ITTO970630A1

ITTO970630A1 - Impianto di riciclaggio di polietilene, particolarmente in foglia.

Info

Publication number: ITTO970630A1
Application number: IT97TO000630A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Malaspina
Original assignee: Plastipol S R L
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-01-14
Also published as: SI0893220T1; DE69811007T2; DE69811007D1; EP0893220B1; ATE231780T1; EP0893220A2; IT1293445B1; EP0893220A3; ES2191228T3

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Impianto di riciclaggio di polietilene, particolarmente in foglia"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un impianto di riciclaggio di polietilene particolarmente in forma di foglia.

Il polietilene viene oggi usato diffusamente in forma di film o foglia sottile, per esempio per sacchi, borse, involucri, imballi, e simili, i quali vengono scartati dopo l'uso, e il loro smaltimento, a causa dell'elevata stabilità chimica del materiale, è problematico e costoso, come ben noto nel ramo.

La natura termoplastica del polietilene renderebbe tale sostanza adatta in linea di principio a essere riciclata mediante nuova fusione e riestrusione, ma in pratica il riciclaggio è risultato finora difficile da realizzare.

Il motivo essenziale di tale difficoltà è che il materiale di scarto da cui si parte è in genere sporco per polvere e detriti di vario tipo; inoltre è per lo più mescolato a carta, spesso in forma di etichette incollate; e quasi sempre include scarti di altri materiali plastici quali PVC, poliestere, ecc. Per un riciclaggio soddisfacente, tutti i suddetti materiali estranei devono essere accuratamente rimossi, perché la presenza di altri materiali, anche affini, quali per esempio polipropilene o altri materiali termoplastici, anche in piccole percentuali, degrada drasticamente il prodotto riciclato, rendendone problematica l'estrusione in film sottile, che è la lavorazione tipica a cui il polietilene viene sottoposto.

Sono stati fatti diversi tentativi di realizzare metodi e impianti per il riciclaggio efficace del polietilene, consistenti generalmente nel triturare il materiale di scarto e nel sottoporlo a lavaggio più o meno elaborato, che si conclude con la fusione e granulazione del materiale. Gli impianti finora realizzati non hanno però dato in genere risultati del tutto soddisfacenti, perché la natura variabile e poco maneggevole del materiale da trattare è causa di frequenti intasamenti e conseguenti fermate dell'impianto per manutenzione e riparazione. Oltre ai maggiori costi dovuti a tali interventi, questo funzionamento intermittente provoca anche degrado e variabilità nella qualità del materiale finale fornito dall'impianto.

E' ora scopo principale dell’invenzione realizzare un impianto di riciclaggio di polietilene, particolarmente in foglia, che assicuri prestazioni più continue e uniformi degli impianti di riciclaggio noti.

Un altro scopo dell'invenzione è di realizzare un impianto di riciclaggio di polietilene che fornisca un materiale riciclato finale di qualità migliore e più uniforme degli impianti noti.

Un altro scopo dell'invenzione è di realizzare un impianto di riciclaggio di polietilene con ridotto consumo di energia.

I suddetti scopi, insieme ad altri scopi e vantaggi quali risulteranno evidenti dalla descrizione, vengono raggiunti dall'Ìnvenzione con un impianto di riciclaggio di polietilene, particolarmente in foglia, avente le caratteristiche recitate nella rivendicazione 1.

Si descriverà ora l'invenzione in maggior dettaglio, in una sua realizzazione preferita, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la Fig. 1 è una rappresentazione schematica di un impianto di riciclaggio di polietilene in foglia secondo una realizzazione preferita dell'invenzione;

la Fig. 2 è una vista in sezione assiale di un magazzino temporaneo facente parte dell'impianto della Fig. 1;

le Fig. 3, 4, 5 e 6 sono viste, rispettivamente in pianta, in sezione trasversale, in elevazione laterale, e in elevazione di testa parzialmente sezionata, di una vasca di lavaggio facente parte dell'impianto della Fig. 1;

le Fig. 7 e 8 sono viste, rispettivamente in sezione trasversale e in elevazione laterale parzialmente sezionata, di un separatore centrifugo facente parte dell'impianto della Fig. 1.

Con riferimento alla Fig. 1, un nastro convogliatore inclinato 10 è disposto per alimentare scarti di polietilene in foglia 12, quali sacchi e involucri usati, nella tramoggia 14 di un trituratore grossolano 15, da cui il materiale tranciato cade poi in una tramoggia 16, e viene convogliato in un condotto 18 da una girante tangenziale 20.

Il trituratore grossolano 15 è di tipo noto a coltelli radiali rotanti in una camera di triturazione delimitata inferiormente da una griglia 19. Nel caso preferito, i fori della griglia hanno un diametro di circa 30 mm, e la pezzatura dei frammenti è dunque uguale o minore a tale diametro. In questo stadio i frammenti comprendono, oltre a foglia di polietilene, anche frammenti di carta (aderente oppure no al polietilene), oltre a detriti minuti di materiale pesante di varia natura, quale pietrisco, metalli, ecc.

Il condotto 18 convoglia il materiale sminuzzato a un ciclone 22, noto di per sé, avente lo scopo di liberare il materiale dall'aria e di far cadere il materiale in un silo o magazzino verticale cilindrico 24, il quale è affusolato nel fondo per guidare il materiale in un convogliatore a coclea orizzontale 26. Con riferimento alla Fig. 2, nel magazzino 24 è disposto un agitatore 28 costituito da un albero assiale verticale munito di pale radiali oblique 30 costituite in pratica da settori di coclea elicoidale. L'agitatore 28 è condotto in rotazione da mezzi motori 32, per impartire al materiale una spinta verso l'alto che neutralizza parzialmente la forza di gravità e mantiene quindi il materiale soffice e flottante, evitandone l'ammassamento sul fondo e il conseguente intasamento. Preferibilmente, la parete interna del magazzino 24 presenta alcuni contrasti fìssi 34, agenti come disgregatori per impedire al materiale di ruotare in blocco coll'agitatore 28.

Tornando ora alla Fig. 1, il convogliatore a coclea 26 preleva il materiale dal fondo del silo 24 e lo convoglia con flusso uniforme in una tramoggia 36 e quindi a una girante tangenziale 38, che tramite un condotto 40 lo alimenta a un ciclone 42. Dal ciclone 42, che ha funzione simile al ciclone 22, il materiale cade in una vasca di lavaggio 44, descritta più dettagliatamente nel seguito, avente lo scopo di separare il materiale più leggero dell'acqua (essenzialmente polietilene) dal materiale più pesante dell'acqua, erogando il primo, mescolato con acqua, in un condotto d'uscita 46 con coclea e scaricando il secondo in un condotto di scarico 48.

Dal condotto 46 in materiale mescolato con acqua viene immesso in un separatore centrifugo 50, pur esso descritto in dettaglio nel seguito, il quale separa i frammenti di materiale solido dall'acqua e allontana, materiali pesanti residui, compresa la carta che viene sfaldata ed eliminata, come si comprenderà meglio nel seguito. L'acqua separata viene scaricata su un condotto 52, mentre il materiale, costituito ormai in massima parte di polietilene in frammenti, viene versato tramite un condotto 54 in un elevatore a coclea 56.

Per purificare ulteriormente il polietilene, rimpianto comprende preferibilmente una seconda sezione di lavaggio e centrifugazione che fa seguito a quella costituita dalla vasca 44 e dal separatore 50. L'elevatore a coclea 56 scarica quindi il materiale in una vasca di lavaggio 58 simile alla vasca di lavaggio 44, e da questa il materiale viene alimentato, tramite un condotto 60, a una coppia di separatori centrifughi 62 e 64 in cascata, ciascuno sostanzialmente simile al separatore 50.

Il materiale che emerge dal terzo separatore centrifugo 64 attraverso il condotto 66 ha un grado di purezza soddisfacente per la rifusione e granulazione, ma ha un'umidità relativamente elevata, per esempio di 20-30%, e deve essere ulteriormente asciugato. A tale scopo il materiale viene alimentato a un primo spremitore 70 tramite un elevatore a coclea 68.

Lo spremitore 70, noto di per sé, comprende una camera tubolare perforata nella quale viene alimentato il materiale attraverso una tramoggia 71, e in cui ruota una vite che lo spinge verso un'estremità della camera, contro una strozzatura d'uscita formata da quattro ganasce. Con tale trattamento l'acqua contenuta nel materiale viene spremuta e drenata attraverso i fori della camera tubolare.

Allo spremitore 70 fa seguito preferibilmente un secondo spremitore identico 74, atto a ridurre ulteriormente il contenuto acquoso del materiale che gli viene trasferito tramite l'elevatore a coclea 72, e dal quale il materiale viene infine erogato su un nastro convogliatore obliquo 76.

Dopo la spremitura, il materiale è caratterizzato da un'umidità dell'ordine del 5%, ma il riscaldamento indotto dalla compressione ne ha causato una parziale plastificazione e quindi un grado variabile di coesione. Il nastro 76 lo alimenta perciò alla tramoggia di caricamento 77 di un trituratore fine 78, simile al trituratore 15, ma dotato di griglia con fori da 10 mm. H materiale, in forma di fogliette, ormai pulite, di pezzatura inferiore a 10 mm, emerge quindi dal trituratore 78 e viene impegnato da una girante tangenziale 80 che lo spinge in un condotto 82 e di qui nella base di una torre di essiccazione 84, in cui entra anche un condotto 88, alimentato con aria calda a partire da una centrale termica convenzionale 86. Il polietilene proveniente dal condotto 82 si mescola così coU'aria calda proveniente dalla centrale termica salendo lungo la torre 84. Una serie di deflettori 87 favorisce il rapido e intimo mescolamento fra i due flussi creando un'opportuna turbolenza. Il polietilene emerge dalla sommità della torre 84 verso un ciclone 92, con un grado d'umidità ormai ridotto all'1% o 2%, e viene normalmente stivato in uno o più sili quali 94, per essere poi convertito in granuli, con tecniche convenzionali di fusione ed estrusione.

Si descriverà ora una vasca di lavaggio 44 preferita, con riferimento alle Figg. 2, 3, 4 e 5. La vasca 44 è allungata, relativamente profonda, aperta verso l'alto e restringentesi in basso per formare un canale di smaltimento in cui è ricevuta una coclea estrattrice 100, condotta da mezzi motori 102. Nella vasca 44 si estendono orizzontalmente due agitatori paralleli 104, costituiti da rispettivi alberi muniti di palette agitatrici quali 106, e condotti in rotazione da mezzi motori temporizzati 108. Alla vasca 44 è associata una bocchetta 110 atta a erogare un getto d'acqua alimentata da una pompa indicata schematicamente con 112, a partire da una fonte non illustrata. Uno stramazzo 114 a un'estremità della vasca versa in un canale orizzontale 116, mantenendo così l'acqua a un livello costante poco più alto degli assi degli agitatori 104.

Le palette 106 sono palette radiali, lievemente inclinate e sfalsate fra loro, in modo da oltre ad agitare l'acqua, esse le impartiscano anche una lieve spinta globale verso lo stramazzo 114.

Il materiale frammentato che cade nella vasca 44 dal ciclone 42 viene bagnato e lavato dal movimento turbolento dell'acqua mossa dagli agitatori 104, che non solo libera la polvere, ma scioglie anche le colle delle etichette e imbeve d'acqua la carta. Quindi i materiali inquinanti e pesanti quali polvere, fanghi, materiali sintetici quali PVC e poliesteri, carta imbevuta d'acqua, ecc., cadono sul fondo, mentre il polietilene, di basso peso specifico, galleggia. I materiali pesanti che cadono in forma di fanghi sul fondo della vasca di lavaggio 44 vengono spinti dalla coclea estrattrice 100 verso il condotto d'uscita orizzontale 48 (indicato solo simbolicamente in Fig. 1), dall'estremità del quale parte un convogliatore a coclea obliquo 118, che solleva i fanghi e li scarica da una bocca d'uscita 120, per esempio in un cassonetto non illustrato.

II sistema di estrazione dei fanghi ora descritto comprende diversi accorgimenti per prevenire intasamenti e inceppamenti, che la natura e quantità variabile dei fanghi (comprendenti frammenti solidi di varia pezzatura, quali fibre, schegge o foglie flessibili di materiali sintetici pesanti) potrebbero altrimenti causare.

Secondo uno di tali accorgimenti dell'invenzione, la coclea estrattrice 100 è interrotta presso l'estremità cieca del condotto 48, mentre il suo albero porta una breve coclea 122 di verso opposto, in immediata adiacenza del fondo cieco del condotto. Nella zona intermedia fra le due coclee è raccordato il convogliatore obliquo 118. In questo modo si evita che i fanghi vengano compressi e incrostati contro il fondo cieco del condotto 48. Preferibilmente si adotta un accorgimento simile anche all'estremità superiore del convogliatore obliquo 118 (non illustrato).

Inoltre, per evitare incuneamenti di materiale tenace fra i bordi della coclea 100 e la parete del canale e del condotto 48, il diametro della coclea è sensibilmente minore del diametro della parete circostante, in modo che fra la parete e il bordo esterno della coclea si formi un'intercapedine dell'ordine di 20-30 mm. Poiché l'accumulo di fanghi sul fondo della vasca di lavaggio è relativamente lento, la coclea estrattrice 100 è preferibilmente condotta a intermittenza, per esempio con un rapporto di servizio del 10-20%, cioè in pratica con 15 minuti di rotazione ogni 2 ore di lavoro. In questo modo si riduce sia l'usura sia il consumo energetico.

I frammenti di materiale galleggiante nella vasca 44, che progressivamente si spogliano di materiali pesanti e si arricchiscono di polietilene, vengono trascinati verso lo stramazzo 114 dal movimento dell'acqua e infine traboccano coll'acqua nel canale orizzontale di sfioro 116, il quale si prolunga coassialmente nel condotto tubolare 46. Una coclea 126, mossa da mezzi motori non illustrati, si estende nel canale di sfioro 66 e nel condotto tubolare 46, per sospingere verso quest'ultimo l'acqua mescolata con frammenti di polietilene. Si descriverà ora dettagliatamente una realizzazione preferita di separatore centrifugo 50, con riferimento alle Fig. 7 e 8. Il separatore comprende una gabbia cilindrica 130 di lamiera perforata chiusa alle estremità, sul cui asse orizzontale ruota ad alta velocità, a opera di mezzi motori 131 un rotore 132 a palette radiali 134, lievemente oblique rispetto all'asse del rotore, e rinforzate sul bordo con placchette indurite sostituibili. Un lato della gabbia 130 forma una nicchia raccordata con un condotto d'uscita 136, nel quale è alloggiata una coclea 138. Un involucro chiuso 140 circonda la gabbia 130, con fondo inclinato 142 terminante in un tubo 144 di scolo dell'acqua separata.

Nella sua zona superiore la gabbia 130 presenta un'apertura in cui versa un condotto 146, che può coincidere per esempio col condotto 46 della Fig. 1. Man mano che il materiale frammentato entra insieme all'acqua nel separatore centrifugo 50, la rapida rotazione del rotore 132 lo proietta contro la gabbia 130 circostante, liberandolo dall'acqua, che defluisce attraverso i fori e si scarica nel tubo di scolo 144, mentre i frammenti solidi di polietilene sono trattenuti all'interno della gabbia e progressivamente vengono sospinti da un capo all'altro del separatore e si incanalano infine nel condotto d'uscita 136, dove vengono raccolti e sospinti dalla coclea 138 verso l'esterno. Oltre a eliminare l'acqua, la forza centrifuga e lo scuotimento a cui i frammenti sono sottoposti nel separatore ha anche l'effetto di sbriciolare e disperdere eventuali residui di carta e cellulosa che fossero sopravvissuti al passaggio nella vasca di lavaggio 44. La gabbia 130 è perforata con fori da circa 2 mm di diametro. Il riciclaggio effettuato coll'impianto sopra descritto ha permesso di ottenere un polietilene granulato di qualità sufficiente a consentirne l'estrusione in film sottile del tipo usato per borse e sacchi. Gli accorgimenti adottati nell'impianto hanno eliminato o drasticamente ridotto la maggior parte delle cause di inceppamenti e intasamenti che nei tentativi del passato davano luogo a frequenti arresti dell'impianto.

Si è descritta una realizzazione preferita dell'invenzione, nella quale si è cercato di raggiungere la massima efficacia sia nel grado di depurazione del polietilene prodotto, sia nell'economia di esercizio, particolarmente dal punto di vista energetico. Tuttavia è evidente che alla realizzazione descritta possono essere apportate modifiche e varianti. Per esempio, benché l'inventore ritenga opportuno predisporre due fasi successive di lavaggio e centrifugazione, non si esclude che in certe circostanze una sola vasca di lavaggio con separatore centrifugo possa essere sufficiente, come pure i due separatori centrifughi posti in cascata dopo la seconda vasca di lavaggio potrebbero essere ridotti a uno. Anche i due spremitori potrebbero essere ridursi a uno solo, o addirittura essere del tutto eliminati, il polietilene umido essendo in tal caso trasferito direttamente dalla centrifugazione al secondo trituratore, e di lì all'essiccazione mediante aria calda: i risultati sarebbero in tal caso. simili a quelli ottenuti colla realizzazione preferita, ma il consumo di energia sarebbe evidentemente più elevato. Queste ed altre modifiche e varianti sono da considerarsi comprese nell'ambito dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Impianto di riciclaggio di polietilene, caratterizzato dal fatto di comprendere: un trituratore grossolano, atto a essere alimentato con materiale di scarto consistente prevalentemente in polietilene in fogli e a triturarlo in frammenti di pezzatura grossolana; mezzi di immagazzinamento e dosatura atti a ricevere e immagazzinare il materiale prodotto dal trituratore e ad erogarlo con portata sostanzialmente costante; una prima vasca di lavaggio atta a ricevere in modo continuo acqua e materiale erogato da detti mezzi di immagazzinamento e dosatura e a dividerlo, mediante agitazione e gravità, in una parte di materiale leggero consistente sostanzialmente in polietilene e in una parte di materiale pesante atta a precipitare in forma di fanghi, e ad erogare una miscela d'acqua e di materiale leggero; un primo separatore centrifugo atto a ricevere detta miscela d'acqua e materiale leggero e a sottoporla a violento moto vorticoso all'interno di una gabbia perforata con fori di diametro inferiore alla pezzatura media del materiale leggero per espellere acqua e materiale sfaldabile fuori della gabbia, il separatore centrifugo essendo dotato di mezzi per erogare il materiale separato in modo continuo in forma di polietilene; mezzi di triturazione fine atti a ricevere detto materiale separato e a triturarlo in pezzatura fine; e mezzi di essicazione per asciugare il materiale triturato in pezzatura fine in preparazione alla sua estrusione.
2. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto trituratore grossolano è un trituratore a coltelli rotanti cooperanti con una griglia.
3. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di immagazzinamento e dosatura comprendono: un magazzino verticale cilindrico rastremato alla base, in cui ruota un agitatore a pale radiali oblique, atto a impartire al materiale una spinta verso l'alto; un convogliatore a coclea orizzontale disposto alla base del magazzino per ricevere e sospingere il materiale che cade dal magazzino in un condotto d'uscita di alimentazione della prima vasca di lavaggio.
4. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dalla parete di detto magazzino verticale sporgono verso l'interno più ramponi disgregatori.
5. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo una delle rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che detta prima vasca di lavaggio è una vasca allungata in cui si estendono orizzontalmente almeno due agitatori rotanti paralleli condotti in rotazione e muniti di palette radiali lievemente inclinate rispetto alla direzione longitudinale della vasca, e dal fatto che la vasca è munita di mezzi di raccolta e scarico dei fanghi.
6. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta prima vasca di lavaggio ha un fondo a canale in cui è ricevuta una coclea ruotabile per spingere i fanghi depositati verso un condotto coassiale di estrazione.
7. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fato che il diametro di deta coclea è sensibilmente minore del diametro di detto canale.
8. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta coclea è azionata a intermitenza.
9. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo una delle rivendicazioni 1-8, caraterizzato dal fatto che deto primo separatore centrifugo comprende una gabbia chiusa, almeno parzialmente perforata, nella quale è atto a ruotare un rotore ad asse orizzontale, munito di palete radiali, e dal fato che la gabbia presenta una nicchia estendentesi in un condoto d'uscita parallelamente al rotore e contenente una coclea di estrazione.
10. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo una delle rivendicazioni 1-9, caraterizzato dal fatto che comprende una seconda vasca di lavaggio e almeno un secondo separatore centrifugo disposti in cascata a valle di detto primo separatore centrifugo.
11. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo una delle rivendicazioni 1-10, caraterizzato dal fatto che a monte di detti mezzi di triturazione fine è disposto almeno uno spremitore a vite per comprimere il materiale ricevuto per spremerne l'acqua residua.
12. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo una delle rivendicazioni 1-11, caraterizzato dal fato che deti mezzi di triturazione fine consistono in un trituratore a coltelli rotanti cooperanti con una griglia.
13. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo una delle rivendicazioni 1-12, caratterizzato dal fato che detti mezzi di essicazione comprendono una torre di essiccazione alla cui base vengono alimentati in modo continuo materiale di polietilene purificato triturato fine e aria calda soto pressione e dalla cui sommità viene estratto polietilene essiccato.
14. Impianto di riciclaggio di polietilene secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta torre presenta al suo interno più deflettori obliqui atti a creare un percorso zigzagante per l'aria e il materiale.