IT9021162A1 - Processo per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee ed apparecchiatura adatta allo scopo - Google Patents

Processo per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee ed apparecchiatura adatta allo scopo Download PDF

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Marino Lamperti
Francesco Milani
Annibale Vezzoli
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Milani Resine Spa
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Description

Descrizione dell'invenzione industriale
La presente invenzione riguarda un processo per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee.
Più in particolare la presente invenzione riguarda un procedimento per separare materiale plastico eterogeneo in famiglie di materiali termicamente compatibili tra loro e l'apparecchiatura adatta allo scopo.
Più in particolare ancora la presente invenzione riguarda un processo per separare materiale plastico eterogeneo in due frazioni, una contenente essenzialmente poiietilentereftalato l'altra contenente essenzialmente polivinilcloruro.
Con il termine materiale plastico eterogeneo come impiegato nella presente descrizione e nelle rivendicazioni si intende una miscela di polimeri termoplastici e termoindurenti come polietilene (alta, media, bassa densità), polipropilene, polistirolo, polistirolo espanso, PVC, PET, ABS, resine poliestere, poliammidi ecc., ottenuti, dopo una prima separazione, da rifiuti solidi urbani, oppure da una raccolta differenziata o provenienti dall'industria di trasformazióne come scarti produttivi .
Ragioni di natura ecologica e ambientale hanno portato a prendere con la dovuta serietà il problema dello smaltimento dei materiali plastici presenti nei rifiuti solidi urbani.
Attualmente in Italia la produzione di rifiuti solidi urbani cresce dell11% circa all'anno ed è oggi stimata in 18/20 milioni di tonnellate all'anno di cui 1,4 milioni (circa il 7,5%) di materiali plastici.
Il riciclaggio di questa elevata quantità di materiale consentirebbe di recuperarne il residuo valore d’uso, con indubbi vantaggi economici e sopratutto di diminuzione del volume globale di rifiuti e del consumo di materiali vergini. Verrebbe inoltre conservata la possibilità di recuperarne il contenuto energetico quando, alla fine del ciclo di vita, verrà incenerito in un forno con idonea tecnologia per un recupero termico.
Una soluzione di ampio impatto, in termini di applicabilità in diverse situazioni o di volumi trattabili, è costituita dal riutilizzo dei singoli componenti il mix eterogeneo in miscela con materiali vergini oppure dal riutilizzo di frazioni omogenee per la produzione di oggetti stampati o estrusi che presentino caratteristiche fisico/meccaniche decisamente superiori a quelle che si avrebbero in equivalenti oggetti ottenuti a partire da miscele non selezionate.
Il problema maggiore associato al riciclaggio del materiale plastico di recupero è, pertanto, quello di selezionarlo in frazioni omogenee, preferibilmente per stesso tipo di polimero o per polimeri compatibili tra loro, mediante procedimenti in continuo ed il più possibile automatizzati.
Attualmente le miscele di materiale plastico di recupero sono costituite essenzialmente da poliolefine, come polietilene, polipropilene, ecc., che sono quasi sempre presenti in quantità superiori al 20% in peso circa, generalmente tra 40 e 50%, da un mix costituito essenzialmente da polivinilcloruro (PVC), polistirolo, poiieti1entereftalato (PET), che nel complesso costituisce circa il 50-60%, e da circa 0-10% in peso di altri prodotti come resine termoindurenti, ABS, gomme, resine acriliche, poliammidi, ecc.
Separare queste miscele con normali processi di flottazione in acqua non risulta idoneo dato che in superficie galleggiano materiali costituiti essenzialmente da poliolefine, compatibili tra loro, mentre al fondo precipitano materiali ad alto peso specifico che comprendono due polimeri come PET e PVC incompatibili tra loro.
Il PVC ed il PET sono incompatibili tra loro in quanto caratterizzati da differenti temperature di lavorazione allo stato fuso. Infatti il PET fonde a circa 265°C mentre il PVC, come riportato in "The Condensed Chemical Dictionary (Tenth Edition)" Gessner G. Hawley, Van Nostrand Reinhold Company, 1981, a 148°C si decompone dando origine a fumi tossici.
I Richiedenti hanno ora trovato un procedimento che permette di separare, in modo continuo ed automatico, mix di materiali plastici, in particolare ad elevato peso specifico, in due frazioni, una contenente essenzialmente PET, l'altra contenente essenzialmente PVC.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione un processo per separare materiale plastico eterogeneo in famiglie di materiali compatibili tra loro, comprendente:
a) alimentare il materiale plastico triturato ad una prima vasca di separazione contenente acqua, per separare i prodotti ad alto peso specifico da quelli a basso peso specifico; b) recuperare la miscela di prodotti ad alto peso specifico dal fondo di detta prima vasca di separazione ed essiccarli in un primo essiccatore;
c) trattare la miscela così ottenuta con un mezzo chimico in grado di rigonfiarne/modificarne una frazione costituita da polimeri essenzialmente compatibili tra loro; e
d) asciugare i prodotti così trattati ed alimentarli ad una seconda vasca di separazione nella quale il materiale plastico non rigonfiato/non modificato precipita mentre il rimanente materiale, mantenuto in superficie, è scaricato.
Più in particolare il processo oggetto della presente invenzione prevede, in un primo step, di separare la miscela di materiale plastico eterogeneo in due frazioni:
la prima formata da prodotti a peso specifico inferiore a quello dell'acqua e costituita essenzialmente da poliolefine, come polietilene e polipropilene, e da polistirolo espanso;
la seconda formata da prodotti a peso specifico superiore a quello dell'acqua e costituita essenzialmente da polistirolo compatto, PVC e PET.
Mentre la prima frazione comprende materiali termicamente compatibili tra loro e che possono, pertanto, essere riutilizzati senza dover ricorrere ad altre ulteriori separazioni, la seconda comprende due materiali come PVC e PET incompatibili tra loro e che è preferibile separare prima del loro eventuale riutilizzo.
Secondo una realizzazione preferita del procedimento oggetto della presente invenzione è possibile operare in modo tale da recuperare dal fondo della prima vasca una frazione pesante già arricchita in PVC e PET.
Per ottenere questo risultato si alimenta la prima vasca di separazione con acqua di ricircolo che genera dentro la vasca stessa un flusso di corrente.
In questa situazione i materiali ad alto peso specifico contenuti nella frazione pesante, come il PVC ed il PET, precipitano quasi immediatamente mentre gli altri, con pesi specifici vicini a quello dell'acqua, ad esempio il polistirolo, precipitando sono trascinati dal flusso di corrente e si depositano sul fondo della vasca in aree ben distinti da quelle su cui si deposita il mix contenente PVC e PET. Mezzi opportuni permettono di recuperare separatamente le frazioni più pesanti da quel le meno pesanti.
La frazione recuperata dal fondo della vasca di separazione, eventualmente arricchita in PVC e PET, è essiccata e successivamente trattata con un mezzo chimico in grado di rigonfiare/modificare una parte di detta frazione costituita da polimeri essenzialmente compatibili tra loro.
In particolare è preferibile scegliere un mezzo chimico che attacchi un materiale come il PVC con l’esclusione del PET che, come ben noto, presenta una resistenza chimica elevata. Il materiale rigonfiato si presenterà con un aumento del volume originario che porterà, come conseguenza, un abbassamento del relativo peso specifico.
Mezzi chimici in grado di operare questo tipo di operazione sono costituiti da agenti rigonfianti per materie plastiche, preferibilmente liquidi, con capacità solvente. Esempi di tali solventi sono i chetoni come acetone, meti 1eti1chetone , cicloesanone, ecc., la dimetilformammi de ed i solventi clorurati come cloruro di metilene. Prodotto preferito è l’acetone.
Il trattamento con mezzo chimico può essere condotto a temperatura ambiente o superiore, ad esempio tra 40 e 100°C, per tempi di contatto che dipendono dalla temperatura ma che sono generalmente compresi tra 5 e 60 minuti.
Al termine del trattamento chimico il materiale plastico sensibile all'azione del solvente si presenta, in funzione della durata del trattamento, o completamente rigonfiato o alterato solo superficialmente. In entrambi i casi è opportuno procedere al recupero del solvente.
Qualsiasi tecnica in grado di eliminare un solvente impregnato o adsorbito su un materiale plastico può essere utilizzata nel processo oggetto della presente invenzione anche se preferita è la tecnica di essiccamento per calore a temperatura compresa tra 25 e 60°C eventualmente in presenza di circolazione d'aria.
Al termine del trattamento di essiccamento la miscela di materiale plastico eterogenea ad alto peso specifico è formata da una parte di materiale inalterato, costituito, ad esempio, essenzialmente da PET, e da una parte di materiale modificato, costituito essenzialmente da PVC ed eventualmente polistirolo.
Tale miscela può essere separata per via gravimetrica o per flottazione.
Più in particolare, nel caso di polimeri completamente rigonfiati la separazione può avvenire per via gravimetrica in una seconda vasca di separazione contenente un fluido avente densità superiore a quella del polimero modificato.
Un fluido adatto per questa seconda separazione può essere scelto fra quelli aventi densità preferibilmente tra 1 e 1,1 kg/dm , estremi compresi, come acqua, miscele acqua/glicoli, acqua/cloruro di sodio, acqua tensioattivi non schiumogeni, ecc. Nel caso, invece, di polimeri modificati solo superficialmente la separazione può avvenire per flottazione facendo gorgogliare aria o altro veicolo gassoso, come azoto, anidride carbonica, ecc., nel fluido contenuto in detta seconda vasca dì separazione. I materiali alterati dal trattamento chimico, avendo una superficie rugosa, non precipitano in quanto sono mantenuti in superficie dal gorgogliamento mentre gli altri materiali, a superficie liscia, precipitano non offrendo presa al gorgogliamento.
Una tecnica alternativa di separazione, particolarmente adatta quando il materiale plastico è trattato con il mezzo chimico per tempi brevi, sufficienti solo a rammollire la superficie della porzione sensibile, prevede di far evaporare solo il solvente che bagna la superficie del materiale mantenendo quello adsorbito.
Il materiale plastico contenente ancora solvente adsorbito si presenta appiccicoso e pertanto può essere trattato con polveri a basso peso specifico che aderiscono su esso mentre scivolano sul materiale resistente all'azione del mezzo chimico che si presenta asciutto.
Esempi di polveri a basso peso specifico sono costituiti da microsfere di silice, silicati alcalini e/o alcalino terrosi, carbonati, ecc. in forma espansa.
La miscela di materiale plastico, così trattata può essere separata per via gravimetrica in quanto il materiale modificato col solvente viene tenuto alla superficie del fluido di separazione per effetto galleggiante delle polveri leggere.
Costituisce un ulteriore oggetto della presente invenzione l'apparecchiatura per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee comprendente:
i) una prima vasca di separazione contenente acqua provvista di mezzi atti a recuperare il materiale galleggiante ed il materiale affondato;
ii) un primo essiccatore per essiccare il materiale plastico recuperato dal fondo di detta prima vasca di separazione; iii) un recipiente contenente un mezzo chimico in grado di rigonfiare/modificare una frazione di detto materiale plastico eterogeneo, costituita da polimeri essenzialmente compatibili tra loro;
iv) un secondo essiccatore per eliminare il solvente impregnato e trascinato dal materiale plastico;
v) una seconda vasca di separazione contenente un fluido a densità nota per separare il materiale plastico rigonfiato/modificato da quello non modificato; e
vi) eventualmente un terzo essiccatore, per il materiale plastico modificato, in grado di eliminare le ultime traccie di solvente.
Secondo una realizzazione preferita dell'apparecchiatura oggetto della presente invenzione le vasche di separazione hanno forma sostanzialmente paral lelepipeda con dimensioni che dipendono dalle portate di materiale plastico da trattare. Tuttavia, vasche di lunghezza compresa fra 2 e 6 metri, altezza e larghezza tra 0,5 e 2 metri sono quelle più convenienti nel presente trovato.
Il recipiente contenente il mezzo chimico è preferibilmente costituito da un tubo con dimensioni anch'esse dipendenti dalla quantità di materiale plastico da trattare. Tubi con diametri tra 0,5 e 1 metri e lunghezza tra 3 e 10 metri, all'interno dei quali il materiale plastico si muove spinto da una coclea, possono essere impiegati nella presente apparecchiatura.
Le caratteristiche costruttive e funzionali dell'apparecchiatura per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee oggetto della presente invenzione possono essere meglio comprese dalla descrizione dettagliata seguente in cui si fa riferimento al disegno della figura allegata che rappresenta uno schema esemplificativo ma non limitativo della presente invenzione.
Con riferimento alla figura, l'apparecchiatura oggetto del presente trovato comprende:
. una prima vasca di separazione (1) provvista di un nastro trasportatore semisommerso (a), di una coclea (b) e di punti di raccolta (b') posizionati sul suo fondo;
. un raccoglitore (c) collegato ad una linea di trasferimento, ad esempio pneumatica, (d);
. un primo essiccatore (2) collegato, al fondo, con una coclea di trasporto {e);
. un recipiente tubolare (3) contenente il mezzo chimico modificante o solvente e la coclea di trasporto (f);
. un secondo essiccatore (4) a nastro (g) provvisto di condensatore di vapori (7) per l'eventuale riciclo del solvente; . una seconda vasca di separazione (5) provvista di un nastro trasportatore semisommerso (a‘) e di una coclea (h) posizionata sul fondo;
. un raccoglitore (c') collegato, tramite una linea di trasferimento (d‘), ad un terzo essiccatore (6) a sua volta collegato al fondo con una coclea (e1). Eventuali residui di solvente essendo riciclati al condensatore (7) tramite la linea (k).
Il funzionamento della presente apparecchiatura risulta evidente dalla figura allegata e dalla seguente descrizione.
Il materiale plastico eterogeneo caricato alla prima vasca di separazione (1), all'interno della quale un riciclo d’acqua genera un flusso di corrente, si divide in due frazioni: quella leggera che, galleggiando, è recuperata dal nostra (a),,quella pesante che precipita sul fondo della vasca.
In particolare, i materiali ad alto peso specifico contenuti nella frazione pesante, come PVC e PET, precipitano quasi immediatamente e sono recuperati dalla coclea (b), altri, come il polistirolo, con peso specifico prossimo a quello dell'acqua, precipitando vengono trascinati dal flusso di corrente e si depositano nei punti di raccolta (b') dei quali sono recuperati con mezzi non illustrati in figura.
La frazione più pesante, costituita essenzialmente da PVC e PET, viene raccolta in (c) e da qui inviata ad un primo essiccatore (2) per l'eliminazione dell'acqua trascinata.
Tramite la coclea di trasporto (e) la frazione più pesante è alimentata al recipiente (3) contenente il mezzo chimico in grado di rigonfiare, ad esempio, il PVC.
Dopo un tempo di permanenza che dipende dal tipo di mezzo chimico e dalla temperatura alla quale il trattamento è realizzato, la frazione pesante contenente la porzione rigonfiata/modificata passa all'essiccatore (4), contenente il nastro di trasporto (g), per il recupero del mezzo chimico che viene condensato in (7).
La miscela di materiale plastico così trattata è inviata alla seconda vasca di separazione (5) nella quale si effettua la separazione tra PVC (ed eventualmente altri materiali rigonfiati) che galleggia e PET che precipita essendo rimasto inalterato. Quest'ultimo è recuperato con la coclea (h) mentre il PVC, recuperato con il nastro (a‘) è inviato all'ultimo essiccatore (6) per eliminare anche le ultime tracce di solvente eventualmente presenti.
Nella realizzazione pratica della presente invenzione, vari cambiamenti, modifiche e variazioni possono esere apportate alle varie parti che formano l'apparecchiatura per la separazione di materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee illustrata, a scopo esemplificativo, nel disegno della figura allegata entro lo spirito della presente invenzione e senza uscire dal suo ambito protettivo.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per separare materiale plastico eterogeneo in famiglie di materiali compatibili tra loro, comprendente: a) alimentare il materiale plastico triturato ad una prima vasca di separazione contenente acqua, per separare i prodotti ad alto peso specifico da quelli a basso peso specifico; b) recuperare la miscela di prodotti ad alto peso specifico dal fondo di detta prima vasca di separazione ed essiccarli in un primo essiccatore; c) trattare la miscela così ottenuta con un mezzo chimico in grado di rigonfiarne/modificarne una frazione costituita da polimeri essenzialmente compatibili tra loro; e d) asciugare i prodotti così trattati ed alimentarli ad una seconda vasca di separazione nella quale il materiale plastico non rigonfiato/non modificato precipita mentre il rimanente materiale, mantenuto in superficie, è scaricato.
  2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui la prima vasca di separazione è alimentata con acqua di ricircolo che genera dentro la vasca stessa un flusso di corrente.
  3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il mezzo chimico è scelto fra agenti rigonfianti per materie plastiche, preferibilmente liquidi·, con capacità solvente.
  4. 4. Processo secondo la rivendicazione 3, in cui il mezzo chimico è acetone.
  5. 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il trattamento con mezzo chimico è condotto a temperatura ambiente o superiore per tempi di contatto compresi tra 5 e 60 minuti.
  6. 6. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il solvente impregnato o adsorbito è eliminato dal materiale plastico per essiccamento a temperatura compresa tra 25 e 60°C eventualmente in presenza di circolazione d'aria.
  7. 7. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la miscela proveniente dal recupero solvente è separata per via gravimetrica o per flottazione in una seconda vasca di separazione.
  8. 8. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la separazione nella seconda vasca di separazione si realizza in presenza di un fluido avente densità superiore a quella del polimero modificato.
  9. 9. Apparecchiatura per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee comprendente: i) una prima vasca di separazione contenente acqua provvista di mezzi atti a recuperare il materiale galleggiante ed il materiale affondato; ii) un primo essiccatore per essiccare il materiale plastico recuperato dal fondo di detta prima vasca di separazione ; iii) un recipiente contenente un mezzo chimico in grado di rigonfiare/modi ficare una frazione di detto materiale plastico eterogeneo, costituita da polimeri essenzialmente compatibili tra loro; iv) un secondo essiccatore per eliminare il solvente impregnato e trascinato dal materiale plastico; v) una seconda vasca di separazione contenente un fluido a densità nota per separare il materiale plastico rigonfiato/modificato da quello non modificato; e vi) eventualmente un terzo essiccatore, per il materiale plastico modificato, in grado di eliminare le ultime traccie di solvente.
  10. 10. Apparecchiatur a secondo la rivendicazione 9, in cui le vasche di separazione hanno forma sostanzialmente parallele pipeda con dimensioni che dipendono dalle portate di riale plastico da trattare.
  11. 11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui il recipiente contenente il mezzo chimico è preferibilmente costituito da un tubo con dimensioni dipendenti dalla quantità di materiale plastico da trattare.
IT2116290A 1990-08-01 1990-08-01 Processo per separare materiale plastico eterogeneo in frazioni omogenee ed apparecchiatura adatta allo scopo IT1243185B (it)

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