Page 117 - 《橡塑技术与装备》2024年9期

环保节能与安全 唐帆 等·快速切割、水射流分离与表面脱硫技术在废轮胎回收中的应用

的可操作性和提高了废轮胎的装载与卸载的速度。 到强烈剪切、高频振荡、空泡溃灭和高速对流撞击等
（3）通过进一步节省废轮胎的存储空间，实现了 作用而发生动态断裂分离过程，其中脆性材料的劈坏
废轮胎的运输成本减少 65% [17~18] ，见图 1 所示。 主要以裂纹扩展为主，塑性材料符合最大拉应力瞬时
断裂准则。HZ Kuyumcu 等 [27] 给出了水射流回收废
旧轮胎的应用示例，高压水射流将废旧轮胎中的橡胶
从钢丝带束层中分离开来，而不会破坏钢丝和胎体帘
子布层。Yi Hu 等 [28] 人利用高压水射流技术回收废轮
胎，分析了橡胶切口形状形成机理和参数对切割深度
的影响，橡胶在高压水射流的冲击下受到强剪切力和
拉伸力的作用而被切割，并通过试验研究了切割深度
图 1 废轮胎全自动化的快速切割与存放示意图 与泵压、靶距及喷嘴移动速度的关系。
3.2.1 技术优势
3.2 水射流分离技术实现废轮胎各组分间绿
（1）传统的废轮胎生产精细胶粉需要多个步骤处
色分离
理方可完成，该技术可以无需对废轮胎进行拆解工序，
传统废轮胎破碎分离最初主要采用 “ 小三件 ” 设
大大减少了工艺流程的步骤。
备即切圈机 + 切条机 + 切块机 + 沟光辊破胶机组合来
（2）可以实现连续化的进行废轮胎的橡胶层剥离，
完成废轮胎的破碎分离工作，该方法存在间歇式生产、
可实现彻底将橡胶与钢丝、合成纤维分离开来，促使
安全隐患高、劳动强度大、环境污染较大等缺点。历
废轮胎内层钢丝或金属可以完整取出再利用，让各部
经多年的不断发展与创新，逐步发展成为以切圈机或
分材料有更高的利用价值。
拉丝机 + 双轴撕碎机 + 钢丝分离机（或中碎机）+ 橡
（3）可实现室温条件下废轮胎破碎与分离处理 ：
胶破碎机（或细碎机）+ 磨粉机等为主的成套废旧轮
不会因温度过高而影响得到的橡胶产品的质量。
胎破碎生产线，该生产线中最大的优势在于实现废旧
（4）水射流处理过程中不含任何化学物质或研磨
轮胎到橡胶颗粒或橡胶粉的全流程自动化连续化，生
材料。
产过程安全环保等。多年的发展中，其思路主要还是
（5）工艺简单且节省空间，完全替代了机械法破
从如何实现自动化并降低劳动强度的角度考虑，并未
碎的巨大生产线，占用厂房场地小且节能高效。
从根源上解决通过综合考虑各部位的橡胶特性，实现
（6）环保无污染，生产过程中的设备采用全封闭
废轮胎的分类且如何实现其中橡胶组分与钢丝、纤维
作业，因没有热效应不产生气体污染，而所用水因生
等组分的彻底分离角度考虑，进而得到的产品则存在：
产过程没有如何化学变化过程，经过过滤处理就可以
（1）不同性能的橡胶混合在一起无法最大限度的
重复循环使用，无烟、灰尘、气味等零排放 [29~23] 。
提升橡胶的使用水平 ；
3.2.2 产品优势
（2）其中的杂质无法得到最大限度的彻底分离，
大大降低了产品的综合性能 [19~23] 。 （1）从废轮胎破碎分离出的橡胶粉粒径通常在
50 μm~1 mm（300 目 ~18 目）之间。
中国有句成语叫做 “ 水滴石穿 ”，它所道出的客
（2）产品清洁且无污染，品质高端，杜绝了机械
观事实需要经历数百乃至上千年才能形成。然而，在
粉碎法因为热效应造成橡胶粉的碳化现象及生产过程
科学技术飞速发展的今天，“ 超高压水射流技术 ” 的
产生的二次污染，橡胶粉基本保持其原有的质量特性。
应用使这一过程浓缩为一瞬间。通过从废轮胎中所含
（3）创新的低温水射流粉碎过程得到的高表面积
各组分的特性角度进行分析，创新开发出超高压水射
和无高温破坏结构的橡胶粉。
流分离技术，利用超高压水射流将其进行破碎并分离，
（4）对比机械法和冷冻粉碎法生产的橡胶粉比表
生产出三种高品质的产品 ：高品质的橡胶粉、清洁钢
面积最大 ：具有其他工艺无法达到的再使用效果，具
[24~26]
丝和合成短纤维 。
有更好的融合性，橡胶粉无需二次清洗即可进行生物
超高压水射流的破坏机理为废轮胎经过水射流切
法处理表面脱硫 [34~37] ，见图 2 所示。
割后，其中含有的橡胶组分与钢丝、纤维相互之间受

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