СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 1997 года по МПК B29B17/00 B03C7/12 

Изобретение касается способа разделения смеси полимерных частиц различного типа с химической точки зрения, характеризующихся примерно одинаковым диапазоном плотности, например, полиэтилентерефталата (ПЭТФ) и поливинилхлорида (ПВХ) электростатическим методом при использовании разделителя, работающего по принципу свободного падения.

Многие страны, как известно, сталкиваются с проблемой ликвидации или возможного повторного использования смешанных типов пластмасс, попадающих в отходы. Наглядным примером тому могут служить пластмассовые емкости для различного рода напитков. Эти емкости обычно изготавливаются из поливинилхлорида или полиэтилентерефталата. Емкости, как правило, закрываются полиэтиленовой крышкой, а нижняя часть ПЭТ емкостей изготавливаются из полиэтилена. При сборе таких емкостей образуется смесь полимерных отходов, состоящая из ПЭТФ и ПВХ, ПЭ. Прямое дальнейшее использование смеси пластмассовых отходов невозможно, так как ПЭТФ плавится только при 260^oC, в то время как ПВХ уже выше температуры размягчения 160^oC разлагается при отщеплении HCl, а ПЭ плавится при 105 135^oC.

Поэтому такие смешанные пластмассовые отходы не могут перерабатываться обычными способами. Учитывая весь этот комплекс проблем, до сих пор использованная полимерная масса чаще всего не собирается, а уничтожается через бытовой мусор, т. е. в конце концов сжигается или складируется.

Из-за недостатка складских площадей, а также учитывая протесты населения против сооружения новых установок по сжиганию мусора, проблема уничтожения в будущем встанет со всей остротой, тем более, что существуют государственные инструкции, касающиеся повторного использования подобного сырья.

Смещенное полихлорвиниловое сырье, как правило, не приносит прибыли, более того, пользователи зачастую требуют дополнительных кредитов, ссылаясь на неиспользование складов.

И наоборот, повторное использование разделенного строго по сортам пластмассового сырья издавна имеет широкое хождение на рынке, причем стоимость его учитывается при назначении цены на новую продукцию. В зависимости от качества изготовленные из вторичного сырья товары могут составлять до 60% от стоимости новой продукции. Поэтому столь большой интерес проявляется к методам разделения смеси пластмасс, содержащих поливинилхлорид. Для разделения пластмасс различной плотности могут быть использованы гидроциклоны. Однако этот способ неприемлем для разделения пластмасс с одинаковым диапазоном плотности.

Известен также способ, основанный на различии точек плавления отдельных компонентов смеси. При этом пластическая масса перемалывается и нагревается, причем частицы ПВХ, имеющие более низкую температуру плавления, прилипают к вращающимся валкам и извлекаются из смеси. Так как процесс плавления протекает очень медленно, этот метод может быть использован только для небольших количеств и поэтому не находит применения в крупном промышленном масштабе.

Известен также метод разделения, основанный на использовании рентгенодетектора. При применении этого способа ПВХ емкости идентифируется методом рентгеновской спектроскопии и сортируются механическим путем.

Пропускная способность таких установок относительно невелика. Способ ограничивается целыми изделиями. В описании к патенту DE-PS 3035649 B 03 C 7/12, 1982 уже был представлен способ указанного типа.

При этом пластмассовую смесь измельчали до однородного размера частиц величиной от 3 до 7 мм, затем заряжали трибоэлектрическим методом и загружали в разделитель, между электродами которого поддерживали электростатическое поле 3 5 кВ/см.

При этом часть измельченной массы соответственно заряду осаждается на электродах, в то время как остальная часть в виде так называемого промежуточного продукта проходит через разделитель, поскольку ввиду недостаточного электростатического заряжения не способна притягиваться ни к одному из электродов. Кроме того, до сих пор пластмассы одинаковой плотности не разделялись методом электростатического разделения.

Недостатком же этого метода можно считать весьма значительное количество промежуточного продукта, образующегося при этом.

Недавно было установлено, что степень разделения можно значительно повысить, а при определенных смесях вообще возможно обеспечить эффективное разделение, если перед проведением трибоэлектрического заряжения подвергать смесь тепловой обработке при 70 100^oC в течение по меньшей мере 5 мин.

При этом одновременно происходит просушивание смеси и удаление из нее остаточного количества влаги. Это также способствует более эффективному разделению пластмассовой смеси, состоящей из веществ одинаковой или близкой плотности.

Можно предположить, что в процессе тепловой обработки происходит изменение поверхности массы, что также способствует более эффективному электростатическому заряжению.

Последующее трибоэлектрическое заряжение смеси целесообразно проводить при 15-50^oC, предпочтительно при 20-35 ^oC, и относительной влажности окружающего воздуха 10-40% предпочтительно 15-20% Для обрабатываемой в этих условиях смеси достаточно, чтобы напряженность поля в разделении поддерживалась на уровне 2 3 кВ/см.

При столь низкой напряженности поля уменьшается опасность так называемого коронного эффекта, способного вызвать возгорание частиц пластмассы или взрыв пыли.

Предпочтительно, чтобы пластмассовая смесь имела размер частиц менее 10 мм, оптимально менее 6 мм, для чего пластмассовые одноразовые емкости перед обработкой рекомендуется разрезать, предварительно очистив от мусора, например бумаги или остатков напитков, путем взмучивания в воде. Очистка производится, например, с помощью промывной мельницы или турбомашины, причем в зависимости от степени загрязнения могут потребоваться и несколько стадий очистки. Обезвоживание промытой, а следовательно, мокрой смеси производится с помощью осушительного устройства, например центрифуги, до остаточной влажности около 2% После тепловой обработки смесь подается в сушилку с псевдоожиженным слоем для трибоэлектрического заряжения.

Для более высокого трибоэлектрического заряжения сухую смесь можно дополнительно пропускать через спиральный шнек достаточной длины или подавать пневматическим путем на определенное расстояние.

В случае, если количество промежуточного продукта, образующегося в процессе однократного разделения, еще слишком велико, последний можно еще раз подвергнуть подобному разделению, исключив при этом процесс дополнительной промывки.

Для дальнейшего разделения продукт подают в последовательно подключенный разделитель, работающий по принципу свободного падения, причем промежуточный продукт предварительно еще раз заряжают трибоэлектрическим зарядом во второй сушилке с псевдоожиженным слоем.

Остаточную фракцию можно подводить к первой сушилке с псевдоожиженным слоем. В случае смешивания с влажным продуктом недостаточно заряженные частицы пластмассы перед новым заряжением рекомендуется разрядить, что окажет в последующем положительный эффект на достижение высоких выходов при разделении в системе, работающей по принципу свободного падения.

Пример. Использование смеси пластмассовых емкостей от напитков без учета остатков напитков имела следующий состав: 19,8% поливинилхлорид; 76,9% полиэтилентерефталат; 2,1% полиэтилен; 1,2% бумага.

Смесь емкостей через дозирующее устройство непрерывно подавали на мельницу, работающую по принципу мокрой резки, и при добавлении воды размельчали до размера частиц около 6 мм. Промывной раствор вместе с бумагой сливали.

Затем смесь интенсивно перемешивали в промывателе и подавали во фракционной отделитель, где производили отделение промывных вод, содержащих остатки бумаги, песок и другие примеси.

Измельченную смесь пластмасс снова заливали водой и подавали на гидроциклон с целью отделения полиолефинов. Оставшуюся смесь, состоящую из ПВХ и ПЭТ, отделяли от жидкости на вибрационном сите, центрифугировали и подвергали тепловой обработке в сушилке с псевдоожиженным слоем в течение 6 мин при температуре 70 100^oC с последующим высушиванием.

В сушилке с псевдоожиженным слоем отделяли с помощью отработанного воздуха последние остатки бумаги и удаляли их при использовании гидроциклона. Предварительно просушенный материал выдерживали затем в течение 3 мин в другой сушилке при 30^oC, после чего производили выгрузку.

Смесь, отгруженную от сушилки с псевдоожиженным слоем, по непрерывному методу подавали в систему, состоящую из двух разделителей, работающих по принципу свободного падения. Прошедший первую стадию разделения концентрата ПВХ с помощью спирального шнека подавали во второй разделитель, производя заново селективное заряжение частиц пластмассы.

Заряженную смесь разделяли в последовательно подключенной системе разделения на концентрат, содержащий высокий процент ПВХ, промежуточный продукт и обогащенную фракцию, содержащую 53% ПЭТ. Последнюю вместе с промежуточным продуктом возвращали на первую стадию разделения для повторного заряжения во псевдоожиженном слое.

В основном всю смесь удавалось разделить на фракцию ПВХ, содержащую 99,3% ПВХ, фракцию ПЭТ, содержащую 99,4% ПЭТ, и фракцию ПЭ, содержащую 97,6% ПЭ.

Достигнутая степень чистоты составляла свыше 95% что давало основание говорить о сортовом разделении пластмасс и о возможности дальнейшей переработки, не связанной ни с какими проблемами.

Выход (абсолютное количество) составил: 96,2% ПВХ, 94,6% ПЭТ, 89,7% ПЭ.

Схема к примеру: разделение смеси пластмасс, состоящей из опорожненных емкостей из-под напитков (100 кг): 19,8% ПВХ, 76,9% ПЭТ, 2,1% ПЭ, 1,2% бумага.

Изобретение относится к разделению смеси полимерных частиц примерно одинакового диапазона плотности, но различного типа с химической точки зрения. Сущность изобретения: смесь полимерных частиц, имеющих примерно одинаковый диапазон плотности, таких как полиэтилентерефталат и поливинилхлорид, разделяется электростатическим способом. Для трибоэлектрического заряжения смесь подвергают тепловой обработке при 70 - 100^oC в течение по меньшей мере 5 мин. 8 з.п. ф-лы.

1. Способ разделения смеси полимерных частиц, состоящей из частиц полимеров различного типа, но имеющих примерно одинаковый диапазон плотности, например полиэтилентерефталата и поливинилхлорида, путем электростатического разделения при использовании разделителя, работающего по принципу свободного падения, отличающийся тем, что перед трибоэлектрическим заряжением смесь подвергают тепловой обработке при температуре 70 100^oC в течение по меньшей мере 5 мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе трибоэлектричеокого заряжения смесь пластмасс выдерживают при температуре 15 50^oС, предпочтительно 20 35^oС, и относительной влажности воздуха 10 40% предпочтительно 15 20%
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряженность поля в разделителе поддерживают равной 2 3 кВ/см². 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют полимерные частицы размером менее 10 мм, предпочтительно менее 6 мм. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед тепловой обработкой смесь полимерных частиц очищают от посторонних веществ, например бумаги, с помощью воды. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что смесь подсушивают с помощью обезвоживающего устройства, например центрифуги, до остаточной влажности менее 2%
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для заряжения трибоэлектричеством смесь подают в сушилку с псевдоожиженным слоем. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь пропускают через спиральный шнек. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь подают пневматическим путем.