СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАССОВЫХ ОТХОДОВ, БЕДНЫХ МЕТАЛЛАМИ
METHOD AND UNIT FOR PROCESSING PLASTIC WASTES POOR IN METAL CONTENT

Изобретение относится к способу и установке для переработки пластмассовых отходов, бедных металлами, в частности, металлосодержащих отходов шредера, в частности, смесей веществ, бедных металлами, богатых пластмассами, образовавшихся по меньшей мере частично в процессе работы шредера для утилизации автомобилей, в котором пластмассовые отходы разделяются на легкую фракцию (необработанная волоконная или пылевая масса) и на тяжелую фракцию (фракцию, богатую пластмассами).
Способ обработки отходов шредера известен, например, из ЕР 1332001 В1. В описанном здесь процессе вначале в ходе отдельных предварительных операций осуществляют переработку легкой и тяжелой фракций шредера. Во время предварительной операции переработки легкой фракции шредера после отделения фракции пенопластов и при необходимости фракции волокон осуществляется измельчение остающейся фракции до получения кусков размером <50 мм. От измельченной фракции отделяется ферромагнитная фракция. Остающаяся неферромагнитная фракция участвует в процессе измельчения, в ходе которого происходит дальнейшее расщепление материала. Из хорошо расщепленного материала на последующем этапе переработки отделяется песчаная фракция с размером кусков <4 мм. Остающаяся фракция подвергается воздушной сепарации и разделению по плотности, и таким образом фракция разделяется на легкую фракцию из волоконной (пылевой) массы и на тяжелую фракцию. Тяжелая фракция шредера подвергается сепарации на предмет наличия ферромагнитных компонентов. Затем следуют сортировка остального потока и отделение фракции, содержащей цветные металлы. Это может происходить таким образом, что сначала осуществляют сортировку на фракции с размером кусков больше и меньше 20 мм и что эта фракция подается отдельно на отделение металла. При этом на первом плане стоит по возможности наиболее аккуратное разделение по веществам на фракцию, содержащую цветные металлы, и остающуюся фракцию, бедную металлами. При последующей сортировке происходит отделение песчаной фракции с диаметром кусков менее 6 мм. Затем остающаяся крупнозернистая фракция, бедная металлами, разделяется на тяжелую фракцию, а также на высокоплотную остаточную фракцию. В ходе последующего основного процесса тяжелые фракции из обоих предварительных процессов объединяются. Сначала они расщепляются на последующем этапе измельчения. После измельчения происходят разделение по плотности и отделение легкой фракции, состоящей из пластмассы в размолотом виде. Остающаяся тяжелая фракция большей частью состоит из цветных металлов.
Кроме того, из описания к патенту DE 10334646 B4 известны способ и установка для переработки легкой фракции шредера после измельчения скрапа и металлосодержащих отходов, когда легкая фракция шредера в виде отходов проходит через этапы измельчения, классификации и воздушной сепарации. При этом загружаемый материал сначала в рамках селективного измельчения проходит переработку таким образом, что хрупкие минеральные компоненты, такие как, например, стекло, керамика, бетон и песок, при последующем грохочении полностью превращаются в тонкоизмельченный материал, а остаточные компоненты, в значительной мере нераздробленные при ударном дроблении, такие как, например, пластмасса, резина, металлы, выходят в виде крупных кусков. При этом для тонкоизмельченного материала указывается крупность кусков <2 мм, а для не измельченных или не измельчаемых компонентов - 2-20 мм и >20 мм.
В выложенном описании к заявке DE 102004045 821 B4 предлагаются способ и установка для переработки легкой фракции шредера после измельчения скрапа и металлосодержащих отходов, при которых материал сначала проходит процесс разрыхления и сушки. Если в потоке загружаемого материала еще присутствуют массивные элементы, толстостенные металлические блоки и крупные камни, релевантные с точки зрения безопасности, то они отделяются с помощью сортировщика тяжелых материалов. Затем легкая фракция шредера подвергается грохочению, причем сначала появляется крупный материал размером >20 мм, а также промежуточный продукт размером <20 мм. Промежуточный продукт для отделения составляющей тонкоизмельченного материала (песчаной фракции) размером <2 мм подается на дальнейшее грохочение. В результате наряду с песчаной фракцией появляется фракция с крупностью 2-20 мм. Затем фракции с крупностью 2-20 мм и >20 мм подвергаются воздушной сепарации с помощью многоступенчатого зигзагообразного сепаратора, причем из-за различия скоростей воздуха на отдельных ступенях сепарации появляются два продукта, состоящих из волокна, пенопластов, пленок и дерева, один или два продукта, состоящих из кусковой пластмассы и резины, а также металлический продукт и продукт, содержащий более крупные минеральные компоненты.
Кроме того, из описания к патенту DE 19629473 C2 известен способ переработки смеси пластмасс, образующейся при утилизации автомобилей. Здесь на первом этапе переработки с помощью магнитного сепаратора отделяются ферромагнитные компоненты. После этого предусмотрена грубая сепарация >10 мм, после которой компоненты крупностью >10 мм подвергаются процессу измельчения и снова подаются на грубую сепарацию. Затем компоненты крупностью <10 мм подвергаются тонкой сепарации >2 мм, и, таким образом, выделяется необработанная песчаная фракция размером <2 мм. После этого остающаяся фракция на очередном этапе подвергается разделению на легкий и тяжелый материалы.
Задачей изобретения является создание способа и установки, с помощью которых могут обрабатываться пластмассы, бедные металлами, и при которых в результате механического процесса переработки получаются высококачественные неочищенные (сырые) фракции, из которых с помощью последующих процессов очистки могут производиться фракции материалов, пригодных для использования.
Задача решается за счет способа переработки пластмассовых отходов, бедных металлами, согласно независимому пункту 1, а также за счет установки для переработки пластмассовых отходов, бедных металлами, согласно независимому пункту 13. Предпочтительные варианты выполнения изобретения представлены в зависимых пунктах.
В соответствии со способом согласно изобретению, при котором пластмассовые отходы, бедные металлами, разделяют на легкую и тяжелую фракции, последовательно осуществляют следующие этапы:
- выделяют ферромагнитные компоненты из отходов, богатых пластмассами,
- отделяют первую сырую песчаную фракцию,
- измельчают богатую пластмассами фракцию со сниженным содержанием металлов, остающуюся после отделения первой сырой песчаной фракции,
- отделяют вторую сырую песчаную фракцию после измельчения остающейся фракции, богатой пластмассами,
- разделяют остающуюся фракцию, богатую пластмассами, на легкую и тяжелую фракции.
Здесь существенным аспектом изобретения является отделение первой сырой песчаной фракции после отделения ферромагнитных компонентов, благодаря чему часть компонентов, не причисляемых к перерабатываемой фракции, богатой пластмассами, уже весьма своевременно извлекается из отходов, богатых пластмассами, и тем самым дальнейшему процессу подвергаются лишь те компоненты, которые отделяются на этом этапе переработки. Таким образом, в процессе переработки могут участвовать большие количества материала, который действительно еще нуждается в переработке. Кроме того, издержки, связанные с износом, на последующих этапах переработки сокращаются.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения отделение первой сырой песчаной фракции осуществляют путем грохочения, в частности грохочения при размере отверстий в диапазоне 10-14 мм, предпочтительно, 10-20 мм.
Отделение второй сырой песчаной фракции предпочтительно также осуществляют путем грохочения, однако грохочения предпочтительно при размере отверстий в диапазоне 4-8 мм, в частности, при размере отверстий порядка 4-6 мм.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения способа согласно изобретению после этапа отделения первой сырой песчаной фракции может быть осуществлен этап отделения неферромагнитных металлических компонентов. Этим достигается то, что большая часть неферромагнитных металлических компонентов отделяется уже на этой стадии переработки, а не только при последующем облагораживании отдельных фракций. Кроме того, в результате эти компоненты снова оказываются пригодными для использования на более ранней стадии переработки. Отделение металлических элементов может быть также предусмотрено в качестве поэтапного отделения ферромагнитных компонентов, причем на первом этапе происходит повторное отделение ферромагнитных компонентов, а на втором этапе - отделение неферромагнитных металлических компонентов. Отделение неферромагнитных металлических компонентов может осуществляться либо путем воздушной сепарации, либо путем индуктивного отделения металлов.
После отделения первой песчаной фракции или при необходимости после отделения неферромагнитных металлических компонентов в соответствии с вариантом выполнения способа согласно изобретению предусмотрено отделение тяжелого материала. Во время этого этапа переработки удаляются крупные и тяжелые элементы, например путем отделения с помощью воздушной сепарации, благодаря чему уменьшается также износ на последующих этапах переработки.
Согласно варианту выполнения способа разделение остающейся фракции, богатой пластмассами, на легкую и тяжелую фракции осуществляется с помощью воздушной сепарации.
Другой предпочтительный вариант выполнения способа согласно изобретению предусматривает, чтобы измельчение фракции, богатой пластмассами, остающейся после отделения первой сырой песчаной фракции, осуществлялось таким образом, что объем компонентов легкой фракции, содержащихся во фракции, богатой пластмассами, увеличивался, благодаря чему на более поздних этапах разделения пластмассовой фракции на легкую и тяжелую фракции это разделение могло бы происходить более аккуратно и с меньшими затратами.
В соответствии с вариантом выполнения изобретения содержание металлов в перерабатываемых пластмассовых отходах, бедных металлами, богатых пластмассами, составляет <20%, в частности, около 5% от общей массы.
3
3
Предпочтительно, в соответствии со способом согласно изобретению образуются легкая фракция, богатая пластмассами, со средним насыпным весом <0,2 т/ми тяжелая фракция, богатая пластмассами, с насыпным весом >0,3 т/м.
Согласно изобретению перерабатываемые отходы, богатые пластмассами, по меньшей мере частично могут быть металлосодержащими отходами шредера, предпочтительно, по меньшей мере частично отходами, бедными металлами, богатыми пластмассами, получаемыми в процессе работы шредера для утилизации автомобилей, и, в частности, содержать легкую и/или тяжелую фракции шредера.
Согласно изобретению установка для переработки бедных металлами пластмассовых отходов содержит последовательно установленные средства, с помощью которых последовательно выполняются по меньшей мере этапы:
- выделения ферромагнитных компонентов из отходов, богатых пластмассами,
- отделения первой сырой песчаной фракции,
- измельчения богатых пластмассами отходов, остающихся после отделения первой сырой песчаной фракции,
- отделения второй сырой песчаной фракции после измельчения остающейся пластмассовой фракции,
- разделения остающихся отходов, богатых пластмассами, на легкую и тяжелую фракции.
Существенным аспектом изобретения является использование устройства для отделения первой сырой песчаной фракции после выделения ферромагнитных компонентов из пластмассовых отходов, благодаря чему часть компонентов, не причисляемых к перерабатываемой пластмассовой фракции, уже весьма своевременно извлекается из отходов, богатых пластмассами, и тем самым дальнейшему процессу подвергаются лишь остающиеся компоненты. Таким образом, в процессе переработки могут участвовать большие количества материала, который действительно еще нуждается в переработке. Кроме того, издержки, связанные с износом, на последующих этапах переработки сокращаются.
В соответствии с вариантом установки согласно изобретению в качестве средства для отделения ферромагнитных компонентов предусматривается магнитный сепаратор.
Кроме того, в соответствии с усовершенствованным вариантом в качестве средства для отделения первой сырой песчаной фракции предусмотрен грохот, предпочтительно, с размером отверстий в диапазоне 10-14 мм, в частности, с размером отверстий в диапазоне 10-12 мм.
В качестве средства для отделения второй сырой песчаной фракции также может быть использован грохот, в частности, с размером отверстий в диапазоне 4-8 мм, предпочтительно, с размером отверстий в диапазоне 4-6 мм.
В соответствии с очередным предпочтительным вариантом выполнения установки согласно изобретению к средствам для отделения первой сырой песчаной фракции последовательно подключены средства для отделения неферромагнитных металлических компонентов (металлической фракции). В качестве средств для отделения неферромагнитной металлической фракции могут быть использованы средства для вихревого отделения или средства для индуктивного отделения металлов на основе электропроводности компонентов.
Благодаря предусмотренному здесь отделению неферромагнитной металлической фракции добиваются того, чтобы большая часть неферромагнитных металлических компонентов отделялась уже на этой стадии переработки, а не только при последующем облагораживании отдельных фракций. Кроме того, в результате эти компоненты снова оказываются пригодными для использования на более ранней стадии переработки.
В качестве средства для чувствительного отделения металла может быть использован, например, металлический сепаратор, работающий на основе электропроводности компонентов.
В соответствии с другим усовершенствованным вариантом выполнения изобретения после средств для отделения первой сырой песчаной фракции или после средств для отделения неферромагнитных металлических фракций, если они есть, предусмотрены средства для отделения тяжелого материала, предпочтительно с помощью воздушной сепарации, для сепарирования тяжелого материала. В результате отделения крупных компонентов может быть уменьшен износ последующих элементов установки.
Другой вариант выполнения изобретения предусматривает, чтобы средства для разделения остающейся фракции, богатой пластмассами, на легкую и тяжелую фракции были средствами для воздушной сепарации.
Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы средства для измельчения фракции, остающейся после отделения первой сырой песчаной фракции, были выполнены таким образом, чтобы объем компонентов легкой фракции, содержащихся во фракции, богатой пластмассами, увеличивался, благодаря чему последующее разделение фракции, богатой пластмассами, на легкую и тяжелую фракции может осуществляться более аккуратно и с меньшими затратами.
Ниже изобретение более подробно описывается на примере выполнения, на соответствующей фигуре изображена блок-схема последовательных этапов переработки для получения богатой пластмассами легкой фракции (неочищенной волоконной или пылевой массы) LF и богатой пластмассами тяжелой фракции (неочищенного гранулята) SF, которые могут следовать, например, за операцией, осуществляемой шредером для утилизации автомобилей. Наряду с отходами процесса работы шредера, которые обеднены металлами и богаты пластмассами, с помощью изобретения могут быть переработаны и другие отходы, богатые пластмассами. При утилизации старых автомобилей сначала в ходе самой по себе известной предварительной технологической операции шредера в процессе измельчения расщепляются металлосодержащие отходы. В последующем с помощью вытяжного устройства происходит отделение летучей легкой фракции SLF шредера. Тяжелый нелетучий поток вещества, остающийся после вытяжки, разделяется на магнитном сепараторе на ферромагнитную и неферромагнитную фракции. Ферромагнитная фракция называется скрапом шредера и представляет собой первичный продукт шредера, непосредственно используемый в металлургии. Остающаяся тяжелая неферромагнитная фракция называется тяжелой фракцией SSF шредера.
Другая возможность операции, осуществляемой шредером, заключается в том, что в ходе нее металлосодержащие отходы в результате измельчения расщепляются, и в последующем происходит их разделение на металлосодержащую фракцию или фракции и фракцию, бедную металлами, богатую пластмассами.
Легкая фракция SLF шредера одна или вместе с тяжелой фракцией SSF, а при необходимости с другими пластмассовыми отходами, бедными металлами, согласно изобретению продолжает перерабатываться и в случае подверженности процессу согласно изобретению они называются отходами КА, бедными металлами, богатыми пластмассами. Содержание металла в этих отходах, богатых пластмассами, составляет <20%, предпочтительно, содержит порядка 5% металла.
Для подачи отходов, бедных металлами, богатых пластмассами, предусмотрены несколько загрузочных резервуаров В1 и/или В2 с тем, чтобы отделить процесс переработки согласно изобретению, например технологическую операцию шредера, от предшествующих процессов.
На первом этапе V1 переработки ферромагнитные компоненты FE с помощью магнитного сепаратора МА1 отделяются в качестве ферромагнитной фракции, которая тем самым может включаться в металлургический процесс переработки для вторичного использования в качестве сырья. Затем следует отделение V2 первой сырой песчаной фракции RS1 с помощью грохота SE1, содержащего в примере выполнения отверстия размером в диапазоне 10-12 мм. В результате отделения этой сырой песчаной фракции разгружаются последующие этапы переработки в отношении отделенной сырой песчаной фракции. К этапу V2 переработки примыкает этап «отделения неферромагнитных металлических компонентов» (неферромагнитной металлической фракции), как то: медь, латунь и алюминий. Предпочтительно, здесь могут быть использованы средства NE1 для вихревого отделения или для чувствительного отделения металлов с помощью обнаружения по цвету или плохой окраске. Здесь оправдало себя использование установки VARISORT фирмы «S & S GmbH». Очередной этап V4 переработки по отделению крупных компонентов в значительной степени снижает износ на следующем этапе V5 переработки по основному измельчению. На этапе V4 переработки для отделения крупных компонентов SG могут быть использованы средства ST для отделения с помощью воздушной сепарации, так называемые системы «Air Knife» (воздушного ножа). После отделения тяжелого материала на этапе V5 переработки происходит измельчение остающейся фракции с помощью молотковой дробилки МН. При этом измельчение осуществляется таким образом, что объем легкой фракции (неочищенной волоконной или пылевой массы) LF, содержащейся в остающихся фракциях, увеличивается, благодаря чему на более позднем этапе V7 переработки возможно улучшенное и более аккуратное фракционное разделение остающихся фракций на легкую фракцию (неочищенную волоконную или пылевую массу) LF и тяжелую фракцию (неочищенный гранулят) SF. Для разделения остающейся фракции согласно примеру выполнения предусмотрены средства (WS) воздушной сепарации. Между этапом V5 переработки по измельчению, предпочтительно до крупности 30 мм, в частности до 20 мм, и этапом V7 переработки по разделению остающихся фракций предусмотрен этап переработки V6, на котором с помощью грохота SE2 отделяется вторая сырая песчаная фракция RS2. Размер отверстий грохота SE2 предпочтительно располагается в диапазоне 4-6 мм.
3
3
С помощью способа согласно изобретению и установки согласно изобретению в качестве конечных продуктов получают фракцию LF неочищенной волоконной или пылевой массы, имеющую в среднем насыпной вес <0,2 т/м, и фракцию SF сырого гранулята, имеющую в среднем насыпной вес >0,3 т/м, которые после облагораживания могут быть поданы на утилизацию согласно материалу.
Перечень позиций
SSF
тяжелая фракция шредера
SLF
легкая фракция шредера
LF
легкая фракция (неочищенная волоконная или пылевая масса)
SF
тяжелая фракция (неочищенный гранулят)
KA
отходы, бедные металлами, богатые пластмассами
В1, В2
загрузочный резервуар
V1-V7
этапы
МА1
магнитный сепаратор
RS1
первая сырая песчаная фракция
SE1
первый грохот
NE1
средства отделения неферромагнитных металлических компонентов
ST
средства отделения с помощью воздушной сепарации
МН
ударная дробилка
RS2
вторая сырая песчаная фракция
SE2
грохот
FE
ферромагнитные компоненты
NE
неферромагнитные компоненты
ST
средства отделения тяжелого материала
SG
тяжелый материал
FE
ферромагнитные компоненты
WS
средства для разделения на легкую и тяжелую фракции