CN104708731B - 废旧混合塑料中pvc的分离回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，包括对含有PVC的废旧混合塑料破碎，电晕荷电，荷电衰减，静电分离等步骤。本发明依据PVC与其它塑料相比电荷衰减速率最快的原理，实现PVC与其它塑料的高效快速分离，具有设备简单，流程少，不产生二次污染的优点，可以实现连续生产，易于工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域中的废弃物处理、资源化领域，具体涉及一种从电子垃圾、生活垃圾、工业垃圾中的塑料混合物中分离回收PVC塑料的方法。
背景技术
各种各样的塑料制品以其质轻价廉的特性在各行业中得到了广泛应用。在中国近30年处理的近3000亿吨固体废物中，接近20％是各种废旧塑料。废旧塑料的大量废弃对资源和能源都是极大的浪费，处理不当还会给环境带来很大危害。当前国家与政府大力倡导建设资源节约与环境友好社会，必须加强对废旧塑料的回收再利用。
PVC(聚氯乙烯)是五大通用塑料之一。自2010年以来的统计资料显示，全球的PVC年需求量在3500万吨。PVC用途极广，食品饮料包装，电子设备外壳，水管门窗，家装饰品，绝缘材料等都用到PVC。PVC塑料由于分子链中含有Cl基团，使得PVC必须与其他废旧塑料分离并单独处理。废旧PVC塑料的不完全燃烧会产生剧毒的二恶英；丢弃与填埋过程中废旧PVC中的有毒元素Cl会释放到土壤中，对土壤和地下水造成严重污染。在废旧塑料回收再利用过程中，其它塑料中如混有PVC，含Cl基团会对其它塑料分子链产生团聚与破坏作用，极大降低再生塑料的各项使用性能和价值。因此，从混合塑料中分离出其中的PVC成分，不仅保护了环境，而且提升了再生塑料的使用性能和价值。
经检索，中国发明专利《PET/PVC废旧塑料的分离回收方法》(王晖等，专利号201310123312.7)提供一种PET/PVC废旧混合塑料的分离回收方法，包括以下步骤，将PET/PVC混合塑料破碎到4-40mm；加入到四氢呋喃或二甲苯溶剂中，在10-90℃搅拌溶解150-300min；对溶液过滤，滤渣干燥得到PET塑料，滤液在30-60℃蒸发，析出的溶质干燥得到PVC塑料。本发明方法采用溶解分离可溶物与不溶物的方法实现PET/PVC的分离，具有分离效果好，回收率高的特点。本发明虽然可以实现PET/PVC的高效分离，但有机溶剂的回收处理不当将造成二次污染，特别的二甲苯具有轻微毒性，对生产过程的隔离防护要求高。方法中PVC的最后获得需要从溶液中蒸出并干燥，能源消耗大；而且PVC的特征熔点为70℃，蒸发过程会不可避免的挥发出氯化氢气体，造成环境污染。
中国发明专利《一种塑料分拣机及分拣方法》(卢叶青等，专利号201410073786.X)提供一种PET/PVC/PP混合塑料的分拣机及分拣方法，分拣机包括进料机构、输送机构、分拣机构、接料机构，分拣机构包括识别装置和分离装置。该发明方法在于，通过紫外光或近红外光源照射下落的混合物料，由于PET/PVC/PP具有不同物理特性而被识别，之后由分离装置实现分离。该发明可以实现颜色不同的混合塑料的快速分离，但是对于颜色较为相近或一样的混合塑料则无法分离。虽然具有处理量大的优点，却存在分离效率不高、设备复杂等缺点。
中国发明专利《回收塑料筛选方法》(朴来俊等，专利号201010507226.2)提供一种从生活垃圾中筛选出可回收利用塑料的方法，尤其涉及从混合塑料中实现PE、PP、PS、PET、PVC等的分离回收方法。该发明方法包括，通过重量选别机筛选出胶带、纤维、沙土、轻物、重物；手工筛选出轻物(混合塑料和罐类)；轻物经由磁力分选分离出铁金属罐；通过只感知PET的近红外传感器分离出PET；通过与PET相同的方法实现PE、PP、PS的分离；经由上述各个筛选装置的轻物中没被筛选的部分其它塑料和全部的PVC经由风力筛选装置，比重差选装置，静电回收装置实现不同塑料的分离。该发明方法综合使用多种分离方法，可以实现多种塑料混合物与PVC的分离，但工艺过于繁杂，而且重量选别之后还需手工筛选，增加了生产过程的人力投入，处理成本太高，难于工业化。
中国发明专利《基于荷电衰减分选的废旧硬质塑料的回收利用方法》(李佳等，专利号201310695084.0)提供一种荷电衰减分选废旧硬质塑料的方法，该方法分为以下四个步骤，对废旧塑料进行辊压式破碎、粉碎，混合颗粒电晕荷电，混合颗粒荷电衰减，混合颗粒分选。上述发明中荷电与衰减过程在同一传送带上完成，缺少静电屏蔽装置，使荷电与衰减区域重叠，影响塑料颗粒的衰减效果，进而影响其分离效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，将PVC从混合塑料中分离出来，实现PVC的单独回收利用。既避免了PVC处理不当造成的环境问题，又提升了其余塑料的回收价值。本发明综合考虑设备复杂程度、有无二次污染、是否连续生产等因素，采用荷电衰减分选方法分离混合塑料中的PVC，利用PVC与其他塑料荷电衰减速率的不同实现PVC的分离回收，工艺流程简单，可处理的塑料混合物范围广泛，可连续生产，且无二次污染产生。较之上述荷电衰减方法，本发明采用双层传输带结构，将电晕荷电与荷电衰减区域分置于两层，排除了荷电与衰减区域的相互影响，也使得颗粒在两个区域的聚散状态能够分别得到控制，有利于工业化生产；在荷电衰减区域附加屏蔽装置，使塑料颗粒荷电衰减更加稳定；在分选区域选择垂直下落式分选电场，无需其余塑料(PVC电荷量几乎衰减至零)具有很大的残余荷质比，可以减少很大一部分能源消耗。
为实现以上目的。本发明的技术方案如下：
一种废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特点在于，本方法包括对混合废旧塑料适度粉碎、电晕荷电、荷电衰减、静电分离四个步骤：
步骤一、对于从电子垃圾、生活垃圾、工业垃圾中分离得到的塑料混合物，经输送装置输送到中速冲击破碎机，破碎成粒度为0.8-3mm的均匀塑料颗粒；
步骤二、将破碎后的塑料颗粒由输送装置输送到喂料器，由喂料器均匀的输送到第一层金属接地传送带，随着传送带的运动，塑料颗粒进入电晕荷电区域，平行于第一层金属接地传送带的电晕丝电极和柱状静电极与负极高压电源接通，通过电晕电场产生的负离子使塑料颗粒带上负电荷；
步骤三、荷电后的塑料颗粒落入第二层金属接地传送带，在第二层接地传送带上方平行的连接一块金属屏蔽板，实现衰减区域的静电屏蔽；
步骤四、衰减后的颗粒运动到第二层金属接地传送带的末端，自末端落下后的塑料颗粒进入到静电分离场，静电分离场由竖直正极板与竖直接地板产生，在分离场的静电力作用下，还保留有大量剩余电荷的其余塑料被吸引到远离第二层金属接地传送带的其余塑料收集区，电荷近乎完全衰减的PVC落到靠近第二层金属接地传送带的PVC收集区，未分开的混合颗粒落入中间产物收集区；
中间产物收集区的混合塑料送入所述步骤二中的喂料器，再次被分选。
为实现上述目的，本发明采用荷电衰减分离装置，设置上下两层的金属接地传送带，包括设置在第一层金属接地传送带上方的电晕荷电装置，设置在第二层金属接地传送带上方的荷电衰减装置，以及设置在第二层金属传送带末端的静电分离装置。
所述电晕荷电装置包括柱状静电极和丝状电晕极，所述的柱状静电极与电晕丝电极与第一层金属接地传送带平行，并与高压电源相连。
所述荷电衰减装置由所述第二层金属传送带与上方的金属屏蔽板构成，二者用导线连接，实现荷电衰减区域的静电屏蔽。
所述静电分离装置包括竖直接地板与竖直正极板，所述竖直正极板与高压电源相连，还包括设置在所述竖直接地板与竖直正极板下方的PVC收集区，中间产物收集区，其余塑料收集区。
本发明方法利用PVC塑料经电晕荷电后电荷快速衰减的特点，设置双层传送带结构，将塑料颗粒的电晕荷电、荷电衰减过程分置于第一、第二层金属接地传送带，在衰减过程中添加金属屏蔽板，使衰减过程更加平稳，提高分离效率；塑料颗粒从第二层金属接地传送带末端落下后，在静电分离场中，实现带电量近乎为零的PVC与其余带负电塑料颗粒的分离。采用本发明可简单高效的实现PVC从混合塑料中分离回收。其余塑料中PVC的含量可降至3％以下，PVC的回收率可达96％。
附图说明
图1为本发明废旧混合塑料中PVC的分离回收方法的流程图；
图2为本发明采用的荷电衰减分离装置图；
图3为ABS，PP，PVC塑料颗粒的荷电衰减曲线图。
图中，1为中速冲击破碎机，2为输送装置，3为第一层金属接地传送带，4为喂料器，5为柱状静电极，6为电晕丝电极，7为金属屏蔽板，8为竖直接地板，9为PVC收集区，10为中间产物收集区，11为其余塑料收集区，12为竖直正极板，13为第二层金属接地传送带；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以进行任何变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本实施例采用的方法如图1所示，废旧混合塑料经中速冲击破碎机适度破碎；破碎后的均匀塑料颗粒在电晕荷电区域荷上负电荷；荷电完成的塑料颗粒经历荷电衰减过程；之后，进入到静电场分选，PVC颗粒带电量近乎为零，进入静电分离场后几乎不受静电力的作用，从而实现与其它塑料的分离，中间产物收集区的塑料再次送入喂料器中。
本实施例采用的荷电衰减分离装置如图2所示，包括实现破碎，喂料，荷电，屏蔽，分选的所有装置。废旧塑料颗粒由中速冲击破碎机1破碎，经输送装置2将破碎的均匀颗粒送入喂料器4，将塑料颗粒均匀喂入第一层金属接地传送带3上，经由柱状静电极5和电晕丝电极6产生的电晕电场荷上负电，在电晕荷电区域完成荷电后，接着塑料颗粒落入第二层金属接地传送带13上，并向前运动进入金属屏蔽板7屏蔽的荷电衰减区域，完成衰减过程后从第二层金属接地传送带13末端落下，进入静电分离场，由于受到竖直接地板8与竖直正极板12间静电力作用，带电量近乎为零的PVC颗粒落入PVC收集区9，其余带负电塑料颗粒落入其余塑料收集区11，中间产物收集区10的塑料再次送入喂料器4。
所述电晕荷电区域由负极高压电源，柱状静电极5，电晕丝电极6及下方的第一层金属接地传送带3构成。所述第一层金属接地传送带3速度0-2m/s可调。所述电晕丝电极6与第一层金属接地传送带3之间的距离0-10cm可调。所述负极高压电源在0～-40kV可调。
所述荷电衰减区域由金属屏蔽板7与第二层金属接地传送带13组成，两者之间用导线连接以保证屏蔽效果，距离0-10cm可调。所述第二层金属接地传送带13速度0-6m/s可调。
所述静电分离场由正极高压电源，竖直接地板8，竖直正极板12，PVC收集区9，中间产物收集区10，其余塑料收集区11构成。所述竖直接地板8与所述竖直正极板12间距离0-30cm可调。所述正极高压电源0-40kV可调。
图3为用图2所述的荷电衰减分离装置测得的ABS，PP，PVC塑料颗粒的荷电衰减曲线图。其中所用ABS，PP，PVC塑料颗粒均为原料级，粒径为2-3mm。试验条件为所述电晕丝电极6调至-20kV，所述电晕丝电极6与接地导轨3之间的距离4cm，通过控制所述第二层金属接地传送带13的速度控制衰减时间。从图3可以看出PVC经80秒衰减后，带电量几乎接近于零；ABS、PP的电荷量则衰减的很少，且均保持在很高的荷质比水平。
实施例1
分别取100gABS，PP，PVC塑料颗粒(原料级，粒径为2-3mm)混合，投入到喂料器4中，由喂料器4向第一层金属接地传送带3上加料，加料速度60g/min。电晕丝电极6距第一层金属接地传送带3的高度为4cm，电压为-20kV。在荷电衰减区域，金属屏蔽板7长度80cm，与第二层金属接地传送带13距离3cm，第二层金属接地传送带13的运动速度设置为1cm/s。
塑料颗粒从第二层金属接地传送带13末端落下，进入到静电分离场，竖直接地板8与竖直正极板12高度均为60cm，间距30cm，竖直正极板12与+30kV的高压电源相连。PVC颗粒带电量近乎为零，进入静电分离区后落入靠近竖直接地板8的PVC收集区9，其余塑料颗粒(ABS、PP)在静电力作用下落入靠近竖直正极板12的其余塑料收集区11，部分未分离的塑料颗粒落入中间产物收集区10。
PVC收集区9的PVC颗粒纯度97％，回收率90％；其余塑料收集区11中PVC含量1％。在同样实验条件下，撤除金属屏蔽板7，PVC收集区9的PVC颗粒纯度下降至94％，回收率下降至85％，其余塑料收集区11中PVC含量升至2％。
其中
实施例2
从电子废弃物处理厂家得到的废旧混合塑料(含有ABS、PP、PVC)，废旧混合塑料经过中速冲击破碎机1适度破碎，转速小于或等于700转/分，把废旧塑料破碎成0.8-3.0mm的塑料颗粒。
破碎完成的均匀塑料颗粒经输送装置2投入到喂料器4中，由喂料器4向第一层金属接地传送带3上加料，加料速度60g/min，加料时间5min。电晕丝电极6距第一层金属接地传送带3的高度为4cm，电压为-20kV，塑料颗粒在电晕荷电区域荷上负电荷。
然后，荷电完成的塑料颗粒运动至荷电衰减区域，该区域金属屏蔽板7长度80cm，与第二层金属接地传送带13距离3cm，第二层金属接地传送带13的运动速度设置为1cm/s。
之后，塑料颗粒从第二层金属接地传送带13末端落下，竖直接地板8与竖直正极板12高度均为60cm，间距30cm，竖直正极板12与+30kV的高压电源相连。PVC颗粒带电量近乎为零，进入静电分离区后落入靠近竖直接地板8的PVC收集区9，其余塑料颗粒(ABS、PP)在静电力作用下落入靠近竖直正极板12的其余塑料收集区11。
PVC收集区9得到的PVC颗粒纯度为96％，其余塑料收集区11中PVC含量2％。在同样实验条件下，撤除金属屏蔽板7，PVC收集区9的PVC颗粒纯度下降至90％，其余塑料收集区11中PVC含量上升至3％。
其中，
Claims (7)
1.一种废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，对废旧塑料进行粉碎，电晕荷电，荷电衰减，静电分离，从而将PVC与其它塑料分离，具体步骤如下：
步骤一，将塑料混合物输送到中速冲击粉碎机进行粉碎处理；
步骤二，将粉碎后的塑料颗粒由输送装置输送经喂料器后到第一层接地金属传送带，随着第一层接地金属传送带的运动，塑料颗粒进入电晕荷电区域，电晕荷电区域由所述的第一层接地金属传送带，与负极高压电源连接的柱状静电极和丝状电晕极构成，通过电晕电场产生的负离子轰击使塑料颗粒带负电荷；
步骤三，荷电后的塑料颗粒从第一层接地金属传送带落到第二层接地金属传送带上，所述的第二层接地金属传送带与其上方平行连接的一块金属屏蔽板构成荷电衰减区域；
步骤四，衰减后的颗粒运动到第二层接地金属传送带的末端，自末端落下后进入静电分离场，静电分离场由竖直接地板、竖直正极板、PVC收集区，中间产物收集区，其余塑料收集区构成，在分离场的静电力作用下，实现PVC与其它塑料的分离。
2.根据权利要求1所述的废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，采用如下荷电衰减分离装置，其特征在于设置上下两层的金属接地传送带，包括设置在第一层接地金属传送带上方的电晕荷电装置，设置在第二层接地金属传送带上方的荷电衰减装置，以及设置在第二层接地金属传送带末端的静电分离装置；
所述电晕荷电装置包括柱状静电极和丝状电晕极，所述的柱状静电极与丝状电晕极与第一层接地金属接地传送带平行，并与高压电源相连；
所述荷电衰减装置由所述第二层接地金属传送带与上方的金属屏蔽板构成；
所述静电分离装置包括竖直接地板与竖直正极板，所述竖直正极板与高压电源相连，还包括设置在所述竖直接地板与竖直正极板下方的PVC收集区，中间产物收集区，其余塑料收集区。
3.根据权利要求1所述的废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，步骤一中，所述的塑料混合物种类为ABS、PE、PP、PS中任意几种与PVC的组合，且来源于电子垃圾、生活垃圾或工业垃圾并得到初步破碎，中速冲击破碎机转速小于或等于700转/分，破碎后塑料粒径为0.8-3.0mm。
4.根据权利要求1所述的废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，步骤二中，喂料器的喂料速度可调，第一层接地金属传送带的速度0-2m/s可调，以使得塑料颗粒均匀铺展在第一层接地金属传送带上。
5.根据权利要求1所述的废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，步骤三中，金属屏蔽板与第二层接地金属传送带需要用导线相连，以保证屏蔽效果，第二层接地金属传送带的速度0-6m/s可调，以保证塑料颗粒在金属屏蔽板内的衰减时间大于等于80秒。
6.根据权利要求1所述的废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，步骤四中，所述竖直接地板与所述竖直正极板间距离0-30cm可调,所述电极板间电压差0-40kV可调，以实现不同组分的混合塑料都可以实现PVC高效分离。
7.根据权利要求4或5所述的废旧混合塑料中PVC的分离回收方法，其特征在于，电晕荷电区域与荷电衰减区域采用双层传送带结构，其中电晕荷电区域位于第一层金属接地传送带，荷电衰减区域位于第二层金属接地传送带，荷电衰减区域连接金属屏蔽板，使得塑料颗粒的荷电衰减更加稳定。
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