本发明属于能源化工领域，具体为一种将热解废轮胎残渣升级为轮胎用炭黑的方法,能够将热解废轮胎得到的固体残渣经过本发明所述技术转化为轮胎用炭黑，极大提升其附加值，降低废旧轮胎处置的成本，是环保部门对处置固体废弃物优先支持和鼓励发展的一类项目。
背景技术：
根据公安部交管局统计的数字表明，截至2016年底我国机动车保有量已达2.9亿辆，并以每年近7%左右的速度在继续增加。大量机动车辆的运营，势必产生大量的废轮胎，由此对环境产生的影响也日将突出。即使将来转型为新能源汽车，但对轮胎数量的影响是一样的。
自然条件下，废轮胎降解的速度非常缓慢，少则几十年，多则上百年甚至更长。目前，废轮胎主要还是通过热解方式处置利用，因为通过热解，气、液、固三相产物均可以再利用。如气体和固体残渣可以直接作为燃料，液体可以升级为动力燃料或提取重要的化学品如柠檬烯、苯等物质。其它方式如焚烧、筑路、填埋等，因种种原因难以大规模推广，且处置的比例非常小。
废轮胎热解得到的固体残渣，除了作为燃料外，也可以转化为活性炭，但吸附效果并不理想。已有研究表明，在制造轮胎的过程中，需要添加近三分之一的炭黑，以提高抗磨性能。炭黑的反应活性实际上非常低。因此，在热解转化过程中这部分物质发生二次反应的可能性也非常低。如果能将热解废轮胎残渣中不需要的成分去除，那么，固体残渣的主要成分从理论上分析就是制造过程添加的炭黑，在经过一系列处理后，有可能满足轮胎用炭黑的要求，实现资源的循环再利用，极大降低处置废轮胎成本，提升其附加值。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是一方面如何实现热解废轮胎残渣经处理，其固体性质同商业轮胎用炭黑性质一样，从而作为轮胎用添加剂，循环使用；另一方面，工艺路线要简单，便于推广和规模化生产。因此，本发明采用完全不同于公开文献报道的途径对其进行处理和升级。
针对上述问题和目的，本发明对热解废轮胎固体残渣选用温和的处理条件对其处理，保持热解残渣中的碳的性质不被破坏或改变，保持添加碳本来的性质，并能去除炭黑之外的其它物质。本发明所采取的技术方案为：先在升温速率为10-60℃/min、通有氮气或二氧化碳气体的条件下将废轮胎加热至600-800℃温度范围并保持2-5h，氮气或二氧化碳气体的流速为100-200ml/min，之后冷却，取冷却后的固体残渣，加入硫酸或浓度为2-6mol/l盐酸或二者的混合物、聚丙烯酸，在超声波作用下，在温度40-80℃条件下浸渍残渣６-8ｈ，然后以1500-4000转/分钟速度离心15-30分钟，弃去溶液，将得到的固体继续在超声波作用下，温度为室温的环境中加入体积浓度为20-40%的氢氟酸，浸渍4-9ｈ，离心，弃去上层液体，洗涤固体至中性，经干燥，得轮胎用炭黑，质量达ｎ３３０轮胎用炭黑级别。本发明所述的废轮胎，可以是各种车用废旧轮胎，不受种类限制。
本发明采用的路线特点是：用温和的反应温度在酸和超声波联合作用下处理热解废轮胎残渣，既去除了残渣中不需要的物质，又不破坏所要物质的表面性质，从而能通过本发明提供的技术路线制得轮胎用炭黑，其性质如元素组成、表面形貌、表面官能团、表面积、内部孔性、吸碘和吸油值等，完全同商业轮胎用炭黑n330一样，实现废物的再利用，产品具有广阔的应用市场。
具体实施方式
实施例1
取500g废轮胎放置在在管式炉内，密封后在炉内通入氮气保护气2分钟，控制流量为100ml/min，升温速率为50℃/min，加热到600℃并保持此温度2h；取冷却后的固体残100g，将其置于塑制容器中，加入浓度为2mol/l稀盐酸200ml，30ml聚丙烯酸(mw~3000),然后在温度为80℃、超声波存在的环境下处理6h，之后，以1500转/分钟速度对上述混合物离心0.5h，弃去溶液，得到的固体再次转移至塑料容器，加入体积浓度为20%的氢氟酸200ml，在超声波存在下，处理9h后，再离心，速度仍为1500转/分钟，弃去上层液体，蒸馏水洗涤至中性，干燥，得产品，其性能同ｎ３３０轮胎用炭黑级别。
实施例2
取500g废轮胎放置在在管式炉内，密封后在炉内通入氮气保护气2分钟，控制流量为150ml/min，升温速率为10℃/min，加热到800℃并保持此温度2h；取冷却后的固体残100g，将其置于塑制容器中，加入浓度为2mol/l稀硫酸300ml，60ml聚丙烯酸(mw~3000),然后在温度为40℃、超声波存在的环境下处理8h，之后，以1500转/分钟速度对上述混合物离心15分钟，弃去液体，得到的固体再次转移至塑料容器，加入体积浓度为40%的氢氟酸300ml，在超声波存在下，处理5h后，再离心，速度仍为1500转/分钟，弃去上层液体，蒸馏水洗涤至中性，干燥，得产品，其性能同ｎ３３０轮胎用炭黑级别。
实施例3
取500g废轮胎放置在在管式炉内，密封后在炉内通入氮气保护气2分钟，控制流量为200ml/min，升温速率为60℃/min，加热到700℃并保持此温度2h；取冷却后的固体残100g，将其置于塑制容器中，加入浓度为3mol/l稀盐酸400ml，50ml聚丙烯酸(mw~3000),然后在温度为60℃、超声波存在的环境下处理7h，之后，以1500转/分钟速度对上述混合物离心0.5h，弃去液体，得到的固体再次转移至塑料容器，加入体积浓度为30%的氢氟酸400ml，在超声波存在下，处理4h后，再离心，速度仍为1500转/分钟，弃去上层液体，蒸馏水洗涤至中性，干燥，得产品，其性能同ｎ３３０轮胎用炭黑级别。
实施例4
取500g废轮胎放置在在管式炉内，密封后在炉内通入氮气保护气2分钟，控制流量为150ml/min，升温速率为30℃/min，加热到650℃并保持此温度2h；取冷却后的固体残100g，将其置于塑制容器中，加入浓度为2mol/l稀硫酸300ml，40ml聚丙烯酸(mw~3000),然后在温度为60℃、超声波存在的环境下处理6h，之后，以1500转/分钟速度对上述混合物离心20分钟，弃去液体，得到的固体再次转移至塑料容器，加入体积浓度为30%的氢氟酸250ml，在超声波存在下，处理4h后，再离心20分钟，速度仍为1500转/分钟，弃去上层液体，蒸馏水洗涤至中性，干燥，得产品，其性能同ｎ３３０轮胎用炭黑级别。
实施例5
取500g废轮胎放置在在管式炉内，密封后在炉内通入二氧化碳保护气2分钟，控制流量为150ml/min，升温速率为20℃/min，加热到750℃并保持此温度2h。取冷却后的固体残100g，将其置于塑制容器中，加入浓度为5mol/l稀盐酸100ml，1mol/l的硫酸100ml，20ml聚丙烯酸(mw~3000),然后在温度为60℃、超声波存在的环境下处理6h，之后，以1500转/分钟速度对上述混合物离心25分钟，弃去液体，得到的固体再次转移至塑料容器，加入体积浓度为20%的氢氟酸200ml，在超声波存在下，处理4h后，再离心25分钟，速度仍为1500转/分钟，弃去上层液体，蒸馏水洗涤至中性，干燥，得产品，其性能同n330轮胎用炭黑级别。