上部,从左至右依次为:生rCB、干净rCB(96+)、干净有光泽的rCB(96+)。
底部,从灰
标准汽车轮胎中含有大约3公斤的炭黑(也称为工业烟灰)。生产一吨炭黑,大约需要1.5吨的化石资源和大量的水;该过程会产生多达3吨的二氧化碳。因此,回收报废轮胎中的炭黑是完全合理的,尤其在当前低碳环保的大趋势下。
这也是一个巨大的原材料来源:目前全球每年产生的废旧轮胎大约达到40亿条以上,并以每年两位数的速度增长。
到目前为止,人们主要从这些轮胎中回收燃料油,这些油又用作工业过程的能源或炼油厂的原材料。另一方面,在热解过程中回收的粗炭黑大部分仍未使用:由添加剂(主要是硅酸盐化合物和锌成分)组成的矿物灰分,占这种粗炭黑的20%。
位于德国谷的弗劳恩霍夫IBP的研究人员代表慕尼黑的 RCB 纳米技术有限公司开发了一种脱矿工艺,将回收的炭黑从其矿物负载中释放出来。
以这种方式处理的回收炭黑几乎不含矿物残留物,例如,可以将其100%用于轮胎侧壁。换句话说,不需要添加任何初级炭黑,因此可以完全替代原有的工业材料。
—Dr. Severin Seifert, Group Manager at Fraunhofer IBP
在没有进行脱矿过程的情况下,通常只能将10%的回收炭黑添加到主要材料中。脱矿过程不仅会生产出高品质的工业烟灰,而且还能回收高纯度的矿物质,并可重新用于工业应用。
Fraunhofer IBP项目经理Christian Kaiser说,为了将热解过程中产生的炭黑/灰分混合物净化到所需的纯度,研究人员使用了湿化学方法。
简而言之,我们将(未加工的)炭黑/灰分混合物与各种添加剂一起放入反应器中,将其与流体混合并运行定义的压力和温度曲线。从混合物中选择性地提取单个物质。
—Christian Kaiser
参数和添加剂必须以这样的方式设置,即一次只能从混合物中提取一种特定矿物。温度和压力必须保持在一个适中的水平,这样可以保证该过程在技术上是可行的,且没有任何重大限制。
脱矿过程的产物是用于轮胎和其他橡胶产品的高纯度再生炭黑,以及用于塑料应用的着色剂(母料)、可用于建筑材料工业或染料的硅酸盐、以及用于广泛应用的锌盐。
目前,已经建立一个反应堆容积为200升的中试工厂,弗劳恩霍夫 IBP 将在未来两年内进行进一步研究。目的是使回收的炭黑也可用于其他工业应用。
该创新工艺已获得专利,RCB 纳米技术有限公司是独家许可方。该公司目前正致力于扩大该工艺的工业用途:建立的一条生产线的反应器容积预计在4000升左右。每小时,一条生产线将从灰烬中释放400公斤再生炭黑——每年2500吨。在最后的扩建阶段,整个工厂的年产能将达到30,000吨。
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