CN103785609A - 塑料粒子的重力分离方法和塑料粒子的重力分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种塑料粒子尤其是塑料碎片的重力分离方法和装置，其中，在相对待分离塑料粒子逆向流动的方向上向上导入分离气体。基于分离气体至少部分是电离的这一事实，所述分离动作的分离性能够在低能量输入的情况下得到加强。

Description

塑料粒子的重力分离方法和塑料粒子的重力分离器
技术领域
本发明涉及到一种塑料粒子的重力分离方法和一种塑料粒子的重力分离器。
背景技术
重力分离塑料粒子是一种广泛使用的方法，其根据所提供粒子的大小或密度在重力的作用下分离粒子的集合体。然而对于塑料粒子，将其分离为单一组分会受到粒子静电电荷的阻碍。特别是对于回收利用的材料，在塑料粒子粉碎和/或运输期间以及其它分离方法的操作期间都会产生静电电荷。例如，通过一定量的静电电荷实现的材料分离发生在重力分离的准备过程中，这对PET粒子和PVC粒子的分离来说是众所周知的。但是，待分离塑料粒子也可能在材料运输期间被动地（即非故意地）带有非期望程度的电荷，例如通过粒子与管壁的摩擦起电。
为降低静电电荷的干扰，从例如US7,380,670中知道，粒子受到磁场的作用。但是，在各个设备内或者只通过技术上的努力提供所需的磁场均匀性是不可能的。因此，通常会形成其中塑料粒子的静电电荷并没有完全去除的设备区域，这样静电电荷就会在各自的区域内以一种非期望的方式积聚。与此类方法相关的高能耗也是不利的。
因此就需要塑料粒子特别是用后回收的PET(R-PET)的空气分离方法和装置，通过所述方法和装置能够有效避免静电电荷的干扰影响或至少将能耗降至最低。
发明内容
所提出的目标通过根据权利要求所述的方法得以实现。据此，可借助于分离气体，将塑料粒子，特别是塑料碎片，相对待分离塑料粒子逆流向上引导，遵循重力分离的原理进行分离。为此，分离气体至少部分是电离的。分离气体优选为空气。电离期间，优选地使存在于空气中的氧分子带电，以便产生带有正电和负电的氧离子。氧离子尤其能够与待氧化的反应物（例如有机物和/或无机物）交换电荷。从而，粒子的静电电荷可相互抵消。优选地，塑料碎片包括回收利用的材料，特别是切碎的聚酯瓶。利用根据本发明的重力分离，可特别方便地将塑料碎片根据它们的不同厚度和通常被拉伸至不同程度的壁部分离开来。
优选地，特别是在相对分离气体的主流动方向的横向流中，将电离气体添加至分离气体。也可根据需要在分离气体流的几个点处添加电离气体，以便能够有效且高效地减少塑料粒子的静电电荷。
在横向流中，电离气体能够均匀地分布和/或穿过分离气体的整个流动横截面。分离气体的主流动方向可为垂直向上的方向，以便使其相对于塑料粒子的下降方向作为纯逆流，或指向倾斜向上的方向，以便分离气体根据传统定义上的逆流和横向流的结合作用。根据本发明，术语“逆流”是为分离气体定义的，因此逆流组分总是大于横向流组分。
优选地，将电离气体关于横向流的流量和/或其主流动方向独立可调地添加到至少两股横向流中。从而在分离气体流的不同区域内能够特定地减少分离气体的静电电荷。因此，所述分离动作的分离性，特别是将塑料粒子分离为轻组分和重组分的分离性能够得以改善。
优选地，相对分离气体的主流动方向连续地引入横向流。由此进一步优化分离的分离性。
优选地，分离气体以锯齿形流动。定义为以锯齿形流动是指分离气体的主流动方向经过多次改变，但是其指向总是向上的。重力分离的各个分段形成于分离气体的方向改变处，这能够使得本方法的分离性进一步增加。
优选地，在至少两个分段上或锯齿形流的方向改变处将电离气体添加至分离气体中。因此，塑料粒子的排放可具体调整至锯齿形流的各个分段上，且能够进一步改善其分离性。
优选地，塑料碎片通过空气分离分成细粒级组分和粗粒级组分。从而对于后续工序来说分离类似粒子是有可能的，所述类似粒子的区别不在于其基本材料，而只在于其形状和/或大小。这与只是将杂质（例如粘附的灰尘或纤维）从一特定材料上分离出来的分离方法相反。但是，这并不排除，例如，表面杂质和细粒级组分一起从初始材料中分离出来，然后再将这些表面杂质通过超细粒子过滤器或类似装置从细粒级组分中分离出来。根据本发明，来自于粉碎的塑料瓶且大小和/或厚度有所区别的PET碎片的分离是特别方便的，这是因为此处不同细粒级组分的分离同时实现了材料部分的分离，所述材料部分在塑料瓶生产期间得到不同程度的拉伸，并因此具有不同的晶体结构等等。
优选地，待分离塑料粒子为源自于某一材料分离方法的利用静电粒子主动电荷化分离的组分。这种方法使不同的塑料材料带电，例如，以一受控反向的方式，这样就能够以静电方式分离塑料粒子。这对于例如相互分离PET和PVC来说是已知的。因此，在空气分离开始之时就能够使预处理粒子带有特别高的静电电荷。
然而，待分离塑料粒子也可在空气分离之前的材料运输期间被动（即非故意地）带电，例如通过克服管壁上粒子的摩擦、粒子相互之间的摩擦起电等等。
优选地，塑料粒子由质量上至少占50%的R-PET碎片组成。R-PET碎片的分离对于后续工序来说是特别有利的，这是因为不同的组分，如轻组分和重组分，由于早期的制造过程可能具有不同的材料属性。例如，吹塑成型塑料瓶颈部区域和底部区域的碎片由于在对塑料瓶进行拉伸吹塑期间这些区域缺乏拉伸或拉伸程度较低而表现出相对较低的结晶度。
本发明预设的目标还通过根据权利要求所述的一种塑料粒子的重力分离器实现。据此，其包括分离导管，引导分离气体从下向上并与在待分离的塑料粒子流向相反的方向上吹入。还同样提供有电离装置，电离部分分离气体。所述部分特别地为通过电离装置电离的气体，所述气体电离后被引入分离气体中。
优选地，重力分离器设计为锯齿形分离器。其相较于直立管分离器改善了所述分离的分离性。
优选地，在锯齿形分离器的至少两个分段处设有单独的电离装置。从而能够以特别有效且高效的方式控制塑料粒子的排放。在这方面，可在用于引入电离气体的锯齿形分离器的单个分段上提供多个喷口，所述喷口通过例如一个共同的离子发生器供给。
优选地，在用于分离气体的下吹入管路区域内设置电离装置。这使得以一种特别简单的方式添加电离气体成为可能。可通过位于锯齿形分离器不同分段处的电离装置对吹入管路区域内的这一电离装置进行特定的补足。
优选地，至少提供两个独立的可调离子发生器。在这种方式下，可将所需的电离等级准确、有效地调整供给待分离的塑料粒子。
优选地，提供主流动方向可变的喷嘴用于引入电离气体。补偿塑料粒子静电电荷的离子分布于是可被具体调整为对应分离导管内的各种流动状况。这在锯齿形分离器的各个独立分段的区域内是特别有利的。
附图说明
附图描述了本发明的优选实施例。
图1示出了通过根据本发明的装置的分离气体和电离气体的流动的示意图；
图2示出了根据本发明的具有锯齿形流的重力分离器的示意性侧视图；以及
图3示出了图2中的重力分离器的斜视图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明用于塑料粒子P的重力分离器的第一实施例1包括分离导管2，电离装置3连接至所述分离导管2。所述电离装置3包括，例如，图2和3中所示的离子发生器4.1至4.5以及与所述电离装置相连接并通向分离导管2的进气喷口5。分离导管2使分离气体6基本上逆重力流动，即自下向上流过。电离气体7由每一电离装置3产生并大体上以相对分离气体6的横向流Q引入分离导管2内。分离气体6和电离气体7优选为空气，并可从，例如，室内空气和/或外界空气中获得。然后离子发生器4.1至4.5特别地用于从空气生成离子化氧。
分离气体6通过第一吹风机8被吹进分离导管2的下部区域。分离气体6可为此而被引导至一回路中，例如，在该回路中其返回至分离导管2和细粒级分离器9下游的第一吹风机8，以从分离气体6中分离塑料粒子P的细粒级组分P′。但是，这一回路并不是强制性的。此外，图中所示的还包括将空气吹过电离装置3的第二吹风机10、调整通过电离装置3的各个流量的阀门11以及输送装置12和14，其中所述输送装置12和14用于馈送待分离的塑料粒子P，输送细粒级组分P′，以及输送以已知的方式积聚在分离导管2的下端处的塑料粒子P的粗粒级组分P″。
电离气体7的进气喷口5的方向优选为可调的，特别是可相互独立地调节。进一步如图1所示，分离导管2优选为具有锯齿形的形状，以便在分离导管2内形成如图所示的分离气体6的锯齿形流Z，所述锯齿形流向上延伸，其上分离气体6的主流动方向6′具有多处改变。
为了更好地理解该运行模式，可将分离导管2细分为多个分离导管分段2a，每一分段都受主流动方向6′的方向改变所限定。所述分离导管分段2a中的一个在图1中以虚线表示出来。分离导管分段2a可优选而非必需地单独配备有可开动的电离装置3。例如，每一分离导管分段2a都可配备其单独的离子发生器4.1至4.5和一组进气喷口5。利用一个共用的离子发生器供应至少两个分离导管分段2a也是能够想象得到的。在后者和进气喷口5之间，各个分离导管分段2a上均设有用于调整每一单独分离导管分段2a的局部流量的单独阀门(图中未显示)。例如，通过调整各自的引入流量和/或引入至各个分离导管段2a内的电离气体7的离子浓度，在各个分离导管分段2a内离子供应的独立调整在任何情况下都是有利的。图示的锯齿形流Z方向改变的次数或分离导管2的分段2a的数量只是示例性的。
图2中所示的根据本发明的重力分离器的第二实施例21在空气供给和空气排放的引导上不同于第一实施例1。据此，第二实施例21设有单独的吹风机22，用于抽取细粒级分离器9下游的分离气体6。通过第一吹风机8，经主供应管路23将分离气体6吹至分离导管2中。辅助供给管路24在离子发生器4.1至4.5的方向上分叉，同样将空气吹入其中。优选地，连续提供有几股与分离气体流有关的电离气体7的横向流Q。图1中所示的阀门11或类似的设备可设置于辅助供应管路24处用于调整各自的流量(图2中未显示)。
分离导管2的中部区域A如图2放大所示。据此，分离气体的主流动方向6′（实线箭头）基本遵循分离导管2的形状。流入的电离气体7的主流动方向7′（虚线箭头）分别横向延伸至分离气体6的主流动方向6′。单个离子发生器4.1至4.5均可配备多个进气喷口5，为清楚起见，图2的放大图中只显示了中部离子发生器4.3的两个进气喷口5。进气喷口5可根据图1中的示意图通过连接管路同样连接至离子发生器4.1至4.2。
图示的实施例1、21成形为锯齿形分离器，众所周知，相对于采用大体上线性垂直的分离气体流的简单立管分离器而言，其改善了分离性。然而，根据本发明的电离也可以以一种有利的方式应用于这一立管分离器中。
优选地，在分离导管2中将电离气体7添加至分离气体6中，但是也可通过主供应管路23至少部分地将其与分离气体6一起引入和/或于分离导管2的底部区域，在最下方的分离导管段2a之下，产生电离气体。
如图2中的放大图所示，根据本发明的电离作用和所产生的塑料粒子P上静电电荷的降低促进了从粗粒级组分P″中分离出细粒级组分P′。为了在图中有所体现，组分之间的大小差异在图2中被夸张地表示出来。采用电离可将，仅在其大小和/或形状上具有相当细微区别的，具有相同材料的，尤其是PET材料制成的细粒级组分P′和粗粒级组分P″，相互分离出来。特别地，可将大小不同的PET碎片充分分离为细粒级组分，例如拉伸吹塑期间拉伸的瓶壁部分，以及粗粒级组分，例如拉伸吹塑期间未拉伸的瓶口部分。
电离气体7的主流动方向7′不需要如图2的示意性所示的那样严格垂直于分离气体6的主流动方向6′。例如，喷口5的方向以及基于此的分别流入的电离气体7的主流动方向7′是可调的。因此，电离气体7和分离气体6的优化流动状态可特定地创建于分离导管2的不同区域内，尤其是，在各个分离导管分段2a内。
图3示出了本发明实施例中的管路装置21，包括用于分离气体6的主供应管路23和用于供应离子发生器4.1至4.5空气的辅助供应管路24。
可按照下述步骤使用根据本发明的重力分离器：
将待分离塑料粒子流P引入至分离导管中，例如利用上输送装置12，使得待分离塑料粒子P能够自由落入分离导管2内和/或通过向上流动的分离气体6″自由逆向流动。由于静电吸引而粘附到粗粒级组分P″的塑料粒子上的细粒级组分P′的塑料粒子，根据本发明，由于至少一部分流过分离导管2的气体的电离作用，能够从粗粒级组分P″的粒子上分离出来。因此，细粒级组分P′的粒子在分离导管2中由分离气体6收集并在过滤器9的方向上从分离导管2中向上排出。重组分P″的塑料粒子逆着流入的分离气体6从分离导管2中下落。在那里它们可通过例如下输送装置14排出。
通过使塑料粒子P与电离气体7一起流动，尤其是在横向于分离气体6的主流动方向6′上流动，静电电荷减少使得相同材料的塑料粒子P，特别是PET碎片，可特定地在预定的分离度上分离成粗粒级组分和细粒级组分。
类似于电离气体7各自的流量，各个喷口5处的主流动方向7′，可被选择性地调整为对应所需流动状态和所供应塑料粒子P给定的大小分布。
当前可对所述实施例进行组合，例如，组合各种离子发生器、空气供应管路和/或阀门。同样地，可将预电离的分离气体引入分离导管的下部进口区域和/或可单独添加电离气体。

Claims (15)

1.塑料粒子（P）尤其是塑料碎片的重力分离方法，其中在相对待分离塑料粒子逆向流动的方向上向上导入分离气体（6），
其特征在于：
至少部分电离所述分离气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将电离气体（7）添加至所述分离气体（6）中，尤其是在相对所述分离气体的主流动方向（6′）的横向流中添加。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述电离气体（7）添加到至少两股关于流量和/或其主流动方向(7′)独立可调的横向流（Q）内。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，连续引入相对于所述分离气体（6）的主流动方向（6′）的横向流（Q）。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述分离气体(6)沿锯齿形流（Z）流动。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述锯齿形流（Z）的至少两个分段（2a）上将所述电离气体（7）添加至所述分离气体（6）。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，通过空气分离将塑料碎片分离成细粒级组分(P′)和粗粒级组分(P″)。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，待分离塑料粒子（P）为基于一材料分离方法已利用主动静电粒子起电分离的组分。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述塑料粒子由质量上至少占50%的R-PET碎片组成。
10.塑料粒子（P），尤其是塑料碎片的重力分离器(1、21)，包括：
－分离导管（2），用于从下向上并在相对待分离塑料粒子逆向流动的方向上引导吹入的分离气体（6）；
－至少一个电离装置（4.1-4.5），用于电离所述分离气体的一部分。
11.根据权利要求10所述的重力分离器（1、21）构成为锯齿形分离器。
12.根据权利要求11所述的重力分离器，其中，在所述分离导管（2）的至少两个分段（2a）上设置有单独的电离装置（4.1-4.5）。
13.根据权利要求11或12所述的重力分离器，其中，在将所述分离气体（6）吹入到所述分离导管（2）内的下供应管路（23）的区域内设置有电离装置。
14.根据上述关于装置的权利要求中至少一项所述的重力分离器，其中，设置有至少两个独立可调的离子发生器(4.1-4.5)。
15.根据上述关于装置的权利要求中至少一项所述的重力分离器，其中，设置有主流动方向（7′）可调的喷口(5)，用于引入电离气体（7）。
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