Спосіб і пристрій для відокремлення у сухому стані в’язкопружних матеріалів, таких як пластмаси, від матеріалів, що розщеплюються на волокна під дією механічного навантаження,таких як папір

1 Спосіб відокремлення у сухому стані в'язкопружних матеріалів, таких як пластмаси та каучук, від матеріалів, що розщеплюються на волокна під дією механічного навантаження, зокрема паперу, при цьому розщеплювані матеріали піддають дії значних сил радіального, аксіального і тангенціального прискорення та сил зіткнення і потік матеріалу, що містить волокна, відводять окремо від потоку в'язкопружного матеріалу, який відрізняється тим, що в'язкопружні матеріали і матеріали, що розщеплюються на волокна під дією механічного навантаження, є присутніми в основному у вигляді композиційних матеріалів, і лише матеріал, що містить волокна, розщеплюють на волокна під дією вказаних сил та відокремлюють від в'язкопружного матеріалу, при цьому в'язкопружні матеріали відводять у вигляді потоку матеріалу у практично неподрібненому стані 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що суміш, яку поділяють, попередньо подрібнюють до часток крупністю < 50 мм 3 Спосіб за будь-яким з пп 1 або 2, який відрізняється тим, що матеріал, який містить волокна, розщеплюють на волокна всередині короба, і розщеплений на волокна матеріал, зокрема папір, відводять назовні через випускні отвори у бічній поверхні короба, тоді як в'язкопружні матеріали лишають всередині короба і відводять з його кінця окремим потоком 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що розщеплюючу на волокна дію посилюють за рахунок виконання випускних отворів з внутрішнього боку короба з гострими краями 5 Спосіб за п 3 або 4, який відрізняється тим, що розщеплюючу на волокна дію посилюють за рахунок виконання короба у вигляді багатогранного барабана 6 Спосіб за будь-яким з пп 3 - 5 , який відрізняється тим, що переміщення матеріалу всередині короба забезпечують прямою дією створюючих сили радіального, аксіального і тангенціального прискорення пристосувань 7 Пристрій для відокремлення у сухому стані в'язкопружних матеріалів, що складається із ситового короба в основному циліндричної форми, бічна поверхня якого має випускні або ВИХІДНІ отвори, при цьому всередині цього короба СПІВВІСНО йому розташований обертовий привідний вал, на якому закріплені сполучені з ним лопаті, який відрізняється тим, що лопаті виконані з можливістю регулювання їхньої швидкості обертання у межах від 1000 до 2000 обертів за хвилину таким чином, щоб забезпечувалося лише розщеплення на волокна матеріалу, що містить волокна, та його відокремлення від в'язкопружного матеріалу з проходженням розщепленого на волокна матеріалу крізь випускні або ВИХІДНІ отвори, а в'язкопружні матеріали відводились практично у неподрібненому стані окремим потоком 8 Пристрій за п 7, який відрізняється тим, що ситовий короб має форму багатогранного барабана 9 Пристрій за п 7 або 8, який відрізняється тим, що лопаті жорстко сполучені з привідним валом 10 Пристрій за будь-яким з пп 7 - 9 , який відрізняється тим, що лопаті закріплені на привідному валу з кутом розвороту переважно 5 - 7° 11 Пристрій за будь-яким зпп 7 - 1 0 я к и й відрізняється тим, що лопаті з боку завантаження мають менший діаметр порівняно з розташованими за ними лопатями 12 Пристрій за будь-яким з пп 7-11, який відрізняється тим, що лопаті розташовані на привідному валу таким чином, що між вершинами лопатей і стінкою короба утворений зазор 13 Пристрій за будь-яким з пп 7 - 12, який відрізняється тим, що короб з розташованим всередині нього привідним валом та лопатями розміщений у кожусі, що має з боку завантаження завантажува О 00 44849 дині барабана та переміщується лопатями, що льнии отвір для подачі суміші, яка поділяється, а обертаються на іншому КІНЦІ має розвантажувальний отвір для вивантаження пластмаси, яка залишилася усере Даний винахід відноситься до способу та пристрою для відокремлення в'язкопружних при нормальній температурі матеріалів, таких як пластмаси та каучук, від інших матеріалів, що розщеплюються на волокна під дією високого механічного навантаження, таких як, наприклад, папір, картон з різною питомою вагою та ІНШІ вироби, що містять целюлозні волокна Відокремлення паперу від пластмаси становить собою значну проблему, зокрема при утилізації ВІДХОДІВ та повторному вилученні матеріалів, що містяться в них Подібні змішані відходи, що містять як пластмаси, так і папір чи ІНШІ целюлозні продукти, утворюються у великих кількостях Так, наприклад, у попередньо відсортованих пластикових упаковках з побутових ВІДХОДІВ, утилізацію яких здійснює об'єднання Duales System (організація, створена виготовлювачами упаковок для різних товарів і торговими фірмами, до и завдань входять збирання використаних упаковок, їх попереднє сортування та доставка до місць переробки, а також вивіз ВІДХОДІВ, не придатних для повторної переробки), насамперед у так званих змішаних фракціях, значна частка припадає на папір, що присутній у вигляді паперових етикеток, ВІДХОДІВ, помилково включених не у свою групу при сортуванні, та композиційних матеріалів з паперу і пластмаси До цього часу відокремлення пластмаси, каучуку та інших в'язкопружних матеріалів від матеріалів, що містять целюлозне волокно, таких як папір та картон, здійснювали мокрим методом шляхом практично повного розчинення матриці волокна з наступним поділом матеріалу щонайменше на два потоки, а саме, на шлам, що містить целюлозу, з високим вмістом води та на водонерозчинну пластмасу Зазначений метод потребує великих енерговитрат та витрат на обладнання Так, наприклад, розпускання макулатури у даному випадку здійснюють у млині для мокрого розмелювання, при цьому для здійснення процесу подрібнення додають воду у такій КІЛЬКОСТІ, яка у декілька разів перевищує масу пластмаси та паперу У даному випадку дуже високих енерговитрат потребує зокрема прискорення водяної маси Для відокремлення паперових волокон та утвореного шламу, що складається з наповнювачів, бруду та інших компонентів, від пластмаси використовують так звані фрикційні сепаратори У будьякому випадку потім необхідно зневоднювати потік матеріалу з багатим вмістом волокон, наприклад, на віброгрохотах або ситах Додатково вміст вологи звичайно знижують спресовуванням, наприклад, на камерних фільтр-пресах, причому і в цьому випадку вміст води у продукті все ще залишається надто високим, складаючи понад 50% Якщо багата на паперові волокна маса не придатна для вторинного використання, що, як правило, має місце у випадку з вторсировиною, то високий вміст води призводить або до високих витрат, пов'язаних зі зберіганням ВІДХОДІВ, або до значних витрат на сушіння у випадку використання ВІДХОДІВ для одержання тепла Пластмаса, зокрема з великим вмістом плівки, як це має місце, наприклад, у випадку часто використовуваного сполучення поліетиленових плівок з папером, також необхідно піддавати зневодненню, яке здійснюють головним чином за допомогою механічних сушарок 3 цією метою використовують ВІДПОВІДНИМ чином модифіковані центрифуги В окремих випадках потрібне ще й термічне (до) сушування, в результаті чого витрати на розділення матеріалів загалом призводять до значних витрат, а саме воно є нееколопчним через велику витрату енергії У даній галузі були проведені численні дослідження Як приклад можна назвати публікацію Louis Jetten, Stoffhches Kunststoffrecyclmg und die Rolle des Wassers in Aufbereitungstechnik beim Verwerten von Kunststoffen, вид-во VDI-Verlag, Дюссельдорф, 1993, а також технологічне дослідження Stoffhches Kunststoffrecyclmg, частина 2, видавець EWvK, Entwicklungsgesellschaft fur die Wiederverwertung von Kunststoffen, Вісбаден, 1992 Вже ВІДОМІ також методи розділення у сухому стані паперу та пластмас, що використовують електростатичний заряд У цьому зв'язку слід назвати розділення матеріалів у працюючому за принципом вільного падіння розділюваного матеріалу сепараторі, описане, наприклад, у DE 3227874 і DE 4225977 Цей спосіб має ІСТОТНІ недоліки Так, зокрема, завантажуваний матеріал за своїми геометричними розмірами повинен при цьому строго задовольняти певні вимоги Високі вимоги висуваються і до ступеня сухості завантажуваного матеріалу Далі, великою є трудомісткість операцій Крім того, даний спосіб не дозволяє розділяти КОМПОЗИЦІЙНІ матеріали, поєднані з геометричним та силовим замиканням У US 4440635 описаний спосіб мокрого розділення паперу і пластмаси, в якому вміст вологи у перероблюваному матеріалі доводять шляхом регульованого зволоження до заданого рівня, що повинно виключити подачу надлишкової КІЛЬКОСТІ вологи Однак і в даному випадку, як і в усіх методах поділу матеріалів, істотним аспектом продовжує залишатися забезпечення у розділюваних матеріалах різного вологовмісту за рахунок їхньої різної вологопоглинаючої спроможності У US 3941689 описаний пристрій для подрібнення та сортування різних, але в основному однорідних за своєю природою ВІДХОДІВ При цьому завантажувані відходи у ході багатоступінчастого процесу послідовно, в залежності від їхньої СТІЙКОСТІ розмелюють, ВІДПОВІДНО подрібнюють у порошок та відокремлюють одне від одного просіванням або за допомогою грохота 44849 забезпечувалося лише розщеплення на волокна матеріалу, що містить волокна, та його відокремлення від в'язкопружного матеріалу, а в'язкопружні матеріали відводилися практично у неподрібненому стані окремим потоком Приводний вал приводиться в обертання від електродвигуна (не показаний), наприклад, через шків (5) за допомогою ремінної передачі Діаметр лопатей розраховано таким чином, щоб між вершинами лопатей і коробом лишався зазор В залежності від геометрії лопатей можна варіювати розмірами подрібнюваного матеріалу Для кращого розподілу завантажуваної з метою поділу суміші матеріалів перші лопаті у коробі із завантажувального боку мають менший діаметр порівняно з розташованими за ними лопатями Короб і розташований всередині нього обертовий вал з лопатями розміщені у кожуху (6), маючому завантажувальний отвір (7) для подачі розділюваної суміші матеріалів, а на іншому КІНЦІ має розвантажувальний отвір (8) для вивантаження пластмаси, що залишається всередині барабана та переміщається обертовими лопатями Крім того, у кожуху (6) є розвантажувальний отвір (9) для відокремленого паперу Для більш ефективного відокремлення паперу можна передбачити (не показаний на кресленні) скребок, що обертається по периметру Короб, а також приводний вал і лопаті більш прийнятне виготовляти з високоміцного та корозійностійкого матеріалу типу нержавіючої сталі Випускні отвори (2) у бічній поверхні ситового короба (1) більш прийнятне мають (не показані на Таким чином, об'єктом даного винаходу є спосхемі) гострі краї, що служать для більш ефективсіб відокремлення у сухому стані в'язкопружних ного розщеплення на волокна центрифугованого матеріалів, таких як пластмаси та каучук, від маназовні через отвори у ситовому коробі (1) подрібтеріалів, що розщеплюються на волокна під дією неного паперу, при цьому ситовий короб (1) встамеханічного навантаження, зокрема паперу, при новлений на опорах у ЗОВНІШНІХ стінках кожуха (6) цьому матеріали, що розділяються, піддають дії значних сил радіального, аксіального і тангенціаДля переміщення часток матеріалу в осьовому льного прискорення та сил зіткнення і потік матенапрямі із забезпеченням достатнього часу їх періалу, що містить волокна, відводять окремо від ребування у пристрої лопаті більш прийнятне розпотоку в'язкопружного матеріалу Цей спосіб відрівернути під деяким кутом, при цьому, наприклад, зняється тим, що в'язкопружні матеріали і матерідля змішаної пластмасової фракції з побутових али, що розщепляються на волокна під дією мехаВІДХОДІВ, утилізацію яких здійснює об'єднання нічного навантаження, є присутніми в основному у Duales System, кут розвороту лопатей може склавигляді композиційних матеріалів і лише матеріал, дати від 5 до 7° що містить волокна, розщеплюють на волокна під Розташований усередині вал з лопатями обедією вказаних сил та відокремлюють від в'язкопртається зі швидкістю у межах від 1000 до 2000, ружного матеріалу, при цьому в'язкопружні матебільш прийнятне від 1200 до 1800 обертів за хвиріали відводять у вигляді потоку матеріалу у праклину, причому швидкість обертання регулюють в тично неподрібненому стані залежності від використовуваної суміші матеріалів Час перебування при цьому становить від 10 с до Матеріал, що відокремлюється, більш прийня2хв тне попередньо подрібнюють до крупності s 50мм Далі, об'єктом винаходу є пристрій для здійсРозмір випускних отворів варіюється від 2 до нення запропонованого способу, що складається 7мм в залежності від крупності часток завантажуіз ситового короба в основному циліндричної форваного матеріалу і потрібного ступеня його поділу ми, бічна поверхня якого має випускні або ВИХІДНІ У більш прийнятному варіанті ситовий короб отвори для проходження крізь них розщепленого має форму багатогранного барабана з однаковими на волокна матеріалу, при цьому з внутрішнього або неоднаковими гранями Було встановлено, що боку ситового короба отвори мають гострі краї для форма ситового короба у вигляді багатогранного посилення розщеплюючої на волокна дії, а усеребарабана істотно підвищує ефективність поділу дині цього короба СПІВВІСНО з ним розташований матеріалу порівняно з циліндричною формою таобертовий приводний вал, на якому закріплені кого короба сполучені з ним лопаті, виконані з можливістю реСпосіб і принцип дії пристрою пояснюються гулювання їхньої швидкості обертання у межах від нижче на прикладах здійснення з посиланням на 1000 до 2000 обертів за хвилину таким чином, щоб креслення, що додаються, на яких показано Виходячи з вищевикладеного, в основу даного винаходу було покладено завдання створити екологічний і технологічно простий щодо здійснення спосіб відокремлення в'язкопружних матеріалів, таких як пластмаси та каучук, від матеріалів, що розщеплюються на волокна під дією високого механічного навантаження, таких як, наприклад, папір та картон з різною питомою вагою Як приклади пластмас можна назвати ПЕНТ (поліетилен низького тиску), ПЕВТ (поліетилен високого тиску), ПП (поліпропілен), полістирол, ПВХ (полівінілхлорид), ПЕТ (поліетилентерефталат) і АБС-пластик Згідно З винаходом несподівано було встановлено, що в'язкопружні матеріли, такі як пластмаси і каучук, можна ВІДДІЛЯТИ ВІД матеріалів, що містять волокна, таких як папір, технологічно простим способом у сухому вигляді шляхом докладання до суміші, яка складається з пластмаси та матеріалу, що містить волокна, високих сил прискорення та зіткнення, при цьому матеріал, що містить волокна, під дією вказаних сил розщеплюється на волокна і виходить через ВІДПОВІДНІ отвори ситового короба, тоді як пластмаса, що не розпадається на волокна, залишається всередині короба і вивантажується в осьовому напрямі Застосування сил прискорення та зіткнення або використання центрифуги для сухого відокремлення паперу від пластмаси слід розглядати як несподіваний факт остільки, оскільки до цього часу центрифуги завжди використовували лише для відокремлення твердої фази від рідкої або рідких фаз одна від одної 44849 на фіг 1 - пристрій для здійснення запропонованого способу у поздовжньому розрізі, на фіг 2 - пристрій у поперечному перетині площиною АА' за фіг І Суміш з пластмаси та паперу подається через завантажувальний отвір (7) і розподіляється першими лопатями з меншим, порівняно з наступними лопатями (4) діаметром всередині ситового короба Вал (3) з лопатями (4), що приводиться в обертання від не показаного на кресленні привода, надає часткам прискорення і забезпечує їх зіткнення, що в кінцевому підсумку призводить до накопичення розщепленого на волокна паперу на ситовому коробі (1) та його подальшого виходу через випускні отвори (2) Одночасно пластмаса переміщується далі в осьовому напрямі і вилучається через розвантажувальний отвір (8) Папір, що накопичується в утворюваному кожухом (6) і ситовим коробом (1) просторі, вилучається через розвантажувальний отвір (9) шляхом пневматичного відсмоктування (на кресленні не показано) Запропонований у винаході пристрій може мати, наприклад, наступні розміри та параметри довжина 1500 мм, діаметр крильчатки 950мм (може варіюватися), ширина зазору між вершинами лопатей і стінками короба в залежності від конструкції останнього макс 25мм, КІЛЬКІСТЬ лопатей х КІЛЬКІСТЬ крильчаток 4 x 1 1 , потужність, що споживається пристроєм 50 - 80кВт, розмір випускних отворів у ситовому коробі 5мм, продуктивність 1т/год Приклад Використовували суміш, що складалася на 90,4% з пакувальної плівки та на 9,6% з крейдова 8 ного паперу Цю суміш подрібнювали за допомогою млина з ситовим коробом діаметром 50мм Папір однорідно розподілений у пластмасі, а суміш суха Після першого проходження суміші через пристрій (перший цикл) одержали наступний результат за поділом Результати першого циклу ВИХІД частка паперу частка пластмаси Кондиційна фракція (%) 93,5 Некондиційна фракція (%) 6,5 6,9 47,9 93,1 52,1 При вторинному завантаженні (другий цикл) кондиційної фракції, одержаної при ПОДІЛІ за перший цикл, досягається наступний результат Результат другого циклу ВИХІД частка паперу частка пластмаси Кондиційна фракція (%) 96,4 Некондиційна фракція (% 4,5 71,5 95,5 28,5 3,6 Таким чином, загалом за два цикли відокремлюють 57,6% завантаженого паперу при виході 90,1% вигляд а А ФІГ. 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90