Спосіб розділення суміші полімерних частинок

1. Способ разделения смеси полимерных частиц, состоящей из полимерных частиц, различных в химическом отношении, но имеющих примерно одинаковый диапазон плотности, например, полиэтилена и полипропилена, путем использования трибоэлектрического заряжения и электростатического разделения с помощью разделителя, основанного на принципе свободного падения, отличающийся тем, что перед трибоэпектрическим заряжением смесь полимерных частиц дополнительно обрабатывают минеральной кислотой или раствором щелочи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полимерные частицы размером менее 10 мм, предпочтительно менее 6 мм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой минеральной кислотой или раствором щелочи смесь полимерных частиц очищают от посторонних веществ, например, бумаги, с помощью воды. 4. Способ по п.З, отличающийся тем, что в воду для промывки добавляют минеральную кислоту или раствор щелочи. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после обработки минеральной кислотой или раствором щелочи смесь полимерных частиц промывают чистой водой 6. Способ по пп 3 или 4, отличающийся тем, что после очистки смеси промывкой ее подсушивают в аппарате для обезвоживания, таком как центрифуга или сито, до остаточной влажности менее 2%. 7. Способ по п 6, отличающийся тем, что после подсушивания до остаточной влажности около 2% смесь полимерных частиц подвергают тепловой обработке при температуре 70-100°С в течение, по меньшей мере, 5 минут. 8 Способ по п.7, отличающийся тем, что после тепловой обработки к смеси полимерных частиц добавляют 10-50 мг жирной кислоты на кг смеси 9. Способ по п 8, отличающийся тем, что трибоэлектрическое заряжение смеси полимерных частиц производят после тепловой обработки смеси при температуре 15-50°С, предпочтительно при 20-35°С, и относительной влажности окружающего воздуха 10-14%. предпочтительно 15-20%. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ка, честве минеральной кислоты используют соляную кислоту. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что соля* ную кислоту разбавляют до достижения величины рН на уровне 3. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве раствора щелочи используют разбавленный раствор едкого натра. 13. Способ по п 12, отличающийся тем, что раствор едкого натра разбавляют до достижения величины рН на уровне 11-12. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в разделителе смеси используют поле напряженностью 2-3 кВ/см. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что для трибоэлектрического заряжения смесь полимерных частиц или подают в сушилку с псевдоожиженным слоем, или пропускают через червячный шнек, или пневматически транспортируют. Изобретение касается способа разделения смеси полимерных частиц, состоящей из пластических масс различного типа, отличающихся примерно одинаковым диапазоном плотности, например, полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) при использовании электростатического разделения с помощью разделителя, работающего по принципу свободного падения. Известно, что полиолефины, полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) относятся к наиболее см о СО ю со см < 27353 широко используемым типам пластических масс. Поэтому их содержание в отходах и бытовом мусоре является преобладающим Плотность полиэтилена составляет 0,92-0,97 г/см3, плотность полипропилена - соответственно составляет от 0,90 до 0,91 г/см3. Большинство предметов обихода изготовлено из этих видов пластмасс Примером тому могут служить одноразовые медицинские шприцы, в которых цилиндр изготовлен из полипропилена, а поршень из полиэтилена. После удаления инъекционной иглы шприц выбрасывается и впоследствие, как правило, уничтожается методом сжигания. Однако современная жизнь все чаще ставит проблему использования вторичного сырья. Во многих стационарах уже в настоящее время существуют экспериментальные проекты по сбору и последующей рециклизации вторичного пластмассового сырья. Количество пластмасс, из которых изготавливаются шприцы, примерно одинаково распределяется между полиэтиленом и полипропиленом. На такие количества нет соответствующего спроса, поэтому дальнейшее их использование связано либо с очень незначительными доходами, либо вообще полным их отсутствием. Существуют даже пользователи, требующие льготного кредитования. Разделенное по сортам вторичное сырье, напротив, обещает прибыль, которая может достигать 60% от новой цены. Поэтому с точки зрения экономии более целесообразно производить разделение подобного рода смесей. В настоящее время известно несколько вариантов разделения смесей пластических масс, а именно: 1. Ручная сортировка. Ввиду отсутствия более совершенного метода этот метод снова начал широко использоваться для разделения использованного материала по сортам, несмотря на то, что он достаточно дорогостоящ и поэтому неэкономичен. 2. Сортировку по плотности также можно рассматривать как недостаточно эффективный метод, поскольку полиэтилен и полипропилен имеют примерно одинаковую плотность, а разделение с помощью водо-спиртовой смеси при плотности 0,91 практически не находит практического применения. Отсюда следует, что разделение по плотности с помощью воды вследствие примерно одинаковой плотности обоих веществ невозможно. За прототип заявляемого изобретения принят способ разделения смеси полимерных частиц, состоящей из частиц полимеров различного типа, но имеющих примерно одинаковый диапазон плотности, например, полиэтилена и полипропилена, путем электростатического разделения с помощью разделителя, основанного на принципе свободного падения, согласно которому производится разделение смеси пластмасс в разделителе по принципу свободного падения. Однако этот известный метод не находит применения для разделения смесей указанного состава, поскольку при трибоэлектрическом заряжении смеси пластмасс не происходит селективного заряжения полиэтилена и пропилена Следствием этого является тот факт, что после про хождения через разделитель получается значительное количество промежуточного продукта, т.е. частицы получают преимущественно незначительный заряд, недостаточный для их отклонения от поля. Зачастую заряжение носит неселективный характер [1]. В основу изобретения поставлена задача повышения чистоты разделяемых фракций в способе разделения смеси полимерных частиц путем предварительной поверхностной обработки смеси перед трибоэлектрическим заряжением и выбора для этого наиболее эффективных химических компонентов, в результате чего поверхность разделяемых частиц приобретает повышенную способность к селективному заряжению, характеризующемуся однонаправленностью электрического заряда, что при последующем трибоэлектрическом заряжении увеличивает интенсивность отклонения частиц разделяемых фракций в электрическом поле и уменьшает количество промежуточного продукта в смеси. Поставленная задача достигается за счет того, что в способе разделения смеси полимерных частиц, состоящей из частиц полимеров различного типа, но имеющих примерно одинаковый диапазон плотности, например, полиэтилена и полипропилена, путем электростатического разделения с помощью разделителя, основанного на принципе свободного падения, согласно изобретению, перед трибоэлектрическим заряжением смесь пластмасс подвергают поверхностной обработке, при этом смесь вводят в контакт с минеральной кислотой или с раствором щелочи, и используют полимерные частицы размером менее 10 мм, предпочтительно менее 6 мм. При этом перед поверхностной обработкой смесь очищают от посторонних веществ, например, бумаги, с помощью воды, а в воду для промывки добавляют минеральную кислоту или раствор щелочи. После поверхностной обработки минеральной кислотой или щелочью смесь промывают чистой водой, а после очистки смеси промывкой ее подсушивают в аппарате для обезвоживания, таком как центрифуга или сито до остаточной влажности менее 2%, причем после подсушивания до остаточной влажности около 2% смесь подвергают тепловой обработке при температуре 7 0 100°С в течение по меньшей мере, 5 минут. После тепловой обработки к смеси добавляют 10-50 мг жирной кислоты на кг смеси. Трибоэлектрическое заряжение смеси производят после тепловой обработки смеси при температуре 15-50°С, предпочтительно при 20-35°С, и относительной влажности окружающего воздуха 10-14%, предпочтительно 15-20%, при этом в качестве минеральной кислоты используют соляную кислоту, которую разбавляют до достижения величины рН на уровне 3, а в качестве щелочи используют разбавленный раствор едкого натра, который разбавляют до достижения величины рН на уровне 11-12. В разделителе смеси используют поле напряженностью 2-3 кВ/см. Кроме того, для трибоэлектрического заряжения смесь подают в сушилку с псевдоожижен 27353 Затем производится тепловая обработка смеси при температуре от 70 до 100°С в течение по меньшей мере 5 минут. Подобная температурная обработка предназначена дополнительно для изменения поверхности с целью повышения трибоэлектрического заряжения отдельных частиц смеси. По окончании тепловой обработки - и это является еще одной отличительнойособенностью изобретения - к смеси пластмасс добавляется примерно 10-50 мг жирной кислоты на кг смеси. Оказалось, что вследствие подобной предварительной обработки, и в частности, обработки кислотой или раствором щелочи достаточно, чтобы напряженность поля в разделителе, работающем на принципе свободного падения, поддерживалась на уровне 2-3 кВ/см, чтобы обеспечить процесс разделения частиц пластической массы на соответствующих электродах. При такой относительно небольшой напряженности поля удается избежать коронного эффекта, который обычно имеет место при более высоких значениях напряженности поля, следствием чего является возможное воспламенение частиц пластмассы или взрыв пыли. Представляемый изобретением метод иллюстрируется двумя приведенными ниже примерами. Пример 1. Использованные больничные шприцы пропускаются через специальную дробильную мельницу. Содержание полиэтилена в измельченной смеси составляет 49,9%, а содержание полипропилена - соответственно 51,1%. Крошка промывается, пропускается через центрифугу и в течение 6 минут высушивается в сушилке с псевдоожиженным слоем при 80°С. После охлаждения просушивание продолжается еще 3 минуты при 25°С. Относительная влажность в сушилке с псевдоожиженным слоем составляет 2 1 % . Следует отметить, что перед заряжением в сушилке к пластмассовой крошке добавляется еще 50 мг жирной кислоты на килограмм. При разделении были получены следующие результаты: ным слоем, причем смесь пропускают через червячный шнек, и смесь заряжают в процессе пневматической транспортировки. Опыты показали, что поверхностная обработка смеси соответствующими веществами не только обеспечивает высокие результаты разделения в аппарате, работающем по принципу свободного падения, проявляющиеся, в частности, в высокой чистоте полученных фракций, но также в относительно незначительном количестве образующегося промежуточного продукта. Это, по-видимому, объясняется тем, что при обработке минеральной кислотой или раствором щелочи поверхность смеси изменяется таким образом, что становится возможным более высокое трибоэлектрическое заряжение. В соответствии со своими специфическими электрическими свойствами отдельные компоненты смеси принимают при этом различные электрические заряды, в связи с чем электрическое поле оказывает на частицы разное воздействие, и они отклоняются в соответствии со своим зарядом в направлении положительного или отрицательного электродов. Т. о. частицы каждой фракции собираются отдельно, при этом доля промежуточного продукта сводится к минимуму. Перед собственно поверхностной обработкой смесь пластических масс целесообразно измельчать до размера частиц менее 10 мк, преимущественно менее 6 мм, предварительно очистив ее от посторонних веществ, в частности, от бумаги, с помощью воды. При этом - и это является одной из особенностей изобретения - в процессе очистки рекомендуется добавлять в используемую для очистки воду минеральную кислоту или раствор щелочи, регулируя степень разбавления путем поддержания соответствующего значения рН. После окончания очистки, производимой при добавлении раствора щелочи или минеральной кислоты, и последующей промывки чистой водой смесь пропускается через систему обезвоживания, например, центрифугу, и содержание воды в ней опускается до около 2%. Данные анализа (степень чистоты) Количество П 46,4 Выход (количество) %пэ Пром О П Пром О 7,2 46.4 96.9 55.2 3,9 Условные обозначения: П - положительный электрод, О - отрицательный электрод, Пром. - промежуточный продукт. %пп п 3,1 Смесь частиц с отработанных шприцов показала отличные результаты после промывки, сушки при высокой температуре, кондиционировании при использовании жирной кислоты и заряжении ее при температуре чуть выше комнатной. Пример 2. Нарезанная просушенная смесь из полиэтилена и пропилена, отобранная из мельничной ем Пром 47,5 %пэ О 92.1 П 98.0 Пром 7.4 %пп О 36 П 2.9 Пром 6.9 О 90,2 кости, имела следующий состав: около 57% - ПП, около 43% - ПЭ, Сначала смесь промывали 4%ным раствором "едкого натра, затем водой, после чего пропускали через центрифугу и сушили в течение 20 часов на воздухе. Смесь загружали в сушилку с псевдоожи* женным слоем при температуре 25°С и относительной влажности 11% и заряжали там в течение 27353 3 минут, после чего разделяли в аппарате, работающем по принципу свободного падения. При разделении были получены следующие результаты: Выход (количество) Данные анализа (степень чистоты) %пэ Количество П 41,1 Пром О 15.8 43,1 П 88,2 Пром 26,7 %пп О 6,8 П 11,8 Пром 73,3 Оказалось, что промывка разбавленным раствором едкого натра обеспечивает удовлетворительный результат разделения. Пример 3. Использованные больничные шприцы размельчали путем пропускания через специальную мельницу и после просушивания разделяли в аппарате, работающем по принципу свободного падения. Содержание ПП в измельченной массе составляло 57,6%, содержание ПЭ - соответственно 42,4%. %пэ О 93,2 П 83,5 Пром 9,7 П а) 36,5 б) 29,1 в) 50,9 Пром 28,0 63,6 19,9 О 35,0 7,3 26,2 П 8,6 Пром 20,4 О 71 Выход (количество) %ПЭ П 83,2 40,8 42,5 О 6,8 а) Смесь нагревали в течение 5 минут в сушилке с псевдоожиженным слоем при температуре 80°С, после чего охлаждали до 30°С, и снова подавали в сушилку еще на 3 минуты при температуре 30°С. б) Ту же самую смесь заряжали в сушилке с псевдоожиженным слоем 5 минут при температуре 30°С. в) Ту же самую смесь заряжали в сушилке с псевдоожиженным слоем при температуре 80°С. При разделении были получены следующие результаты: Анализа (степень чистоты) Эфф. количества, % %ПП Пром 40,9 44,7 51,1 %ПП О 14,3 40,8 46,5 П 16,8 59,2 57,5 Таким образом, целесообразно сначала просушить измельченную массу при сравнительно Пром 59,1 55,3 48,9 %ПЭ О 85,7 59,2 53,5 П 64,6 27,4 47,7 О 10,6 6,9 29,9 П 11,6 30,3 53,6 Пром 31,8 62,0 17,8 высокой температуре, а затем производить ее заряжение при умеренной температуре. Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 Пром 24,8 65,7 22,4 ПП (%) (03122)2-57-03