WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |

1.2.2. Технология переработки вторичного полиолефинового сырья в гранулят Для превращения отходов термопластов в сырьё, пригодное для последующей переработки в изделия, необходима его предварительная обработка. Выбор способа предварительной обработки зависит в основном от источника образования отходов и степени их загрязнённости. Так, однородные отходы производства и переработки ПЭНП обычно перерабатывают на месте их образования, для чего требуется незначительная предварительная обработка – главным образом измельчение и грануляция.

Отходы в виде вышедших из употребления изделий требуют более основательной подготовки. Предварительная обработка отходов сельскохозяйственной ПЭ-плёнки, мешков из-под удобрений, отходов из других компактных источников, а также смешанных отходов включает следующие этапы: сортировка (грубая) и идентификация (для смешанных отходов), измельчение, разделение смешанных отходов, мойка, сушка. После этого материал подвергают грануляции.

Предварительная сортировка предусматривает грубое разделение отходов по различным признакам: цвету, габаритам, форме и, если это нужно и возможно, по видам пластмасс. Предварительную сортировку производят, как правило, вручную на столах или ленточных конвейерах; при сортировке одновременно удаляют из отходов различные посторонние предметы и включения.

Разделение смешанных (бытовых) отходов термопластов по видам проводят следующими основными способами: флотационным, разделением в тяжёлых средах, аэросепарацией, электросепарацией, химическими методами и методами глубокого охлаждения [12].

Наибольшее распространение получил метод флотации, который позволяет разделять смеси таких промышленных термопластов, как ПЭ, ПП, ПС и ПВХ. Разделение пластмасс производится при добавлении в воду поверхностно-активных веществ, которые избирательно изменяют их гидрофильные свойства.

В некоторых случаях эффективным способом разделения полимеров может оказаться растворение их в общем растворителе или в смеси растворителей. Обрабатывая раствор паром, выделяют ПВХ, ПС и смесь полиолефинов; чистота продуктов – не менее 96%.

Методы флотации и разделения в тяжёлых средах являются наиболее эффективными и экономически целесообразными из всех перечисленных выше.

Вышедшие из употребления ПО-отходы с содержанием посторонних примесей не более 5% со склада сырья поступают на узел сортировки отходов 1, в процессе которой из них удаляют случайные 3 4 5 Рис. 1.1. Схема вторичной переработки полиолефинов в гранулы:

1 – узел сортировки отходов; 2 – дробилка; 3 – моечная машина;

4 – центрифуга; 5 – сушильная установка; 6 – гранулятор инородные включения и выбраковывают сильно загрязнённые куски (рис. 1.1). Отходы, прошедшие сортировку, измельчают в ножевых дробилках 2 мокрого или сухого измельчения до получения рыхлой массы с размером частиц 2... 9 мм [13].

Производительность измельчительного устройства определяется не только его конструкцией, числом и длиной ножей, частотой вращения ротора, но и видом отходов. Так, самая низкая производительность при переработке отходов пенопластов, которые занимают очень большой объём и которые трудно компактно загрузить. Более высокая производительность достигается при переработке отходов плёнок, волокон, выдувных изделий.

Для всех ножевых дробилок характерной особенностью является повышенный шум, который связан со спецификой процесса измельчения вторичных полимерных материалов. Для снижения уровня шума измельчитель вместе с двигателем и вентилятором заключают в шумозащитный кожух, который может выполняться разъёмным и иметь специальные окна с заслонками для загрузки измельчаемого материала.

Измельчение – очень важный этап подготовки отходов к переработке, так как степень измельчения определяет объёмную плотность, сыпучесть и размеры частиц получаемого продукта.

Регулирование степени измельчения позволяет механизировать процесс переработки, повысить качество материала за счёт усреднения его технологических характеристик, сократить продолжительность других технологических операций, упростить конструкцию перерабатывающего оборудования.

Весьма перспективным способом измельчения является криогенный, который позволяет получать порошки из отходов со степенью дисперсности 0,5... 2 мм. Использование порошковой технологии [14] имеет ряд преимуществ: снижение продолжительности смешения; сокращение расхода энергии и затрат рабочего времени на текущее обслуживание смесителей; лучшее распределение компонентов в смеси; уменьшение деструкции макромолекул и др.

Из известных методов получения порошкообразных полимерных материалов, используемых в химической технологии для измельчения отходов термопластов, наиболее приемлемым является способ механического измельчения. Механическое измельчение можно осуществлять двумя путями: криогенным способом (измельчение в среде жидкого азота или другого хладоагента) и при обычных температурах в среде дезагломерирующих ингредиентов, которые являются менее энергоёмкими.

Далее измельчённые отходы подают на отмывку в моечную машину 3. Отмывку ведут в несколько приёмов специальными моющими смесями. Отжатую в центрифуге 4 массу с влажностью 10...

15% подают на окончательное обезвоживание в сушильную установку 5 до остаточного содержания влаги 0,2%, а затем в гранулятор 6.

Для сушки отходов применяют сушилки различных типов:

полочные, ленточные, ковшёвые, с "кипящим" слоем, вихревые и т.д.

За рубежом выпускают установки, в которых есть устройства и для мойки, и для сушки производительностью до 350... 500 кг/ч. В такой установке измельчённые отходы загружают в ванну, которую заполняют моющим раствором. Плёнка перемешивается лопастной мешалкой, при этом грязь оседает на дно, а отмытая плёнка всплывает.

Обезвоживание и сушку плёнки осуществляют на вибросите и в вихревом сепараторе. Остаточная влажность составляет менее 0,1%.

Грануляция является заключительной стадией подготовки вторичного сырья для последующей переработки в изделия. Эта стадия особенно важна для ВПЭНП в связи с его низкой насыпной плотностью и трудностью транспортирования. В процессе гранулирования происходит уплотнение материала, облегчается его дальнейшая переработка, усредняются характеристики вторичного сырья, в результате чего получают материал, который можно перерабатывать на стандартном оборудовании.

Для пластикации измельчённых и очищенных отходов ПО наиболее широкое применение нашли одночервячные экструдеры с длиной (25... 30) D, оснащённые фильтром непрерывного действия и имеющие зону дегазации. На таких экструдерах довольно эффективно перерабатываются практически все виды вторичных термопластов при насыпной плотности измельчённого материала в пределах 50... кг/м3. Однако для переработки загрязнённых и смешанных отходов необходимы червячные прессы специальных конструкций, с короткими многозаходными червяками длиной (3,5... 5) D, имеющими цилиндрическую насадку в зоне выдавливания.

Основным блоком этой системы является экструдер с мощностью привода 90 кВт, диаметром шнека 253 мм и отношением L / D = 3,75.

На выходе экструдера сконструирована гофрированная насадка диаметром 420 мм. Благодаря выделению тепла при трении и сдвиговым воздействиям полимерный материал плавится за короткий промежуток времени, причём обеспечивается быстрая гомогенизация расплава. Изменяя зазор между конусной насадкой и кожухом, можно регулировать усилие сдвига и силу трения, изменяя при этом режим переработки. Поскольку плавление происходит очень быстро, термодеструкции полимера не наблюдается. Система снабжена узлом дегазации, что является необходимым условием при переработке вторичного полимерного сырья.

Вторичные гранулированные материалы получают в зависимости от последовательности процессов резки и охлаждения двумя способами: грануляцией на головке и подводным гранулированием.

Выбор способа гранулирования зависит от свойств перерабатываемого термопласта и особенно от вязкости его расплава и адгезии к металлу.

При грануляции на головке расплав полимера выдавливается через отверстие в виде цилиндрических жгутов, которые отрезаются скользящими по фильерной плите ножами. Полученные гранулы ножом отбрасываются от головки и охлаждаются. Резание и охлаждение можно производить в воздушной среде, в воде либо резание – в воздушной среде, а охлаждение – в воде. Для ПО, которые имеют высокую адгезию к металлу и повышенную склонность к слипанию, в качестве охлаждающей среды применяют воду.

При использовании оборудования с большой единичной мощностью применяют так называемое подводное гранулирование.

При этом способе расплав полимера выдавливается в виде стренг через отверстия фильерной плиты на головке сразу в воду и разрезается на гранулы вращающимися ножами. Температура охлаждающей воды поддерживается в пределах 50... 70°С, что способствует более интенсивному испарению остатков влаги с поверхности гранул;

количество воды составляет 20... 40 м3 на 1 т гранулята.

Чаще всего в головке грануляторов формуются стренги или ленты, которые гранулируются после охлаждения в водяной ванне.

Диаметр получаемых гранул составляет 2... 5 мм.

Охлаждение должно проводиться при оптимальном режиме, чтобы гранулы не деформировались, не слипались и чтобы обеспечивалось удаление остатков влаги.

Существенное влияние на распределение гранул по размерам оказывает температура головки. Для обеспечения равномерной температуры расплава между экструдером и выходными отверстиями головки располагают решётки. Число выходных отверстий в головке – 20... 300.

Производительность процесса гранулирования зависит от вида вторичного термопласта и его реологических характеристик [5].

Исследования гранулята ВПЭ свидетельствуют о том, что его вязкотекучие свойства практически не отличаются от свойств первичного ПЭ, т.е. его можно перерабатывать при тех же режимах экструзии и литья под давлением, что и первичный ПЭ. Однако получаемые изделия характеризуются низкими качеством и долговечностью.

Из гранулята получают упаковки для товаров бытовой химии, вешалки, детали строительного назначения, сельскохозяйственные орудия, поддоны для транспортировки грузов, вытяжные трубы, облицовку дренажных каналов, безнапорные трубы для мелиорации и другие изделия. Эти изделия получают из "чистого" вторичного сырья.

Однако более перспективным является добавление вторичного сырья к первичному в количестве 20... 30%. Введение в полимерную композицию пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей позволяет увеличить эту цифру до 40... 50%. Это повышает физикомеханические характеристики изделий, однако их долговечность (при эксплуатации в жёстких климатических условиях) составляет всего 0,... 0,75 от долговечности изделий из первичного полимера. Более эффективный путь – модификация вторичных полимеров, а также создание высоконаполненных вторичных полимерных материалов.

1.2.3. Описание конструкции оборудования для измельчения Оборудование для измельчения применяется в химической промышленности для проведения технологических операций:

дробления, раздавливания, истирания, расщепления волокнистых ингредиентов и отходов полимерных материалов при их вторичной переработке, а также других операций. Применяемое оборудование:

дробилки, мельницы, дезинтеграторы, грануляторы, резательные станки, дистилляторы и др. В качестве рабочих органов дробилок используют роторы с жёсткими продольными билами, молотковыми, крестовыми, консольно-стержневыми, ножевыми устройствами.

Типовые бильные валы показаны на рис. 1.2.

Первый тип роторов характеризуется массивностью и жёстко закреплёнными на них билами различной конфигурации. Служат для грубого дробления твёрдых тел (различных смол, твёрдых компонентов и др.). Молотковые устройства 2 характеризуются наличием шарнирно закрепленных насадок-молотков и служат для дробления твёрдых тел, в том числе и отходов пластмасс. Третий тип насадок пригоден для вторичного дробления, разрыхления и распушки продуктов химических производств. Консольно-стержневые насадки характеризуются наличием стержней, жёстко закреплённых в дисках, расположенных концентрично и вращающихся навстречу друг другу.

Применяются в дезинтеграторах для дробления серы, графита, асбеста, отхо- 1 2 4 Рис. 1.2. Типовые конструкции бильных валов:

1 – с продольными билами; 2 – молотковые устройства; 3 – крестовые устройства; 4 – консольно-стержневые насадки; 5 – ножевые роторы дов РТИ и других материалов. Ножевые роторы 5 характеризуются наличием нескольких жёстко закрепленных ножей и используются в дезинтеграторах по переработке полимерных материалов и отходов пластмасс, шин и РТИ.

Типичная конструкция ножевого измельчителя показана на рис. 1.3.

Полимерные материалы, подлежащие дроблению, из загрузочного бункера 8 поступают в измельчительную камеру и захватываются вращающимся ротором 5. Измельчение происходит между двумя ножами 7, установленными на вращающемся роторе 5 и неподвижном корпусе 3. Качество измельчения материалов определяется величиной зазора между ножами. Регулировка зазора производится путём радиального перемещения ножей на роторе.

Степень измельчения характеризуется величиной отверстий калибровочной решётки 9. При перегрузках (например, заклинивании ножей при попадании металлических предметов) шпильки срезаются, и диск свободно будет вращаться относительно ротора, тем самым предохраняя электродвигатель от перегрузок.

Перспективным направлением в конструировании измельчителей барабанного типа является разработка вибровращательных мельниц.

Такое оборудование исключает недостатки присущие барабанным шаровым и вибрационным мельницам: низкую эффективность процесса измельчения, наличие застойных зон, значительную металлоёмкость и ограничение по скорости вращения барабана.

Конструктивная схема вибровращательной мельницы показана на рис.

1.4.

Рис. 1.3. Ножевой измельчитель:

1 – станина; 2 – фланцевый электродвигатель; 3 – корпус; 4 – диск;

5 – ротор; 6 – шпильки; 7 – ножи; 8 – загрузочная воронка;

9 – сменная калибрующая решётка; 10 – лоток Схема состоит из барабана 1, его подшипниковых опор 2, которые жёстко установлены на стойках 3, опирающихся на виброплиту 4, которая монтируется на четырёх цилиндрических пружинах 6. Вибратор 5 крепится к нижней поверхности плиты 4.

Вращение барабана осуществляется от электродвигателя, через редуктор (вариатор) (на рис. 1.4 – условно не показано) и клиноремённую передачу 8.

Скорость вращения барабана определяется по эмпирической формуле:

n = (5 + 2), (1.1) (2Rб )0,где Rб – радиус барабана, м; = 0,35... 0,45 – коэффициент заполнения барабана мелющими телами.

Рис. 1.4. Конструктивная схема вибровращательной мельницы:

1 – барабан; 2 – узел подшипника; 3 – стойка; 4 – виброплита; 5 – вибратор;

6 – пружина; 7 – плита; 8 – клиноременная передача Масса шаровой загрузки Gш = RбLбш, (1.2) где Lб – длина барабана, м; ш – насыпная плотность мелющих тел, м.

Диаметр размольных тел 3q 10-dш =, (1.3) cEгде q = ; c = 0,57 – 2 4 8[Rб (n / 30)2 - 2Rб (n / 30)6 + Rб (n / 30)10] коэффициент при сухом измельчении и c = 5,5 – при мокром измельчении; E0 – энергия начала разрушения частиц.

Мощность, необходимая для вращения барабана:

2,1,1Mш Rб Lб N1 =, (1.4) 6 10-где М = 0,5 – эмпирический коэффициент работы массы мелющих тел.

Мощность, потребляемая электродвигателем вибратора:

Nз N2 =, (1.5) 3KQMв Gгде N3 = ; – частота колебаний барабана, с–1;

2 107 [G2 + Q2(G1 + G2 )] Мв – момент вибратора, Н м; G1 – масса загрузки, кг; G2 – масса колеблющихся узлов измельчителя (без загрузки), кг; Q = 0,4... 0,5 – экспериментальный коэффициент; K = 1 – коэффициент, характеризующий передачу мощности от барабана к загрузке.

Средняя амплитуда колебаний барабана Mв 1+ QAср =, (1.6) G1+ Q2(1+ µ2) где µ = G1 G2 – коэффициент соотношения массы загрузки и массы колеблющихся тел узлов мельницы. Оптимальное значение µ = 1,8.

Суммарная мощность вибровращательного измельчителя Nc = N1 + N2, (1.7) т.е. мощность, затрачиваемая на вращение барабана и его вибрацию.

Более полное описание конструкций резки каучуков и измельчения других ингредиентов смесей изложено в [4 – 6].

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.