收子午线轮胎胶粉颗粒度影响的分析,喷头横移速度越小,高压水射流 在橡胶块表面某一区域内停留的时间越长,作用于轮 胎表面单位面积内的动能越大,威力也越大,所得橡胶 粉颗粒度也越精细。
0.01 0.1 1 10 100 1 000 10 000 橡胶粉粒度范围/^m ♦500 mm/min;■ 1 000 mm/min;
A 1 500 mm/min; x 2 000 mm/min
图7横移速度对橡胶粉颗粒度的影响规律
3结论
针对目前子午线轮胎回收效率低下、再资源化程 度低、经济性差的现状,以实现子午线轮胎的高效高值 回收利用为目标,设计了一种利用高压水射流技术回 收废旧子午线轮胎的一种装置。对实验方法进行了论 述。进行了射流工作参数对橡胶粉颗粒度影响的试验 研究,结果表明:随着射流工作压力的增加,橡胶粉颗 粒的平均尺寸是先减小后增大,在压力为190 MPa时, 颗粒尺寸最精细;橡胶粉颗粒度随横移速度的降低而 减小。
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