關(guān)于廢舊丁基橡膠內(nèi)胎破碎的一種工藝及設(shè)備選型

萬慶蘇

(江蘇中宏環(huán)保科技有限公司，江蘇 江陰 214400)

丁基橡膠（Isobutylene Isoprene Rubber，簡稱IIR），是一種合成橡膠，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，最突出的是氣密性和水密性。主要用于制作各種輪胎的內(nèi)胎，無內(nèi)胎輪胎的氣密層，密封墊圈，醫(yī)用瓶塞等具有廣泛用途。因此每年產(chǎn)生的各類廢舊丁基橡膠制品數(shù)量龐大，其中又以廢舊丁基內(nèi)胎為主。將廢舊丁基內(nèi)胎回收再利用，加工成丁基再生橡膠是目前廢舊丁基內(nèi)胎處理的主要方式，丁基再生橡膠加工工藝主要分為分揀（含去除氣門芯、整理）、破碎、脫硫再生、壓延過濾、擠出成片、裁斷包裝。為保證橡膠再生環(huán)節(jié)，脫硫及其他工序品質(zhì)的要求，前道破碎工藝需要將廢舊內(nèi)胎處理成橡膠顆粒，并盡可能去除橡膠顆粒中的雜物，便于后續(xù)工序展開。

1 廢舊丁基內(nèi)胎特性

本公司破碎的丁基內(nèi)胎主要是收購過來的廢舊汽車內(nèi)胎，其單個面積較大，表面會摻雜污水、泥土、沙粒、金屬、異物雜質(zhì)，品牌質(zhì)量參差不齊，拉升強(qiáng)度范圍5～9 MPa，斷裂伸長率范圍400%～500%。原料到貨后會先經(jīng)過人工分揀整理，主要是區(qū)分品牌質(zhì)量（拉升強(qiáng)度高于8 MP的為A胎，其余為B胎），同時目視檢查是否有異物（金屬、石塊）并去除，之后進(jìn)行碼垛待破碎處理，如圖1所示。

2 破碎的工藝

本公司丁基再生膠在脫硫時采用塑化機(jī)螺桿擠出工藝，因此要求橡膠顆粒直徑在10 mm左右，這樣可以保證脫硫過程中物料均勻、透徹。同時為了保證后續(xù)生產(chǎn)中過濾（80目濾網(wǎng)）要求，也為減少雜質(zhì)對設(shè)備螺桿的磨損，橡膠顆粒需要盡可能保證干凈，減少灰分，如圖2所示。

為減少單臺破碎設(shè)備的壓力，提高破碎的能力，將內(nèi)胎破碎成顆粒，應(yīng)有序投料，分級破碎。每道破碎工序之前需增加磁選裝置，以減少金屬雜質(zhì)。在每道破碎之后需增加篩選裝置或風(fēng)送除塵裝置，以減少砂礫、灰塵。對廢舊內(nèi)胎進(jìn)行水洗清理工序方案不做考慮，因生產(chǎn)基地在北方，冬季天氣寒冷容易結(jié)冰，且容易產(chǎn)生工業(yè)廢水，能耗高。本公司采用的廢舊丁基內(nèi)胎破碎工藝，如圖3所示。

3 破碎設(shè)備的選型

3.1 粗碎

粗碎是為了減少后續(xù)破碎的壓力，粗碎后的物料不需要太小，破碎的形狀也不必嚴(yán)格控制，只需要將整條內(nèi)胎分解成塊狀或條狀即可，因此選擇采用雙軸撕碎機(jī)，通過雙軸撕碎機(jī)可以將內(nèi)胎撕碎成10 cm寬的條狀物或者是片狀物。雙軸撕碎的其優(yōu)點是：雙電機(jī)功率大，處理量大；刀具厚重，采用合金鋼制造，耐磨使用壽命長；機(jī)體框架板材厚，可抗高扭矩，非常堅固；設(shè)備具有低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩、低噪音、撕碎過程中具可以使砂礫等雜物脫落；易于調(diào)整、維護(hù)費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)耐用；自動過載保護(hù)，避免機(jī)器過載和卡死；低部無篩網(wǎng)，下料順暢。

3.2 中碎

中碎采用單軸撕碎機(jī)，由電機(jī)、齒輪箱、機(jī)架、箱體、動刀輥、控制系統(tǒng)組成，是將粗碎后不規(guī)則條狀或塊狀橡膠片通過定刀和動刀的相互撕扯、擠壓、剪切等綜合作用，破碎成更小的形狀，從篩網(wǎng)孔中排出。單軸撕碎機(jī)特點有：

（1）相比于雙軸撕碎機(jī)成本低，采用1臺電機(jī)，型號YP2-315S-6，變頻控制，便于調(diào)整轉(zhuǎn)速，控制產(chǎn)量及噪音，實際使用中動刀輥轉(zhuǎn)速一般控制在55 r/min左右。

（2）更換刀具方便，刀具使用和維護(hù)成本較低。刀具選用齒形刀，分為定刀和動刀，材料均選用DC53，動刀成W型排布，如4所示，這樣可以保持物料分散均勻，切料時負(fù)載均衡，動刀輥軸向受力較少，不易軸向竄動而造成定刀和動刀的干涉。

（3）篩網(wǎng)采用螺栓緊固式網(wǎng)板結(jié)構(gòu)，如圖5所示，網(wǎng)孔50 mm。片狀丁基膠片，在破碎后從篩網(wǎng)中排出過程中，受到刀具和篩網(wǎng)之間的擠壓，如果篩網(wǎng)剛性或固定不足，容易造成網(wǎng)板開裂，變形，脫落，導(dǎo)致嚴(yán)重的卡刀現(xiàn)象，同時網(wǎng)板要具備較強(qiáng)的耐磨性，因此篩網(wǎng)孔采用10 mm耐磨鋼板卷曲成型，同時縱向補(bǔ)充多條40 mm寬的加強(qiáng)筋。網(wǎng)板兩側(cè)固定安裝板通過多顆M20螺栓與箱體緊固。

3.3 細(xì)碎

細(xì)碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)與中破基本相同，也是采用單軸撕碎機(jī)型式。不同之處如下：

（1）動刀排列方式采用螺旋形布置，這樣的優(yōu)點是，動刀與定刀在切削、撕扯過程中，瞬作用在定刀上的動刀數(shù)量少，負(fù)載輕，震動及噪音小。但是這樣的結(jié)構(gòu)存在一定的缺點，即物料會在空腔內(nèi)會偏轉(zhuǎn)一側(cè)，導(dǎo)致動刀軸會軸向受到負(fù)載引起軸向竄動，造成定刀和動刀干涉，因此在主輥的軸承座中需要增加推力滾子軸承，已防止軸向竄動。

（2）細(xì)碎篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)同中破類似，需要牢固，耐磨，網(wǎng)孔采用12 mm圓孔形式。

（3）動刀輥的相比中破轉(zhuǎn)速需要略高些，一般在80 r/min左右，因為出料孔較小，較高的轉(zhuǎn)速可以提高產(chǎn)量。

4 磁選及除塵

為保證破碎后的丁基橡膠顆粒潔凈，盡可能減少金屬、砂礫、灰塵等異物，在各道破碎處理前序增加磁選裝置，后序增加篩選裝置。

廢舊丁基內(nèi)胎在分揀整理工序時，通過人工檢查，已將絕大部分氣門嘴、大塊金屬已去除，少量未能察覺的金屬異物可能會隨物料進(jìn)入破碎設(shè)備，造成破碎設(shè)備刀具的損壞，因此在破碎設(shè)備之前增加磁選裝置很有必要，在投料時需經(jīng)過高精度的輸送式金屬檢測機(jī)進(jìn)行檢查。破碎后的物料通過輸送帶進(jìn)入中碎或細(xì)碎機(jī)時，也需要進(jìn)行金屬探測，一般選用GJT-F系列框架式金屬探測儀，其優(yōu)點是探測精度高、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊，可以直接安裝在輸送帶上，同時金屬探測儀的檢測信號與輸送帶控制系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)自動阻斷。

廢舊丁基內(nèi)胎在破碎時，經(jīng)過破碎機(jī)的翻轉(zhuǎn)、剪切、沖擊、震動，其表面粘附的砂礫、灰塵等雜質(zhì)會脫離，隨物料一起從篩網(wǎng)中流出，因此需要在破碎機(jī)下方落料出增加除砂震動篩進(jìn)行篩選，去除雜質(zhì)。除塵震動篩篩網(wǎng)規(guī)格不同，粗碎的除砂篩網(wǎng)目數(shù)為10目，中碎的除砂篩網(wǎng)目數(shù)為10目，細(xì)碎的除塵篩網(wǎng)目數(shù)為30目。通過這樣篩選，可以去除絕大部分的砂礫、雜質(zhì)。橡膠顆粒通過風(fēng)送管道管道輸入料倉，經(jīng)過旋風(fēng)分離器時，也可將一些細(xì)小的灰塵去除。以上通過除砂震動篩篩出的雜質(zhì)中會含有部分丁基橡膠細(xì)粉，需要統(tǒng)一收集，之后集中處理。

5 破碎過程中的常見問題及處理方案

5.1 破碎刀具的磨損

在廢舊丁基內(nèi)胎破碎過程中，用于撕碎橡膠的刀具維護(hù)尤其重要，因丁基橡膠本身具有較高的拉伸強(qiáng)度和彈性，及其所含有的砂礫等雜質(zhì)，在高頻率的切削沖擊過程中，刀具的溫度會到達(dá)80 ℃左右，普通的合金刀具很容易磨損，刀具切削的刃口磨損后，產(chǎn)量會減少，設(shè)備負(fù)載，沖擊會增大，嚴(yán)重時會導(dǎo)致設(shè)備損壞。我公司經(jīng)過反復(fù)對比試驗，發(fā)現(xiàn)采用DC53材質(zhì)的刀具其強(qiáng)度及耐磨性相對可靠。若再對刀具刃部表面進(jìn)行自溶性合金粉末噴涂（碳化鎢），刀具的使用壽命至少可以延長3倍。對于粗碎的刀具，其采用的是耐磨合金鋼，刀刃磨損之后可以采用耐磨焊條燒焊，精磨后繼續(xù)使用。

5.2 破碎設(shè)備給料量控制

內(nèi)胎在破碎時采取的是人工投料方式，工藝要求是均勻給料，投送內(nèi)胎約1 t/h,這樣可以保證再生膠生產(chǎn)線各道工序的產(chǎn)量匹配，然而實際過程中會存在投料不均勻的情況，若投料過多時，會導(dǎo)致破碎設(shè)備瞬時處理量增大，負(fù)載變大，電流增大，嚴(yán)重的會導(dǎo)致主電機(jī)自行停機(jī)，破碎設(shè)備卡死。因此除了人為控制投料頻率外，在破碎設(shè)備的給料輸送帶速度上進(jìn)行控制，即通過電氣改造，將破碎設(shè)備的主機(jī)電流同輸送帶的輸送速相匹配，當(dāng)主機(jī)電流超過規(guī)定要求時，輸送帶立即降速或停止投料，待破碎機(jī)腔體內(nèi)的物料減少，主機(jī)電流降低時輸送帶再啟動、提速、繼續(xù)給料。

5.3 噪音及除塵

中破和細(xì)破在破碎過程會產(chǎn)生揚(yáng)塵，因此在中碎和細(xì)碎設(shè)備上方需增加除塵收集罩殼，同時中碎和細(xì)碎因切削速度較高，存在沖擊易產(chǎn)生震動，形成較高分貝的噪音，考慮設(shè)備的檢修，可在該設(shè)備區(qū)域安裝可拆卸式的隔音房。

6 結(jié)語

因廢舊丁基內(nèi)胎特有的屬性，在大批量回收破碎處理中存在一定的難度，對破碎設(shè)備的要求較高，我公司對破碎設(shè)備多次選型試用，在不斷實踐和對比的基礎(chǔ)上，進(jìn)行總結(jié)改進(jìn)，確定了較為可靠的工藝，采用多階破碎的方式，重點優(yōu)化破碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)及刀具材料，有效地提高了廢舊內(nèi)胎的處理能力，為行業(yè)提供一些實踐經(jīng)驗，促進(jìn)廢舊輪胎循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。