Вторичная переработка пластмасс

Сортировка измельченного сырья

Сортировка по плотности

Сортировка по плотности в настоящее время наиболее распространена и чаще всего применяется с использованием сепарирующей среды. Способы разделения по плотности описаны ниже.

Флотационная сепарация с использованием силы тяжести Сырье загружается в резервуар, наполненный жидкостью с известной удель­ной плотностью (например, водой или водно-солевым раствором). Сепарация позволяет крупным частицам лечь на дно, а легким всплыть на поверхность и двигаться с помощью лопаток или лопастей к выходным валкам. Тяжелые ком­поненты периодически удаляются со дна резервуара.

Подбирая плотность жидкости, можно точно задать точку сепарации.

Флотационная сепарация в центробежном поле

Гидроциклон

Гидроциклон и сортирующие центрифуги работают по принципу флотаци­онной сепарации. Гидроциклон размещается в вертикальном положении. Среда (вода, солевой раствор и т. п.), наполненная частицами пластмасс, вводится под давлением в гидроциклон. Центробежные силы втягивают загруженный матери­ал в круговое движение с центробежным ускорением, превышающим в 250 раз ускорение свободного падения. Ускорение заставляет тяжелые частицы уходить наружу, а частицы с плотностью меньшей, чем среда, собираться в центре цикло­на. Трубка, вводимая сверху в центральную часть циклона, отсасывает плаваю­щий материал. Изменение плотности жидкости влияет на параметры сепарации. Чтобы гидроциклон работал как сепаратор, необходимо, чтобы частицы были одинакового размера.

Центрифуги

Центрифуги с жестким корпусом разделяют твердые материалы при их удельной массе (принцип флотации), значительно улучшают качество сепара­ции и снижают содержание остаточной влаги в разделяемых объектах. Пласт­массы, предназначенные для сепарирования, сначала подвергаются измельчению во влажных мельницах до наибольшего размера 12-16 мм. Затем они освобожда­ются от прилипших примесей во фрикционных моющих машинах и направля­ются во взбалтывающие резервуары. Отсюда взбаламученная гидросмесь пере-

Качивается в конический цилиндрический сосуд, снабженный еще одним кону­сом и спиральным ходом, прикрепленным к внутренней конструкции. Сосуд и спираль с большими, но различными скоростями в одном и том же направлении, приводят гидросмесь в движение. Смесь из твердых частиц и жидкости прокачи­вается через питающую трубку и проходит через подающие порты в спирали во вращающийся сосуд. Частицы ускоряются. Центробежная сила в жестком кор­пусе центрифуги прижимает к стенке частицы с удельной массой, превышаю­щей удельную массу жидкости. Спираль отводит их до конического отстойника, откуда они удаляются через выходные отверстия.

Легкая фракция всплывает и уносится жидкостью на другой конец центри­фуги Эффективность сепарации приблизительно 99,8 %.

Сортировка по различию в смачиваемости

Сортировка, основанная на различной смачиваемости пластмасс, относится к влажным разделительным процессам. Поверхности полимерных материалов бывают гидрофобными и гидрофильными. Отталкивающие воду пластмассы всплывают на поверхность благодаря прилипающим к ним пузырькам воздуха, а водопоглощающие материалы тонут из-за большого веса. Такая система исполь­зуется во флотационных ячейках, но на практике она применяется мало.

Сортировка с помощью электростатики

Электростатическая сортировка — сухая процедура. Параметром разделения служит различие в электростатических свойствах пластмасс.

На подготовительной стадии частицы, предназначенные для сортировки, элек­тростатически заряжаются. Это можно сделать или с помощью коронного разряда 20-40 кВ, или трением (трибоэлектрический заряд). В зависимости от проводя­щих свойств поверхности частиц они отдают заряд быстрее или медленнее. В элек­тростатическом поле они ориентируются более или менее в направлении положи­тельно заряженной стороны. Факторы поверхностной проводимости и влажности также должны быть приняты во внимание.

Этот процесс представляет особый интерес для разделения полиолефинов, потому что их плотности перекрываются и осуществить сепарацию на флотаци­онной основе почти невозможно. Большим преимуществом этой процедуры яв­ляется очень низкое энергопотребление при очень высокой производительности. Однако этот метод можно использовать только для сухого и относительно чис­того материала, и только для пластмасс, состоящих не более чем из двух компо­нентов. Для многокомпонентных материалов электростатическое разделение должно комбинироваться с сепарацией по плотности или с отмывочными и мно­гостадийными процессами разделения.

Сортировка на основе спектроскопических свойств

На рис. 4.24 представлены различные методы оптической идентификации. Чаще других используются инфракрасная и рентгеновская спектроскопия, прин­ципы которых мы обсудим подробнее.

В комбинации с необходимым программным обеспечением инфракрасная спектроскопия позволяет осуществлять быстрый сбор данных, запись спектра з течение миллисекунд и быстро анализировать компоненты материала.

Инфракрасная идентификация применятся на больших станциях по перера­ботке отходов для распознавания до шести различных материалов.

Полностью процесс разделения состоит из освобождения тюков, просеива­ния, захвата, отбора бутылок для одиночного представления ИК-датчикам, опоз - твания, отделения. На последней ступени пластмассы отбрасываются в соот­ветствующую секцию станции.

На основе применения датчиков, работающих в СИК (средняя инфракрас­ная область), на заводах по вторичной переработке автомобильных пластмассо­вых отходов идентифицируется до 30 различных полимерных материалов.

Рентгеновская спектроскопия

Рентгеновская флуоресцентная спектроскопия основана на поглощении рент­геновского излучения (испускаемого радиоактивным источником) атомами, крупнее натрия. Переходя из возбужденного состояния, атомы флуоресцируют на длинах волн, которые можно контролировать. Датчики настраиваются на оп­тимальную чувствительность к одному элементу, например, хлору. Так можно отделить бутылки из ПВХ от бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и ПЭ. Этот метод не делает различия между изделиями из ПЭТ и ПЭ. В этом случае рекомендуется применение инфракрасной спектроскопии.

Селективное растворение

Смешанный поток пластмасс можно разделить на чистые компоненты селек­тивным растворением с последующим моментальным удалением летучих про­дуктов и композиционной закалкой. Предварительная обработка сырья требует измельчения. Для растворения необходим подбор последовательности раство­рителей и определенных температур растворения. При низких концентрациях вязкость достаточна для фильтрации нерастворимых примесей, таких как стек­ло, металлы, бумага и т. д. Однако здесь также хорошо себя зарекомендовало цен­трифужное оборудование.

Преимущество разделения через растворение состоит в том, что таким спосо­бом можно разделять пластмассы с одинаковой плотностью. Удаление всех частиц примесей гарантирует очень высокое качество конечного продукта. Поскольку по­лимеры находятся в растворе, становится возможным добавлять стабилизаторы и ударные модификаторы в необходимом количестве.

Низкотемпературное растворение

В этой технологии используется свойство материалов усаживаться при низких температурах. Пластмассы охлаждаются в жидком азоте ниже их температуры стеклования. Отходы из хрупких пластмасс могут быть перетерты или разбиты, или же они разваливаются сами по себе из-за различия в усадке (например, по сравнению с металлом). Эта технология применяется для переработки автомо­бильных шин, электрических кабелей, алюминиевых бутылочных крышек с встав­ками из ПВХ и комбинаций с другими материалами. Она также используется для получения очень чистого восстановленного ПЭТ, в котором нет адгезивных при­месей. Поскольку адгезивные загрязнения в криогенном процессе превращаются в порошок (в отличие от ПЭТ), его легко отделить от крупных хлопьев ПЭТ.

Сортировка на основе магнитных свойств

Этот процесс проводят исключительно для извлечения магнитных частиц или для отделения пластмасс от армирующего металла. Для разделения пласт­масс его использовать нельзя из-за низкого уровня их магнитных свойств.

Измельченный материал проходит через магнитное поле, которое ориенти­рует частицы. Свойства сырья определяют тип сепаратора.

Подъемно-удаляющий сепаратор

Эти машины применяются в тех случаях, когда на пластик отрицательно вли­яют большие концентрации частиц железа и стали. В определенной зоне враща­ющегося валка создается магнитное поле, которое удаляет магнитные частицы посредством подъема и транспортировки в другом направлении, как показано на рис. 4.25 и 4.26.

Сепаратор на основе вихревых токов

Цветные металлы сепарируются с помощью установок вихревого тока. Кон­струкция вихревого сепаратора подобна конструкции магнитного перераспреде-

Рис. 4.25. Подъемный сепаратор

О о •

“О

Ляющего сепаратора. Вращающееся полярное колесо в середине вращающегося барабана движется быстрее, чем барабан. Это создает вихревой ток, сдвигающиг металлические и неметаллические частицы в различных направлениях, то есть разделяющий их (рис. 4.27) Разделение на основе использования вихревых то­ков в высокой степени зависит от размера частиц. Эта система не позволяет разделять стальные сплавы и немагнитные стали, поскольку они не реагируют ни на магнитное поле, ни на индуцированные вих­ревые токи.

Р!

Ввод

О

Металлический Материал

Рис. 4.27. Сепаратор на основе вихревых токов