Рециклинг отходов термопластичных полимерных материалов
Сообщение, которое директор РУП СКТБ «Металлополимер» (Гомель) Сергей Кудян сделал 18 апреля 2006 г. на 1-й международной конференции «Управление отходами».
Если проанализировать тенденции развития технологий переработки отходов полимерных материалов (ПМ) в передовых странах мира, можно видеть постоянный рост внимания к рециклингу, то есть к возврату полимерных материалов в виде вторичного сырья в процесс производства. Капитальные и эксплуатационные затраты на рециклинг полимерных материалов не превышают, а в ряде случаев даже ниже затрат на их уничтожение. Уже сегодня технологические отходы производства полимерных изделий перерабатываются во вторичное полимерное сырье практически в полном объеме и чаще всего на тех предприятиях, где они образуются. Сложнее обстоит дело с отходами потребления, особенно с бытовыми отходами потребления, которые разнородны по составу, сильно загрязнены, да и сбор их — также не простой процесс, ведь отходы полимерных материалов необходимо выделять из всей массы ТБО (твердых бытовых отходов). Рециклинг отходов полимерных материалов включает такие операции, как сбор отходов, их сортировку с идентификацией полимера, измельчение, мойку, сушку и уплотнение отходов путем агломерации (для пленочных отходов) или грануляции.
Раздельный сбор отходов упрощает технологический процесс рециклинга, но его непросто организовать, он требует определенного оборудования, соответствующей работы с населением. Для раздельного сбора отходов существует множество специальных емкостей: ящики, контейнеры различной конструкции, полиэтиленовые мешки разной расцветки. В РУП СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются сетчатые металлические контейнеры объемом ?3,0 м3 для сбора полимерных отходов, закрытые крышкой с загрузочным люком. Эти контейнеры удобны не только для сбора отходов, но и для их транспортировки к местам переработки. Для сортировки ТБО в СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются сортировочные станции, которые предназначены для выделения из всей массы твердых отходов металла, стекла, текстиля, бумаги, полимеров. Сортировочная станции имеет 8 рабочих мест сортировщиков. Каждый сортировщик отбирает с движущегося транспортера свой вид отходов и сбрасывает их в бункер сброса, после заполнения которого собранные отходы ссыпаются в контейнеры. По мере наполнения контейнеров они вывозятся к местам складирования отходов. Собранные и рассортированные по видам полимерного сырья отходы полимерных материалов далее необходимо измельчать. С этой целью в РУП СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются универсальные роторные измельчители типов ИУР 200, ИУР 200 В, ИУР 250 и ИУР 250 В, которые предназначены для переработки разнообразных видов отходов: полимерной пленки, волокнистых материалов, литников, облоя, некондиционных деталей. При измельчении отходы полимерных материалов практически не претерпевают термического воздействия, поэтому качество полимера при таком измельчении не ухудшается. С целью получения фракции определенного гранулометрического состава измельчители оснащаются различными калибровочными решетками с диаметрами отверстий от 8 до 40 мм. Для измельчения отходов пленки и волокон измельчители оснащаются высоконапорными вентиляторами для бункер- накопитель.
Качество вторичного полимерного сырья, получаемого из отходов, зависит от степени загрязненности их инородными включениями, которыми являются пыль, песок, металлические предметы (скрепки, проволока), бумага, различные остатки продуктов в упаковке. Если технологические отходы, образующиеся в процессе производства полимерных изделий (забракованные изделия, литники) содержат небольшое количество инородных включений (в основном это пыль, количество которой определяется условиями хранения отходов), то бытовые отходы чаще всего сильно загрязнены. Без мойки этих отходов качественное вторичное сырье получить невозможно. Оборудование для мойки измельченных отходов полимеров, разработанное и изготавливаемое в СКТБ «Металлополимер», включает последовательно соединенные между собой моечную машину, машину разделения и машину споласкивания. Моечная машина выполнена по активаторному типу, машины разделения и споласкивания — в виде баков прямоугольной формы с транспортирующими шнеками. Машина разделения предназначена для отделения моющего раствора от вымытого сырья, а машина споласкивания — для промывки сырья чистой водой. Эффект мойки достигается за счет трения частиц полимера друг о друга и о стенки перегородок и активаторов моечной машины. После споласкивания вымытое сырье поступает на устройство отжима, а отходы в виде крошки или флексов — в осушитель центробежного типа для удаления основного количества воды. Для более полной сушки вымытых отходов разработаны и изготавливаются сушильные установки, где сушка осуществляется потоком горячего воздуха. Вымытые пленочные отходы для равномерной загрузки в перерабатывающее оборудование необходимо уплотнять. Этого можно достичь путем агломерации. Агломераторы работают по принципу соединения процессов измельчения и уплотнения. Пленочные отходы измельчаются и под действием теплоты трения переходят в пластичное состояние, после чего в агломератор подается небольшое количество воды, которая охлаждает материал, предотвращая его слипание, и при этом испаряется. При агломерации из пленки получаются окатыши произвольной формы с достаточно высокой насыпной плотностью и хорошей сыпучестью. К преимуществам процесса агломерации можно отнести то, что она протекает без изменения молекулярной массы материала, а также то, что в процессе агломерации можно вводить в полимер различные красители, стабилизаторы, наполнители. Положительной стороной агломерации является также возможность переработки получаемого агломерата на стандартных машинах без предварительной грануляции. В процессе агломерации происходит усреднение характеристик ПМ, что очень важно при агломерации отходов потребления, которые характеризуются большой разнородностью и при получении различных композиционных материалов на основе отходов ПМ. Недостатки агломерации — это разнородный гранулометрический состав получаемого продукта, высокая энергоемкость процесса, быстрый износ ножей, а также то, что агломерат может содержать много газовых включений.
СКТБ «Металлополимер» выпускает агломераторы двух типов: А02 и А03. Производительность агломератора А02 достигает 70 кг/ч., агломератора А03 — 240 кг/ч. Агломераторы оснащены устройством автоматической подачи охлаждающей воды и вентилятором для удаления паров воды из размольной камеры, а также циклоном-пылесборником. Кроме того, агломератор А03 может комплектоваться транспортером для загрузки сырья. Пленочные отходы термопластичных полимеров, если они чистые и не нуждаются в мойке, можно без предварительного измельчения подвергать агломерации, при этом процесс агломерации протекает быстрее. Полученный агломерат для дополнительной очистки, дегазации и гомогенизации можно подвергать гранулированию. Но нужно учитывать, что грануляция — это дополнительное термическое воздействие на ПМ, которое в определенной степени ухудшает свойства получаемого сырья, так как снижает молекулярную массу полимера. Поэтому в тех случаях, когда можно использовать для производства изделий измельченные отходы ПМ или агломерат, прибегать к грануляции не стоит.
Грануляторы предназначены для получения гранул из вымытых и высушенных измельченных отходов термопластичных полимеров, или агломерата. В СКТБ разработаны и изготавливаются стренговые грануляторы на базе червячных прессов с диаметрами червяка 45 и 90 мм. Сущность работы гранулятора заключается в следующем. Расплав полимера продавливается через отверстия специальной головки и выходит в виде прутков (стренг), которые охлаждаются в ванне с водой и подаются валковым механизмом на устройство резки, где стренги разрезаются на гранулы длиной 3-5 мм. Грануляторы оснащены червяком специальной конструкции и системой фильтрации расплава, благодаря чему отходы полимера дополнительно очищаются, перемешиваются и гомогенизируются. Система фильтрации расплава предусматривает быструю замену фильтра. Наиболее эффективным направлением использования вторичного полиэтилена является изготовление труб для различных технических целей. Для этого в СКТБ "Металлополимер" разработаны и производятся линии по производству труб диаметрами 25, 32, 75, 90 и 110 мм. Линии разработаны на базе червячных прессов с диаметрами шнека 45 мм (для труб диаметрами 25 и 32 мм) и 90 мм (для труб диаметрами 75-110 мм). Установлено, что качественные трубы получаются из смеси вторичного полиэтилена высокого и низкого давления, взятых в соотношении по массе соответственно 10:4. С целью улучшения качества труб и их внешнего вида в состав такой композиции вводят также в качестве стабилизатора и красителя 2±0,5% технического углерода марки К-354 ГОСТ 7885. Добавка технического углерода позволяет затормозить развитие процессов старения. Для переработки гранул, агломерата или крошки (полученной после измельчения отходов полимеров) в изделия в СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются вертикальные литьевые машины типа ПЛ и ВЛМ. Машины отличаются простотой конструкции, малыми габаритами. Они незаменимы для производства пластмассовых изделий в условиях мелкосерийного, опытного и ремонтного производства. Пресс-формы для этих машин просты по конструкции и в изготовлении.
Особенно большое внимание в последнее время уделяется утилизации отходов тары из полиэтилентерефталата (ПЭТ-тары). ПЭТ — атмосферостойкий материал, он практически не разлагается при закапывании в землю и может долго находиться на поверхности земли под воздействием прямого солнечного света без видимых разрушений. Депонировать эти отходы на полигонах нерационально, так как они при малом весе обладают большим объемом. Сжигание отходов ПЭТ-тары также нецелесообразно, так как калорийность сжигаемого ПЭТ невелика, кроме того, при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полиэтилентерефталата и выделение токсичных газов, а следовательно, вторичное загрязнение окружающей среды. В то же время необходимо учитывать, что срок службы ПЭТ-тары короткий, полимер за это время не претерпевает существенных изменений и после соответствующей подготовки может быть использован в качестве вторичного сырья для производства различных изделий — например, листового материала. В РУП СКТБ «Металлополимер» разработана и изготовлена линия для производства листового материала из вторичного ПЭТ. В настоящее время ведутся работы по отработке технологии получения листового материала из отходов ПЭТ-тары. Принцип работы линии заключается в следующем. Высушенный вторичный ПЭТ засыпается в бункер червячного пресса, из которого поступает в цилиндр, захватывается вращающимся червяком и продвигается к плоскощелевой головке. В процессе продвижения к головке ПЭТ плавится, сжимается и превращается в расплавленную гомогенизированную массу. Это масса, выдавливаемая из щели плоскощелевой головки в виде полотна, которое подается на валки гладильного каландра для калибрования до требуемой толщины, глянцевания и первичного охлаждения. Затем сформированное полотно подается на рольганги, где оно окончательно охлаждается и тянущим устройством подается к гильотине, рубится на листы, которые автоматически складываются в пачки на стопировочном устройстве. Полученный листовой материал можно будет использовать для остекления теплиц, технических этажей зданий. Технологические линии изготовления листового материала из отходов ПЭТ позволят уменьшить ущерб, наносимый Беларуси загрязнением окружающей среды от сжигания или захоронения этих отходов и обеспечат народное хозяйство страны дешевым светопрозрачным листовым материалом.
Оборудование РУП СКТБ «Металлополимер» поставлено на ряд предприятий Беларуси, где созданы участки переработки отходов ПМ. Это УП «Жилтеплосервис» (Пуховичи), Калинковичский завод бытовой химии, завод «Импульс» (Гомель), предприятие «Экопластсервис» (Гомель), ОАО «Речицкий завод «Термопласт», предприятие «Белэкосистема» (Минск). На этих предприятиях организован выпуск вторичного полимерного сырья (в виде агломерата и гранулята), а на УП «Жилтеплосервис», «Речицком заводе «Термопласт», Калинковичском заводе бытовой химии, кроме того, организован выпуск труб из вторичного полиэтилена.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Если проанализировать тенденции развития технологий переработки отходов полимерных материалов (ПМ) в передовых странах мира, можно видеть постоянный рост внимания к рециклингу, то есть к возврату полимерных материалов в виде вторичного сырья в процесс производства. Капитальные и эксплуатационные затраты на рециклинг полимерных материалов не превышают, а в ряде случаев даже ниже затрат на их уничтожение. Уже сегодня технологические отходы производства полимерных изделий перерабатываются во вторичное полимерное сырье практически в полном объеме и чаще всего на тех предприятиях, где они образуются. Сложнее обстоит дело с отходами потребления, особенно с бытовыми отходами потребления, которые разнородны по составу, сильно загрязнены, да и сбор их — также не простой процесс, ведь отходы полимерных материалов необходимо выделять из всей массы ТБО (твердых бытовых отходов). Рециклинг отходов полимерных материалов включает такие операции, как сбор отходов, их сортировку с идентификацией полимера, измельчение, мойку, сушку и уплотнение отходов путем агломерации (для пленочных отходов) или грануляции.
Раздельный сбор отходов упрощает технологический процесс рециклинга, но его непросто организовать, он требует определенного оборудования, соответствующей работы с населением. Для раздельного сбора отходов существует множество специальных емкостей: ящики, контейнеры различной конструкции, полиэтиленовые мешки разной расцветки. В РУП СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются сетчатые металлические контейнеры объемом ?3,0 м3 для сбора полимерных отходов, закрытые крышкой с загрузочным люком. Эти контейнеры удобны не только для сбора отходов, но и для их транспортировки к местам переработки. Для сортировки ТБО в СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются сортировочные станции, которые предназначены для выделения из всей массы твердых отходов металла, стекла, текстиля, бумаги, полимеров. Сортировочная станции имеет 8 рабочих мест сортировщиков. Каждый сортировщик отбирает с движущегося транспортера свой вид отходов и сбрасывает их в бункер сброса, после заполнения которого собранные отходы ссыпаются в контейнеры. По мере наполнения контейнеров они вывозятся к местам складирования отходов. Собранные и рассортированные по видам полимерного сырья отходы полимерных материалов далее необходимо измельчать. С этой целью в РУП СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются универсальные роторные измельчители типов ИУР 200, ИУР 200 В, ИУР 250 и ИУР 250 В, которые предназначены для переработки разнообразных видов отходов: полимерной пленки, волокнистых материалов, литников, облоя, некондиционных деталей. При измельчении отходы полимерных материалов практически не претерпевают термического воздействия, поэтому качество полимера при таком измельчении не ухудшается. С целью получения фракции определенного гранулометрического состава измельчители оснащаются различными калибровочными решетками с диаметрами отверстий от 8 до 40 мм. Для измельчения отходов пленки и волокон измельчители оснащаются высоконапорными вентиляторами для бункер- накопитель.
Качество вторичного полимерного сырья, получаемого из отходов, зависит от степени загрязненности их инородными включениями, которыми являются пыль, песок, металлические предметы (скрепки, проволока), бумага, различные остатки продуктов в упаковке. Если технологические отходы, образующиеся в процессе производства полимерных изделий (забракованные изделия, литники) содержат небольшое количество инородных включений (в основном это пыль, количество которой определяется условиями хранения отходов), то бытовые отходы чаще всего сильно загрязнены. Без мойки этих отходов качественное вторичное сырье получить невозможно. Оборудование для мойки измельченных отходов полимеров, разработанное и изготавливаемое в СКТБ «Металлополимер», включает последовательно соединенные между собой моечную машину, машину разделения и машину споласкивания. Моечная машина выполнена по активаторному типу, машины разделения и споласкивания — в виде баков прямоугольной формы с транспортирующими шнеками. Машина разделения предназначена для отделения моющего раствора от вымытого сырья, а машина споласкивания — для промывки сырья чистой водой. Эффект мойки достигается за счет трения частиц полимера друг о друга и о стенки перегородок и активаторов моечной машины. После споласкивания вымытое сырье поступает на устройство отжима, а отходы в виде крошки или флексов — в осушитель центробежного типа для удаления основного количества воды. Для более полной сушки вымытых отходов разработаны и изготавливаются сушильные установки, где сушка осуществляется потоком горячего воздуха. Вымытые пленочные отходы для равномерной загрузки в перерабатывающее оборудование необходимо уплотнять. Этого можно достичь путем агломерации. Агломераторы работают по принципу соединения процессов измельчения и уплотнения. Пленочные отходы измельчаются и под действием теплоты трения переходят в пластичное состояние, после чего в агломератор подается небольшое количество воды, которая охлаждает материал, предотвращая его слипание, и при этом испаряется. При агломерации из пленки получаются окатыши произвольной формы с достаточно высокой насыпной плотностью и хорошей сыпучестью. К преимуществам процесса агломерации можно отнести то, что она протекает без изменения молекулярной массы материала, а также то, что в процессе агломерации можно вводить в полимер различные красители, стабилизаторы, наполнители. Положительной стороной агломерации является также возможность переработки получаемого агломерата на стандартных машинах без предварительной грануляции. В процессе агломерации происходит усреднение характеристик ПМ, что очень важно при агломерации отходов потребления, которые характеризуются большой разнородностью и при получении различных композиционных материалов на основе отходов ПМ. Недостатки агломерации — это разнородный гранулометрический состав получаемого продукта, высокая энергоемкость процесса, быстрый износ ножей, а также то, что агломерат может содержать много газовых включений.
СКТБ «Металлополимер» выпускает агломераторы двух типов: А02 и А03. Производительность агломератора А02 достигает 70 кг/ч., агломератора А03 — 240 кг/ч. Агломераторы оснащены устройством автоматической подачи охлаждающей воды и вентилятором для удаления паров воды из размольной камеры, а также циклоном-пылесборником. Кроме того, агломератор А03 может комплектоваться транспортером для загрузки сырья. Пленочные отходы термопластичных полимеров, если они чистые и не нуждаются в мойке, можно без предварительного измельчения подвергать агломерации, при этом процесс агломерации протекает быстрее. Полученный агломерат для дополнительной очистки, дегазации и гомогенизации можно подвергать гранулированию. Но нужно учитывать, что грануляция — это дополнительное термическое воздействие на ПМ, которое в определенной степени ухудшает свойства получаемого сырья, так как снижает молекулярную массу полимера. Поэтому в тех случаях, когда можно использовать для производства изделий измельченные отходы ПМ или агломерат, прибегать к грануляции не стоит.
Грануляторы предназначены для получения гранул из вымытых и высушенных измельченных отходов термопластичных полимеров, или агломерата. В СКТБ разработаны и изготавливаются стренговые грануляторы на базе червячных прессов с диаметрами червяка 45 и 90 мм. Сущность работы гранулятора заключается в следующем. Расплав полимера продавливается через отверстия специальной головки и выходит в виде прутков (стренг), которые охлаждаются в ванне с водой и подаются валковым механизмом на устройство резки, где стренги разрезаются на гранулы длиной 3-5 мм. Грануляторы оснащены червяком специальной конструкции и системой фильтрации расплава, благодаря чему отходы полимера дополнительно очищаются, перемешиваются и гомогенизируются. Система фильтрации расплава предусматривает быструю замену фильтра. Наиболее эффективным направлением использования вторичного полиэтилена является изготовление труб для различных технических целей. Для этого в СКТБ "Металлополимер" разработаны и производятся линии по производству труб диаметрами 25, 32, 75, 90 и 110 мм. Линии разработаны на базе червячных прессов с диаметрами шнека 45 мм (для труб диаметрами 25 и 32 мм) и 90 мм (для труб диаметрами 75-110 мм). Установлено, что качественные трубы получаются из смеси вторичного полиэтилена высокого и низкого давления, взятых в соотношении по массе соответственно 10:4. С целью улучшения качества труб и их внешнего вида в состав такой композиции вводят также в качестве стабилизатора и красителя 2±0,5% технического углерода марки К-354 ГОСТ 7885. Добавка технического углерода позволяет затормозить развитие процессов старения. Для переработки гранул, агломерата или крошки (полученной после измельчения отходов полимеров) в изделия в СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются вертикальные литьевые машины типа ПЛ и ВЛМ. Машины отличаются простотой конструкции, малыми габаритами. Они незаменимы для производства пластмассовых изделий в условиях мелкосерийного, опытного и ремонтного производства. Пресс-формы для этих машин просты по конструкции и в изготовлении.
Особенно большое внимание в последнее время уделяется утилизации отходов тары из полиэтилентерефталата (ПЭТ-тары). ПЭТ — атмосферостойкий материал, он практически не разлагается при закапывании в землю и может долго находиться на поверхности земли под воздействием прямого солнечного света без видимых разрушений. Депонировать эти отходы на полигонах нерационально, так как они при малом весе обладают большим объемом. Сжигание отходов ПЭТ-тары также нецелесообразно, так как калорийность сжигаемого ПЭТ невелика, кроме того, при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полиэтилентерефталата и выделение токсичных газов, а следовательно, вторичное загрязнение окружающей среды. В то же время необходимо учитывать, что срок службы ПЭТ-тары короткий, полимер за это время не претерпевает существенных изменений и после соответствующей подготовки может быть использован в качестве вторичного сырья для производства различных изделий — например, листового материала. В РУП СКТБ «Металлополимер» разработана и изготовлена линия для производства листового материала из вторичного ПЭТ. В настоящее время ведутся работы по отработке технологии получения листового материала из отходов ПЭТ-тары. Принцип работы линии заключается в следующем. Высушенный вторичный ПЭТ засыпается в бункер червячного пресса, из которого поступает в цилиндр, захватывается вращающимся червяком и продвигается к плоскощелевой головке. В процессе продвижения к головке ПЭТ плавится, сжимается и превращается в расплавленную гомогенизированную массу. Это масса, выдавливаемая из щели плоскощелевой головки в виде полотна, которое подается на валки гладильного каландра для калибрования до требуемой толщины, глянцевания и первичного охлаждения. Затем сформированное полотно подается на рольганги, где оно окончательно охлаждается и тянущим устройством подается к гильотине, рубится на листы, которые автоматически складываются в пачки на стопировочном устройстве. Полученный листовой материал можно будет использовать для остекления теплиц, технических этажей зданий. Технологические линии изготовления листового материала из отходов ПЭТ позволят уменьшить ущерб, наносимый Беларуси загрязнением окружающей среды от сжигания или захоронения этих отходов и обеспечат народное хозяйство страны дешевым светопрозрачным листовым материалом.
Оборудование РУП СКТБ «Металлополимер» поставлено на ряд предприятий Беларуси, где созданы участки переработки отходов ПМ. Это УП «Жилтеплосервис» (Пуховичи), Калинковичский завод бытовой химии, завод «Импульс» (Гомель), предприятие «Экопластсервис» (Гомель), ОАО «Речицкий завод «Термопласт», предприятие «Белэкосистема» (Минск). На этих предприятиях организован выпуск вторичного полимерного сырья (в виде агломерата и гранулята), а на УП «Жилтеплосервис», «Речицком заводе «Термопласт», Калинковичском заводе бытовой химии, кроме того, организован выпуск труб из вторичного полиэтилена.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 21 за 2006 год в рубрике жкх
