Флотационная сепарация с использованием силы тяжести

Сырье загружается в резервуар, наполненный жидкостью с известной удельной плотностью, к примеру водой или водно-солевым раствором. Сепарация позволяет крупным частицам лечь на дно, а легким всплыть на поверхность и двигаться с помощью лопаток или лопастей к выходным валкам. Тяжелые компоненты периодически удаляются со дна резервуара.

Рис. 4 - Флотационная сепарация

Подбирая плотность жидкости, можно задать точку сепарации.

Воду можно использовать для разделения ПП, ПЭНП и ПЭВП от ПС, ПВХ и ПЭТ. Жидкость с плотностью около 930 кг/м3 применяется для отделения ПП и ПЭНП от ПЭВП; ПП и ПЭНП можно затем разделить с помощью жидкости с плотностью примерно 910 кг/м3. ПС и ПВХ разделяются в жидкости с плотностью 1150 кг/м3. Смешение или наполнение полимера может изменить его плотность до той точки, когда возникнут трудности в реализации флотационной технологии. Наклейки, остаточные адгезивные добавки, металлы и металлопластиковые композиции также вызывают трудности и поэтому разработаны способы удаления этих посторонних материалов до того, как смесь полимерных отходов поступит на сепарацию. Пример: этап отмывания в растворителях на основе тетрахлорэтилена или гексана добавлен к классической водной отмывке. Эти растворители не только удаляют клей, но также и токсические органические соединения, которые хранились потребителями в бутылках из-под напитков, или которые присутствуют в полимере в качестве химикатов-добавок и неизбежно окажутся в конечных продуктах.

Флотационная сепарация в центробежном поле

Гидроциклон

Гидроциклон и сортирующие центрифуги работают по принципу флотационной сепарации. Центробежные силы втягивают загруженный материал в круговое движение с центробежным ускорением, превышающим в 250 раз ускорение свободного падения. Ускорение заставляет тяжелые частицы уходить наружу, а частицы с плотностью меньшей, чем среда, собираться в центре циклона. Трубка, вводимая сверху в центральную часть циклона, отсасывает плавающий материал. Изменение плотности жидкости влияет на параметры сепарации. Чтобы гидроциклон работал как сепаратор, необходимо, чтобы частицы были одинакового размера.

Рис. 5 – Схема гидроциклона

Центробежные силы, генерируемые в гидроциклоне, многократно использовались для разделения полимеров. В гидроциклоне скорость потока, отнесенная к площади разделения, в 100 раз больше, чем в статическом флотационном сепараторе. В отличие от флотации, загрязнение полимеров является незначительной задачей для этой технологии. С помощью гидроциклонов можно отделить ПС, ПЭТ и ПВХ один от другого или от поливинилового спирта; полиолефины – от твердых бытовых отходов; ПЭТ от ПЭ, ПП и бумаги.

Центрифуги

Центрифуги с жестким корпусом разделяют твердые материалы при их удельной массе (принцип флотации), значительно улучшают качество сепарации и снижают содержание остаточной влаги в разделяемых объектах. Пластмассы, предназначенные для сепарирования, сначала подвергаются измельчению во влажных мельницах до наибольшего размера 12-16 мм. Затем они освобождаются от прилипших примесей во фрикционных моющих машинах и направляются во взбалтывающие резервуары. Отсюда взбаламученная гидросмесь перекачивается в конический цилиндрический сосуд, снабженный ещё одним конусом и спиральным ходом, прикрепленным к внутренней конструкции. Сосуд и спираль с большими, но различными скоростями в одном и том же направлении, приводят гидросмесь в движение. Смесь из твердых частиц и жидкости прокачивается через питающую трубку и приходит через подающие порты в спирали во вращающийся сосуд. Частицы ускоряются. Центробежная сила в жестком корпусе центрифуги прижимает к стенке частицы с удельной массой, превышающей удельную массу жидкости. Спираль отводит их до конического отстойника, откуда они удаляются через выходные отверстия.

Рис. 5 – Схема центрифуги

Легкая фракция всплывает и уносится жидкостью на другой конец центрифуги. Эффективность сепарации приблизительно 99,8%.