폐타이어 열분해를 통해 생성되는 열분해 카본 블랙(rCB)은 고부가가치 폐타이어 재활용에 있어 매우 중요한 혁신입니다. 전 세계적으로 타이어 순환 경제와 "이중 탄소" 전략이 활발히 추진되고 있는 가운데, rCB는 N330과 같은 상용 카본 블랙을 대체하기 위한 친환경적인 정제 공정이 시급히 요구됩니다. 특히, rCB의 강화 특성을 완전히 회복하기 위해서는 초미세 분쇄가 필수적입니다. 링 롤러 밀은 이러한 미세 분쇄 작업에 핵심적인 장비로 자리매김했습니다. 건식 연속 공정을 통해 금속 오염을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 입자 크기 조절이 가능하고 에너지 소비량도 적절하다는 장점을 가지고 있습니다.
1. 열분해 탄소 블랙의 특성 및 분쇄 시 문제점
| 특성 | 분말 장비에 미치는 영향 | 링 롤러 밀의 장점 |
| 불순물 함량이 높음 (회분 함량 10-30%, Zn, Fe, S 등 함유) | 장비 마모에 취약하며, 고무 성능에 영향을 미칩니다. | 철 마모를 줄이기 위해 내마모성이 뛰어난 합금/세라믹 소재를 사용하십시오. 자석 분리 장치는 상류에 설치할 수 있습니다. |
| 연질 응집체 | 분산이 어렵고, 비표면적에 영향을 미칩니다. | 링 롤러 밀 이 방식은 압축 및 전단력장을 결합하여 효과적으로 응집물을 분리하며, 제트 밀에서 흔히 발생하는 탄성 반동 문제를 방지합니다. |
| 느슨하고 다공성 구조 | 과도하게 분쇄되면 비정질 탄소로 변하기 쉬우며, 보강 특성을 저하시킵니다. | 조절 가능한 분쇄 압력 시스템(스프링/유압식)은 분쇄 강도를 제어하여 초기 입자 구조를 보존합니다. |
| 이질성 및 연소성 | 분진 폭발 위험 (최소 점화 에너지 < 10 mJ) | GB 15577 방폭 기준을 준수하기 위해 질소 보호, 방폭 벤트, 정전기 접지 장치를 장착하십시오. |
| 높은 습도 변동폭(일반적으로 3~8%) | 점착성이 강하고 분류기를 막히게 함 | 습도 조절 권장 사항: 일부 모델은 습도 조절을 위해 마이크로 스팀 제어 시스템(약 3-9%)을 지원합니다. |
rCB의 미세 분쇄에서 링 롤러 밀의 핵심적인 역할
탈응집 및 입자 크기 감소
열분해 후, rCB는 단단한 응집체(D50 ≈ 50–100 μm)를 형성하므로 D50 = 20–40 μm(N330 카본 블랙에 가까운 크기)로 분쇄해야 합니다. 링 롤러 밀은 여러 개의 분쇄 롤러의 반복적인 회전 및 전단 작용을 통해 응집체를 효과적으로 분해하고 1차 카본 블랙 입자를 방출합니다. 내장된 가변 주파수 터보는 이러한 분쇄 과정을 촉진합니다. 분류기 실시간 입자 선택 기능을 제공하여 다음을 보장합니다. 농축된 최종 제품 입자 크기 분포 (범위 < 1.3).
표면적 및 DBP 흡수율 향상
분쇄 후, rCB의 비표면적은 40~60 m²/g에서 70~90 m²/g으로 증가합니다. DBP 흡수 값은 80~100 mL/100g에서 110~130 mL/100g으로 상승하여 상용 카본 블랙(N330: 125 mL/100g) 수준에 근접합니다. 이러한 특성은 고무 배합물의 보강 효과, 인장 강도 및 내마모성을 직접적으로 결정합니다.
낮은 오염도는 고무 성능을 보장합니다.
상업용 카본 블랙은 고무 노화를 촉진하지 않기 위해 철 함량이 50ppm 미만이어야 합니다. 일부 링 롤러 밀 제조업체는 분쇄실에 스크류나 베어링이 없는 설계와 고크롬 합금 분쇄 롤러(Cr ≥ 26%)를 사용합니다. 이러한 설계를 통해 철 함량을 30~50ppm으로 제어하여 고급 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
통합 건식 공정 시스템
아래 그림은 일반적인 rCB 미세 분쇄 생산 라인을 보여줍니다.
폐타이어 열분해 → 거친 rCB 냉각 → 자성 철 제거 → 링 롤러 초미세 분쇄 → 분류 → 완제품 컬렉션
(선택 사항) 건식 표면 개질 (실란/지방산 코팅)
전체 생산 공정은 물과 용매를 사용하지 않아 2차 오염을 방지합니다. 변형된 rCB는 다음과 같은 특징을 보입니다. 크게 개선됨 고무 매트릭스 내 분산으로 인해 인장 강도가 15~20% 증가합니다.
다른 분쇄 장비와의 비교 (rCB용)
| 장비 유형 | 적용성 | 장점 | 단점 | 추천 |
| 레이먼드 밀 | 적합하지 않음 | 저렴한 가격 | 입자 크기가 크고(≤325 메쉬), 금속 오염도가 높으며, 응집이 일어나지 않음 | 아니요 |
| 볼밀 | 적용 범위가 제한적임 | 고순도 rCB를 처리할 수 있습니다. | 심각한 철 오염(>200ppm), 과도한 분쇄, 높은 에너지 소비 | 아니요 (고무 재질 사용 금지) |
| 제트 밀 | 쓸 수 있는 | 오염 없음, 입자 모양 양호 | 에너지 소비량이 매우 높고(>180 kWh/t), 용량이 낮아 회분 함량이 높은 rCB에는 적합하지 않습니다. | 최고급 소량 생산 제품에만 해당됩니다. |
| 링 롤러 밀 | 우선의 | 적당한 에너지 소비량(80-120 kWh/t), 뛰어난 탈응집 능력. 통합 개조가 가능하며, 성숙한 방폭 설계가 적용되었습니다. | 단일 장치 용량은 시간당 8톤 이하이므로 확장을 위해서는 여러 장치를 병렬로 연결해야 합니다. | 적극 추천합니다 |
실제 적용 사례
아래 표는 일반적인 적용 사례를 요약한 것입니다. 사례 이 표는 rCB(회전식 탄산칼슘) 분야의 링 롤러 밀에 대한 정보를 제공합니다. 국내외 시장의 대표적인 프로젝트를 포함하며, 주요 기술 솔루션, 처리 용량 및 제품 성능을 중점적으로 다룹니다. 또한, 이러한 프로젝트를 통해 얻을 수 있는 상당한 경제적 이점도 자세히 설명합니다.
| 프로젝트 위치 / 기업 유형 | 기술 솔루션 | 제품 사양 | 응용 분야 | 경제적 이점 / 기술적 성과 |
| 유럽 탄소 블랙 재생 기업 | 환경 핵심 사항 (반복 가능한 계산 및 소비 등급 포함) | D50 = 30 μm, BET = 85 m²/g, Fe ≤ 45 ppm | 트럭 타이어 비드 부분 | 예상되는 20%에서 N330 검정색을 뺀 값 원자재 비용이 18% 절감되었습니다. 타이어 구름 저항이 5% 감소하여 EU REACH 규정을 준수합니다. |
| 중국 푸야오다 환경기술 유한회사. | 카본 블랙: 건식 표면 개질 통합 생산 라인 | D97 ≤ 63 μm, DBP ≥ 115 mL/100g, 회분 ≤ 12% | 엔지니어링 고무 제품(오일씰, 개스킷) | 연간 생산 능력 12,000톤 완제품 가격 톤당 6,000위안 (원자재 톤당 2,000위안 대비) 200%까지의 부가가치 |
| 산둥 타이어 재활용 기지 | 다중 유닛 카본 블랙 생산 설비 모델: 건식 공정 통합 시스템 | 철 함량 ≤ 50 ppm, 입자 크기 분포 범위 < 1.25 | 상용차 타이어 트레드 단면 | 트레드 컴파운드에 새로운 카본 블랙을 20%로 대체하는 데 성공했습니다. OEM 업체로부터 재료 인증을 통과했습니다. 타이어 마모 성능을 효과적으로 향상시킵니다. |
| 장쑤 신소재 회사 | 카본 블랙: 질소 보호 + 탈황 및 집진 (완전 밀폐형) | 수분 함량 ≤ 0.5%, BET 표면적 75-90 m²/g | 고성능 고무 씰, 진동 감쇠 부품 | 전기차용 자동차 1차 공급업체 기준을 충족합니다. 기존 수입품에 대한 의존도를 줄입니다. 수입 대체 효과로 인한 연간 절감액은 8백만 위안을 초과합니다. |
| 동남아시아 재생 가능 자원 산업 단지 | 타이어 열분해 3단계 공정 (고함량 철 원료에 적합) | 원료강 함량 ≤ 8%, 완제품 D50 = 35±2 μm | 글로벌 타이어 재생 시장용 타이어 트레드 | 지역 카본 블랙 공급 부족 문제를 해결합니다. 생태계 사슬을 개선하고 오염을 줄입니다. 투자 회수 기간을 2년으로 단축합니다. |
결론
링 롤러 밀을 이용한 열분해 카본 블랙(rCB)의 미세 분쇄는 rCB 응집, 불순물, 성능 불안정 등의 산업적 병목 현상을 해결할 뿐만 아니라 "폐타이어 → 고부가가치 카본 블랙 → 친환경 타이어"의 순환 경제 고리를 완성합니다. 건식, 고효율, 저공해, 확장성 등의 장점을 지닌 링 롤러 밀은 현재 rCB 심가공 분야에서 가장 경제적이고 기술적으로 실현 가능한 주력 장비입니다. 전 세계적으로 타이어 재활용 규제가 강화되고(예: EU의 폐타이어 지침) 고무 산업의 탄소 감축 요구가 증가함에 따라 rCB 분야에서 링 롤러 밀의 활용 전망은 더욱 밝아지고 있습니다.
에픽 파우더
에픽 파우더 롤러 밀 — 건식 미세 분말 가공의 효율성을 재정의합니다. 기존 레이몬드 밀 및 제트 밀보다 두 배 이상 높은 생산량을 자랑하며, 탁월한 제품 미세도, 우수한 입자 크기 제어 및 놀라운 안정성을 제공합니다.
- 높은 출력 및 조절 가능한 정밀도 — D97 규격(3–8μm)에서 최대 10–40μm까지 분말 생산이 가능합니다. 다단계 분류기와 호환되어 다양한 크기의 분말을 동시에 생산할 수 있습니다.
- 간편하고 깔끔한 설치 대규모 토목 공사가 필요하지 않습니다. 완전 밀폐형 시스템으로 모든 미세 분진을 포집하여 분진 배출 기준을 충족하고 환경 오염을 전혀 발생시키지 않습니다.
- 다양한 산업 분야에 적용 가능 — 탄산칼슘(방해석, 대리석, 석회석, 백악), 중정석, 고령토, 백운석, 자철석, 알루미나, 초미세 시멘트, 슬래그, 제철 슬래그 등을 분쇄하는 데 이상적입니다.
대용량 생산. 친환경적. 다양한 등급에 적합. — 현대적인 광물 분말 생산을 위한 첨단 솔루션입니다.
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— 제이슨 왕, 수석 엔지니어
