PL168598B1

PL168598B1 - Sposób rozdzielania mieszaniny tworzyw sztucznych PL PL

Info

Publication number: PL168598B1
Application number: PL92298861A
Authority: PL
Inventors: Ulrich Kleine-Kleffmann; Ulrich Neitzel; Ingo Stahl; Axel Hollstein; Iring Geisler
Original assignee: Kali & Salz Ag
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-07-04
Publication date: 1996-03-29
Also published as: BR9205325A; DE59206567D1; PL298861A1; SK279157B6; RU2091223C1; JPH0815572B2; JPH06502123A; HK1006816A1; SK51593A3; EP0553320B1; HU9301176D0; KR930702076A; ATE139148T1; AU2344692A; DE4127574C1; ES2090670T3; GR3020772T3; WO1993003852A1; CA2094034A1; AU654578B2

Abstract

1. Sposób rozdzielania tworzyw sztucznych w mieszaninie róznorodnych chemicznie tworzyw o podobnej gestosci, zwlaszcza polietylenu i polipropylenu, przez ich rozdrobnienie na czastki, obróbke powierzchniowa przed ladowaniem tryboelektrycznym i rozdzielanie skladników mieszaniny w polu elektrostatycznym separatora wolnospadowego, znamienny tym, ze przed ladowaniem tryboelektrycznym mieszanine tworzyw poddaje sie dzialaniu kwasu mineralnego, po czym przemywa sie czysta woda i suszy. 9. Sposób rozdzielania tworzyw sztucznych w mieszaninie róznorodnych chemicznie tworzyw o podobnej gestosci, zwlaszcza polietylenu i polipropylenu, przez ich rozdzielenie na czastki, obróbke powierzchniowa przed ladowaniem tryboelektrycznym i rozdzielanie skladników mieszaniny w polu elektrostatycznym separatora wolnospadowego, znamienny tym, ze przed ladowaniem tryboelektrycznym mieszanine tworzyw poddaje sie dzialaniu lugu alkalicznego, po czym przemywa sie czysta woda i suszy. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdzielania mieszaniny tworzyw sztucznych charakteryzujących się różnymi własnościami chemicznymi i podobną gęstością, zwłaszcza polietylenu i polipropylenu, przez rozdzielanie elektrostatyczne w wolnospadowym separatorze.

Poliolefiny polietylen i polipropylen należą do najczęściej stosowanych na masową skalę tworzyw sztucznych. Dlatego stanowią przeważającą część odpadków zawierających tworzywa sztuczne. Gęstość polietylenu wynosi 0,92-0,97 g/cm³, a gęstość polipropylenu: 0,9-0,91 g/cm³.

Wiele przedmiotów użytkowych i wyrobów przeznaczonych do jednorazowego użytku wykonanych jest z tych tworzyw. Przykładem są medyczne strzykawki jednokrotnego użytku. Strzykawki jednokrotnego użytku składają się z polipropylenowego cylinderka i polietylenowego tłoczka. Po usunięciu igły strzykawki są wyrzucane do śmieci i do tej pory przeważnie likwidowane przez spalanie. Obecnie obserwuje się tendencję do odzysku i ponownego wykorzystania surowców. W wielu szpitalach istnieją już pilotowe projekty zbierania przedmiotów z tworzyw sztucznych i ich recyklizacji.

Tworzywa strzykawki składają się w przybliżeniu z równych części polietylenu i polipropylenu. Na taką mieszaninę nie ma odpowiedniego zapotrzebowania, dlatego za jej odsprzedaż można uzyskać tylko niewielki dochód lub nie można otrzymać w ogóle żadnego dochodu. Są nawet użytkownicy żądający wynagrodzenia za jej odbieranie.

Natomiast zajednolite gatunkowo tworzywo, przeznaczone do powtórnego użytku, można uzyskać dochód, którego wielkość zależy od cen na nowe tworzywa i sięga do 60% ceny nowego tworzywa. Dlatego możliwość rozdzielenia tego typu mieszanin jest ekonomicznie interesująca.

Ze znanego stanu techniki można wyodrębnić kilka możliwości rozdzielania tego typu mieszanin.

Znane jest sortowanie ręczne stosowane ze względu na brak lepszych metod. Metoda ta stosowana jest ponownie w dużym zakresie, chociaż wymaga znacznych wydatków na robociznę, przez co jest nieekonomiczna.

Inny znany sposób to sortowanie według gęstości, który również nie jest skuteczny, ponieważ polipropylen i polietylen mają podobne gęstości i rozdzielanie za pomocą mieszaniny wodno-alkoholowej o gęstości 0,91 g/cm3 nie znalazło praktycznie żadnego zastosowania. Widać z tego, że rozdzielanie wodą według różnic gęstości nie jest możliwe ze względu naprawie jednakowe gęstości obu materiałów.

W opisie patentowym nr DE-PS 30 35 649 przedstawiono rozdzielanie mieszanin tworzyw sztucznych w separatorze wolnospadowym. Sposób ten nie może być jednak zastosowany do rozdzielania mieszaniny polipropylenu i polietylenu, ponieważ przy tryboelektryczym naładowywaniu mieszaniny tworzyw, tworzywa te nie ładują się selektywnie.

Wskutek tego w separatorze wolnospadowym powstaje duża ilość produktu pośredniego, to znaczy na cząstkach tworzyw sztucznych wytwarza się przeważnie niewielki ładunek, niewystarczający do ich odchylania w polu elektrycznym. Częstokroć naładowanie jest całkowicie nieselektywne.

W niemieckim opisie patentowym DE 3227874 przedstawiono zastosowanie ładowania tryboelektrycznego (przez tarcie) oraz separatora wolnospadowego do oddzielania cząstek tworzyw sztucznych od papieru. Inny znany sposób opisano w niemieckim opisie patentowym nr DE 1758756, w którym przed elektrostatycznym rozdzielaniem w złożu fluidalnym rozdzielany materiał traktuje się substancjami chemicznymi takimi jak aminy i ich pochodne.

Przedmiot wynalazku jest sposób rozdzielania w separatorze wolnospadowym mieszaniny tworzyw sztucznych, zwłaszcza polietylenu i polipropylenu, umożliwiającego uzyskiwanie dużej ich czystości, przy utrzymywaniu ilości powstającego produktu pośredniego na niewielkim poziomie.

W sposobie według wynalazku poddaje się mieszaninę tworzyw sztucznych obróbce powierzchniowej, przed jej tryboelektrycznym naładowaniem. Obróbkę powierzchniową prowadzi się przez potraktowanie tej mieszaniny kwasem mineralnym, albo ługiem alkalicznym. Jako kwas mineralny stosuje się korzystnie rozcieńczony kwas solnym przy czym rozcieńczenie kwasu dobiera się w ten sposób, aby pH roztworu wynosiło około 3.

Jako ług alkaliczny stosuje się korzystnie rozcieńczony ług sodowy, przy czym rozcieńczenie ługu dobiera się w ten sposób, aby pH roztworu wynosiło około 10-12.

168 598

Przeprowadzone próby wykazały, że przez obróbkę powierzchniową odpowiednimi substancjami można uzyskać dobre wyniki rozdzielania w separatorze wolnospadowym, co uzewnętrznia się szczególnie w dużym stopniu czystości frakcji i we względnie niewielkiej ilości produktu pośredniego.

Wydaje się, że może to być wytłumaczone tym, iż kwas mineralny lub ług zmienia powierzchnię tworzyw sztucznych w sposób umożliwiający ich lepsze tryboelektryczne naładowanie.

Przed właściwą obróbką powierzchnią z mieszaniny tworzyw sztucznych, rozdrobnionej na cząstki wielkości korzystnie poniżej 10 mm, najkorzystniej poniżej 6 mm, działaniem wody usuwa się zanieczyszczenia, na przykład papier. Szczególną cechą wynalazku jest możliwość dodawania kwasu lub ługu do wody stosowanej na etapie oczyszczania tworzyw, przy czym zachowywany jest stopień rozcieńczenia, charakteryzowany utrzymywaniem odpowiedniej wartości pH. Jako kwas mineralny stosuje się rozcieńczony kwas solny a wartość pH utrzymuje się około 3. Jako ług alkaliczny stosuje się ług sodowy a wartość pH wynosi 11-12.

Zarówno przy przemywaniu mieszaniny tworzyw czystą wodą, jak i przy dodatku ługu lub kwasu mineralnego po etapie oczyszczania w mieszaninie obniża się zawartość wody do przynajmniej 2% za pomocą urządzenia odwadniającego, na przykład wirówki.

Potem mieszaninę tworzyw sztucznych poddaje się obróbce cieplnej w 70-100°C przez przynajmniej 5 minut. Cieplna obróbka służy dodatkowo do zmiany powierzchni tworzyw w celu lepszego tryboelektrycznego naładowania poszczególnych cząstek tworzyw sztucznych.

W sposobie według wynalazku, korzystnie po obróbce cieplnej, dodaje się do mieszaniny tworzyw sztucznych około 10-50 mg kwasów tłuszczowych na 1 kg mieszaniny.

Okazało się, że tego rodzaju obróbka wstępna, w szczególności obróbka kwasami ewentualnie ługami, wystarcza do spowodowania osadzania się cząstek tworzyw na odpowiednich elektrodach, przy natężeniu pola w wolnospadowym separatorze wynoszącym jedynie 2-3 kV/cm. Przy takim, względnie niewielkim, natężeniu pola unika się wyładowania iskrowego, mogącego wystąpić przy wyższych natężeniach pola. Rezultatem tego jest zapobieżenie możliwości zapalenia się cząstek tworzyw, względnie ewentualnemu wybuchowi pyłów tych tworzyw.

Po obróbce cieplnej w temperaturze 15-50°C, korzystnie 20-35°C, przy wilgotności względnej powietrza około 10-40%, korzystnie 15-20%, następuje tryboelektryczne naładowanie mieszaniny.

Samo naładowanie elektryczne następuje w suszarce fluidyzacyjnej albo w spiralnym ślimaku odpowiedniej długości. Możliwe jest również naładowanie przez pneumatyczny transport mieszaniny na określonej długości.

Poniższe przykłady objaśniają sposób według wynalazku.

Przykład I. Zużyte strzykawki z jednego ze szpitali mielono w krajarce. Pocięta mieszanina tworzyw zawiera 51 % polipropylenu i 49% polietylenu. Pociętą mieszaninę przemyto, odwirowano i suszono 6 minut w 80°C w suszarce fluidyzacyjnej. Po schłodzeniu i dodaniu 50 mg kwasów tłuszczowych na kg, mieszaninę wprowadzono jeszcze do złoża fluidalnego na 3 minuty w 25°C i przy 21% wilgotności względnej.

Uzyskano następujące rezultaty rozdzielenia:

Tabela 1

	Analiza (stopień czystości)	Wydajność (ilość)
Ilość [%]	% polipropylenu	% polietylenu	% polipropylenu	% polietylenu
P M N	P M N	P M N	P M N	P M N
46,4 7,2 46,4	96,9 55,2 3,9	3,1 47,5 92,1	89,0 7,4 3,6	2,9 6,9 90,2

Objaśnienia:

P - elektroda dodatnia, N - elektroda ujemna, M - produkt pośredni,

168 598

Uzyskano doskonałe wyniki rozdzielania mieszaniny pociętych tworzyw sztucznych pochodzących ze zużytych strzykawek, po przemywaniu, suszeniu w podwyższonej temperaturze, kondycjonowaniu kwasami tłuszczowymi i naładowywaniu elektrostatycznym w lekko podwyższonej temperaturze pokojowej.

Przykład II. Sucha mieszanina tworzyw polipropylenu i polietylenu, pochodzących z pociętych w krajarce butelek, zawierała około 57% polipropylenu i około 43% polietylenu. Mieszaninę najpierw przemyto 4% ługiem sodowym, później wodą, odwirowano i suszono 20 godzin na powietrzu.

Mieszaninie nadawano ładunek elektrostatyczny przez 3 minuty w złożu fluidalnym w 25°C i przy 11% wilgotności względnej oraz rozdzielano ją w separatorze wolnospadowym.

Uzyskano następujące rezultaty rozdzielenia:

Tabela 2

	Analiza (stopień czystości)	Wydajność (ilość)
Ilość [%]	% polipropylenu	% polietylenu	% polipropylenu	% polietylenu
P M N	P M N	P M N	P M N	P M N
41,1 15,8 43,1	88,2 26,7 6,8	11,8 73,3 93,2	83,5 9,7 6,8	8,6 20,4 71,0

Okazało się, że przemywanie rozcieńczonym ługiem sodowym prowadzi się do uzyskania użytecznych wyników rozdzielania.

Przykład III. Zużyte strzykawki z jednego ze szpitali zmielono w krajarce i po różnorodnych procesach suszenia uzyskaną mieszaninę rozdzielono w separatorze wolnospadowym.

Pocięta mieszanina zawierała 57,6% polipropylenu i 42,4% polietylenu.

a) Pociętą mieszaninę ogrzewano 5 minut w 80°C w złożu fluidalnym, po czym schładzano ją do 30°C i następnie naładowywano ją elektrostatycznie przez 3 minuty w 30°C w złożu fluidalnym.

b) Tę samą mieszaninę naładowywano elektrostatycznie 5 minut w 30°C w złożu fluidalnym.

c) Tę samą mieszaninę naładowywano elektrostatycznie 5 minut w 80°C w złożu fluidalnym.

Uzyskano następujące rezultaty rozdzielenia:

T a b e l a 3

	Analiza (stopień czystości)	Wydajność (ilość)
Ilość [%]	% polipropylenu	% polietylenu	% polipropylenu	% polietylenu
P M N	P M N	P M N	P M N	P M N
36,5 28,5 35,0	83,2 40,9 14,3	16,8 59,1 85,7	64,6 24,8 10,6	11,6 31,8 56,6
29,1 63,6 7,3	40,8 44,7 40,8	59,2 55,3 59,2	27,4 65,7 6,9	30,3 62,0 7,6
50,9 19,9 26,2	42,5 51,1 46,5	57,5 48,9 53,5	47,7 22,4 29,9	53,6 17,8 28,6

Z powyższych danych wynika, że korzystnym jest najpierw wysuszyć pociętą mieszaninę w stosunkowo wysokiej temperaturze i naładować ją elektrostatycznie w temperaturze umiarkowanej.

168 598

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 1,50 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozdzielania tworzyw sztucznych w mieszaninie różnorodnych chemicznie tworzyw o podobnej gęstości, zwłaszcza polietylenu i polipropylenu, przez ich rozdrobnienie na cząstki, obróbkę powierzchniową przed ładowaniem tryboelektrycznym i rozdzielanie składników mieszaniny w polu elektrostatycznym separatora wolnospadowego, znamienny tym, że przed ładowaniem tryboelektrycznym mieszaninę tworzyw poddaje się działaniu kwasu mineralnego, po czym przemywa się czystą wodą i suszy.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kwas mineralny stosuje się rozcieńczony kwas solny.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozcieńczenie kwasu solnego dobiera się w ten sposób, aby wartość pH wynosiła około 3.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z mieszaniny usuwa się papier i zanieczyszczenia w trakcie obróbki powierzchniowej wodą.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę po przemyciu czystą wodą suszy się do zawartości wody poniżej 20% i bezpośrednio przed ładowaniem tryboelektrycznym poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze od 70 do 100°C co najmniej przez 5 minut, a następnie dodaje się kwasy tłuszczowe w ilości 10-50 mg/kg mieszaniny.
6. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że przed tryboelektrycznym ładowaniem mieszaninę poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze 15-50°C, korzystnie 20-35°C, przy wilgotności względnej powietrza 10-40%, korzystnie 15-20%.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę tworzyw przed rozdzieleniem wprowadza się do złoża fluidalnego, a następnie przesyła się transportem ślimakowym.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę tworzyw sztucznych przed rozdzieleniem wprowadza się do złoża fluidalnego, a następnie przesyła się pneumatycznie.
9. Sposób rozdzielania tworzyw sztucznych w mieszaninie różnorodnych chemicznie tworzyw o podobnej gęstości, zwłaszcza polietylenu i polipropylenu, przez ich rozdzielenie na cząstki, obróbkę powierzchniową przed ładowaniem tryboelektrycznym i rozdzielanie składników mieszaniny w polu elektrostatycznym separatora wolnospadowego, znamienny tym, że przed ładowaniem tryboelektrycznym mieszaninę tworzyw poddaje się działaniu ługu alkalicznego, po czym przemywa się czystą wodą i suszy.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako ług alkaliczny stosuje się rozcieńczony ług sodowy.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że rozcieńczenie ługu sodowego dobiera się w ten sposób, aby wartość pH wynosiła 11-12.
12. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że z mieszaniny usuwa się papier i zanieczyszczenia w trakcie obróbki powierzchniowej wodą.
13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że mieszaninę po przemyciu czystą wodą suszy się do zawartości wody poniżej 20% i bezpośrednio przed ładowaniem tryboelektrycznym poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze od 70 do 100°C co najmniej przez 5 minut, a następnie dodaje się kwasy tłuszczowe w ilości 10-50 mg/kg mieszaniny.
14. Sposób według zastrz. 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienny tym, że przed tryboelektrycznym ładowaniem mieszaninę poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze 15-50°C, korzystnie 20-35°C, przy wilgotności względnej powietrza 10-40%, korzystnie 15-20%.
15. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że mieszaninę tworzyw przed rozdzieleniem wprowadza się do złoża fluidalnego, a następnie przesyła się transportem ślimakowym.
16. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że mieszaninę tworzyw sztucznych przed rozdzieleniem wprowadza się do złoża fluidalnego a następnie przesyła się pneumatycznie.

* * *

168 598