一种轮胎分解炭黑资源化利用的方法

技术领域

本方法涉及废旧轮胎分解技术领域，具体而言，涉及一种轮胎分解炭黑资源化利用的方法。

背景技术

汽车轮胎是一种橡胶和炭黑的复合材料，炭黑作为轮胎中重要的添加剂，使得轮胎整体增强了硬度、强度和耐磨性，而废旧轮胎裂解炼油后的两大产物分别为裂解油与炭黑，其中裂解产出的炭黑为粗炭黑，热值达7000Kcal/kg，与煤炭的热值相当，具有很高的工业利用价值。

CN115446096A提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，将废旧轮胎裂解炭黑加入酸溶液中，得到滤液I和固体产物I；将固体产物I处理后得到脱锌裂解炭黑，并将其与高炉喷煤混合制得高炉喷吹燃料；同时对滤液I处理得到碱式碳酸锌，并将其他产物处理后回收利用。该发明通过控制酸溶液浓度、时间和温度，调控制得的脱锌裂解炭黑的成分，使其满足制备高炉喷吹燃料的要求；脱锌裂解炭黑具有高固定碳、低灰分、低有害元素、高热值和优良高炉喷煤工艺性能等优点，可以部分或全部替代煤进行高炉喷吹，从而实现废旧轮胎裂解炭黑在高炉喷煤中的应用；既能提高废弃物的利用价值，又能降低炼铁生产对化石燃料的消耗量，实现较好的经济效益。该方法使用酸液处理含锌炭黑，事故风险高，废液难处理，与节能减排的环保目的相悖。

CN105001913A提供了一种轮胎热解炭黑生产可燃气的装置及制备方法，所述装置包括位于下部的燃烧室和位于上部的气化室，所述燃烧室和气化室间设有水蒸气二次加热装置；所述方法包括：(1)在燃烧室内炭黑与助燃空气进行燃烧，生成含有二氧化碳的高温烟气；(2)所述高温烟气经气固分离及二氧化碳吸收后进入气化室，炭黑与二氧化碳和水蒸气发生气化反应，生成含有氢气和一氧化碳的高温可燃气；(3)高温可燃气进入余热锅炉产生水蒸气，水蒸气随后进入二次加热装置转化为过热蒸汽，进入气化室。该发明以轮胎热解炭黑燃烧生成的高温二氧化碳烟气作为炭黑气化的直接加热源和炭源，设备热效率高，整个流程工艺紧凑，设备投资费用低。该方法对炭黑进行不完全燃烧，所产生的二氧化碳需要进行额外吸附来降低浓度，降低炭黑利用率，增加了额外工艺步骤。

CN111040796A涉及一种利用废弃轮胎制备燃料油和粗炭黑的生产工艺。包括：将废弃轮胎采用破碎后的粒径≤10mm胶粉通过管链式提升机送至入料槽中，再由螺旋输送器送往裂解炉；裂解炉采取炉外加热，热解温度为480-500℃，压力-50Pa；裂解室分为三室，生成炭黑从第三层裂解室尾端排渣口排出，经螺旋输送器输送至后工序；裂解炉设两个油气出口，汇集后依次进入二级油气分离罐及二级冷凝器，分离、冷凝得到的产品燃料油经成品油泵送到贮油罐，第二冷凝器出口裂解气则送至裂解气缓冲巏中，再经增压泵送至热风炉作为燃料气使用，多余的裂解气送燃烧室燃烧处理后达标排放。该发明充分利用了废弃轮胎，避免了环境污染及资源浪费，工艺技术绿色环保、连续化、智能化。该方法将炭黑与裂解得到的燃料油送入其他设备进行加工储存，没有进行直接利用，裂解气经过缓冲罐再作为燃料需要进行加热，设备成本与工艺能耗将显著上升，增加回收成本。

根据现有技术文件，轮胎分解炭黑中包含的氧化锌无法直接用于炭黑生产，而废机油、沥青、垃圾回收油液属于废弃物，需要经过多道工序来分离处理，才能优化炭黑品质并进行有效利用，增加了工艺步骤与设备成本；裂解油通常选择储存或进行其他工序处理并产出，未将其高燃值应用到燃烧裂解过程上；工艺流程中通常需要从外部添加燃料气并进行燃气预加热，使回收成本变得高昂，为此特发明以下方法。

发明内容

一种轮胎分解炭黑资源化利用的方法，其特征在于使用轮胎分解后的含氧化锌炭黑粗料与重质油，按照固液比1:0.02~0.1搅拌混合，机械压制成直径20~40毫米，长度40~80毫米的碳棒，碳棒不冷却不存放，直接送入固定床，在温度1100~1400℃下，通入体积比为1:0.2~2.5的纯氧和二氧化碳混合气，碳棒燃烧、二氧化碳转化与焦油裂解气化联合作用，产生含轻质焦油、烃类、碳氧化物与锌蒸汽的可燃气，可燃气淬冷到650~750℃分离液态锌后，进一步获得不含焦油高纯金属锌；脱锌后的含焦油可燃气不冷却直接送炭黑生产线作为富碳燃料，由此实现轮胎分解炭黑在制造过程中的最大化利用。

在一种可能的实施方式中，重质油包括炭黑用原料焦油、废机油、沥青、垃圾回收油中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.组合制成碳棒通过固定床造气过程，产生的单质碳与一氧化碳可以与氧化锌粉发生反应ZnO+CO=Zn+CO

2.炭黑生产过程的原料焦油传统工艺是全部从裂解室加入，改为部分从煤棒制作过程加入，焦油既作为粘接剂又可以作为原料；

3.炭黑燃气通常采用冷煤气，本发明采用热可燃气，减少了煤气冷却与升温过程，节约了能耗。

附图说明

图1为本发明轮胎分解炭黑资源化利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：使用轮胎分解后的含氧化锌炭黑粗料与重质油，按照固液比1:0.04搅拌混合，机械压制成直径20毫米，长度40毫米的碳棒，碳棒不冷却不存放，直接送入固定床，在温度1100℃下，通入体积比为1:0.8的纯氧和二氧化碳混合气，碳棒燃烧、二氧化碳转化与焦油裂解气化联合作用，产生含轻质焦油、烃类、碳氧化物与锌蒸汽的可燃气，可燃气淬冷至700℃分离液态锌后，进一步获得不含焦油高纯金属锌；脱锌后的含焦油可燃气不冷却直接送炭黑生产线作为富碳燃料，由此实现轮胎分解炭黑在制造过程中的最大化利用。

实施例2：使用轮胎分解后的含氧化锌炭黑粗料与重质油，按照固液比1:0.06搅拌混合，机械压制成直径30毫米，长度50毫米的碳棒，碳棒不冷却不存放，直接送入固定床，在温度1200℃下，通入体积比为1:1.2的纯氧和二氧化碳混合气，碳棒燃烧、二氧化碳转化与焦油裂解气化联合作用，产生含轻质焦油、烃类、碳氧化物与锌蒸汽的可燃气，可燃气淬冷到700℃分离液态锌后，进一步获得不含焦油高纯金属锌；脱锌后的含焦油可燃气不冷却直接送炭黑生产线作为富碳燃料，由此实现轮胎分解炭黑在制造过程中的最大化利用。

实施例3：使用轮胎分解后的含氧化锌炭黑粗料与重质油，按照固液比1:0.08搅拌混合，机械压制成直径40毫米，长度60毫米的碳棒，碳棒不冷却不存放，直接送入固定床，在温度1300℃下，通入体积比为1:2的纯氧和二氧化碳混合气，碳棒燃烧、二氧化碳转化与焦油裂解气化联合作用，产生含轻质焦油、烃类、碳氧化物与锌蒸汽的可燃气，可燃气淬冷到700℃分离液态锌后，进一步获得不含焦油高纯金属锌；脱锌后的含焦油可燃气不冷却直接送炭黑生产线作为富碳燃料，由此实现轮胎分解炭黑在制造过程中的最大化利用。