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            淺談我國廢舊輪胎粉碎設備的發展現狀和發展方向

            2017年02月17日

            廣州聯冠 蔣紅春   廢橡膠利用


            我是2002年進入到廢舊輪胎常溫處理這一行業,這14年一直在這個行業從事技術設計和設備銷售工作,現在在廣州市聯冠機械有限公司工作,今天我向各位淺談我國廢舊輪胎粉碎設備的發展現狀和發展方向,其中的分析內容僅代表我個人粗淺的看法,請各位批評指正,謝謝大家!


                一.我國廢舊輪胎利用現狀
            按照曹秘書長公布的數據經過我整理后如下圖:


            從上述表中數據可以看出,我國每年產生的廢舊輪胎中,生產再生膠與膠粉占了50%左右,而其中再生膠的產量又占了近90%的比例。


               二.我國廢舊輪胎粉碎設備現狀:
            由于上述所述的廢舊輪胎處理后的應用主要集中在再生膠與膠粉的生產,而其中再生膠所需膠粉細度大約在24-30目,而膠粉也有很大一部分用在了橡膠粉改性瀝青和田徑跑道方面,而橡膠粉改性瀝青的膠粉細度也在30目左右,田徑跑道的膠粒在1-4mm橡膠顆粒,因此我們現在討論的重點就放在了生產這些規格的膠粉和膠粒的設備配置以及工藝流程方面。
               2.1、24-30目的膠粉生產設備配置及工藝流程:
            2.1.1、目前國內膠粉的很多生產企業還在沿用的“小三件”設備(實際上現在已經是“小兩件”了)(切條機+切塊機)+溝光輥破膠機。雖然現在協會下了大的決心進行了淘汰“小三件”的宣傳工作,取而代之的是使用安全高效的“雙軸破碎機”,但是不可否認的是,現在很多膠粉企業仍然在使用“小三件”,我認為,這不僅僅是靠協會宣傳引導就能杜絕“小三件”的使用的,很多膠粉企業向我們設備制造廠家訴苦,他們不是不想使用“雙軸破碎機”,而是他們一直存在僥幸心里,在沒有出現安全事故的時候,使用“小三件”生產橡膠塊的成本較低,分析如下:
            (1)使用“小三件”的能耗:
            “小三件”,按照以前的稱呼,是指輪胎口圈切圈機、輪胎切條機、膠條切塊機,但是現在的操作工更加簡化,已經取消了輪胎口圈切圈機,直接把輪胎放在輪胎切條機上面,先把一邊的輪胎胎肩切下來,然后把輪胎切成條并打成塊,實際上是“小兩件”,出料均勻(一般40X50mm),比我們雙軸破碎機出料還均勻,每一臺切條機裝機功率5.5千瓦,切塊機7.5千瓦,1分半鐘可以處理1個60公斤(已經包括了上、下料等輔助時間)的輪胎,每小時可以處理約2-2.5噸,也就是說能耗為6度/噸輪胎,操作工為1人,購買這兩臺設備的總價約為1.5萬,刀具耗材費用約為10元/噸輪胎;
            (2)使用“雙軸破碎機”的能耗:
            1>雙面口圈切圈機7.7千瓦,產量最多2噸
            2>雙軸機+篩選+進料+回料,總功率99千瓦,產量3噸
            能耗為30度/噸輪胎,操作工為1人,購買設備總價約為70萬,刀具耗材費用約為30元/噸輪胎。
            從上述2種工藝的對比來說,由于膠粉企業的利潤本來就很低,而“小三件”在能耗、設備購買價、刀具耗材費用方面都優于“雙軸破碎機”,并且由于生產再生膠的工藝特性,全鋼絲子午線輪胎胎面膠比胎側和胎肩膠的質量更好,能生產出更好的再生膠,而“雙軸破碎機”只能整體處理輪胎,正因為這些原因,所以國內很多膠粉生產企業存在著僥幸心里,他們認為安全事故不會出現在他們身上,他們冒險地使用著“小三件”。因此對于我們“雙軸破碎機”的生產商來說,在國內的推廣步履艱難!
            所以,現在擺在我們廣大“雙軸破碎機”設備生產商的首要任務,就是怎么樣設計生產出低能耗、低耗材、安全性更高、使用更方便的輪胎處理設備,并能自動把胎面膠分開,讓我們的膠粉生產企業真心愿意使用“雙軸破碎機”,而不是僅僅依靠協會來禁止使用“小三件”。

            2.1.2、對于雙軸破碎機的刀具第一次修磨的時間,目前有2種判定方法:

            1)在耗電相同的情況下,出膠塊產量減低很多;

            2)出現了膠塊不是被剪斷而是被刀扯斷的現象。據我們的客戶使用經驗及測試顯示,即使出料膠塊出現了100%被刀扯斷現象,在相同產量的情況下耗電也沒有很大的區別,這就給我們帶來了一個問題,到底刀具使用多少時間才對刀具進行第一次修磨?
            2.1.3、我們先來看看國外一些公司的數據:

            (1)德國生產制造廢舊輪胎處理設備比較先進的KAHL公司,它的客戶介紹,他們每小時處理3.5噸輪胎的雙軸機大約處理2000噸輪胎(帶止口圈鋼絲一起處理)需要進行第一次修復,按照小時換算大約580小時需修復;

            (2)丹麥生產制造廢舊輪胎處理設備比較先進的ELDAN公司,它的設備在加拿大多倫多Liberty Tire Recycling公司使用,客戶說他們的刀具都是在美國SSI公司(美國SSI公司是美國一個比較專業制造破碎設備的公司)購買,雙軸撕碎機的刀盤大約處理6500噸輪胎就需要更換,其中雙軸撕碎機產量為20噸/小時,雙軸機大約處理6500噸輪胎(帶止口圈鋼絲一起處理)需要進行第一次修復,按照小時換算大約325小時需修復。

            按照我們一般的經驗,如果把輪胎口圈去掉后再進入雙軸撕碎機撕碎,刀具第一次修磨時間會延長一倍,也就是說德國KAHL公司大約1100小時進行第一次修磨;而丹麥ELDAN公司和美國SSI公司大約650小時進行第一次修磨。
            請各位專家及同行們注意:上述這些國外同行的刀具第一次修磨時間的數據,都是在膠塊出現被刀扯斷達到約80%的時候的數據,并且出料大小大約為50X70mm—50X120mm,而我們國內使用溝光輥破膠機的膠粉企業,一般要求膠塊大小小于50X80mm,如果尺寸太大鋼絲太長,溝光輥破膠機下方的膠粉篩不能盡快地將鋼絲篩除,使得鋼絲多次經過溝光輥而加快了溝光輥的磨損。所以如果按照國內的要求,尺寸大于50X80mm的膠塊將再次回到雙軸破碎機破碎,因此刀具進行第一次修磨時間將縮短。 
            所以,雖然國外這些先進公司的刀具使用壽命比我們國內長,但是因為維修費用(包括人工、購買焊絲價格等其他修復費用)比我們國內高的多,因此每處理1噸輪胎的耗材也基本上與我們國內雙軸破碎機處理輪胎耗材持平!
            2.1.4、基于上述各種原因及數據,由于“小三件”在一些數據上的優勢,而“雙軸破碎機”在短時間內又無法超越,所以要想讓廣大膠粉生產企業真心實意地淘汰“小三件”,我認為要做以下幾方面的工作:
            首當其沖的當然是所有“雙軸破碎機”的生產商:

            1)在刀具使用壽命方面要繼續花大力氣試驗更好材料的焊條、焊絲,使得刀具趕上甚至超過國外同行的使用壽命;

            2)采用在刀座上鑲嵌或者可拆卸的刀體模式,方便客戶拆卸修復,減低修復時間和費用;3)“雙軸破碎機”是否有可能設計成類似于“小三件”切割輪胎這種方式?
            2.1.5、作為橡膠工業協會這邊,協會一直在努力向國家工信部、財政部、發改委等部門申請:膠粉生產企業使用協會推薦的“雙軸破碎機”將給予該設備一次性購買設備款50%的財政扶持補貼,希望協會這幾年的努力一定能真正帶動低能耗、低耗材、安全性更高、使用更方便的輪胎處理設備在國內大量地推廣!


                2.2、5-15目(4-1mm)的膠粒生產設備配置及工藝流程:
            前段時間報道的“毒跑道”事件,讓很多不明真相的人把橡膠顆粒和輪胎顆粒視作“毒跑道”的根源,這是對這一項目的極大誤解,對于廢舊輪胎和廢舊橡膠本身來說,是沒有問題的,如果是有毒物質粘連在廢舊輪胎和橡膠上面,這就不是輪胎和橡膠本身的問題,而且“毒跑道”最大的問題還是出在膠黏劑上面,在這里我就不多解釋了。
            對于田徑跑道顆粒的生產工藝,有人可能簡單地認為是不是使用“雙軸破碎機+溝光輥(或雙溝輥)破膠機”就可以生產膠粒了?
            其實不是這樣,由于田徑跑道一般只有13mm的高度,下層10mm使用廢舊輪胎顆粒,上面3mm使用三元乙丙橡膠顆粒(EPDM),田徑跑道施工的時候只需把膠黏劑與這些顆粒拌合,鋪設到路面上,然后使用攤鋪機攤平即可。
            由于溝光輥(或雙溝輥)破膠機在處理廢舊輪胎膠塊的過程中,主要是通過雙輥的搓切和剪切來完成,因此成品膠粒里面大多是毛刺狀的橡膠顆粒,而這種毛刺狀的橡膠顆粒如果鋪設到路面上的時候,將使用更多地膠黏劑從而增加了客戶的生產成本。
            而使用“雙軸破碎機+鋼絲分離機(或叫中碎機)+橡膠破碎機(或叫細碎機)”這種工藝流程,由于在處理廢舊輪胎的過程中,一直是純“剪切”的方式,所以橡膠顆粒菱角分明,使用的膠黏劑也大大減少從而降低了客戶的生產成本。
            所以目前田徑跑道顆粒的生產工藝基本上是“雙軸破碎機+鋼絲分離機(或叫中碎機)+橡膠破碎機(或叫細碎機)”,由于這種工藝流程耗電更大、耗材費用更高,這也就解釋了一些人很疑惑為什么田徑跑道顆粒(1-4mm)銷售價現在大約在1400-1700元/噸,而更細一點的20-30目(0.85-0.6mm)膠粉銷售價現在約1000-1200元/噸。


                三.我國廢舊輪胎粉碎設備的發展方向:
            從橡膠工業協會廢橡膠綜合利用分會“十三五”的規劃來說,廢舊輪胎處理后的橡膠用途主要還是生產再生膠和膠粒、膠粉,因此我認為粉碎設備處理輪胎的方法不會有太大的改變。

            1. 雙軸破碎機從目前所有處理輪胎的粗碎設備類型來說,有我們大家熟悉的“雙軸破碎機”,還有德國驍馬機械公司使用的“單軸撕碎機”和丹麥ELDAN公司生產的另一種類型的“單軸撕碎機”,這兩種單軸撕碎機雖然各有優勢(主要是更換刀具較方便),但是從能耗和設備穩定性、噪音方面,雙軸破碎機具有更大的優勢,因此在以后很長的一段時間內,雙軸破碎機還將在粗碎輪胎這一工序里領先其他設備,只是雙軸破碎機必須繼續在刀具使用壽命和拆卸更方便方面做出更多地改進;

            2. 鋼絲分離機(或叫中碎機):如果需要生產出好的橡膠顆粒以及在能耗方面,鋼絲分離機比溝光輥(或雙溝輥)具有更大的優勢,目前由于刀具結構的設計,使得該機出料后輪胎鋼絲與橡膠存在包裹現象,因此磁選出來的鋼絲需再一次使用另外的設備處理,這無形中加大了生產成本及能耗,因此我認為各設備生產商需更優化刀具的結構設計。

            我看過德國KAHL的設備運行,他們的設備磁選后的鋼絲出料里含有較多橡膠,但是他們后續配置了振動篩分裝置把合格鋼絲分離,不合格鋼絲回到設備里再處理,丹麥ELDAN公司的也類似。但是我認為如果能一次性地在刀具結構上能解決的話,可能會更好吧!
            鋼絲分離機由于是封閉處理輪胎膠塊的,由于有鋼絲和尼龍,所以在處理輪胎膠塊的時候,一定會產生火星,因此也會有起火的隱患存在。所以怎樣檢測、預防及消除火患?是國內外所有同行都必須設計和考慮的!
            還有刀具的使用壽命,由于是在高速切削帶鋼絲的橡膠塊,因此刀具磨損很快,雖然現在各國設備制造商都盡量把動刀和定刀設計成“前、后、左、右、上、下”等可以調換使用,已經大大地延長了刀具使用壽命,但是在刀具材料以及維修工藝方面,是否能更加提升?

            3、橡膠破碎機(或叫細碎機):雖然根據協會統計,國內輪胎子午化率2015年已經達到了80%(請注意,協會統計數據是“條數”計算,我這里是換算成“噸”后的數據),但是半鋼胎(主要指小車胎和貨車胎)仍然占了一定的比例,而處理這些半鋼胎時,如果出料膠粒大于4mm時,出料膠粒里面會不同程度地包裹著一段尼龍線,而帶有尼龍線的膠粒既不好看,如果田徑跑道顆粒使用的話又會吸附更多地膠黏劑,從而增加了生產成本。
            因此,在半鋼胎的處理方面,如何有效地去除膠粒里面包裹的尼龍,需要各設備生產商進行技術升級改進!

            4、溝光輥破膠機:由于生產30目以內膠粉的主要設備還是溝光輥破膠機,但是由于我們公司沒有生產這類設備,我僅憑我個人對這種設備的了解,粗淺的分析一下:
            從以前的冷硬鑄鐵輥到現在既有冷硬鑄鐵輥,又有鑄鋼輥在市場上并存,我認為這種情況還會持續一段時間,因為各有優缺點。但是我認為發展方向還是使用鑄鋼輥,因為關于焊接材料的技術提升,可能鑄鋼輥更適合進行焊接修復。
            關于雙輥速比的探討,現在已經有很多公司加大了速比,但是速比加大,雖然產量會增加,但是也帶來了功率的增加以及膠粉“焦燒”的隱患,所以速比的加大是一個趨勢,但是需要找到一個平衡點,而且輥筒的冷卻設計需要加強,可以考慮在雙輥的上方增加噴霧狀水裝置,并且我認為對于溝輥溝槽的角度設計優化、溝槽深度寬度及形狀設計都需要進一步優化;同樣,從以前的480輥,到560輥,再到現在有些公司設計的660輥,從800長到1000長到1200長度,加大了直徑、長度,增加了轉速,加大了速比,我認為這些都是為了提高單機產能需要進行的技術升級改進,但是輥筒的冷卻是各生產廠下一步都必須要改進的!
            5、橡膠磨粉機:關于40目-120目膠粉以及精細膠粉的生產,其實現在的橡膠磨粉機,在常溫下是可以生產到80目-120目的,我做過一個測試,從磨粉機進料5-15目(其中5-8目占60%以上),出料后經過氣流分選機分離出80目(80目過篩率達到80%以上),然后再把這些80目的膠粉再一次進入到磨粉機里,出料后再一次經過氣流分選機分離出120目(120目過篩率達到85%以上)。但是目前主要是精細膠粉的應用市場沒有完全打開,所以即使生產到這種細度也沒有太大的作用。
            但是我們現在橡膠磨粉機的現狀是怎樣的呢?如果進料5-15目(其中5-8目占60%以上),出料要求達到國家標準(GB/T19208-2008)80目膠粉的話,一臺裝機功率30千瓦的橡膠磨粉機產量只有約60公斤/小時,生產過程中還需要添加隔離劑才能達到。所以由于單機產量很低,所以我們經常會看到當客戶需要年處理1萬噸輪胎并且出料要求60目以上膠粉的話,需要配置10幾臺橡膠磨粉機。
            有人可能會問,為什么不能設計大功率或者大直徑的磨盤,以提高單機產能?
            我向各位解釋一下,磨粉機最關鍵的問題是刀盤的冷卻,現在市面上的磨粉機直徑,大多在280、320等等,我以前設計過最大直徑550,原以為產量會很高,但是最終測試結果是溫度上升太快,產量反而比280的還低。
            雖然這樣,我認為橡膠磨粉機的發展方向必須是往“大直徑磨盤、大功率單機”方向發展,至于冷卻方式,除了對現在刀盤目前沿用的內循環冷卻方式進行更合理的改進外,在進料處增加噴霧狀水裝置是必要的!
            還有一點,刀盤的實際工作剪切和磨削長度不要太長,并且磨盤的磨道設計要簡單,不要想到讓膠粒在磨盤中間走復雜的流道,而要讓膠粒進入到剪切和磨削區域后盡快出料,我曾經做過一個測試:刀盤直徑為280,當刀盤的實際工作剪切長度從80、60、40到30,切削長為30時,產量反而更高了,希望這一點能給廣大橡膠磨粉機的設計人員一點幫助。
            以上種種,是我對這個行業粉碎設備的一點粗淺的理解,希望各位專家批評指正,大家一起為了我國的廢舊輪胎粉碎設備的發展貢獻自己的力量!


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