A utilização de moinhos de rolos anulares para o processamento de negro de fumo reciclado (rCB) representa um avanço crucial na reciclagem de alto valor agregado de recursos residuais. A economia circular global de pneus e as estratégias de "carbono duplo" estão em pleno desenvolvimento. O negro de fumo pirolítico é o principal produto sólido derivado da pirólise de pneus usados. Para substituir negros de fumo comerciais como o N330, o rCB necessita urgentemente de purificação ecologicamente correta. Especificamente, requer moagem ultrafina para restaurar completamente suas propriedades de reforço. Os moinhos de rolos anulares tornaram-se o equipamento essencial para essa tarefa de moagem fina. Eles operam em regime contínuo a seco e garantem baixíssima contaminação por metais. Outras vantagens incluem o controle do tamanho das partículas e o consumo moderado de energia.
1. Características do negro de fumo pirolítico e desafios de moagem
| Característica | Impacto nos equipamentos de pólvora | Vantagens dos moinhos de rolos anulares |
| Alto teor de impurezas (Teor de cinzas 10-30%, contendo Zn, Fe, S, etc.) | Propenso ao desgaste do equipamento; afeta o desempenho da borracha. | Utilizam-se materiais de liga/cerâmica altamente resistentes ao desgaste para reduzir o desgaste do ferro; a separação magnética pode ser configurada a montante. |
| Aglomerados macios | Difícil de dispersar; afeta uma área de superfície específica. | Moinho de rolos de anel Desaglomera eficazmente através de um campo de forças combinado de compressão e cisalhamento, evitando o problema de recuperação elástica comum em moinhos de jato. |
| Estrutura solta e porosa | Propenso a ser moído em excesso, transformando-se em carbono amorfo; reduz as propriedades de reforço. | O sistema de pressão de moagem ajustável (mola/hidráulico) controla a intensidade da trituração, preservando a estrutura primária das partículas. |
| Heterogeneidade e Combustibilidade | Risco de explosão de poeira (Energia mínima de ignição < 10 mJ) | Equipado com proteção contra nitrogênio, válvulas de alívio de explosão e aterramento estático para atender à norma GB 15577 à prova de explosão. |
| Alta flutuação de umidade (tipicamente 3~8%) | Propenso à adesão, entupimento de classificadores | Recomendação para controle de umidade: Alguns modelos suportam sistemas de controle de microvapor (aprox. 3-9%) para condicionamento. |
Função fundamental do moinho de rolos anulares na moagem fina rCB
Desaglomeração e redução do tamanho das partículas
Após a pirólise, o rCB forma aglomerados duros (D50 ≈ 50–100 μm) e precisa ser moído até D50 = 20–40 μm (próximo ao negro de fumo N330). O moinho de rolos anulares quebra eficazmente os aglomerados e libera partículas primárias de negro de fumo por meio da ação repetida de rolamento e cisalhamento de múltiplos rolos de moagem. Seu turbo de frequência variável integrado classificador fornece seleção de partículas em tempo real, garantindo uma distribuição do tamanho das partículas do produto final concentrado (Amplitude < 1,3).
Aumento da área de superfície específica e da absorção de DBP
Após a moagem, a área superficial específica do rCB aumenta de 40–60 m²/g para 70–90 m²/g. O valor de absorção de DBP sobe de 80–100 mL/100g para 110–130 mL/100g, aproximando-se do nível do negro de fumo comercial (N330: 125 mL/100g). Essas propriedades determinam diretamente seu efeito de reforço, resistência à tração e resistência ao desgaste em compostos de borracha.
Baixa contaminação protege o desempenho da borracha.
O negro de fumo comercial requer um teor de ferro inferior a 50 ppm para evitar a catálise do envelhecimento da borracha. Alguns fabricantes de moinhos de rolos anulares utilizam um projeto sem parafusos ou rolamentos na câmara de moagem, acoplado a rolos de moagem de liga de alto cromo (Cr ≥ 26%). Isso permite controlar a migração de ferro para 30–50 ppm, atendendo às exigências de aplicações de alta tecnologia.
Sistema Integrado de Processo a Seco
Abaixo, ilustra-se uma linha de produção típica de moagem fina de rCB:
Pirólise de pneus usados → Resfriamento grosseiro de rCB → Remoção magnética de ferro → Moagem ultrafina com rolos anulares → Classificação → Coleção de Produtos Acabados
(Opcional) Modificação de superfície seca (revestimento de silano/ácido graxo)
Todo o processo de produção é isento de água e solventes, evitando a poluição secundária. O rCB modificado apresenta significativamente melhorado dispersão na matriz de borracha, aumentando a resistência à tração em 15–20%.
Comparação com outros equipamentos de moagem (para rCB)
| Tipo de equipamento | Aplicabilidade | Vantagens | Desvantagens | Recomendado |
| Moinho Raymond | Não é adequado | Baixo custo | Partículas de tamanho grosseiro (≤325 mesh), alta contaminação por metais, não desagregável | Não |
| Moinho de bolas | Aplicabilidade limitada | Capaz de lidar com rCB de alta impureza | Contaminação severa por ferro (>200 ppm), moagem excessiva, alto consumo de energia. | Não (Proibido para borracha) |
| Moinho de jato | Utilizável | Sem contaminação, boa forma das partículas | Consumo de energia extremamente elevado (>180 kWh/t), baixa capacidade, inadequado para rCB com alto teor de cinzas. | Somente para produtos de alta qualidade e em pequenos lotes. |
| Moinho de rolos de anel | Preferido | Consumo moderado de energia (80-120 kWh/t), forte capacidade de desaglomeração. Possibilidade de integração de modificações, projeto à prova de explosão consolidado. | Capacidade de unidade única ≤8 t/h, requer múltiplas unidades em paralelo para expansão. | Altamente recomendado |
Casos de aplicação no mundo real
A tabela abaixo resume a aplicação típica. casos de moinhos de rolos anulares no setor de rCB. Abrange projetos representativos dos mercados nacional e internacional. Os principais destaques incluem soluções técnicas específicas, capacidade de processamento e desempenho do produto. A tabela também detalha os significativos benefícios econômicos desses projetos.
| Localização do projeto / Tipo de empresa | Solução Técnica | Especificações do produto | Campo de aplicação | Benefícios econômicos / Resultados técnicos |
| Empresa Europeia de Regeneração de Negro de Fumo | Principais pontos ambientais (incluindo cálculo repetível + classificação de consumo) | D50 = 30 μm, BET = 85 m²/g, Fe ≤ 45 ppm | Seção do talão do pneu do caminhão | Estimativa de 20% menos N330 preto necessário Custo da matéria-prima reduzido em 18% Resistência ao rolamento do pneu reduzida em 5%, em conformidade com os regulamentos REACH da UE. |
| China Fuyao Da Tecnologia Ambiental Co., Ltd. | Negro de fumo: Linha de produção integrada para modificação de superfície por processo a seco | D97 ≤ 63 μm, DBP ≥ 115 mL/100g, Cinzas ≤ 12% | Produtos de borracha para engenharia (retentor de óleo, junta) | Capacidade anual de 12.000 toneladas Preço do produto acabado: 6000 RMB/tonelada (contra 2000 RMB/tonelada da matéria-prima) Agregação de valor até 200% |
| Base de Reciclagem de Pneus de Shandong | Modelo de planta de negro de fumo com múltiplas unidades: Sistema integrado de processo a seco | Teor de ferro ≤ 50 ppm, amplitude da distribuição do tamanho das partículas < 1,25 | Seção da banda de rodagem de pneus para veículos comerciais | Obtivemos a substituição do negro de fumo original por um novo composto de borracha para a banda de rodagem, conforme especificado em 20%. Certificação de material aprovada pelos fabricantes de equipamentos originais (OEMs). Melhora efetivamente o desempenho de desgaste dos pneus. |
| Empresa de Novos Materiais de Jiangsu | Negro de fumo: Proteção com nitrogênio + Dessulfurização e remoção de poeira (Totalmente fechado) | Umidade ≤ 0,5%, Área de superfície BET 75-90 m²/g | Vedações de borracha de alto desempenho, peças de amortecimento de vibração | Atende aos padrões de fornecedor de nível 1 da indústria automotiva para veículos elétricos. Reduz a dependência de importações convencionais. A economia anual com a substituição de importações ultrapassa 8 milhões de RMB. |
| Parque Industrial de Recursos Renováveis do Sudeste Asiático | Processo de pirólise de pneus em três estágios (adaptável a matérias-primas com alto teor de aço) | Teor de aço na alimentação ≤ 8%, D50 do produto acabado = 35±2 μm | Banda de rodagem para o mercado global de recapagem de pneus | Resolve a lacuna no fornecimento local de negro de fumo. Melhora a cadeia ecológica, reduz a poluição. Reduz o período de retorno do investimento para 2 anos. |
Conclusão
A aplicação de moinhos de rolos anulares na moagem fina de negro de fumo pirolítico não só resolve gargalos industriais como a aglomeração do negro de fumo reciclado (rCB), impurezas e instabilidade de desempenho, mas também completa o ciclo da economia circular de “pneus usados → negro de fumo de alto valor agregado → pneus verdes”. Seu processo tecnológico a seco, eficiente, de baixa poluição e escalável o torna o equipamento convencional mais viável econômica e tecnicamente no atual campo do processamento profundo de rCB. À medida que as regulamentações globais de reciclagem de pneus se tornam mais rigorosas (por exemplo, a Diretiva ELT da UE) e a demanda da indústria da borracha por redução de carbono aumenta, as perspectivas de aplicação de moinhos de rolos anulares no setor de rCB continuarão a se expandir.
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— Jason Wang, Engenheiro Sênior
