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  • 微波通信的分支-微波能,作为一种新能源使用,在我国70年代已开始应用,如:包装行业、食品行业、家用微波炉,其后又扩大到新的领域,即化学高新 技术领域,微波与化学所形成的交叉学科――微波化学,给广大科学工作者提供一种技术手段,采用微波能辅助化学催化,取得不可思意的效果。

    微 波橡胶硫化(现每年都有几十条生产线投入使用),它是利用微波电磁波的正负极,以每秒钟变化2450亿次速度作用在胶料上,参加胶料中的生胶与硫化剂发生 化学反应,加快胶料间分子反应速度,使其由线型结构的分子交联成为立体网状结构的大分子,导致橡胶硫化,获得优良的性能。继微波在橡胶硫化中成功应用,奠 定微波在橡胶行业应用基础,随着国家持续发展,化工行业应用技术不断探索,微波对废橡胶再生利用,作为微波开拓新领域,必将取得很大突破。

    微波加热原理

    微 波是电磁波,其频率在300MHz到300GHz范围,作为微波能使用的频段有:915MHz和2450MHz,穿透深度分别为320mm和120mm, 根据物料品种不同,其穿透深度有所不同,当微波作用在物料上时,物料中化学分子有极性分子和非极性分子之分,极性分子与微波正、负极充分结合,产生强烈振 动和摩擦,导致温度上升。因此,微波加热不需要传导热,直接与物料发生反应,节约能源,而传统蒸汽加热方式:热源先加热空气,热空气传导至物料表面,再由 表面传导至物料中心。微波加热技术特点:

    1.加热速度快     微波电磁波直接与物料互相作用,使物料自身发热,无需传导过程,无惯性

    2.加热均匀       微波加热能使物料里、外同时受倒电磁波作用而产生热量,不致出现外焦内生的温度梯度现象

    3.选择性加热特点  当多种物料混合加热时,微波将先加热吸收微波能力强的物料,

    4.易于控制、安全  微波加热即开即用,也可设制自动控制

    微波废橡胶再生脱硫生产工艺:

    废橡胶破碎         微波再生脱硫设备         冷却段        成型段

     

                                微波发生器

    20 世纪70年代起,国外(美、日)正在开展利用微波对各种废橡胶制品进行脱硫得到再生橡胶的研究,其方法是将废橡胶制品分选、破碎为6~10mm颗粒,与添 加剂混合后用微波加热至200~300℃的温度进行还原反应而脱硫,然后冷却处理。用微波脱硫的再生橡胶制品品质好、整个生产过程为干式生产,无污染、能 耗少、低脱硫时间短,可连续性生产。

        再生胶粉能直接用于轮胎、高等级路面(包括飞机跑道与体育跑道设施),也可作一般橡胶制品,新型建筑铺设地面材料或建筑防水材料与涂料等,它是一种经济价 值很高的新型材料。单从我国目前年产轮胎约需生胶60万吨来说,若能以原生胶中掺和30%比例的再生胶粉估算,其所能省原料和能耗的经济效益是极为显著 的。

    当前国内利用废轮胎制成再生胶粉的工艺有几种,主要有物理的低温(-18℃)冷冻法,化学的超细粉碎法,以及微生物活化法等。其特征是 利用上述方法使废旧橡胶粉碎到如此细的粒度,也并不要求在低温状态下去粉碎,这样就大大简化和降低了工艺的技术要求,省却了因制造低温所需要的有关设备投 资和运行成本,以及节省大量能耗。

    1.再生胶微波脱硫工艺

    再生胶微波脱硫工艺流程,有用微波全程加热再生胶粒至 250~300℃温度进行脱硫的,也有用微波预热加上热风升温至脱硫温度的两种方法。无论哪种方法。事先都需将废胶原料粉碎到6~10mm颗粒,精选并与 添加剂混合,然后加热至250~300℃温度保温脱硫,脱硫后要尽快冷却到125℃左右,然后挤压精练制成再生胶成品。

    2.再生胶微波脱硫设备概述

    1984年美国某公司利用微波脱硫设备专利建成一条微波脱硫生产线投入使用。每小时能脱硫再生胶约400Kg。其中微波脱硫设备结构介绍如下:

    该 装置为箱型结构。微波加热箱中设置一根直径为15cm,长为7.3m的能旋转的石英管。该管能作旋转速度及水平倾斜角度等调节,以不同的旋转速率和倾斜角 解决物料输送速度的协调工作。微波加热物料的温度约为250~300℃左右,物料在该温度下不断旋转翻滚向前,保证得到均匀加热。装置设置终端负载,它能 有效地抑制微波泄漏。微波加热硫化再生胶颗粒出口紧接水冷螺旋挤出机,能及时地将250~300℃温度的再生胶颗粒一边快速冷却至100~125℃,一边 挤出进入精练机得到成品。整个工艺流程可在封闭系统中进行,没有粉尘和废水排放。

    三、橡胶微波硫化生产线实例介绍

    国内使用的橡胶微波硫化生产线较早都是从日、德等国家进口的设备,从20世纪80年代开始消化吸收国外设备技术结合国情仿造改进生产线取得成功。现举例介绍如下。

    1.密封橡胶微波硫化生产线

    该生产线由冷喂料挤出机、微波和热空气硫化装置和水冷系统等组成,全长72m??啥愿髦制?、火车门窗封闭胶条硫化,日产量可达万米以上。

    微 波加热部分由4个多谐振箱体串联组成,有4个微波源独立组合使用。每个独立微波源,输出功率额定值为5KW,连续可调,工作频率为2450MHz。输送胶 条出入口尺寸为宽210mm,高115mm,输送带输送速率1~30m/min,可调。向箱体内输送的热空气最高温度可达200℃。

    该生产线产品质量的保证,取决于微波硫化装置中两大要素,微波输出功率的稳定性和输送带面上(垂直于输送方向)的场强均匀性。测量数据表明:该设备微波输出功率的稳定性为1%,输送带面上(垂直于输送方向)的加热物料温差△T〈 5℃。

    2.多管箱型微波硫化装置

    该生产线原为进口微波硫化设备,为改善其性能,而作如下更改:

    (1)为改善原进口设备的微波加热箱加热均匀性问题,采用多个小功率磁控管供能,达到多管交替工作来调节微波输出功率的增减。其次,小功率磁控管可用风冷却,省却大功率磁控管所需的水冷系统,更重要的是,小功率磁控管使用有助提高场强分布均匀性。

    (2)采用程控装置动态调节微波输出功率大小。

    废橡胶再生脱硫,美国70年代开始工业应用取名微波脱硫法,并获专利技术,日本报刊也见诸报道“微波再生脱硫及工业应用装置”的报告,国外已获得成功工业应用,我公司已对废橡胶进行中试探索,设计一套微波脱硫设备,积累一定的经验,下面介绍中试样机技术参数,以供交流

    a.    微波功率:50kw+10kw热风

    b.    消耗电功率:82kw

    c.    设备尺寸:11×1.2×1.7(m)

    d.    微波腔体材质:铝合金喷塑或不锈钢

    e.    脱硫温度:250-300℃

    f.    产量300kg/h

    通过废橡胶微波再生试验,对比微波脱硫与传统高温脱硫方法相比有如下特点:

    1.    无污染:微波脱硫属干法脱硫、再生,整个脱硫过程是物理性,无需有毒的再生促进剂,因此无废水污染,具有很大的社会效益

    2.    节约能源:它是胶料自身吸收微波能而直接产生热量,无需传导热量,能量利用率高,升温快,脱硫时间短

    3.    能连续自动化生产,减轻工人劳动强度,改善生产环境

    4.    制品性能好,允许摻用量比常规脱硫方法加大15%微波在废橡胶再生利用中的应用

    2015年09月23日

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    微波在废橡胶再生利用中的应用

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