基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法，該方法包括：對廢舊塑料進行輥壓式機械破碎、對破碎的顆粒進一步粉碎、將混合顆粒電暈荷電以及進行荷電衰減分離四個工序。本發明具有成本低、高效、結構簡單、無污染等特點，減少環境污染；無需廢舊塑料識別工序，處理量高，易于工業應用。
【專利說明】基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境保護【技術領域】中的工業廢棄物處理、資源化領域，具體地，涉及多種廢舊硬質塑料的破碎及荷電衰減分選方法，是對廢舊塑料進行回收、再生和資源化的方法。
【背景技術】
[0002]近半個世紀以來，塑料因其廉價、安全、耐久和輕便等特性在各行業中得到了廣泛應用，世界的塑料消耗量也不斷快速升高。據報道，過去20年中全球的平均塑料年產量增長幅度超過5%，2010年全球的塑料產量已接近2億7000萬噸，而塑料的需求量仍在不斷攀升。雖然塑料制品有著較高的耐久度，但每年仍有大量的塑料遭到廢棄。數據顯示，在美國城市固體廢物中，廢舊塑料所占的比例已從1994年的9.5%上升到2010年的12.4%。
[0003]廢舊塑料制品的分子結構牢固，自然條件下分解速度極為緩慢。如聚乙烯(polyethylene, PE)聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC)在土壤中約 300-400 年才能完全降解，長期滯留在土壤里破壞了土壤的透氣性，降低了土壤的蓄水能力，影響了農作物的水分、養分的吸收，阻礙了禾苗根系的生長，會造成農作物的大幅度減產，使耕地劣化。此外塑料添加劑中的重金屬離子及有毒物質會在土壤中擴散、滲透，直接影響地下水質和植物生長。塑料廢棄物對海洋生物造成的危害是石油溢漏危害性的4倍，每年僅丟棄在海洋的廢棄漁具就在15萬噸以上，各種塑料廢品在數百萬噸以上。據統計，每年全球石油產量中約有4%會被用來生產塑料原料，另有4%會被用作生產塑料副產品的燃料。石油資源是有限的，而我國是一個石油消費大國。到2011年我國石油的凈進口量為2.51億噸，成為世界第一大石油凈進口國。需求量猛增導致石油價格暴漲，對塑料工業帶來了很大的供求矛盾和沖擊。
[0004]目前廢舊塑料的資源化處理方法主要有化學方法及物理法。機械物理法易實現工程化，并不會產生二次污染，這種方法備受歡迎。
[0005]經檢索，中國發明專利《一種廢舊塑料資源化處理方法及設備》(明果英等，專利號201210228475.7)，提供一種廢舊塑料資源化處理方法及設備，設備包括破碎分選處理系統和清洗分離處理系統，破碎分選處理系統包括兩級原料輸送帶、兩級破碎機、磁選機、兩級破碎料輸送帶，清洗分離處理系統包括清水槽、沉料輸送帶、鹽水槽、螺旋出料機、以及螺旋輸送器、浮料提升機，本發明方法由破碎分選和清洗分離兩步工藝組成。破碎分選工藝依次由人工分揀、一級破碎、磁選、二級破碎步驟組成，清洗分離工藝采用清水和鹽水兩種不同密度的液體便廢舊塑料各成分分離開來。本發明具有分離效果好、資源回收率高、不產生二次污染等特點。廢舊塑料手工揀選、兩級破碎、磁選、清水浮選，鹽水浮選的分離過程，本發明雖然能夠實現混合塑料的分離，但整個分選過程繁瑣；方法中將所有破碎的物料采用水槽，鹽水槽進行比重差分選，由于許多塑料的密度范圍之間都有重疊或者特征密度十分相近(如PVC和PET的特征密度分別為1.39g -cm-3和1.37g*cm-3),因此單純依靠密度差異分選效率低，產品需要脫水、干燥，并存在著污泥和廢水處理等環境污染治理問題。[0006]中國發明專利《廢舊電子電器回收塑料的高壓靜電分選方法》(樊紅杰等，專利號201110120653.X)，本發明涉及一種廢舊電子電器中塑料的分離純化方法，在以PET材質的摩擦旋流器內攪拌實現相互摩擦，使塑料通過摩擦帶電,依據塑料摩擦帶電性能不同,將摩擦帶電的塑料和回轉電極接觸并提供高壓靜電場，由于離心力和靜電力的復合作用，是從回轉電極上甩出落下的塑料顆粒由于電位不同而呈現不同軌跡并產生一定距離，用帶陽板的容器進行分類收集，從而實現不同種類塑料的分選和純化，最終回收得到以PS、PP、ABS、PVC等為主的單一組份熱塑性塑料顆粒產品純度可達95%。該發明廢舊電子電器破碎、磁選、渦流電選、循環破碎、懸浮風選、高壓靜電分選得到單一組分塑料，整個分選過程繁瑣；方法中懸浮風選無法將密度相近的塑料分離，摩擦旋流器與靜電分選機結構描述不清。
[0007]中國發明專利《一種廢舊塑料識別與分離裝置及方法》(華林等，專利號201210220498.3)，提供一種廢舊塑料識別與分離裝置，包括破碎裝置、摩擦裝置、加速裝置、恒定磁場裝置、比較裝置、及收集裝置；各種標準純塑料或廢舊塑料經過破碎裝置破碎后通過摩擦裝置帶電，帶電后進入加速裝置加速，然后以與磁場方向的夾角大于零的相同速度進入恒定磁場，形成不同的運動軌跡，比較裝置將廢舊塑料顆粒的運動軌跡與各種標準純塑料顆粒的運動軌跡進行比較，從而確定廢舊塑料中與與其具有相同運動軌跡的標準純塑料種類相同。收集裝置收集在磁場中運動軌跡相近的廢舊塑料顆粒。本發明還提供一種廢舊塑料識別與分離方法。該專利需采用標準純塑料與帶選料進行軌跡對比，從而確定廢舊塑料中與其具有相同運動軌跡的標準純塑料種類相同，進行識別與分離；收集裝置收集在磁場中運動軌跡相近的廢舊塑料顆粒；工藝復雜，識別與分離難度高，處理量低，難以工業應用。
[0008]本發明采用的廢舊硬質塑料的破碎與荷電衰減分選方法，利用塑料顆粒荷電衰減率不同的特性實現分選，工藝流程簡單，適用范圍廣，無需識別程序，處理量高，易于工業應用。且無污染等特點，減少環境污染。
【發明內容】
[0009]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種廢舊硬質塑料的破碎與荷電衰減分選方法，該方法將混合塑料進行有效的破碎與分離富集，實現對廢舊塑料的回收、再生和資源化處理。
[0010]為實現以上目的，本發明的技術解決方案如下:
[0011]一種基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法，其特點在于，該方法包括:對廢舊塑料進行棍壓式機械破碎、對破碎的顆粒進一步粉碎、將混合顆粒電暈荷電以及進行荷電衰減分離四個步驟，具體的:
[0012]步驟一、經傳送帶將廢舊硬質塑料通過棍式破碎機破碎成粒度為的碎片;
[0013]步驟二、經傳送帶將破碎的碎片通過輸送到中速沖擊粉碎機,進一步粉碎成粒度為0.8mm-2mm的塑料顆粒；
[0014]步驟三、將被粉碎的塑料顆粒由喂料器均勻的送入接地導軌上，塑料顆粒隨接地導軌的金屬皮帶運動到電暈荷電區，電暈荷電區由與接地導軌軸向平行的柱狀靜電極與絲狀電暈極串聯并與負極高壓電源連接構成，通過電暈電極所產生的負離子轟擊而使塑料顆粒帶負電荷；
[0015]步驟四、荷電后的塑料顆粒與接地導軌接觸，隨接地導軌的金屬皮帶運動到靜電場區，靜電場區是包括分離輥，該分離輥通過第一電刷與正極高壓電源連接，使接地導軌與分離輥之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的塑料顆粒被帶離接地導軌并吸附在分離輥上，隨分離輥一起運動并經毛刷刷下落入大電荷產物收集區，保留電荷量小的塑料顆粒隨接地導軌運動落入小電荷產物收集區，中間體塑料顆粒被帶離接地導軌后落入中間體產物收集區。
[0016]還包括步驟五，落入中間體產品收集區的中間體塑料顆粒經由傳送帶送入所述的喂料器。
[0017]步驟一中，所述的對輥式破碎機的齒間距為3mm。
[0018]步驟二中，所述的中速沖擊粉碎機的轉速小于或等于700轉/分。優選地，步驟一和步驟二中，根據廢舊塑料的種類和需要破碎的粒度要求，確定對輥式破碎機和高速沖擊粉碎機的工藝參數，所述對輥式破碎機齒間距為3mm，所述中速沖擊粉碎機的轉速為700轉/分以及以下。
[0019]本發明的工作原理:被粉碎后的混合塑料顆粒由喂料器均勻的送入接地導軌上，塑料顆粒隨接地導軌運動到電暈荷電區，電暈荷電區由軸向平行的柱狀靜電極與絲狀電暈極串聯組成的電極機構產生，電暈電極連接負極高壓電源，通過電暈電極所產生的負離子轟擊而使入料顆粒都帶負電荷。荷電后的顆粒與接地導軌接觸，不同的物料顆粒荷電衰減率不同，在相同的衰減時間內保留電荷量不同，接地導軌末端配置荷電衰減分離輥，分離輥連接正極高壓電源，在接地導軌與分離輥之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的顆粒被帶離接地導軌并吸附在分離輥上，隨分離輥一起運動被毛刷刷下落入大電荷產品收集區，保留電荷量小的顆粒隨接地導軌運動落入小電荷產品收集區，而中間體物料被帶離接地導軌且沒吸附到分離輥上落入中間體產品收集區。中間體產品由傳送帶送入喂料器循環加料。
[0020]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0021]本發明基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法與多步復雜破碎后的密度差水選、風力浮選比，具有成本低、高效、結構簡單、無污染等特點，減少環境污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明方法的流程圖；
[0023]圖2為本發明中荷電衰減分選裝置原理圖；
[0024]圖3為實現本發明方法中實現荷電衰減分選的荷電衰減分選裝置結構示意圖；
[0025]圖中，I為喂料器,2為接地導軌,3為柱狀靜電極,4為絲狀電暈極,5為荷電衰減分選輥，6為毛刷，7為大電荷產物收集槽，8為小電荷產物收集槽，9為中間體收集槽，10為絕緣體框架，11為水平滑槽，12為傾斜滑槽，13為圓弧滑槽，14為傾斜滑槽，15為第一電刷，16為第二電刷，17為振動加料器；
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。。
[0027]如圖1所示,本實施例提供破碎與荷電衰減分選方法,采用對棍式破碎機-中速粉碎-電暈荷電-荷電衰減分選方法，包括:對廢舊塑料進行輥壓式機械破碎、對破碎的顆粒進一步粉碎、將混合顆粒電暈荷電以及進行荷電衰減分離四個工序；具體的:
[0028]步驟一、首先用傳送帶把廢舊塑料產品輸送到對輥式破碎機，將廢舊塑料破碎成粒度為的碎片；
[0029]步驟二、再采用傳送帶把粒度為的廢舊塑料碎片輸送到中速沖擊粉碎機，進一步把廢舊塑料粉碎成0.8mm-2mm的塑料顆粒；
[0030]步驟三、將被粉碎的塑料顆粒由喂料器均勻的送入接地導軌上，塑料顆粒隨接地導軌運動到電暈荷電區，電暈荷電區由軸向平行的柱狀靜電極與絲狀電暈極串聯組成的電極機構產生，電暈電極連接負極高壓電源，通過電暈電極所產生的負離子轟擊而使入料顆粒都帶負電荷。
[0031]步驟四、荷電后的顆粒與接地導軌接觸，不同的物料顆粒荷電衰減率不同，在相同的衰減時間內保留電荷量不同，接地導軌末端配置荷電衰減分離輥，分離輥連接正極高壓電源，在接地導軌與分離輥之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的顆粒被帶離接地導軌并吸附在分離輥上，隨分離輥一起運動被毛刷刷下落入大電荷產品收集區，保留電荷量小的顆粒隨接地導軌運動落入小電荷產品收集區，而中間體物料被帶離接地導軌沒吸附到分離輥上落入中間體產品收集區。中間體產品由傳送帶送入喂料器循環加料。
[0032]本實施例所述電暈荷電導軌由接地金屬導軌，圓柱狀靜電極，絲狀電暈極，負極高壓電源組成。接地導軌表面為光滑金屬皮帶，物料隨金屬皮帶運動，進入電暈荷電區。電暈荷電區由軸向平行的柱狀靜電極與絲狀電暈極串聯組成的電極機構產生，通過電暈電極所產生的負離子轟擊而使入料顆粒都帶負電荷。
[0033]本實施例采用的荷電衰減分選方法如圖2所示，首先被粉碎后的混合塑料顆粒由喂料器I均勻的送入接地導軌2上，塑料顆粒隨接地導軌2運動到電暈荷電區，電暈荷電區由軸向平行的柱狀靜電極3與絲狀電暈極4串聯組成的電極機構產生，電暈電極4連接負極高壓電源，通過電暈電極4所產生的負離子轟擊而使入料顆粒都帶負電荷。荷電后的顆粒與接地導軌2接觸，不同的物料顆粒荷電衰減率不同，在相同的衰減時間內保留電荷量不同，接地導軌2末端配置荷電衰減分離輥5，分離輥5連接正極高壓電源，在接地導軌2與分離輥5之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的顆粒被帶離接地導軌2并吸附在分離輥5上，隨分離輥5 —起運動被毛刷6刷下落入大電荷產品收集區7，保留電荷量小的顆粒隨接地導軌2運動落入小電荷產品收集區8，而中間體物料被帶離接地導軌2且沒吸附到分離輥上落入中間體產品收集區9。中間體產品由傳送帶送入喂料器循環加料。
[0034]實現本發明方法中荷電衰減分選的裝置具體結構如圖3所示，包括接地導軌，電暈荷電裝置和荷電衰減分選輥裝置，具體的:
[0035]所述的接地導軌2表面為光滑金屬皮帶覆蓋，金屬皮帶通過第二電刷16實現接地連接。接地導軌兩側由絕緣板10圍成框架結構，絕緣板10上設置水平滑槽11、傾斜滑槽12用于調節電暈荷電裝置的位置與荷電衰減分選輥裝置的位置。接地導軌尾部下方設置小電荷產物收集槽8，接地導軌尾部外側下方設置中間體產物收集槽9 ；
[0036]所述的電暈荷電裝置包括圓柱狀靜電極3、絲狀電暈極4，其中:圓柱狀靜電極3與絲狀電暈電極4平行放置在接地導軌2中部上方，圓柱狀靜電極3與絲狀電暈極4連接負極高壓電源，電暈荷電裝置位置由水平滑槽11與傾斜滑槽12控制在一定范圍內可調。
[0037]所述的荷電衰減分選輥裝置包括荷電衰減分選輥5、毛刷6、大電荷收集槽7，其中:荷電衰減分選輥5表面為導電金屬材質并通過第一電刷15與正極高壓電源連接，分選輥5設置在接地導軌尾部上方，分選輥5右邊側設置毛刷6，毛刷6下方設置大電荷產物收集槽7，分選輥5位置由圓弧滑槽13與傾斜滑槽14控制在一定范圍內可調。
[0038]本發明對輥式破碎機、中速沖擊粉碎機和荷電衰減分選的裝置組成封閉系統，系統之間采用傳送帶進行物料的輸送，整個系統在密封條件下進行，無三廢排放，減少環境污染。
[0039]本發明同密度分選與光電分選相比具有處理量高，易于工業應用，成本低、高效、結構簡單、無污染等特點。
[0040]本實施例中柱狀靜電極3、絲狀電暈電極4上設置有調節滑槽，用以調節電極的與接地導軌2的距離。
[0041]本實施例中荷電衰減分離輥5角度0-90度可調。
[0042]本實施例中所有電極施加電壓為5kV - 60kV,電流為2mA - 5mA。
[0043]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法，其特征在于，該方法包括:對廢舊塑料進行輥壓式機械破碎、對破碎的顆粒進一步粉碎、將混合顆粒電暈荷電以及進行荷電衰減分離四個步驟，具體的: 步驟一、經傳送帶將廢舊硬質塑料通過棍式破碎機破碎成粒度為的碎片； 步驟二、經傳送帶將破碎的碎片通過輸送到中速沖擊粉碎機,進一步粉碎成粒度為0.8mm-2mm的塑料顆粒； 步驟三、將被粉碎的塑料顆粒由喂料器均勻的送入接地導軌上，塑料顆粒隨接地導軌的金屬皮帶運動到電暈荷電區，電暈荷電區由與接地導軌軸向平行的柱狀靜電極與絲狀電暈極串聯并與負極高壓電源連接構成，通過電暈電極所產生的負離子轟擊而使塑料顆粒帶負電荷； 步驟四、荷電后的塑料顆粒與接地導軌接觸，隨接地導軌的金屬皮帶運動到靜電場區，靜電場區是包括分離輥，該分離輥通過第一電刷與正極高壓電源連接，使接地導軌與分離輥之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的塑料顆粒被帶離接地導軌并吸附在分離輥上，隨分離輥一起運動并經毛刷刷下落入大電荷產物收集區，保留電荷量小的塑料顆粒隨接地導軌運動落入小電荷產物收集區，中間體塑料顆粒被帶離接地導軌后落入中間體產物收集區。
2.根據權利要求1所述的基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法，其特征在于，還包括步驟五，落入中間體產品收集區的中間體塑料顆粒經由傳送帶送入所述的喂料器。
3.根據權利要求1或2所述的基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法，其特征在于，步驟一中，所述的對輥式破碎機的齒間距為3mm。
4.根據權利要求1或2所述的基于荷電衰減分選的廢舊硬質塑料的回收利用方法，其特征在于，步驟二中，所述的中速沖擊粉碎機的轉速小于或等于700轉/分。
【文檔編號】B03C3/40GK103707436SQ201310695084
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】李佳, 許振明 申請人:上海交通大學