浅析再生橡胶装备的现状与发展

吕长明

（大连宝锋机器制造有限公司，大连，116425）

浅析再生橡胶装备的现状与发展

吕长明

（大连宝锋机器制造有限公司，大连，116425）

宝锋公司独立研发生产的新型高效节能XKJ480精炼机2011年3月被评为大连市名牌产品，2011年8月顺利通过中国物流与采购联合会组织的科技成果鉴定，鉴定意见为国际先进水平，2012年该产品还获得中国物流与采购联合会科技进步三等奖。该产品高效环保、质量优、寿命长，其采用的离心复合铸造技术加工生产的周边钻孔高效内冷却轧辊，是宝锋具有核心竞争力的高新技术产品。

废旧橡胶；循环利用；轧辊；加工设备；生产线

目前，我国再生橡胶行业每年的生产量达几百万吨，占全世界产量的85%以上。生产规模全球第一，已经进入工业化架构的生产组织管理阶段，再生橡胶及硫化橡胶粉产品已得到国内外橡胶制造业的认可。但是，目前我国的再生胶行业发展还存在着装备落后、能耗高、环保不达标、劳动力成本高及产品结构不合理等问题，严重制约了再生胶行业的发展。大连宝锋机器制造有限公司作为一家再生胶行业的装备制造企业，有责任也有义务为行业的健康可持续发展贡献出自己的一份力量。

宝锋公司是专业化生产橡胶成套加工设备、粮油设备、造纸设备以及各行业专用大型轧辊的大型现代化生产企业。公司成立于2001年，注册资本1600万元，拥有固定资产1.6亿元，企业占地面积14万平方米，建筑面积8万平方米。公司设有铸造、装配、机械加工三大生产车间，拥有中频保温电炉，中频感应电炉，工频感应电炉，5T、20T、50T卧式离心浇注机，大型数控磨床、车床、铣床、龙门刨床等近百套先进的大型加工和铸造设备，企业年产值近2亿元。

宝锋公司在废旧橡胶循环利用装备领域的主要产品包括：精炼机系列、破胶机系列、再生胶成套装备以及各种规格型号的离心复合铸造轧辊等。其中，宝锋公司独立研发生产的新型高效节能XKJ480精炼机2011年3月被评为大连市名牌产品，2011年8月顺利通过中国物流与采购联合会组织的科技成果鉴定，鉴定意见为国际先进水平，2012年该产品还获得中国物流与采购联合会科技进步三等奖。该产品高效环保、质量优、寿命长，其采用的离心复合铸造技术加工生产的周边钻孔高效内冷却轧辊，是宝锋具有核心竞争力的高新技术产品。宝锋公司作为一家再生胶行业的装备制造企业，有责任也有义务为行业的健康可持续发展贡献出自己的一份力量。自进入再生橡胶行业以来，公司一直致力于再生胶先进装备的创新研发与制造工作。

第一方面，废旧轮胎分解设备目前国内生产企业80%以上还采取小三件的生产模式。小三件由切圈机、切条机及切块机三台设备组成，最终将轮胎分解成约30×50mm胶块。从轮胎分解的基本原理角度分析，三小件的工艺原理是合理的，其设备简单、耗能低。但是还存在着致命的缺陷，最主要的问题就是安全性问题，由于其敞开式、纯人工的操作方式，导致时常会出安全事故；其次，三小件生产效率低、劳动强度大，而且生产过程不环保，不能适应大规模的工业化生产，严重阻碍了再生胶行业的发展。因此，用更加先进的轮胎分解设备取代小三件是行业发展的一个必然趋势。目前，行业中已经认识到传统小三件在生产过程中存在的问题，是再生胶行业发展的一个瓶颈，国内很多废旧橡胶循环利用机械装备企业正在努力研发新的橡胶破碎设备，以取代传统的小三件工艺，进而促进废旧橡胶循环利用行业的快速健康发展。宝锋公司也正积极致力于轮胎破碎设备的创新与研发工作，指导思想是以重点解决小三件存在的安全问题、产能问题及环保问题为目标，最终取代传统的小三件，研发出一条安全、环保、适合于规模化工业生产的自动废旧橡胶破碎生产线。

第二方面，在再生胶生产工艺中，塑化脱硫属于一个化学变化的过程，也是一个关键环节。多年来，人们在积极探索废旧橡胶塑化脱硫的方法，先后发明了蒸煮法、溶解法、碱法、酸法、油法、水油法、高压动态法等，每一种方法的出现，都标志着塑化脱硫工艺的进步，但是随着社会对环境保护意识的提高，这些塑化脱硫的工艺方法已经不能适应新形势下行业发展的需要，其根本原因是，这些传统的方法始终没有彻底解决在塑化脱硫过程中产生的废水、废气所带来的二次污染问题，这也是发达国家放弃了再生胶工业的一个主要原因。从行业发展来看，目前我国再生胶生产主要采用动态法，该工艺与之前的油法、水油法比较具有产品质量稳定、工艺性能好等优点。但是动态脱硫罐存在的主要问题是，在高压环境下工作存在一定的安全隐患，由于是在高温高压环境下断续生产，因此会产生大量废水、废气，造成环境污染，这在国家新的政策形势下是不允许的，必须寻求新的设备、工艺和途径来解决目前所存在的问题。近几年，国内很多再生胶机械装备企业，也包括再生胶生产企业，都在积极地进行探索创新，并且取得了很多优秀成果，比如高温常压连续螺杆塑化法，与传统的动态脱硫罐相比，塑化机主要解决了三个主要问题，第一，动态脱硫罐是在一定压力下对胶粉进行塑化脱硫处理的，而塑化机塑化胶粉是在常压状态下进行的，这样就大大减少了塑化过程中的废气排放，解决了环保问题；第二，动态脱硫罐的生产过程是断续的，一罐一罐出料，而塑化机的生产是连续的，这样更有利于实现自动化生产；第三，由于塑化机是在常压状态下工作的，因此不存在安全性问题。塑化机的入料和出料均采用输送装置，可实现自动化、连续化生产。高温常压连续塑化法解决了环保和连续化生产问题，但是可能在产品质量稳定性、门尼粘度控制及胶料粘结等方面还存在着或多或少的问题，但这些已经不是主要矛盾，相信通过装备企业的不断研发创新和应用企业的不断反馈，在不久的将来一定会推出一款能耗低、效率高、可实现连续化清洁生产的先进塑化脱硫设备，从而使我国的再生胶工业发展迈上一个新的台阶。另外，近期推向市场的“环保型废橡胶再生罐”通过一段时间的实际生产检验，环保效果也比较理想。其根本原理是将两个再生罐串联，实现热量互通，可以节约一部分能源，同时通过罐体水冷实现负压排料，杜绝了废水和废气的直接排放。其面临的核心问题是压力容器在短时间内温度急剧变化，由于热胀冷缩罐体会频繁形变，造成金属疲劳，因此罐体的选材、加工、焊接提出了更高的要求。这可能也是未来再生胶发展的一条途径。

第三方面，再生胶生产的最后一个环节是炼胶环节，采用的主要设备就是精炼机。经过了几十年的发展，精炼机在设备基本结构和原理上没有太多变化，只是在设备的部分环节做了升级革新，由原来的轴瓦支撑改成现在的轴承支撑，提高了设备的机械效率；由原来的静态浇注辊筒发展到采用离心复合浇注辊筒，提高了设备的使用寿命；由原来的中空冷却方式发展到周边钻孔冷却方式，有效改善了冷却效果，提高了设备单位时间产能及产品质量。宝锋公司是专业化生产橡胶设备辊筒和精炼机设备的厂家，研发生产的新型高效节能XKJ480精炼机被评为大连市名牌产品，2012年获得科技进步三等奖，该设备的技术优势及创新点主要体现在以下几个方面：

1、由静态浇注改为离心复合浇注。静态浇注工艺是利用激冷的原理产生的白口层，厚度只能控制在10mm左右，而且如果模具温度不均，会导致白口层厚度不均匀，而且硬度低（HS66°-68°），耐磨性差。由于工艺的限制，辊筒内外材质一样，强度较低，容易发生断辊现象。离心复合浇注工艺生产的轧辊工作层和芯部是分开浇注的，表层材质为高镍铬钼合金，厚度可控，一般在25～35mm范围内，硬度可达HS75°±2°，耐磨性好；轧辊芯部采用铸铁（或球铁），韧性高，机械加工性能好，不易发生断辊。用离心复合铸造代替静态浇注这一工艺变革，显著提高了辊筒的综合使用性能。

2、由芯部水循环冷却改为周边钻孔水循环冷却。精炼机单位时间内的产能主要取决于辊筒线速度和辊筒长度两个因素。然而线速度和辊筒工作表面的温度又是相互矛盾的，线速度过高就会导致炼胶温度过高，影响再生胶的品质，并且污染环境；线速度太低又会影响设备的产能。静态浇注工艺的轧辊由于内外材质一样，机械加工性能较差，只能采用芯部中空冷却的办法来降低炼胶温度，然而由于芯部循环水距辊筒工作表面距离较大，所以冷却效果有限，因此设备线速度受到严重限制。采用离心复合浇注工艺的轧辊芯部材质为铸铁（或球铁），机械加工性能非常好，为了解决线速度和炼胶温度的矛盾问题，采用周边钻孔水循环冷却的方式可以有效地解决这一问题。在距辊筒工作表面30～50mm的位置上钻若干直径在30～40mm的轴向通孔，通水冷却。由于该冷却方式的循环水离辊筒工作表面距离很近，因此可以迅速地将炼胶过程中的热量带走，温度可控制在85℃左右，效率较中空冷却提高50%以上。这种办法明显改善了冷却效果，为产品品质的提升以及单位时间产量的提高创造了有利条件。

3、在传统设备基础上，为了适应未来自动化生产的要求，设备实现了电动调辊距，电动加油；整体采用模块式结构，便于拆装维修维护。

由于在炼胶环节，需要生产线来完成，因此除了要求单机性能以外，还需要根据工艺和产品要求，来合理配置炼胶生产线。传统的炼胶工艺通常采取三机一线的配置方式，但是该配置方案在产品的种类、质量及用人等方面都不够理想，整个生产线效率较低。为了解决该问题，公司经过研发及大量试验，配置出了五机二线（滤胶机可选）的炼胶生产线方案，该方案在能耗及产量不变的情况下，大幅度提高了炼胶生产线的自动化程度，可实现全自动化生产，大幅度降低劳动强度。

该生产线需要操作工人2人，每小时产量可达900～1000Kg，目前该生产线已经在浙江、山东、印度、台湾、韩国等地区和国家广泛使用，相对于传统的三机一线优势明显，是未来行业发展和推广的一个趋势。

综上所述，虽然我国的废旧橡胶循环利用机械装备在发展的道路上取得了一定的成果，但是仍然存在“大而不强”的问题，以牺牲环境、能源为代价粗犷型生产。我们虽然建立了相对完善并具有一定水平的工业体系，但是机械装备企业的自主创新能力，尤其是原始创新能力不强，工艺与装备开发脱节，在速度与效益、数量与质量、产品结构与发展方式、节能与环保等方面矛盾日益突出。我们应该意识到，无论是保持再生胶工业快速健康发展，还是加快转变经济发展方式，都需要增强科技创新能力，挖掘企业创新发展的潜力。宝锋公司作为一家装备制造企业，始终把提高行业机械装备能力，助推废橡胶产业绿色创新发展作为己任，相信通过全行业的共同努力，一定可以将废旧橡胶循环利用产业做成变废为宝、化害为利、节约资源、清洁环保，有利于生态文明建设的一项伟大事业。

吕长明，男，汉族，1980.09.16～，哈尔滨工程大学机械电子工程专业，硕士研究生，大连宝锋机器制造有限公司副总经理兼董事长助理，主要从事离心铸造橡胶轧辊及再生胶设备的研发及市场推广工作。