[发明专利]废料的混合处理

说明书

一种用于处理橡胶材料的系统对所述材料进行预热，然后施加微波能量以处理该系统。所述系统包括用于接纳橡胶材料的橡胶材料接收器，其将材料传递到适于橡胶材料通过的预热单元，所述预热单元包括多个加热元件，其在贫氧气氛中将所述橡胶材料加热到约100至约350C。一旦被预热，就将材料传送到适于接收经预热的材料的微波单元，其在贫氧气氛中辐射经预热的橡胶材料以及外部热源。经处理的材料在冷却输送机上离开，所述输送机接收来自所述微波单元的经处理的橡胶材料并在贫氧环境中冷却所述材料。输送机将所述橡胶材料从橡胶材料接收器传输通过所述预热单元、通过所述微波单元，并到达所述冷却输送机。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月1日提交的美国申请序列号16/837,557的优先权，将该美国申请的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及有机材料(更特别地橡胶系材料)使用热和微波辐射的受控还原。

背景技术

存在大量这样的情形：其中期望有机材料被还原、分解或处理(treat)。这样的要求可能出现在原材料的处理(加工，process)中，例如在从油页岩中提取的油的过程中，或在废料(例如磨损的轮胎)的处理中、等等。这样的材料例如在垃圾填埋场等中的堆积很大程度上造成了环境污染。

原材料的加工和废料的处理(如通过燃烧)本身可能导致环境污染问题。此外，有机材料的非热解还原的副产物作为其他过程的原料可能是有价值的。例如，轮胎的大量主要成分，即烃(主要是石油和天然气)、炭黑和钢都可以回收利用。

有机材料的非热解还原可以通过使材料经受微波辐射来实现。例如，1999年3月2日颁发的用于有机材料的受控还原的方法和设备的美国专利号5,877,395(将其通过引用并入本文)描述了一种用于有机材料的受控非热解还原的方法和设备，其中包括使材料在还原气氛中经受微波辐射。

因此，对于用于有机材料的还原或分解的更有效且可控的方法存在持续的需要。

附图简述

在仅以示例方式举例说明本公开内容的多个实施方案的附图中

图1是一种处理系统的示意图。

详述

所描述的系统和方法涉及通过在贫氧环境(oxygen depleted environment)中利用加热和使用微波能的组合连同所描述的其他方面，来将轮胎和其他橡胶系材料转化为碳质材料和其他产品。橡胶系材料可以是未硫化橡胶，也称为生橡胶。

以下仅作为本发明的操作的一种可能理论提供，而对于其正确性或适用性没有任何陈述。据信，微波能会导致较长链分子中的较弱分子键断裂，从而将这些分子还原为更简单的形式。这实际上是一个解聚过程。微波能被有机材料吸收，引起分子振动增加和分子间键拉紧，从而导致窄红外能带的产生。窄红外能带被周围材料重新吸收，从而增加了键中的能量的量，直到键断裂。键的断裂导致复杂的有机化合物转化为较低分子量的更简单化合物。利用微波能的解聚可能比热解快得多，并且从长链聚合物到较短链分子的转化可能更广泛。据信，材料的预加热导致更有效的微波能的能量吸收。

所述系统通常可以是单个单元(固定的或便携式的)，用于处理橡胶材料并产生碳质材料、不可冷凝的气态材料和其他产品。如将更详细描述的，所述系统可以包括多个模块，它们作为一个系统一起操作以实现所描述的益处。

模块的操作和材料通过模块的移动可以由一个或多个控制器(如可编程逻辑控制器或其他数据处理设备)控制。材料的流动基于橡胶材料的数量和质量、预热和微波单元中的温度和气氛条件以及经处理的材料通过冷却输送机(conveyor)的输出加以控制。如下所述，对材料的流动进行控制以将温度保持在适当的范围内。