Спосіб переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (петф)

Реферат: Cпосіб переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ) полягає в тому, що спочатку пляшки подрібнюють у водному середовищі в полімерні пластівці з наступним промиванням, після цього пластівці подають на центрифугу, потім на остаточне промивання і сушіння пластівців. Згідно з винаходом подрібнені до розміру від 5 до 25 мм та висушені пластівці механічно активують у вертикальному відцентровому ріжучому пристрої з внутрішніми абразивними стінками до збільшення їх питомої поверхні у 2-6 разів. Технічний результат: зменшення кількості стадій переробки відходів ПЕТФ-пляшок, в кілька разів зменшення потреби в енергетичних та матеріальних ресурсах спрямованих на переробку, інтенсифікація процесу переробки відходів ПЕТФ-пляшок. UA 110282 C2 (12) UA 110282 C2 UA 110282 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується охорони навколишнього природного середовища, ресурсозбереження, переробки побутових відходів ПЕТФ-пляшок, а саме їх механічної переробки. У зв'язку зі зростанням імпортних і вітчизняних харчових напоїв і продуктів, які упаковані в тару з поліетилентерефталату, різко зросло нагромадження його відходів. Поховання або вивезення на звалище є неперспективними для утилізації ПЕТФ-відходів, так як обсяг відходів і надалі швидко збільшуватиметься. У результаті площі звалищ стрімко зростатимуть, а враховуючи критичну ситуацію, яка склалась із похованням цього виду відходів в Україні, їх подальше захоронення є неприпустимим. З іншого боку, переробка полімерних відходів дозволить розширити сировинну базу промисловості, знизити потребу в первинній сировині, зекономити трудові ресурси і електроенергію та сприятиме, як подальшій охороні довкілля, так і покращенню вже існуючої екологічної ситуації. Тому вирішення проблеми переробки та раціонального використання ПЕТФ-відходів має важливе народногосподарське, економічне та екологічне значення. Відомий спосіб переробки відходів ПЕТФ-пляшок, що включає подрібнення пляшок на здрібнювачі роторного типу, оснащеному високонапірним вентилятором для видалення подрібненого продукту із зони різання і транспортування його в приймальний пристрій або в мийну машину. Розмір отриманих на подрібнювачі пластівців визначається розміром класифікаційних ґраток (від 3 до 25 мм). Потім, подрібнені відходи відмиваються на мийному обладнанні при продуктивності не менше 500 кг/год., так як при меншій продуктивності значна маса паперу і клею (етикетки) залишається на вимитій сировині. При цьому частинки пробок, колечок від пробок під час миття відокремлюються практично на 100 %. Як мийну рідину використовується 0,02 % розчин каустичної соди. Потім вимита ПЕТФ-крихта піддається сушінню, де видаляється до 95 % вологи. При необхідності отримані ПЕТФ-пластівці можуть бути досушені в сушарках, в потоці гарячого повітря [ТОВ "ЕкоПромІнвест" Республіка Бєларусь, м. Брест. Інтернет-джерело http://ecoprominvest.ru/product_ details.php?id=50]. Відомий спосіб переробки відходів ПЕТФ-пляшок, згідно з яким тюки відходів вивантажують на похилий транспортер, що транспортує їх до обертового циліндра для розбивки спресованих тюків, потім відходи переміщуються горизонтальним транспортером, обладнаним тунельним металодетектором, на якому використані ПЕТФ-пляшки сортуються за кольором, після цього відсортовані відходи подають похилим перевантажувальним транспортером до "мокрого" роторного подрібнювача. Після подрібнення відходи піддають механічному сушінню із системою первинної повітряної класифікації для видалення етикеток та частин пробок, потім відходи потрапляють до флотаційної системи, що складається із фрикційної мийки роторного типу з вбудованим вузлом флотації, в якій здійснюється повне відмивання відходів від етикеток, клею та видаляються залишки корків і колечок. Очищені таким чином відходи вивантажувальним шнеком подають до віброводовідокремлювача, де втрачають більшу частину вологи, а з нього, надходять до динамічної сушильної центрифуги, з якої шнеком потрапляють до статичної центрифуги, у якій закінчується висушування відходів. Чисті та висушені відходи потрапляють до роторного подрібнювача, в якому проходить кінцеве подрібнення відходів, а далі до системи вторинної повітряної класифікації з магнітом і прямують на пакування [Торгово-виробнича група "ГалПЕТ" Україна, 79056, м. Львів, вул. Гайдучка, 5. Інтернет-джерело http://www.galpet.com.ua/oborudovanye-dlya-pererabotky]. Основними спільними недоліками вищенаведених способів є багато стадійність та енерго- і матеріалоємність процесу одержання проміжного продукту переробки ПЕТФ-пляшок полімерних ПЕТФ-пластівців, які є лише сировиною, тобто проміжною ланкою між відходами та кінцевим продуктом переробки, а не готовим до використання продуктом. Крім цього ПЕТФпляшки необхідно сортувати перед завантаженням в устаткування за кольором, відокремлювати від схожих за виглядом ПВХ-пляшок і ПВХ-вкладишів, тому що ПВХ надзвичайно шкідливий, бо розкладає ПЕТФ в процесі подальшої термічної переробки пластівців. Хоча частка ПВХ в загальному потоці сировини мала, для сепарації цього типу пластиків необхідно використовувати спеціальний детектор. Окрема проблема - клей для етикеток. Звичайні типи водорозчинного клею легко видаляються, однак застосовують гарячерозплавні, латексні, акрилатні і т.д. клеї, що мають підвищену ступінь адгезії до полімеру, не розчиняються у воді і потребують додаткової обробки. Якщо ж на ПЕТФ пластівцях буде присутня деяка кількість водонерозчинного клею, це вплине на колір полімеру при подальшій переробці пластівців. Відомий спосіб вторинної переробки ПЕТ-пляшок, який включає механічну обробку ПЕТпляшок і полягає в тому, що відрізають дно ПЕТ-пляшки, закріплюють ПЕТ-пляшку з можливістю її обертання навколо повздовжньої осі, фіксують ПЕТ-пляшку за допомогою 1 UA 110282 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 оправки, яку встановлюють з можливістю її переміщення уздовж повздовжньої осі ПЕТ-пляшки, обробляють торець ПЕТ-пляшки різцем, переміщуючи його уздовж повздовжньої осі ПЕТпляшки одночасно з оправкою [патент України на корисну модель № 62821 А, МПК В 29В 17/00, заявл. 23.06.2003, опубл.15.12.2003]. Недоліками даного способу є велика кількість відходів, практично 25-30 % (залишаються не переробленими дно та горловина ПЕТФ-пляшки), що утворюються в результаті такого способу переробки, а їх також необхідно переробляти. Тому називати даний спосіб "переробкою" є технічно та екологічно некоректно, це швидше проміжна стадія переробки. Крім цього, у способі не вказано, як відбуватиметься нарізка фігурної ПЕТФ-пляшки без її розриву, зміни товщини, і чи це взагалі ним можливе, а з цього випливає ще й вибірковість переробки, що ускладнює і без того складний підготовчий трудомісткий процес. Не вказано, яким чином буде відокремлюватись етикетка, а якщо ні, то необґрунтовано чи це впливатиме на якість одержаної продукції, так як залишки клею можуть викликати злипання полімерної нитки у котушці. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб переробки використаних ПЕТ-пляшок, який полягає в тому, що спочатку пляшки подрібнюють у водному середовищі в полімерні пластівці з наступним промиванням, після цього пластівці подають на центрифугу, а після неї здійснюють вторинне дроблення. Для видалення кілець, кришок і етикеток використовують флотаційну установку, після цього пластівці потрапляють на остаточне промивання у ванні чистою водою й сушіння пластівців у трубчастій сушарці [патент України на корисну модель № 57868 U, МПК В 29В 17/00, заявл. 30.09.2010, опубл.10.03.2011]. Запропонований спосіб містить практично мінімальну кількість стадій для одержання якісних ПЕТФ-пластівців, але, як і попередні винаходи, не забезпечує вихід придатного для використання кінцевого продукту, а лише сировиною, яка потребує подальшої переробки. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення механічного способу переробки відходів ПЕТФ-пляшок з одержанням готового продукту, шляхом введенням стадії механічної активації полімерної сировини із одночасним зменшенням стадій переробки відходів ПЕТФпляшок, що дозволить виключити з процесу переробки: сортування відходів полімерних пляшок за кольором та за типом; видалення кілець, корків та етикеток; флотацію; повторне подрібнення; промивку від мийних засобів, все це дозволить зменшити кількість стадій переробки відходів ПЕТФ-пляшок, в кілька разів зменшить потребу в енергетичних та матеріальних ресурсах спрямованих на їх переробку, інтенсифікує процес переробки даного типу відходів, це в результаті значно зменшить негативний вплив на довкілля, що викликаний, як відходами ПЕТФ-пляшок, так і засобами, що використовуються для їх переробки. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ), який полягає в тому, що спочатку пляшки подрібнюють у водному середовищі в полімерні пластівці до розміру від 5 до 25 мм, з наступним промиванням, після цього пластівці подають на центрифугу, потім на остаточне промивання і сушіння пластівців, згідно з винаходом, висушені пластівці механічно активують у вертикальному відцентровому ріжучому пристрої з внутрішніми абразивними стінками до готового продукту зі збільшеною шорсткою питомою поверхнею з покращеними адсорбційними та адгезивними властивостями. Спосіб створений на підставі аналізу експериментальних досліджень і попередніх наукових розробок механічної переробки полімерних відходів, яка є найбільш екологічно безпечним способом переробки відходів даного типу, так як негативно не впливає на зміну їх фізикохімічних властивостей. Як відцентровий ріжучий пристрій було використано електром'ясорубку побутову кутерну "Еліта" ЭМК 025 / 750-1, потужністю 750 Вт, 1000 об/хв, ГОСТ 20469-95 (Виробник - Вінницький електротехнічний завод, Вінниця вул. Червоного Козацтва, 34) всередину якої вставлено перфорований циліндр з абразивними стінками, як у терці. Пропонований спосіб переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ) забезпечує більш повну та комплексну переробку відходів даного типу з одночасним зменшенням кількості етапів переробки, що в результаті значно зменшує енерго- і ресурсоспоживання переробки та дає можливість одержати високоякісний готовий продукт з унікальними властивостями, який можна застосовувати в різних галузях народного господарства, що було не можливо досягти на підставі відомих способів. Продукт виготовлений у результаті застосування запропонованого нами способу переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ) можна застосовувати: як наповнювач для м'яких іграшок, матраців, гіпоалергенних подушок; як наповнювач, що дозволяє замінити вторинне армування у бетонних сумішах; як наповнювач у будівельні матеріали та суміші із високими тепло- та звукоізоляційними властивостями, стійкими до розтріскування, усадки та розшаровування; як основу під будівництво дорожніх покриттів із високими амортизаційними 2 UA 110282 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 властивостями, що значно продовжують термін експлуатації та стійкість до тріщиноутворення дорожнього покриття; як багаторазовий легко відновлюваний адсорбент із дуже великою питомою поверхнею при ліквідації розливу нафтопродуктів, механічної очистки води та стоків та ін. Для пояснення суті винаходу та його переваг, в описі наведено креслення, на якому зображена схема лінії для здійснення способу переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ). Лінія для здійснення способу переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ) складається із подрібнювача 1, фрикційної мийки 2, центрифуги 3, мийки 4, сушарки 5, вертикального відцентрового ріжучого пристрою із абразивними внутрішніми стінками (механічний активатор) 6. Продукти переробки подаються між пристроями за допомогою шнекових транспортерів 7. Спосіб переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ) здійснюється наступним чином. ПЕТФ-пляшки завантажують та подрібнюють у водному середовищі подрібнювача 1 на частинки розміром від 5 до 25 мм, величину розміру частинок корегують за допомогою розміру ґраток подрібнювача, які утримують матеріал у зоні подрібнення до досягнення ним необхідного розміру і вибирають залежно від потрібних розмірів готового продукту. Застосування подрібнення у водному середовищі прискорює процес подрібнення, зменшує знос ріжучих елементів та сприяє інтенсифікації відмивання відходів. Після подрібнення відходи подаються шнековим транспортером 7, у фрикційну мийку, обладнану підігрівачем 2, у якій проходить відмивання відходів від етикеток, забруднення та клею, що значно прискорює покращує гаряча вода і тертя, що створюється у пристрої під час роботи, при необхідності додають мийні засоби чи каустичну соду NaOH. По закінченні відмивання відходи прямують шнековим транспортером 7 у центрифугу 3, за допомогою якої видаляють практично 85-95 % етикеток, бруду та вологи, що у вигляді шламу виводять назовні. Із центрифуги 3 відходи потрапляють шнековим транспортером 7, у мийну камеру 4 з гарячою чистою водою, де походить їх остаточне відмивання, а потім шнековий транспортер 7 доправляє їх у сушарку 5, у якій під впливом потоків гарячого повітря із поверхні відходів випаровується надлишкова волога. Останньою стадією переробки відходів у готову продукцію є механічна активація останніх у вертикальному відцентровому ріжучому пристрою із абразивними внутрішніми стінками 6, у який вони потрапляють за допомогою шнекового транспортера 7. На цій стадії проходить механічна активація відходів, у результаті якої вони розшаровуються у вигляді "попкорну", що приводить до збільшення питомої поверхні в 2-6 разів, у стільки ж зростає і адсорбційна властивість їх поверхні, крім цього новостворена поверхня стає шорсткою, в результаті чого набуває високих адгезивних властивостей. Використання запропонованого способу переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ) дозволяє одержати новий високоякісний готовий продукт, що має високі звуко-, теплоізоляційні, адгезивні, адсорбційні властивості, велику питому поверхню, пластичність, стійкість до хімічного та атмосферного впливу, екологічність, межі застосування якого ще до кінця не вивчено. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 Спосіб переробки відходів пляшок поліетилентерефталату (ПЕТФ), який полягає в тому, що спочатку пляшки подрібнюють у водному середовищі в полімерні пластівці з наступним промиванням, після цього пластівці подають на центрифугу, потім на остаточне промивання і сушіння пластівців, який відрізняється тим, що подрібнення здійснюють до розміру від 5 до 25 мм, а висушені пластівці механічно активують у вертикальному відцентровому ріжучому пристрої з внутрішніми абразивними стінками до збільшення їх питомої поверхні у 2-6 разів. 3 UA 110282 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4