Вторичная переработка

Вторичная переработка отходов является наиболее предпочтительным методом с экономической и экологической точек зрения. На сегодня получила наиболее широкое распространение во многих странах мира. Этим способом отдельные пм отдельные пм или смешанные отходы пм могут перерабатываться в изделие различного назначения

Программы утилизации вторичного пм сырья предусматривают:

1. Организация раздельного сбора пм отходов у населения

2. Сортировка собранного сырья

3. Переработка предварительная и окончательная в изделие

4. Сбыт полученных изделий

Для эффективного использование вторсырья его подвергают модификации: химическая модификация (сшивание пероксидами), физико-химическая модификация (создание км – введение различных добавок органической природы, термоэластоклассов и т.д.)

Экологически безопасные пм и материалы на их основе

В основе большинства предполагаемых способов модификации лежит радикально-цепной механизм взаимодействия между активными группами пм и модификатора, а также между активными группами вводимой добавки или наполнителя и окисленными фрагментами пм. Среди имеющихся методов наибольший интерес представляют метод модификации, представляющий собой создание км из вторичного пм сырья. Анализ используемых способов утилизации показывает, что нет единой универсальной программы в решении этой проблемы. На сегодня в технологиях утилизации пм отходов существует 2 основных направления:

1. Все методы утилизации (см предыдущие лекции – пиролиз, каталитический термолиз…)

2. Создание биоразлагаемых синтетических высокомолекулярных соединений, химическая структура которых сходня со структурой природных пм (80-е годы прошлого века). В первую очередь это касается создания пленочных материалов для упаковки. Такие материалы часто наз. материалами с регулируемым сроком службы. В них предполагается введение специальных добавок, ускоряющих распад макромолекул пм. Один из способов создания таких пм – биоразлагаемые пластики на основе природных пм. Для этих целей часто используют полисахариды, содержание которых в материале может достигать 60%

Макромолекулы крахмала представляют собой сложное вещество, состоящее из двух полисахаридов, различных по структуре и свойствам: амелозы(20-30%), амилопектин(70-80%). Оба полисахарида построены из одинаковых глюкозных остатков, но амелоза имеет линейное строение, а амилопектин – разветвленное. Молекулы полисахарида крахмала совмещаются с макромолекулами с макромолекулами синтетических пм.

Недостатком таких крахмалосодержащих продуктов является их повышенная способность к впитыванию влаги, в результате чего они могут оказаться непригодными для упаковки продуктов с повышенной влажностью, а также для изготовления сельскохозяйственных пленок.

Для производства таких пм используется картофель, кукуруза, горох, пшеница и некоторые другие растения. При изготовлении таких материалов и их использовании процесс деструкции базового пм практически не ускоряется, поэтому для интенсификации этого процесса добавляют добавки, ускоряющие их распад, например под действие УФА излучения (винилкетоны и т.д). Стоимость таких пм материалов и упаковок из них определяется стоимостью исходного базового пм, добавки, выполненной из другого сырья(полисахариды), модификаторов, ускоряющих распад базового пм и способов получения. В настоящее время потребность в таких упаковках достаточно велика, но если говорить об охране окружающей среды, то производство и потребление таких упаковочных материалов и упаковок проблемы не решает по следующим причинам:

1. Трудность регулирования скорости распада материалов на свалках под воздействием факторов окружающей среды

2. Высокая стоимость вводимых добавок, типа крахмал

3. Экологические трудности, связанные с тем, что продукты их распада отрицательно воздействуют на природный и животный мир

4. Потеря ценных сырьевых топливно-энергетических ресурсов, которые могли бы приносить достаточно высокую прибыль народному хозяйству

В связи с этим уничтожение отходов пм, в первую очередь пм упаковок из биоразлагаемых материалов должно происходить контролируемо. Наиболее рациональным способом устранения пм отходов является утилизация.

Переработка вторичного пм сырья(ВПС)

Процесс переработки вторичного вторсырья зависит от:

1. физического состояния вторичных пм отходов (пленки разной толщины, волокна, пм в массиве)

2. химической природы пм

3. конечного получаемого продукта

Основные тех. операции переработки ВПС следующие:

1. раздельный сбор ВПС – осуществляется коммунальными службами, или в сборе сырья участвуют непосредственно предприятия-переработчики

2. предварительное дробление пм сырья – изделия дробятся или режутся на крупные части или куски

3. предварительная мойка пм отходов

4. очищение от взвешенных частиц

5. дробилка первого дробления

В том случае, если пм отходы по своему физическому состоянию разные, например легкие пленочные отходы и есть твердые отходы(дробленка), технологический процесс дальнейшей переработки становится разным. Кроме того на этой стадии может быть произведено разделение дробленки по видам пм (ПЭ, ПС, ПЭТФ). Для пленочных материалов следующий этап тех процесса: агломерация пленки с целью увеличения плотности насыпной массы

Для дробленки: материал подается в экструдер на определенном этапе экструдирования, в расплавленном виде фильтруется, дегазируется, после этого он поступает в экструдер-гранулятор. Конечный продукт – пм гранулят.

Отходы имеют загрязнения (бумага, металл, песок), их очистка имеет несколько стадий. На первой стадии предварительно грубо подробленные отходы помещаются в ёмкости с водой и при помощи механических мешалок и других подобного рода устройств, происходит отслаивание грязи. При большом количестве загрязнителей проводится дополнительная очистка в осадительных емкостях, оборудованных специальными насосами. Плотно пристающие загрязнения, бумажные этикетки, и т.д. при такой промывке не удаляются, для них используют специальные методы. На последней стадии фрикционной промывке материал под действием сил трения очищается от последних примесей и грязи. После всех ступеней очистки измельченные отходы освобождаются в центрифуге от воды. Остаточная допустимая влажность должна составлять порядка 0,5%. Кроме центрифуги применяется сушка горячим воздухом. После сушки материал поступает в специальные бункеры для дальнейшей переработки.

Для удаления загрязнений органического характера (масел, жиров) отходы обрабатываются органическими растворителями. Высокая степень очистки пм отходов может быть достигнута путем растворения пм отходов в хороших растворителях с последующей их фильтрацией.

Очистка пм отходов от металлических включений осуществляется при помощи специальных металлоискателей, отделение происходит в процессе транспортировки измельченных отходов по транспортеру или по трубопроводу.

Существуют специальные установки для разделения и переработки комбинированных материалов, на основе металлов и пм, например фольгированные пленки, кабеля. Отходы в этом случае измельчают и отделяют от алюминия в электростатическом отделителе. Иногда смесь пм-алюминий разделяется при помощи воздушной сепарации. Существует также метод разделения за счет охлаждения отходов до Т хрупкости пм. На этой стадии производится измельчение пм и отделение от металла.

Процессы разделения пм отходов по типам пм

Существует много методов разделения пм отходов по типам пм. Кроме того существует проблема отделения пм от дисперсных наполнителей (стеклонаполнители, азбонаполнители, мел). Отделение в этом случае осуществляется в специальных центрифугах. Измельченные отходы подаются вместе с тобой в центрифугу, где наполнители отделяются через перфорацию в специально закрепленном стакане.

Извлечение волокнистых наполнителей из пластмасс может осуществляться флотационным методом. Для этого измельченную смесь помещают в специальный бассейн, добавляют флотирующий агент, получают суспензию. При расслаивании пластмассовые отходы всплывают, а волокнистые тонут. Флотационный метод получил также наибольшее развитие для разделение смеси различных пластмасс. Использование этого метода позволяет разделить пм со степенью частоты, достаточной для их повторного применения. Этим методом можно разделить полиолефины, ПС, ПВХ при помощи различных флотирующих добавок отделяются постадийно полиолефины, ПС, а ПВХ остается во флотирующей полости. Осуществляется процесс разделения ПП и ПС.

Разделение на основе различной растворимости

Используют также методы, основанные на растворении пм в определенных типах растворителей, а также на различной их растворимости при действующих температурах. Комбинируя специфические для пм растворители.

Особенности изготовления гранулированного пм сырья

Изготавливается на экструдерах. Особенностью в этом случае является:

1. необходимость фильтрации расплава пм при помощи специальных фильтров

2. модификация расплава пм для улучшения механических и технологических свойств пм

3. в процессе переработки материала на экструдере могут образовываться газообразные продукты, которые должны быть удалены для того, что бы получить хорошее качество вторсырья

При экструдировании вторичного сырья необходимо подбирать тех.параметры с учетом того, что перерабатывается вторсырье. Технические параметры переработки первички и вторички не совпадают. Так как в процессе эксплуатации пластмассовые изделия подвергаются фото-, термоокислительной деструкции, то для улучшения свойств ВПС необходимо производить модификацию. Поэтому одним из путей улучшения физ-мех показателей является создание пкм = полимер +дисперсный наполнитель.

Для получения более высоких физ-мех свойств к вторичке добавляют до 20-30% первичного пм. Добавляют также красители, стабилизаторы и т.д. В качестве модификаторов, улучшающих свойства используют также стабилизатор и др. Очень часто в качестве модификаторов используются пероксидные модификаторы, которые способствуют сшиванию пм цепей.

В процессе экструдирования предусмотрена дегазация пм сырья. Из измельченного агломерата или расплава удаляют воду и летучие соединения, которые или присутствовали во вторичном пм, или были внесены в него с разными включениями, или возникли в результате процессов деструкции, пластикации, гидролиза и т.д. Пм сырье, тем более вторичка, всегда имеют высокую влажность.

При загрузке пленочных листовых материалов, если не произведен процесс интенсивной сушки, влажность материала будет высокая, поетому обязательно необходима сушка изделий горячим воздухом. Очень часто производят сушку впс в сушильных шкафах, часто оборудованных вакуумом.

Можно производить дегазацию расплава, эффективность процесса определяется температурой, времени его пребывания в зонах дегазации, давление в этих зонах. Дегазация осуществляется вакуумированием определенной зоной экструдера. Конечная влажность и загазованность материала перед изготовлением гранул из впс должна быть минимальной.

Фильтрация служит для удаления твердых посторонних примесей (краска, бум. наклейки). Фильтрование расплава проводят с помощью специальных фильтров, которые имеют различное конструктивное исполнение, в зависимости от того, каким является процесс плавления. Очень часто замена фильтров проводится быстро без остановки процесса. В современных экструдерах предусмотрена автоматическая смена фильтров, так как с увеличением его загрязнения уменьшается производительность процесса и повышается давление расплава.

Влияние многократной переработки на технологические свойства термопластов

Для оптимального ведения процесса переработки впс должен иметь определенные тех параметры: реологические хар-ки, влажность, сыпучесть, насыпную плотность, чистоту материала.

Вторичное и первичное сырье незначительно отличаются по плотности, они имеют близкие значения Тпл. Влажность, сыпучесть, насыпная плотность – у вторички отличаются, зависят от качества исходного материала, применяемой технологии его переработки, тех. параметров, количества предыдущих циклов переработок. Например, для ПП характерны ярко выраженная зависимость процессов деструкции от Тпер. Это приводит к снижению молекул. массы, понижению текучести расплава. После трехкратной переработки мол. масса снижается на 67%. У пэ резко увеличивается усадка и др. хар-ки.

Изменение тех. Хар-к впс в зависимости от числа циклов переработки приводят к снижению мол. массы пм, и как следствие снижению мех. хар-к. Частично эти хар-ки можно увеличить путем введения первичного сырья во вторичку. Эффективность такой модификации зависит от типа пм, степени деструкции, метода переработки в изделие. Для улучшения тех. Хар-к впс используют модификации, перечисленные выше.

Комплексные линии для переработки вторичного пм сырья

На сегодня существуют такие линии, которые предполагают различные технологические схемы, поетому эти линии могут быть разные по сложности.