CN110114152A - 用于清洗塑料材料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种清洗塑料材料(P)和从中分离污染物质(C)的方法，包括以下步骤：将清洗流体(W)的第一流(FIN)和包括污染物(C)的所述塑料材料(P)提供至清洗容器(2)，搅拌器(3)在所述清洗容器(2)中产生湍流搅拌动作，以便机械地分离附着在塑料材料(P)上的污染材料(C)，使得较重的污染物(C)的第一部分(X1)沉淀到清洗容器(2)的第一底部(4)，从而进行污染物(C)的第一分离动作；将具有漂浮塑料材料(P)的流体(W)的第二流(F2)从容器(2)转移到的第一腔室(5)，其中第二分离动作伴随着污染物(C)的第二部分(X2)沉淀到第一腔室(5)的第二底部(6)上而发生；将具有漂浮塑料材料(P)的流体(W)的第三流(F3)从所述第一腔室(5)输送到第二腔室(7)，并通过溢流将流体(W)的输出流(FOUT)与处理过的塑料材料(P')一起抽出；在从第一腔室(5)到第二腔室(7)的传送中解聚漂浮材料(P)的聚结物，并在第二腔室(7)内向第三流(F3)和塑料材料(P)施加向下的推动动作(T)，以通过将污染物(C)的第三部分(X3)沉淀到第二腔室(7)的第三底部(8)上来促进第三分离动作；从第二腔室(7)将包括沉淀的流体(W)和污染物(C)的再循环流(FR)去除，并将再循环流(FR)送至保留污染物(C)的筛网单元(US)，将清洗流体(W)返回到第一腔室(5)或第二腔室(7)。本申请还公开了一种用于执行上述方法的设备。

Description

用于清洗塑料材料的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于清洗和分离塑料材料的方法和设备，该塑料材料来自家庭和/或工业废料的各种类型的污染物，其被研磨或减小成碎片。待加工的塑料碎片可以来自例如容器、瓶、膜和其它消费后的物体，并且一旦它们被净化，它们便可以作为再生材料再利用。
待去除的污染物可以包括泥土、沙子、砾石、各种类型的污垢、标签或仍然附着在塑料碎片上的其他材料元素。
背景技术
在回收塑料材料的处理领域中，已知清洗系统提供一个或多个清洗槽或容器，在该清洗槽或容器内使材料与聚集于材料的待去除的污染物一起被转移。
从IT1326462已知一种装置，其被配置用于连续清洗先前被减小成碎片的回收材料，其在多个彼此串联连接的反应器中经历连续的清洗步骤，在反应器内部使清洗水连续流动，以及给定数量的回收材料。
其他系统在US4,196,019、EP0 094 282、US4,073,661、EP0 129 518和EP0 359106中公开。
特别地，US4,196,019的目的是提供一种用于清洗塑料材料的小尺寸碎片的装置，其中该装置包括一个细长的罐，该罐适于通过清洗浴填充到预定的水平，具有叶片搅拌器，搅拌器在清洗浴的上层正下方水平延伸，产生搅拌状态；塑料碎片流到水平的通道，并从通道处通过旋转鼓排出。
在US4,073,661中公开了一种类似的装置：将小尺寸塑料材料插入包括水平的搅拌器的清洗罐的水浴中；漂浮在罐中的塑料碎片通过螺旋输送器的拖拽而被移除，其中螺旋输送器部分地位于清洗浴上方并且位于沿着向上定向的排出通道。
EP0 094 282公开了一种回收系统，其包括多个清洗罐，这些清洗罐通过迷宫式通道串联连接并彼此连通，其中单个清洗罐设有正常的叶片搅拌器；漂浮在水浴中的塑料材料的碎片沿着排出通道被多个转子推动并通过叶轮从浴中抽出，其中这些转子沿着排出通道适当地间隔开。
目前已知的系统(包括上述公开的系统)都不能解决下述公开的问题。
为了将污染物从塑料材料分离，通常利用其不同的比重。具有与清洗水大约相同或更小的比重的塑料材料处于漂浮状态，而具有通常大于水的比重的污染物应当沉淀到容器或清洗罐的底部。
遗憾的是，在实践中，出现了对比重选择原则产生不利影响的情况，大大降低了整个分离过程的效率。
更确切地说，当回收低密度材料，即比重比清洗流体低的材料时，会产生大量必须处理的产品。
在分离罐中，倾向于产生塑料材料的聚结物，其充当漂浮材料的“筏”，影响较重材料的分离量。基本上，这种漂浮的聚结物除了不允许各个塑料碎片的彻底清洗之外，还起到对聚集的污染物的支撑作用，阻止其向下沉淀。
简单地采用适合于推动水面下方的材料以促进较重污染物下沉的叶片是不够的，因为聚结物会倾向于保持为内聚的和紧凑的。
由于回收材料的商业价值与其清洁度和纯度密切相关，所以与清洗结束时残留的残留污染物的百分比有关，因此显而易见地，特别需要克服上述问题并因此获得更有效的清洗和分离过程。
发明内容
本发明的目的之一是改进现有的用于塑料材料的清洗系统。
本发明的另一目的是提供一种解决方案，该解决方案除了在结构上和功能上更简单之外，还能够实现塑料材料的更高级的纯度和净化。
特别地，本发明的再一目的是提供一种解决方案，该解决方案能够解决塑料材料的漂浮聚结物的问题，聚结物阻止部件的彻底清洗和较重污染物的完全沉淀。
简要说明通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的设备可以实现这些和其他目的和优点。
特别地，由于输送单元包括解聚-推动工具，其在一个实施例中包括螺旋输送工具，解决了塑料材料的漂浮聚结物的问题。
塑料的聚结物通过螺旋输送工具经历强烈的解聚、打开和单一化作用，并被迫下降到罐的深处。
聚结物在分离罐内的流体中强制向下突出，以有效地与污染物分离。塑料材料的单个部分在体积上可以大量增加，这有利地造成从污染物的更好的分离。当使用相同体积的水时，可以处理更大量的塑料，具有明显的经济优势并且减少由此产生的环境影响。
由输送单元执行的动作极大地减少了由附着在颗粒表面上的微泡引起的不希望的漂浮现象的影响，其通常由化学添加剂解决。
由于特别是包括可变流量泵的拖曳和再循环装置，从罐的底部抽出再循环流，其有助于调节材料的分离效率，其密度也非常接近所用清洗流体的密度。
此外，筛网单元能够使得通过去除工具泵送的污染物被保留并使得清洗水在分离罐中再循环，从而减少工艺用水的消耗，并显著地简化系统。
附图说明
参考附图，从以下描述中将清楚该方法以及清洗和分离设备的这些和进一步的特征和优点，其中：
图1和2是根据本发明的清洗和分离设备的两个不同的视图；
图3是根据图2的III-III线的纵向剖视图；
图4是根据图2的IV-IV线的另一纵向立体剖视图；
图5示出了图4的放大细节；
图6是根据本发明的设备的俯视图；
图7是涉及根据本发明的清洗和分离方法的方框流程图。
具体实施方式
参考附图，下述公开了用于清洗塑料材料P并从中分离污染物质C的设备1。
设备1包括清洗容器2，清洗容器2设置有搅拌器工具3并且适于接收清洗流体W的第一流FIN以及包括污染物C的塑料材料P，以进行第一分离动作。
搅拌器工具3配置用于产生湍流搅拌动作，以通过机械动作从塑料材料P分离附着在其上的污染材料C的部分。
清洗容器2在下方由第一底部4界定，其中第一底部4适于接收较重的污染物C的第一部分X1。
清洗容器2在下方提供有阀或泵类型的去除装置13，其用于周期性地移除沉积在第一底部4上的污染物C的第一部分X1。
设备1在清洗容器2的下游包括分离罐VS，分离罐VS包括一个接一个依次放置的第一腔室5和第二腔室7。
第一腔室5成形为通过溢流来接收来自于清洗容器2的具有漂浮塑料材料P的清洗流体W的第二流F2，以进行第二分离动作。
第一腔室5可以在内部设置有另外的搅拌器工具12，该搅拌器工具12布置成用于产生湍流动作，用于机械地分离可能附着在塑料材料P的碎片上的另外的污染物C。
第一分离腔室5在下方包括第二底部6，第二底部6适于接收沉淀污染物C的第二部分X2。
第一分离腔室5可以设置有阀或泵类型的相应的去除装置14，其适于从上述第二底部6周期性地抽出污染物C的第二部分X2。
第二腔室7成形为用于接收来自于第一腔室5的漂浮塑料材料P的清洗流体W的第三流F3，以进行第三分离动作。
在第二腔室7上具有出口11，通过该出口11，具有处理过的塑料P'的清洗流体W的流出流FOUT通过溢流被排出。
设备1设置有旋转工具9，该旋转工具9配置为便于塑料材料P在漂浮状态下从第一腔室5前进到第二腔室7以及从第二腔室7前进到出口11。
旋转工具特别地包括多个具有水平轴线的辊或鼓元件9，其设置为横向于漂浮塑料材料P的前进路径。
多个辊元件9沿分离罐VS的纵向尺寸DL均匀分布。
辊元件9包括多个挡板10，挡板10在旋转时略微穿过自由表面L下方，以沿着推进路径推动漂浮塑料材料P。
设备1设置有输送单元GC，其布置成用于使第三流F3从第一腔室5前进到第二腔室7。
输送单元GC包括解聚-推动工具15，其配置用于解聚塑料P的漂浮聚结物并用于在第二腔室7内向下推动第三流F3以进一步从塑料材料P分离污染物C的第三部分X3。
更确切地说，解聚-推动工具包括多个螺旋输送单元15，其可以围绕相对于垂直轴线倾斜的旋转轴线AR旋转，并且可以由相应马达18驱动。
螺旋输送单元15包括在相应的导管16中，导管16突出于第二腔室7内部。
螺旋输送单元15和相应的导管16沿着分离罐VS的整个宽度尺寸DW分布，以便在跨越第一腔室5和第二腔室7的范围内定义水和塑料材料P的第三流F3的强制性向前传送。
设备1包括抽出和再循环工具17和筛网单元US，其中，抽出和再循环工具17适于在分离罐VS下方抽出包括清洗流体W和沉淀的污染物C的再循环流FR，筛网单元US适用于接收上述再循环流FR以保留其污染物C并将清洗流体W返回至分离罐VS.
抽出和再循环工具17包括可变流量泵19和再循环回路20，再循环回路20从分离罐VS的底部区域延伸至位于筛网单元US上方的上游区域21，并且从筛网单元US的下游区域22延伸至位于分离罐VS上方的顶部区域23。
特别地，再循环回路20包括从第三底部8延伸至上游区域21的第一导管20A，以及从筛网单元US的下游区域22突出至前述顶部区域23的返回导管20B。
借助于图7的方框图，公开了根据本发明的清洗和分离方法，其由刚刚公开的设备1致动。
来自于被减少成较小碎片(尺寸从几毫米到几厘米)并包括污染物C的消耗后塑料废物的预先清洗和研磨的塑料材料P，与清洗流体W的进入流FIN(例如具有可能的添加剂的水)一起装载在清洗容器2内(方框S1)。
在容器2内部具有第一分离(方框S2)，其中，将污染物C的第一部分X1沉淀到第一底部4上，并且将具有塑料材料的水W的第二流F2转移到第一分离腔室5(方框S4)。
沉积在第一底部4上的污染物C的第一部分X1通过阀或泵类型的去除装置13而周期性地被排出(方框S3)。
在该过程期间，以适于推进塑料材料P的转速驱动辊或鼓元件9，将塑料材料P保持在清洗容器2内部和分离罐VS内部持续以获得所需纯度和净化程度的所需时间。
根据清洗流体W所需的“刷新”程度来调节输入FIN流和输出FOUT流。
正确的“刷新”程度是通过考虑目标的纯度和净化程度以及需要满足的特定经济性来确定的。
辊或鼓元件9的速度可以根据输入/输出流的流量和为了获得处理的塑料材料P的期望的纯度来调节。
在清洗流体W的高变化程度、因此具有较高的入口和出口流量以及较强的溢流效果的操作情况下，辊元件9用于相对于流体W的输出流来减缓输出塑料材料的流，对比流体的拖曳流体动力动作并逐渐使塑料材料P从一个腔室前进到下一个腔室到达出口端口11。
在具有流体W的减小的入口和出口流量，并且因此减少的溢流和拖曳效果的操作情况下，辊元件9执行拖曳效果，其有助于塑料材料前进到出口端口11。
在第一腔室5的内部，污染物的第二部分X2沉淀，其可以通过阀或泵类型的去除装置13周期性地被清除(方框S5)。
通过上述公开的输送单元Gc将进一步清洗的塑料材料P从第一腔室5转移(方框S6)到第二腔室6。根据特定的工艺需要和待处理的材料的特征，可以在约100rpm至约150rpm的转速下旋转的螺旋输送单元15，用于破坏在处理过程中不可避免地形成的塑料材料的漂浮聚结物。
漂浮塑料材料的块被剧烈地解聚和打开，并且被力推进到第二腔室7中的某深度处，从而促进了污染物C在底部的沉积，而具有较小比重的塑料材料上升到表面并随后通过溢流从出口端口11被排出。
由于螺旋输送单元15的强烈动作，漂浮塑料材料的聚结物被减小成单个碎片(所谓的“薄片”或“碎屑”)，其可以受益于与清洗流体的较大的接触表面，从可实现的清洁度的角度来看具有优势。当然，这使得能够在使用相同量的水的情况下处理更大量的塑料材料P，或者反之亦然，可以在适当地处理一定体积的塑料材料P时减少所需的水量。在所有情况下，由此产生的经济优势是显而易见的。
方框S7示出了清洗流体W抽出、过滤和再循环步骤。
可变流量泵19从分离罐的底部(在这种情况下从第二分离腔室7的第三底部8)抽出再循环流FR，其有助于对密度为也是非常接近于所用清洗流体的密度的材料的分离效率进行调节。
将包括污染物的第三部分X3的再循环流FR送至振动的筛网单元US。
筛网单元US保留污染物C，而过滤后的流体W通过返回导管20B返回到分离罐VS内部。
由于这种配置确保了从清洗浴持续清除污染物C，从而保持了清洗流体W的较高质量，因此用于清洗过程所消耗的水显著减少。
从已经公开和在附图中示出的内容可以清楚地看出，根据本发明的方法和清洗和分离设备成功地实现了设定目标。
上述方法和设备能够在减少的处理时间内在回收塑料材料中轻易获得较高级别的纯度，这归功于从清洗容器2和从分离罐VS的腔室5和7中即时连续地去除污染物C。
由于由螺旋输送单元15执行的塑料P的漂浮“筏”的破碎，从污染物打开、清洗和分离塑料材料P的单个碎片的效率得以显著提高。
向下推动水和塑料材料促进了污染物C在罐Vs底部的沉积，而泵19的泵送动作与筛网单元US的过滤动作协同地结合，确保了污染物C的恒定且连续地去除，使清洗浴保持在良好的操作条件下。
因此实现了这样的目的，即提供了一种功能上和结构上简单但能够降低一般工艺成本并确保将污染物与待再循环的塑料材料分离的高效率的解决方案。
应当理解，参考附图所述和所示的内容，仅仅用于说明该方法和清洗和分离设备的一般特征；因此，在保持于权利要求的范围内的同时，可以对该方法、整个设备或其部分进行其他修改或变型。特别地，可以基于特定的操作需要和待处理的材料适当地选择和/或优化构成清洗设备的一个或多个部件的几何构造、尺寸、位置和材料。

Claims (18)

1.一种用于清洗塑料材料(P)和用于从中分离污染物质(C)的方法，包括以下步骤：
a.向清洗容器(2)中提供清洗流体(W)的第一流(FIN)和包括所述污染物(C)的所述塑料材料(P)，搅拌器工具(3)在所述清洗容器(2)中运动以产生湍流搅拌动作，以通过机械动作将附着在所述塑料材料(P)上的污染材料(C)的部分从所述塑料材料(P)分离，使得较重的污染物(C)的第一部分(X1)沉淀到所述清洗容器(2)的第一底部(4)上，从而进行所述污染物(C)的第一分离动作，
b.通过溢流将具有漂浮塑料材料(P)的清洗流体(W)的第二流(F2)从所述清洗容器(2)转移到分离罐(VS)的第一腔室(5)，其中第二分离动作伴随着污染物(C)的第二部分(X2)沉淀到所述第一腔室(5)的第二底部(6)而发生，
c.将具有漂浮塑料材料(P)的清洗流体(W)的第三流(F3)从所述第一腔室(5)输送到所述分离罐(VS)的第二腔室(7)，并通过溢流将清洗流体(W)的输出流(FOUT)与处理过的塑料材料(P')一起排出，其中在从所述第一腔室(5)到所述第二腔室(7)的传送中提供，
d.解聚塑料材料(P)的漂浮聚结物，并在所述第二腔室(7)内向所述第三流(F3)和塑料材料(P)施加向下的推动动作(T)，以通过将污染物(C)的第三部分(X3)沉淀到所述第二腔室(7)的第三底部(8)上来促进第三分离动作，
e.从所述分离罐(VS)下方将包括清洗流体(W)以及沉淀的污染物(C)的再循环流(FR)去除，并将所述再循环流(FR)送至分离筛网单元(US)以保留所述污染物(C)并将所述清洗流体(W)返回到所述分离罐(VS)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述塑料材料(P)在漂浮状态下的前进由水平轴线旋转工具(9)促进，所述水平轴线旋转工具(9)设置有放置在自由表面(L)附近的挡板(10)，其通过旋转将所述塑料材料(P)从所述第一腔室(5)推到所述第二腔室(7)并从所述第二腔室(7)通过溢流推到出口端口(11)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述分离罐(VS)的所述第一腔室(5)内，通过另外的搅拌器工具(12)提供另外的湍流搅拌步骤，以机械地分离附着在塑料材料(P)的碎片上的任何另外的污染物(C)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过旋转螺旋输送器工具(15)，塑料材料(P)的所述漂浮聚结物被解聚，并与清洗流体(W)一起被推到所述第二腔室(7)的内部，所述螺旋输送器工具(15)具有相对于竖直轴线倾斜的旋转轴线(AR)，所述螺旋输送器工具(15)包含在突出于所述第二腔室(7)内部的相应导管(16)中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述螺旋输送器工具(15)和所述导管(16)沿着所述分离罐(VS)的整个宽度尺寸(DW)分布，以便跨越所述第一腔室(5)和所述第二腔室(7)定义第三流(F3)的强制性向前传送。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述再循环流(FR)从所述分离罐(VS)的底部被泵送，以便被送至筛网单元(US)，所述筛网单元(US)振动以保留和去除所述污染物(C)并将所述清洗流体(W)送入所述分离罐(VS)中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述再循环流(FR)从所述第二腔室(7)的所述第三底部(8)被去除，并且，由所述筛网单元(US)过滤的所述清洗流体(W)从上方返回到所述第二腔室(7)或所述分离罐(VS)的所述第一腔室(5)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，污染物(C)的所述第一部分(X1)通过阀或泵类型的第一去除装置(13)周期性地从所述第一底部(4)去除，并且其中，污染物(C)的所述第二部分(X1)通过阀或泵类型的第二去除装置(14)周期性地从所述第二底部(6)去除。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述塑料材料具有与所述清洗流体(W)的比重大约相同或比所述清洗流体(W)的比重更小的比重。
10.一种用于清洗塑料材料(P)和从中分离污染物质(C)的设备，包括：
-设置有搅拌器工具(3)的清洗容器(2)，其适于接收清洗流体(W)的第一流(FIN)以及包括所述污染物(C)的所述塑料材料(P)，以进行第一分离动作，所述搅拌器工具(3)被配置用于产生湍流搅拌动作以通过机械动作从塑料材料(P)分离附着在其上的污染材料(C)的部分，所述清洗容器(2)在下方由第一底部(4)界定，其适于接收较重的污染物(C)的第一部分(X1)，
-分离罐(VS)，其包括相继放置的第一腔室(5)和第二腔室(7)，
-所述第一腔室(5)成形为通过溢流来接收来自于所述清洗容器(2)的具有漂浮塑料材料(P)的清洗流体(W)的第二流(F2)，以进行第二分离动作，并且包括适于接收污染物(C)的第二部分(X2)的第二底部(6)，
-所述第二腔室(7)成形为用于接收来自于所述第一腔室(5)的具有漂浮塑料材料(P)的清洗流体(W)的第三流(F3)，以进行第三分离动作，并且设置有出口端口(11)，以便通过溢流排出具有处理过的塑料材料(P')的清洗流体(W)的输出流(FOUT)，
-用于所述第三流(F3)的输送单元(GC)，其包括解聚-推动工具(15)，所述解聚-推动工具(15)配置用于解聚塑料材料(P)的所述漂浮聚结物并用于在所述第二腔室(7)内部向下强制推动所述第三流(F3)，以便从所述塑料材料(P)进一步分离污染物(C)的第三部分(X3)，
-抽出和再循环工具(17)，其适于从所述分离罐(VS)抽出包括清洗流体(W)以及沉淀的污染物(C)的再循环流(FR)，
-筛网单元(US)，其适于接收所述再循环流(FR)以保留所述污染物(C)并且配置用于将清洗流体(W)返回到所述分离罐(VS)。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述解聚-推动工具包括螺旋输送器工具(15)，所述螺旋输送器工具(15)能够绕着旋转轴线(AR)旋转，所述旋转轴线(AR)相对于竖直轴线倾斜，所述螺旋输送器工具(15)包含在突出于所述第二腔室(7)内部的相应导管(16)中。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述螺旋输送器工具包括多个螺旋输送器单元(15)，所述多个螺旋输送器单元(15)能够由马达(18)驱动并且包含在相应的导管(16)中，所述螺旋输送器单元(15)和所述相应的导管(16)沿着所述分离罐(VS)的整个宽度尺寸(DW)分布，以便跨越所述第一腔室(5)和所述第二腔室(7)定义第三流(F3)的强制性向前传送。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的设备，其中，所述抽出和再循环工具(17)包括可变流量泵(19)和再循环回路(20)，所述再循环回路(20)从所述分离罐(VS)的底部区域延伸到位于所述筛网单元(US)上方的上游区域(21)，并且从所述筛网单元(US)的下游区域(22)延伸到位于所述分离罐(VS)上方的顶部区域(23)。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述再循环回路(20)包括第一导管(20A)和返回导管(20B)，所述第一导管(20A)从第三底部(8)延伸到所述上游区域(21)，所述返回导管(20B)从所述筛网单元(US)的所述下游区域(22)突出到所述顶部区域(23)。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的设备，还包括可旋转工具(9)，所述可旋转工具(9)具有水平轴线，并且设置有放置在自由表面(L)附近的挡板(10)，并且配置用于促进漂浮状态下的所述塑料材料(P)从所述第一腔室(5)前进到所述第二腔室(7)并从所述第二腔室(7)通过溢流前进到出口端口(11)。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述可旋转工具包括多个辊或鼓元件(9)，所述多个辊或鼓元件(9)布置为横向于所述漂浮塑料材料(P)的前进路径，并且所述多个辊或鼓元件(9)沿着所述分离罐(VS)的纵向尺寸(DL)均匀分布。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的设备，其中，在所述分离罐(VS)的所述第一腔室(5)的内部提供另外的搅拌器工具(12)，用于产生湍流动作，以便机械地分离附着在塑料材料(P)的碎片上的可能的另外的污染物(C)。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的设备，还包括阀或泵类型的第一去除装置(13)和阀或泵类型的第二去除装置(14)，所述第一去除装置(13)放置在所述第一底部(4)下方以周期性地去除污染物(C)的所述第一部分(X1)，所述第二去除装置(14)放置在所述第二底部(6)下方以周期性地去除污染物(C)的所述第二部分(X2)。
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