微波通信的分支-微波能,作為一種新能源使用,在我國70年代已開始應用,如:包裝行業、食品行業、家用微波爐,其后又擴大到新的領域,即化學高新 技術領域,微波與化學所形成的交叉學科――微波化學,給廣大科學工作者提供一種技術手段,采用微波能輔助化學催化,取得不可思意的效果。

微 波橡膠硫化(現每年都有幾十條生產線投入使用),它是利用微波電磁波的正負極,以每秒鐘變化2450億次速度作用在膠料上,參加膠料中的生膠與硫化劑發生 化學反應,加快膠料間分子反應速度,使其由線型結構的分子交聯成為立體網狀結構的大分子,導致橡膠硫化,獲得優良的性能。繼微波在橡膠硫化中成功應用,奠 定微波在橡膠行業應用基礎,隨著國家持續發展,化工行業應用技術不斷探索,微波對廢橡膠再生利用,作為微波開拓新領域,必將取得很大突破。

微波加熱原理

微 波是電磁波,其頻率在300MHz到300GHz范圍,作為微波能使用的頻段有:915MHz和2450MHz,穿透深度分別為320mm和120mm, 根據物料品種不同,其穿透深度有所不同,當微波作用在物料上時,物料中化學分子有極性分子和非極性分子之分,極性分子與微波正、負極充分結合,產生強烈振 動和摩擦,導致溫度上升。因此,微波加熱不需要傳導熱,直接與物料發生反應,節約能源,而傳統蒸汽加熱方式:熱源先加熱空氣,熱空氣傳導至物料表面,再由 表面傳導至物料中心。微波加熱技術特點:

1.加熱速度快     微波電磁波直接與物料互相作用,使物料自身發熱,無需傳導過程,無慣性

2.加熱均勻       微波加熱能使物料里、外同時受倒電磁波作用而產生熱量,不致出現外焦內生的溫度梯度現象

3.選擇性加熱特點  當多種物料混合加熱時,微波將先加熱吸收微波能力強的物料,

4.易于控制、安全  微波加熱即開即用,也可設制自動控制

微波廢橡膠再生脫硫生產工藝:

廢橡膠破碎         微波再生脫硫設備         冷卻段        成型段

 

                            微波發生器

20 世紀70年代起,國外(美、日)正在開展利用微波對各種廢橡膠制品進行脫硫得到再生橡膠的研究,其方法是將廢橡膠制品分選、破碎為6~10mm顆粒,與添 加劑混合后用微波加熱至200~300℃的溫度進行還原反應而脫硫,然后冷卻處理。用微波脫硫的再生橡膠制品品質好、整個生產過程為干式生產,無污染、能 耗少、低脫硫時間短,可連續性生產。

    再生膠粉能直接用于輪胎、高等級路面(包括飛機跑道與體育跑道設施),也可作一般橡膠制品,新型建筑鋪設地面材料或建筑防水材料與涂料等,它是一種經濟價 值很高的新型材料。單從我國目前年產輪胎約需生膠60萬噸來說,若能以原生膠中摻和30%比例的再生膠粉估算,其所能省原料和能耗的經濟效益是極為顯著 的。

當前國內利用廢輪胎制成再生膠粉的工藝有幾種,主要有物理的低溫(-18℃)冷凍法,化學的超細粉碎法,以及微生物活化法等。其特征是 利用上述方法使廢舊橡膠粉碎到如此細的粒度,也并不要求在低溫狀態下去粉碎,這樣就大大簡化和降低了工藝的技術要求,省卻了因制造低溫所需要的有關設備投 資和運行成本,以及節省大量能耗。

1.再生膠微波脫硫工藝

再生膠微波脫硫工藝流程,有用微波全程加熱再生膠粒至 250~300℃溫度進行脫硫的,也有用微波預熱加上熱風升溫至脫硫溫度的兩種方法。無論哪種方法。事先都需將廢膠原料粉碎到6~10mm顆粒,精選并與 添加劑混合,然后加熱至250~300℃溫度保溫脫硫,脫硫后要盡快冷卻到125℃左右,然后擠壓精練制成再生膠成品。

2.再生膠微波脫硫設備概述

1984年美國某公司利用微波脫硫設備專利建成一條微波脫硫生產線投入使用。每小時能脫硫再生膠約400Kg。其中微波脫硫設備結構介紹如下:

該 裝置為箱型結構。微波加熱箱中設置一根直徑為15cm,長為7.3m的能旋轉的石英管。該管能作旋轉速度及水平傾斜角度等調節,以不同的旋轉速率和傾斜角 解決物料輸送速度的協調工作。微波加熱物料的溫度約為250~300℃左右,物料在該溫度下不斷旋轉翻滾向前,保證得到均勻加熱。裝置設置終端負載,它能 有效地抑制微波泄漏。微波加熱硫化再生膠顆粒出口緊接水冷螺旋擠出機,能及時地將250~300℃溫度的再生膠顆粒一邊快速冷卻至100~125℃,一邊 擠出進入精練機得到成品。整個工藝流程可在封閉系統中進行,沒有粉塵和廢水排放。

三、橡膠微波硫化生產線實例介紹

國內使用的橡膠微波硫化生產線較早都是從日、德等國家進口的設備,從20世紀80年代開始消化吸收國外設備技術結合國情仿造改進生產線取得成功。現舉例介紹如下。

1.密封橡膠微波硫化生產線

該生產線由冷喂料擠出機、微波和熱空氣硫化裝置和水冷系統等組成,全長72m。可對各種汽車、火車門窗封閉膠條硫化,日產量可達萬米以上。

微 波加熱部分由4個多諧振箱體串聯組成,有4個微波源獨立組合使用。每個獨立微波源,輸出功率額定值為5KW,連續可調,工作頻率為2450MHz。輸送膠 條出入口尺寸為寬210mm,高115mm,輸送帶輸送速率1~30m/min,可調。向箱體內輸送的熱空氣最高溫度可達200℃。

該生產線產品質量的保證,取決于微波硫化裝置中兩大要素,微波輸出功率的穩定性和輸送帶面上(垂直于輸送方向)的場強均勻性。測量數據表明:該設備微波輸出功率的穩定性為1%,輸送帶面上(垂直于輸送方向)的加熱物料溫差△T〈 5℃。

2.多管箱型微波硫化裝置

該生產線原為進口微波硫化設備,為改善其性能,而作如下更改:

(1)為改善原進口設備的微波加熱箱加熱均勻性問題,采用多個小功率磁控管供能,達到多管交替工作來調節微波輸出功率的增減。其次,小功率磁控管可用風冷卻,省卻大功率磁控管所需的水冷系統,更重要的是,小功率磁控管使用有助提高場強分布均勻性。

(2)采用程控裝置動態調節微波輸出功率大小。

廢橡膠再生脫硫,美國70年代開始工業應用取名微波脫硫法,并獲專利技術,日本報刊也見諸報道“微波再生脫硫及工業應用裝置”的報告,國外已獲得成功工業應用,我公司已對廢橡膠進行中試探索,設計一套微波脫硫設備,積累一定的經驗,下面介紹中試樣機技術參數,以供交流

a.    微波功率:50kw+10kw熱風

b.    消耗電功率:82kw

c.    設備尺寸:11×1.2×1.7(m)

d.    微波腔體材質:鋁合金噴塑或不銹鋼

e.    脫硫溫度:250-300℃

f.    產量300kg/h

通過廢橡膠微波再生試驗,對比微波脫硫與傳統高溫脫硫方法相比有如下特點:

1.    無污染:微波脫硫屬干法脫硫、再生,整個脫硫過程是物理性,無需有毒的再生促進劑,因此無廢水污染,具有很大的社會效益

2.    節約能源:它是膠料自身吸收微波能而直接產生熱量,無需傳導熱量,能量利用率高,升溫快,脫硫時間短

3.    能連續自動化生產,減輕工人勞動強度,改善生產環境

4.    制品性能好,允許摻用量比常規脫硫方法加大15%微波在廢橡膠再生利用中的應用

2015年09月23日

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