CN113891945A - 生产聚合物产品的方法 - Google Patents

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Abstract

从包含聚合物材料的初级异质混合物开始生产聚合物产品的方法，包括：破碎成所需的尺寸、碎片材料的机械初级选择和塑化，获得致密材料，然后对其进行淬火。

Description

生产聚合物产品的方法
技术领域
在此描述的实施例涉及一种生产聚合物产品的方法，该聚合物产品尤其可以用作化石资源的替代品，例如但不限于钢铁工业。例如，在此描述的聚合物产品的可能用途可以是，在通过电弧炉(EAF)或高炉(BF)或直接还原工艺(DRP)从黑色金属材料生产金属产品的方法中，作为聚合材料，至少部分替代在黑色金属材料的预热和熔化中提供的燃料和/或至少部分替代用于精炼熔融金属材料的碳源。
在此描述的聚合物产品的可能用途的另一个例子可以是在热或催化转化过程中，例如气化或热解。
背景技术
众所周知，市场目前对能源和从化石燃料的使用中得到的化学成分的需求不断增长。例如，在钢铁工业中，非常需要化石资源，既用作能源，例如产生热量，也用作化学物质的来源，例如生产黑色金属产品和有色金属产品(例如铝、铜或其他)所需的还原剂。
例如，已知使用PCI(煤粉注入)、MET焦炭、GPC(绿色石油焦)用于上述目的。
众所周知，日益需要减少化石资源的消耗，这既是由于它们的逐渐耗竭，也是由于它们的开采、运输、精炼、加工和燃烧所带来的成本和高环境影响。
此外，从可持续发展和循环经济的角度来看，这些化石资源的可用性越来越低。
由于这些和其他原因，对新一代燃料的日益增长的需求是众所周知的，这些燃料结合了高能效和低环境影响。
在这种情况下，已知使用聚合物产品，例如从城市垃圾和特殊塑料包装中分离收集的废物，至少部分替代传统的化石资源。
这些聚合物产品的使用，特别是在钢铁工业中的使用，具有与它们的直接和广泛的可用性以及它们的易易用性相关的优势；它还有助于处理和/或回收原本打算用于垃圾填埋场和/或废物转化为能源工厂的塑料材料，并有助于创造循环经济。
因此，这种使用方式具有减少污染的双重效果：重复使用废塑料材料而不是将其焚烧和/或在垃圾填埋场中堆积，并且减少使用化石资源的需求。
文献US-A-5,554,207描述了一种产品的生产，该产品可在旨在回收氧化铁中存在的铁的熔炉中使用。氧化铁与不溶于水的热塑性材料混合并通过熔化塑料加热以获得氧化铁的粘合剂。如此获得的材料被送回炉子以回收铁。在所使用的热塑性塑料中有PVC，这是众所周知的问题，因为PVC中含有50％重量的氯。粉末和热塑性塑料在150℃至260℃的温度下加工。在附聚步骤期间，该温度范围不允许PVC脱氯，因为要有效地去除氯，必须达到300℃到400℃之间的温度。此外，该文献没有提供附聚/造粒步骤上游的任何选择。没有选择意味着无法控制热塑性塑料中存在的污染物，这些污染物可能会将潜在的有害元素(例如Cl和S)引入钢铁工艺中。此外，该已知文献中缺乏选择不能保证化学成分和低热值(LCV)的稳定性，这在例如钢铁工业中很重要。最后，这里描述的聚结物不容易运输以添加到钢铁工艺中，因为附聚的/颗粒状的热塑性塑料倾向于保持它们被加工的温度，并且由于它们仍然接近于软化温度，所以倾向于彼此聚结。产生的大量熔融物质对移动和相关的火灾风险来说是很大的问题。
文献US-A-6,635,093公开了一种通过回收家庭或工业废料流来制造含有塑料和纤维素的颗粒状燃料的方法。颗粒状燃料可用作高炉燃料。这种燃料中包含的塑料来自废物流，它们占总量的至少60％，其中优选地，总塑料的至少70％是聚乙烯(PE)。在造粒过程中，塑料(可能还有纤维素)的温度会达到80℃到125℃之间。然而，这些温度不足以使PE和除PE之外的聚合物完全熔化，因此，所获得的颗粒状的产品是不均匀的，且未完全聚结。结果，材料不均匀，部分熔化并且密度相对较低，因此不易运输。如果在运输过程中受到冲击，它包含未熔化的塑料碎片的事实会导致颗粒破裂，从熔融物质中释放一些异质碎片，例如PET碎片，并促进形成注入管线的堵塞，例如在高炉中。此外，所使用的废物流不会根据材料的类型进行选择，而是经过筛选、除铁和粉碎。这意味着其中可能存在不需要的成分，例如PVC；因为在这种情况下，工艺温度太低，不允许去除其中所含的氯。由于工艺温度低，水分含量也很高，在2％到10％之间，这个值与钢铁应用不兼容，因为热能会导致水蒸发并且不会熔化矿物铁。在这种情况下，也没有指定冷却类型。此处描述的燃料中纤维素含量的增加具有降低低热值的作用，除此之外，考虑到没有筛选上游的材料的选择，低热值将完全不稳定。此外，燃料中存在的纤维素部分会导致低热值的降低，参数必须保持较高，以便例如在高炉应用中绝热火焰温度不会下降。考虑到纸张中所含的矿物填料，例如，在燃烧的下游残留并导致渗透性降低，例如在高炉中，纤维素的添加总是会导致灰分的潜在增加。
文献EP-A-3.418.400描述了一种在高炉中使用含有热塑性材料的颗粒生产铸铁的方法。颗粒尤其由重量在50％到70％之间变化的塑料材料组成，其中PE的重量至少为60％。纤维素材料占产品重量的30％至50％。总的来说，该文献中描述的方法与上面讨论的文献US-A-6,635,093具有共同的缺点和缺点。
莫妮卡库兹尼亚(MonikaKuznia)等人的文章，“废PE/PP热分解研究”，2013年3月1日，第34卷，第1期，化学与工艺工程(Inzynieria Chemiczna IProcesowa/Chemical andProcess Engineering)，描述了在钢铁工业中使用城市垃圾中的塑料PE/PP废料，特别是通过将颗粒或球团注入高炉。该文献具有与缺乏冷却、缺乏脱氯、缺乏对颗粒生产上游材料类型选择相关的限制，因此，具有在文献US-A-5,554,207、US-A-6,635,093和EP-A-3.418.400中已经讨论过的这些方面的劣势和缺点。
浅沼実(MinoruAsanuma)等人的文章，“高炉废塑料先进回收技术的建立”，2009年5月1日，第13期，JFE技术报告,公开了在高炉中使用塑料废料。该文献的局限性至少与没有选择塑料废物流中所含材料类型有关，因此，具有在文献US-A-5,554,207、US-A-6,635,093和EP-A-3.418.400中已经讨论过的这方面的劣势和缺点。
因此，有必要开发生产聚合物产品的方法，以鼓励它们的使用，降低它们的生产成本并提高它们的质量。
本发明的一个目的是开发一种从塑料材料(例如废物)开始生产聚合物产品的方法，其可以重新投放市场用于特定用途，例如在钢铁工业中。
本发明的一个目的是提供一种生产聚合产品的方法，该聚合产品可以至少部分替代钢铁应用过程中的化石资源。
本发明的另一目的是提供一种经济的方法，以降低与再生塑料材料的生产相关的成本，使它们相比于使用化石资源变得更加有利。
本发明的另一个目的是提供一种实施简单、经济且允许快速且容易地处理大量聚合物材料的方法，例如源自城市和特殊包装的废物收集。
本发明的另一个目的是提供一种有效的方法，将加工步骤中塑料材料的损失减少到最低限度。
本发明的另一个目的是提供一种能够与不同的塑料材料生产和回收循环相结合的方法，例如通过再利用加工废料。
本发明的另一个目的是提供一种能够生产聚合物产品的方法，该方法克服了目前在例如钢铁工业中销售的塑料产品的局限性。
本发明的另一个目的是提供一种能够生产具有恒定化学特性的聚合物产品方法，这归因于粉碎后的复杂选择过程。
本发明的另一个目的是提供一种能够生产聚合物产品的方法，其特点是，在例如钢铁行业中，几乎没有污染物和/或材料会影响产品的性能。
本发明的另一个目的是提供一种能够生产聚合物产品的方法，由于淬火操作，该聚合物产品可以在切碎后立即移动和推向市场。
本发明的另一个目的是提供一种能够生产聚合物产品的方法，该方法通过添加聚合物颗粒材料借助于优化致密化来优化并最大化最终聚合物产品的性能。
本发明的另一个目的是提供一种能够生产聚合物产品的方法，该聚合物产品中添加了主要由源自金属产品的轧制过程的氧化铁组成的产品。
申请人已经设计、测试和实施本发明以克服现有技术的缺点并获得这些和其他方面的目的和优点。
发明内容
本发明的特征在独立权利要求中阐述。从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变体。
根据上述目的，本发明涉及一种从包含聚合物材料的初级异质混合物开始生产聚合物产品的方法，该方法克服了现有技术的限制并消除了其中存在的缺陷。
本发明的方法包括：
-将包含聚合物材料的初级异质混合物破碎成所需尺寸，获得所需尺寸的碎片材料；
-机械初级选择，无水的，碎片材料，以去除金属材料、非聚烯烃聚合物和非聚合物外来组分；
-对碎片材料进行塑化，获得致密的材料；
-至少借助于通过气动输送进行的空气冷却对致密的材料进行淬火，获得构成聚合物产品的致密且冷却的材料。
在一实施例中，淬火使得热的致密材料，在通过气动输送用于空气冷却目的的同时经受造粒过程，该造粒过程能够使得聚合物产品的热交换和冷却最大化。特别地，该造粒过程可以提供在粉碎机中粉碎材料。
在另一个可能的实施例中，热致密材料与辅助塑料添加剂混合在一起进行造粒过程，该辅助塑料添加剂具有的水分含量能够加速聚合物产品的冷却而不损害其性能。
根据其他实施例，在冷却之后，该方法可包括将获得的聚合物产品进一步破碎成所需大小。
在一些实施例中，聚合物产品可包含以下聚合物中的两种或更多种：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)。
在更进一步的实施例中，聚合物产品可包含弹性体，例如天然橡胶(NR)或苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。
有利地，本发明的聚合物产品可用于钢铁工业中，至少部分替代化石资源，作为燃料和/或碳源。
此处描述的聚合物产品的另一个可能用途的示例，可以是热或催化转化过程，例如气化或热解。
在一些实施例中，初级异质混合物可包含未经利用的和/或废弃的材料和/或塑料废料。
这一特性允许获得一种方法，允许处理废塑料材料或塑料废料，将它们重新投放市场用于特定用途，例如在钢铁工业中，或在热或催化转化过程中，并促进良性机制的发展，促进循环经济的形成。
在一些实施例中，可用于提供淬火的示例实施方式中的辅助塑料添加剂可包含至少部分量的源自水中漂浮塑料材料浮选操作的下沉材料，例如用于水净化领域。
在一些实施例中，可用于淬火的辅助塑料添加剂可包含至少部分量的源自水中漂浮塑料材料浮选操作的下沉材料，例如用于加工塑料材料的其他循环的选择过程。
有利地，本发明的方法可以与塑料材料的不同生产和回收循环结合，或者也可以与其他废物处理方法结合。
根据本发明的另一方面，在塑化之前，碎片材料可与颗粒聚合物材料混合，其尺寸和大小小于碎片材料的尺寸和大小。
该特性允许对塑化过程进行优化，因为它减少了碎片材料和塑化剂中空腔的存在。
具体实施例
现在我们将详细介绍本发明的各种实施例。每个示例都是以通过说明本发明的方式被提供，不应被理解为对本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用于其他实施例或与其他实施例相关联以产生另一实施例。应当理解，本发明应包括所有此类修改和变体。
在描述这些实施例之前，我们还必须阐明，本描述可以提供其他实施例并且可以以各种其他方式获得或执行。我们还必须澄清，这里使用的措辞和术语仅用于描述目的，不能被视为限制性的。
申请人已经开发了一种生产聚合物产品的方法，其可以例如优先但限制性地用于钢铁工业，以至少部分地替代化石资源，或者例如用于热或催化转化过程，例如气化或热解。
根据本说明书提供从包含聚合物材料的初级异质混合物开始生产聚合物产品的方法。这种方法包括：
-将包含聚合物材料的初级异质混合物破碎成所需尺寸，获得所需尺寸的碎片材料；
-机械初级选择，无水的，碎片材料，以去除金属材料、非聚烯烃聚合物和非聚合物外来组分；
-对碎片材料进行塑化，获得致密的材料；
-至少通过气动输送进行的空气冷却对致密的材料进行淬火操作，获得构成聚合物产品的致密且冷却的材料。
根据其他实施例，该方法可以在通过淬火冷却之后将聚合物产品破碎成所需的大小。
然而，在其他实施例中，该方法在通过淬火冷却后不提供额外的碎裂，并且聚合物产品被供应并使其可用于塑化和冷却下游获得的形状和尺寸所需的应用。
在一些实施例中，通过本发明可获得的聚合物产品可有利地用作燃料，例如在生产金属产品的过程中，特别是提供在例如通过燃烧器、喷枪，熔炉达到高温的工作。
在一些实施例中，通过本发明可获得的聚合物产品可有利地用作碳源，例如在生产金属产品的过程中产生还原剂，例如一氧化碳或合成气。
在一些实施例中，根据本发明可获得的聚合物产品可根据需要具有不同的形状和/或尺寸；例如，聚合物产品可以成型为具有可变直径的球状、粒状或颗粒状，或者也可以成型为圆柱形、盘状或细长形状、薄片、附聚物、碎片，或者是粉末形式，或者其他所需的形式。
在一些实施例中，根据本发明可获得的聚合物产品可通过细磨、切碎或粉碎获得，例如通过高压或高速下的空气和/或气体流拾取和移动。
在一些实施例中，聚合物产品可以是塑料聚合物产品。
在一些实施例中，聚合物产品可包括聚合物组分，其例如可以呈现高于干燥样品重量的50％、优选地高于65％、更优选地高于80％、甚至更优选地高于90％、更特别的是高于95％的比例，以及互补百分比的非聚合物组分。
在一些实施例中，在此描述方法可提供，在塑化之前，向碎片材料中添加含量低于该碎片材料干重的50％、优选地低于35％、甚至更优选地低于20％的产品，该产品主要由金属产品轧制过程产生的氧化铁组成。该产品具有范围从0到5mm的细粒度，并且优选地包含干重计至少80％、优选地干重计至少85％、甚至更优选地干重计至少90％的Fe氧化物。这种添加旨在使工艺(例如钢铁工艺)高效。
在一些实施例中，聚合物部分可包含以下聚合物中的两种或更多种：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
在更进一步的实施例中，聚合物产品可包含弹性体，例如天然橡胶(NR)或苯乙烯-丁基橡胶。
在可能的实施例中，根据本发明可获得的聚合物产品，根据UNI EN 15408标准，参考在105℃下干燥4小时后的干燥样品，可包含不高于3.5％、优选地不高于2％、更优选地不高于1％、甚至更优选地不高于0.8％的氯含量。
在更进一步的实施例中，本发明的聚合物产品，根据UNI EN 15400标准，参考在105℃下干燥4小时后的干燥样品，可具有不低于20MJ/Kg，特别是不低于30MJ/Kg的热值。
在一些实施例中，这里描述的生产方法提供以初始供应待加工材料的初级异质混合物，该初级异质混合物包括聚合物材料。
初级异质混合物在其组成材料的形状、成分、密度、稠度和来源方面可以是异质的。
在一些实施例中，初级异质混合物可包含塑料材料，混合塑料废物和回收的混合塑料，以及原始材料(即，不是废物、回收的或来自垃圾的材料)。
在一些实施例中，塑料材料可以包括异质类型的并且可能具有高塑料含量的城市垃圾和/或特殊垃圾，例如包装、一次性塑料物品、一般的塑料垃圾。
在一些实施例中，塑料材料可以来自废物选择、处置和/或回收工厂，他们在这些工厂中被收集并经受过一种或多种回收操作。
例如，在此类工厂中发生的典型分离有利地分离可回收聚合物，例如因为它们易于再次熔化并用于生产半成品和/或成品，以及通常不可回收的塑料聚合物，例如因为它们无法追溯到单一的聚合物家族。
由几种聚合物族组成的那部分塑料聚合物的优选地是在以下发明中处理的起始材料。
生产方法的适用性不受初级异质混合物包含来自混合塑料废料的废物这一事实的限制，因为还可以加工原始和/或均质塑料材料。
此外，本发明方法的适用性不受初级异质混合物仅包含塑料材料这一事实的限制，因为也可以存在其他类型的材料。
因此，在初级异质混合物中，可以识别主要包含塑料材料的塑料组分和非塑料组分。
塑料组分可包括聚合物、热塑性聚合物、热固性聚合物、弹性体、聚烯烃、或它们的混合物、或它们的组合的其他类型。
塑料组分可包括以下聚合物中的两种或更多种：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
塑料组分还可以包括丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)、或它们的混合物或其他类型的组合。
初级异质混合物的非聚烯烃组分可包含适合向聚合物产品提供附加特性的材料，从而改进或扩展其使用的适用性或优化生产过程本身。
在一些实施例中，本发明的方法提供将初级异质混合物破碎，例如通过切碎机、研磨机或研磨或使用另一破碎装置切碎，从而获得具有所需尺寸的碎片材料，也被技术人员称为叶子。
可以以这样的方式设置这种破碎操作，以提供具有尺寸尽可能均匀的碎片材料，以优化随后的加工，例如挤出。
在一些实施例中，可对碎片材料进行如上所述的机械初级选择。例如通过机械分离装置进行的这种机械初级选择能够至少部分地去除聚合物混合物中存在的可能不需要的组分。
在一些实施例中，可以通过具有感应电流金属体的分离器或磁力分离器来进行初级选择。
在其他实施例中，可以通过重力滗析器进行初步选择，该滗析器有利地基于参数化机器的密度来选择塑料流。举例来说，重力滗析器能够将密度高于该聚烯烃密度的所有塑料和非塑料物体从材料流中排除，只允许加工适合该工艺(例如钢铁工艺)的塑料，例如不包括非常致密的塑料(PET、PVC)、非聚合物体(石头、木材、纸、织物)和其他外来组分。
在其他实施例中，初级选择还可以通过位于传送带上方的光学读取器来执行，该光学读取器在移动操作期间分析破碎塑料流。举例来说，光学读取器的扫描仪照射在传送带上经过的塑料，分析反射波的波长，并根据已知技术识别下面每一碎片的聚合物类型。根据光学读取器的选择目标，在传送带的末端，对应于光学读取器识别的目标聚合物的通过，在喷嘴中激活压缩空气射流，将其排除在流向塑化站的聚烯烃流之外。
这里描述的初级选择的实施例有利地用于从破碎的塑料材料流中排除影响下游致密化和/或粉碎过程并且不适合该工艺(例如钢铁工艺)的材料，例如聚氯乙烯(PVC)、织物和纸张。通过，例如塑化，从工艺流程中排除的这些材料不适合或不太适合加工，因为这些材料的熔化温度高于增塑剂的工作温度，例如金属材料。
此外，此类不需要的成分可包括非聚烯烃和/或热固性聚合物，它们可在增塑剂的工作温度下分解或碳化，从而使该方法效率较低。
这种不需要的成分还可包括与塑料材料不相容的非塑料成分。
在一些实施例中，可以通过不涉及使用水的技术手段进行初步选择。
该特性允许将存在于最终聚合物产品中的水分或水含量保持在低水平。
有利地，这允许在需要受控水含量的应用中使用最终聚合物产品，例如钢铁工业中的应用。
有利地，这些选择操作允许从例如来自城市生活垃圾收集的异质塑料流开始，获得具有恒定化学特性的聚合物产品，例如通过UNI EN 15407:2011标准获得的％C、％H。
有利地，这些选择操作允许从例如来自城市生活垃圾收集的异质塑料流开始，获得具有污染物含量(例如Cl、S、Hg、Cd、Pb)极低且与例如钢铁应用或热或催化转化过程兼容。
下表1显示了获得的聚合产物的三个样品(1、2、3)中污染化合物Cl、S、Hg、Cd、Pb的参数分析结果，这些样品具有例如聚合物组分含量大于约95％(重量)。最后一列显示所使用的测试类型(如有必要)。在聚合物组分含量的实例中，应注意其他可能的测试方法是ASTM E 1252、产品分析或根据要求可能采用的其他方法。
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Figure BDA0003352296210000111
有利地，这样的选择操作允许从例如来自城市生活垃圾收集的异质塑料流开始，消除非聚合物组分，否则这些组分会损害特性，例如较低的热值、密度和气动运输性。
在一些实施例中，可能通过初级分离操作去除了一些成分的碎片材料可以被储存以备后用。
本发明的方法还包括塑化或致密化操作，其中加工碎片材料以获得致密材料。
术语“塑化”或其衍生物，例如“增塑剂”或“塑化”，指的是一种过程，通过该过程，初级异质混合物的聚合物部分，甚至是其中的一部分，达到熔点，因此它被增稠和均质化，例如由于热加热效应和由于摩擦引起的摩擦效应。在本说明书中和下文中，也可以使用术语“致密化”或其派生词，例如“致密化剂”或“致密化”，或术语“附聚”或其派生词，例如“附聚物”和“附聚剂”以等效的方式替代“塑化”或其衍生物，例如“塑化剂”或“塑化”。
在一些实施例中，这种塑化操作可使用挤出机(可能是双螺杆挤出机)来进行。
在一些实施例中，这样的操作可以例如通过借助于料斗将碎片材料供给到塑化器中来执行，例如进入可以在可变温度范围内工作的挤出机，适合于熔化构成碎片材料的材料。
在一些实施例中，申请人已确定用于获得具有最佳物理特性的产品的塑化或致密化温度在200℃和300℃之间，优选在220℃和280℃之间。在上述选择的下游进行的致密化允许获得具有优异的气动运输性能、高硬度和拉伸强度、各种类型聚烯烃之间的高内聚力的均质产品。
在其他可能的实施例中，本发明的聚合物产品可以具有密度，表示为堆积密度，由于根据UNIENISO61标准测量的致密化可以高于200Kg/m3，特别是高于250Kg/m3，特别是高于300Kg/m3，更特别的是高于350Kg/m3。致密材料可以直接被切割或切片以在增塑剂出口处测量，例如通过剪切机，以获得具有可变形状和尺寸的致密材料，作为增塑剂出口截面和切割频率的函数。在一些实施例中，如上所述，本发明的方法通过淬火致密材料来提供冷却步骤，该致密材料具有在增塑剂下游可用的形状和尺寸，例如以锭的形式或其他合适的形式。至少通过气动输送进行的空气冷却有利地进行淬火。
在一实施例中，淬火使得热的致密材料经受造粒过程的同时气动输送聚合物产品，该造粒过程能够使得聚合物产品的热交换和空气冷却最大化。所讨论的造粒机或切碎机旨在包括进料部分、包含叶片转子的外壳、抽离部分和用于抽离物料的管道。有利地，通过造粒机转子从物料抽离区抽吸的空气流速最大化材料的冷却。从物料抽离点抽取的空气流使粉碎机处于真空状态，以保证在体积减少过程中转子与物料之间的空气最大循环，并保证管道中的高热交换抽空由空气移动的聚合物材料流。造粒机整体密封隔离。在这些操作条件下，物料在高于170℃，优选地高于180℃的温度下进料到磨料机，并在低于60℃，优选地低于50℃的温度下被提取。此外，用于冷却目的的热交换也可以有利地通过叶片转子的水冷却回路来实现，该水冷却回路粉碎致密的聚合物材料。
在另一实施例中，通过上述造粒工艺进行淬火，将热致密的材料与辅助塑料添加剂混合，该添加剂具有能够加速聚合物产品冷却而不损害其性能的水分含量。
在一些实施例中，本发明的方法可以，同时或在冷却后，提供在合适的破碎装置中将聚合物产品破碎。例如，破碎可以是研磨，其通常可以通过磨料机进行。有利地，如果碎裂与淬火同时进行，并且为了淬火的目的，可以通过上述造粒过程进行这种碎裂。
因此可以将聚合物产品破碎成所需的尺寸，以获得所需破碎形式的聚合物产品，例如颗粒、谷物、微粒或类似的破碎形式，下文中简称为颗粒。
在一些实施例中，聚合物产品的颗粒可具有介于0.01mm和300mm之间的尺寸。
在可能的实施方式中，聚合物产品的颗粒可以具有介于0.01mm和3mm之间的尺寸。例如，具有这种尺寸的颗粒可用于吹入。
在其他可能的实施方式中，聚合物产品的颗粒可以具有介于3mm和10mm之间的尺寸。例如，具有这种尺寸的颗粒也可用于吹入。
在其他可能的实施方式中，聚合物产品的颗粒可以具有介于10mm和300mm之间的尺寸。例如，具有这种其他尺寸的颗粒可用于装载，例如装入篮子或漏斗中。
在一些实施例中，本发明的方法提供了筛选破碎的的聚合物产品(例如，颗粒形式)，以便获得尺寸均匀的聚合物产品。
在一些实施例中，聚合物产品可储存在储存室或基坑中，在其中它与周围空气保持接触。
坑式储存(例如，与筒仓储存相比)是有利的，因为它进一步促进了与空气接触的聚合物产品的热交换和冷却。
在一些实施例中，本发明的方法可提供在进行塑化之前将碎片材料(所谓的叶子)与聚合物微粒材料混合。
这种混合可以在初始破碎之后、初级选择之后或与储存碎片材料的步骤同时进行。
在一些实施例中，聚合物微粒材料可以具有精细的尺寸和大小，或者在任何情况下都小于碎片材料的尺寸和大小。
有利地，该特性允许提高塑化过程的效率，因为碎片材料的空体积减少了。例如，如果双螺杆挤出机用于塑化，则挤出机的螺杆的一个头端和另一个之间的空体积有利地减少。
有利地，用聚合物微粒材料填充异质聚烯烃碎叶和挤出机螺杆的头端之间的中空空间，从而显着优化工艺，消除气态夹杂物，使加工材料的流动均匀化，最大化获得的聚合物产品的密度并且提高生产率。
在一些实施例中，聚合物微粒材料可包括废弃的聚合物产品颗粒，例如在工艺水分离操作的下游。
特别地，聚合物微粒材料可以包括一部分标称尺寸小于20mm的材料和另一部分标称尺寸小于3mm的材料。
在一些实施例中，这种聚合物微粒材料可以来自其他废物处理过程，或来自其他生产周期的塑料废料。
在一些实施例中，聚合物微粒材料可包括来自塑料处理生产周期的碎屑。
在其他实施例中，聚合物微粒材料可来自水处理操作。
在这样的操作中，典型地，基于尺寸、大小、重量、密度，将含有塑料材料的水过滤以去除聚合物微粒材料。
例如，这样的操作可以通过使水流通过过滤器来进行，该过滤器包括两个相互同向旋转的盘状膜。水通过在两个膜之间形成的通道流向过滤器的外部，在内部留下直径大于过滤器网孔尺寸的聚合物微粒材料。
获得聚合物微粒材料的许多其他方式也是可能的。
根据待净化的水中或待筛选的废料中所含成分的类型，聚合物微粒材料可包括聚烯烃或其他聚合物的碎片。
聚合物微粒材料可由聚合物产品本身的细颗粒部分组成，从破碎下游的筛选操作中获得。举例来说，聚合物微粒材料可构成该组分，小于2毫米的在破碎下游的筛选过程中去除。
有利地，聚烯烃或其他聚合物的碎片的存在有助于增加最终聚合物产品的热值，提高其可能用作燃料的效率。
有利地，最终聚合物产品的密度和致密性可以通过聚合物微粒材料中可能存在的其他材料的碎片的量来调节。
因此，这些和其他特征允许本发明的方法是灵活的，并且还可以结合相对于用于生产塑料材料的其他方法或循环一起使用。
此外，由于可以处理不同类型和来源的材料，因此这些特征使得本发明的方法能够更有效地处理、回收和再利用废料。
还可以在塑化步骤之前，将一种或多种添加剂添加到碎片材料中，例如适合赋予最终聚合物产品特定密度、组成、机械性能和/或功能的材料。
例如，可以添加主要由氧化铁组成的亚铁基体化合物，其可适用于例如钢铁工业应用。
在可能的实施方式中，可以规定，在塑化步骤之前，向碎片材料中添加主要由来自金属产品的轧制过程的氧化铁组成的产品，其含量低于经过初步选择的碎片材料干重的50％，优选地低于35％，甚至更优选地低于20％，该产品优选地包含干重计至少80％，优选地干重计至少85％，甚至更优选地的干重计至少90％的Fe氧化物。例如，这种亚铁基体化合物的精细度可在0到5mm范围内。
另一个可能在塑化步骤之前添加的添加剂的例子是含有干燥剂或通常用于控制或减少水分的试剂的添加剂。
在此处描述的实施例中，这种添加剂，例如与含铁基体和/或含有干燥剂或用于控制或减少水分的试剂，也可以彼此组合添加。
在本发明提供淬火以进行冷却的实施例中，致密的材料可以与具有较低温度的辅助塑料添加剂混合，以使其快速冷却，稳定其化学结构。
在一些实施例中，辅助塑料添加剂可具有类似于致密材料的组成和密度的特性，但温度较低。
在一些实施例中，辅助塑料添加剂可包括先前通过在此描述的方法的实施例获得的冷却的最终产品。
在可替代的实施例中，辅助塑料添加剂可以来自与来自不完全不同的生产过程的材料的处理相关联的其他操作。
例如，辅助塑料添加剂可以来自，在环境温度和压力下考虑对水的浮选操作来选择塑料材料的过程。
在这样的操作中，通常，包含塑料材料的悬浮液的各种成分基于它们的物理特性，例如重量、密度、孔隙率、吸湿性和/或一般的水和/或气体的吸收，来分离。
此类操作通常通过浮选罐或浮选槽进行。
在一些可能的变体中，这些操作还可以包括将气体吹入液体中，以便将与气体具有更大亲和力的固体成分带到表面(漂浮材料)，而较重的成分，或与液体具有更大亲力的成分，向罐底沉淀(下沉材料)。
当这些操作与塑料材料的生产、回收或分离过程同时进行时，下沉材料可以包括与本发明的聚合物产品相容和类似的塑料材料。
在一些实施例中，下沉材料可用作致密材料的淬火操作中的辅助塑料添加剂。
在一些实施例中，辅助塑料添加剂可具有受控的水分含量，能够加速聚合物产品的冷却而不损害其性能。在造粒过程中，颗粒状聚合物产品将释放出的热量至少等于降低辅助塑料添加剂的水分含量所需的潜热，使其含量低于1％，优选地低于0.5％。聚合物产品的传热需要降低平衡塑料添加剂和聚合物产品在很短的时间内流动的温度。
可能地，可以通过干燥操作来调节水含量，以便不超过使用最终聚合物产品的程序中提供的可能限制和规定。
在一些实施例中，辅助塑料添加剂自身表现为高密度塑料材料，包括例如苯乙烯馏分和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或高密度聚乙烯(HDPE)或其混合物，或其组合的其他类型。
在一些实施例中，辅助塑料添加剂在环境温度和压力下具有比水的密度更高的密度。
有利地，由此获得的辅助塑料添加剂在与致密材料混合时防止其聚集，限制或完全阻止可能发生在热表面上的可能的熔融反应。
该特性允许限制或完全防止致密材料的聚集。
有利地，受控的水分含量有助于降低致密材料的温度，也由于可能的蒸发过程而有利于热交换。
此外，当存在于辅助塑料添加剂中的水分与热致密材料接触时，它可以促进表面结晶，从而提高其气动运输能力和使用效率。
在需要借助燃烧器或喷枪将聚合物产品引入用于生产金属产品的设备例如电弧炉中的情况下，该特性是有利的。
显然，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对如前所述的方法进行修改和/或添加步骤。
同样明显的是，虽然本发明已经参照一些具体例子进行了描述，但是本领域技术人员当然能够实现许多其他等效形式的方法，这些方法具有权利要求中所述的特征，因此都属于由此定义的保护范围。

Claims (16)

1.生产聚合物产品的方法，所述方法包括：
-将包含聚合物材料的初级异质混合物破碎成所需尺寸，获得所需尺寸的碎片材料；
-机械初级选择，无水的，所述碎片材料以去除金属材料、非聚烯烃聚合物和非聚合物外来组分；
-使所述碎片材料塑化，获得致密材料；
-至少借助于通过气动输送进行的空气冷却对所述致密材料进行淬火，从而获得构成所述聚合物产品的致密且冷却的材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淬火使得所述热的致密材料，在通过气动输送用于空气冷却目的的同时经受造粒过程，所述造粒过程能够使得所述聚合物产品的热交换和冷却最大化。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热的致密材料与辅助塑料添加剂一起经受所述造粒过程，所述辅助塑料添加剂具有能够加速所述聚合物产品冷却的水分含量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述辅助塑料添加剂包括苯乙烯馏分和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，和/或高密度聚乙烯(HDPE)，或其混合物。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述辅助塑料添加剂的密度大于在环境温度和压力下考虑的水密度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑化的温度在200℃和300℃之间，特别是在220℃和280℃之间。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述致密且冷却的聚合物产品的堆积密度，根据UNI EN ISO 61标准测量，高于200Kg/m3，特别是高于250Kg/m3，特别是高于300Kg/m3，更特别的是高于350Kg/m3。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述初级异质混合物包括选自以下聚合物中的两种或更多种：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述初级异质混合物包括未经利用的和/或废弃的材料和/或塑料废料。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在所述塑化之前，提供所述碎片材料与聚合物颗粒材料的混合，所述聚合物颗粒材料的大小和尺寸小于所述碎片材料的大小寸和尺寸。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述聚合物颗粒材料包括聚烯烃或其他聚合物的碎片。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，参考在105℃下干燥4小时后的干样品，根据UNI EN 15400标准，所获得的聚合物产品具有不低于20MJ/Kg，特别是不低于30MJ/Kg的热值。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在105℃下干燥4小时后，根据UNI EN 15408标准，所获得的聚合物产品包含不高于聚合物产品干燥样品重量的3.5％，特别是不高于0.8％的氯含量。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所获得的所述聚合物产品包括高于聚合物产品干燥样品重量的50％、优选地高于65％、更优选地高于80％、甚至更优选地高于90％的聚合物组分，以及互补百分比的非聚合物组分。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述塑化之前，提供以向所述碎片材料中添加含量低于所述碎片材料干重的50％、优选地低于35％、甚至更优选地低于20％的产品，所述产品主要由金属产品轧制过程产生的氧化铁组成，特别优选地包含干重计至少80％、优选地干重计至少85％、甚至更优选地干重计至少90％的Fe氧化物。
16.使用根据前述权利要求中任一项的方法能够获得的产品。
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