Сортировка измельченного сырья
4.5.2.1. 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.
|
Рис. 4.21. Флотационная сепарация |
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-
|
|
|
Рис. 4.23. Схема сортировочной центрифуги |
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 %.
4.5.2.2 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.
4.5.2.3. 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.
4.5.2.4. 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.
|
Инфракрасная спектроскопия Инфракрасное излучение попадает в область от 14 ООО до 4 см-1. Спектр зависит от молекулярной структуры, что дает возможность идентифицировать мате - риал.
Рис. 4.24. Способы идентификации пластмасс |
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 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.
4.5.2.5. 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.
4.5.2.6. 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.
4.5.2.7. 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
|
Рис. 4.26. Сортирующий сепаратор |
|
Металлический материал |
|
ляющего сепаратора. Вращающееся полярное колесо в середине вращающегося барабана движется быстрее, чем барабан. Это создает вихревой ток, сдвигающие 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. |
|
|
|
Pi |
|
|
|
Ввод |
|
О |
|
Неметаллический |
|
|
|
Рис. 4.27. Сепаратор на основе вихревых токов |
|
материал |
