废旧塑料的破碎及高压静电分离方法
【专利摘要】本发明提供了一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，该方法采用四齿辊式破碎机-高速粉碎-涡气流荷电-高压静电分离方法，包括：对废旧塑料进行机械破碎、对破碎的颗粒进一步粉碎、将混合颗粒摩擦荷电以及进行高压静电分离四个工序。本发明中，四齿辊式破碎机、高速冲击粉碎机、涡气流荷电筒和高压静电分离设备组成封闭系统，系统之间采用传送带进行物料的传送，整个系统在密封条件下进行，无三废排放，减少环境污染。本发明无需废旧塑料识别工序，处理量高，易于工业应用，具有成本低、高效、结构简单、无污染的特点。
【专利说明】废旧塑料的破碎及高压静电分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护【技术领域】中的工业废弃物处理、资源化领域，具体地，涉及一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，是对废旧塑料进行回收、再生和资源化的一种方法。
【背景技术】
[0002]近半个世纪以来，塑料因其廉价、安全、耐久和轻便等特性在各行业中得到了广泛应用，世界的塑料消耗量也不断快速升高。据报道，过去20年中全球的平均塑料年产量增长幅度超过5%，2010年全球的塑料产量已接近2亿7000万吨，而塑料的需求量仍在不断攀升。虽然塑料制品有着较高的耐久度，但每年仍有大量的塑料遭到废弃。数据显示，在美国城市固体废物中，废旧塑料所占的比例已从1994年的9.5%上升到2010年的12.4%。
[0003]废旧塑料制品的分子结构牢固，自然条件下分解速度极为缓慢。如聚乙烯(polyethylene, PE)聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC)在土壤中约 300-400 年才能完全降解，长期滞留在土壤里破坏了土壤的透气性，降低了土壤的蓄水能力，影响了农作物的水分、养分的吸收，阻碍了禾苗根系的生长，会造成农作物的大幅度减产，使耕地劣化。此外塑料添加剂中的重金属离子及有毒物质会在土壤中扩散、渗透，直接影响地下水质和植物生长。塑料废弃物对海洋生物造成的危害是石油溢漏危害性的4倍，每年仅丢弃在海洋的废弃渔具就在15万吨以上，各种塑料废品在数百万吨以上。据统计，每年全球石油产量中约有4%会被用来生产塑料原料，另有4%会被用作生产塑料副产品的燃料。石油资源是有限的，而我国是一个石油消费大国。到2011年我国石油的净进口量为2.51亿吨，成为世界第一大石油净进口国。需求量猛增导致石油价格暴涨，对塑料工业带来了很大的供求矛盾和冲击。
[0004]目前废旧塑料的资源化处理方法主要有化学方法及物理法。机械物理法易实现工程化，并不会产生二次污染，这种方法备受欢迎。
[0005]经检索，中国发明专利《一种废旧塑料资源化处理方法及设备》(明果英等，专利号201210228475.7)，提供一种废旧塑料资源化处理方法及设备，设备包括破碎分选处理系统和清洗分离处理系统，破碎分选处理系统包括两级原料输送带、两级破碎机、磁选机、两级破碎料输送带，清洗分离处理系统包括清水槽、沉料输送带、盐水槽、螺旋出料机、以及螺旋输送器、浮料提升机，本发明方法由破碎分选和清洗分离两步工艺组成。破碎分选工艺依次由人工分拣、一级破碎、磁选、二级破碎步骤组成，清洗分离工艺采用清水和盐水两种不同密度的液体便废旧塑料各成分分离开来。本发明具有分离效果好、资源回收率高、不产生二次污染等特点。废旧塑料手工拣选、两级破碎、磁选、清水浮选，盐水浮选的分离过程，本发明虽然能够实现混合塑料的分离，但整个分选过程繁琐；方法中将所有破碎的物料采用水槽，盐水槽进行比重差分选，由于许多塑料的密度范围之间都有重叠或者特征密度十分相近(如PVC和PET的特征密度分别为1.39g.cm_3和1.37g.cm_3)，因此单纯依靠密度差异分选效率低，产品需要脱水、干燥，并存在着污泥和废水处理等环境污染治理问题。[0006]中国发明专利《废旧电子电器回收塑料的高压静电分选方法》(樊红杰等，专利号201110120653.X)，本发明涉及一种废旧电子电器中塑料的分离纯化方法，在以PET材质的摩擦旋流器内搅拌实现相互摩擦，使塑料通过摩擦带电,依据塑料摩擦带电性能不同,将摩擦带电的塑料和回转电极接触并提供高压静电场，由于离心力和静电力的复合作用，是从回转电极上甩出落下的塑料颗粒由于电位不同而呈现不同轨迹并产生一定距离，用带阳板的容器进行分类收集，从而实现不同种类塑料的分选和纯化，最终回收得到以PS、PP、ABS、PVC等为主的单一组份热塑性塑料颗粒产品纯度可达95%。该发明废旧电子电器破碎、磁选、涡流电选、循环破碎、悬浮风选、高压静电分选得到单一组分塑料，整个分选过程繁琐；方法中悬浮风选无法将密度相近的塑料分离，摩擦旋流器与静电分选机结构描述不清。
[0007]中国发明专利《一种废旧塑料识别与分离装置及方法》(华林等，专利号201210220498.3)，提供一种废旧塑料识别与分离装置，包括破碎装置、摩擦装置、加速装置、恒定磁场装置、比较装置、及收集装置；各种标准纯塑料或废旧塑料经过破碎装置破碎后通过摩擦装置带电，带电后进入加速装置加速，然后以与磁场方向的夹角大于零的相同速度进入恒定磁场，形成不同的运动轨迹，比较装置将废旧塑料颗粒的运动轨迹与各种标准纯塑料颗粒的运动轨迹进行比较，从而确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准纯塑料种类相同。收集装置收集在磁场中运动轨迹相近的废旧塑料颗粒。本发明还提供一种废旧塑料识别与分离方法。该专利需采用标准纯塑料与带选料进行轨迹对比，从而确定废旧塑料中与与其具有相同运动轨迹的标准纯塑料种类相同，进行识别与分离；收集装置收集在磁场中运动轨迹相近的废旧塑料颗粒；工艺复杂，识别与分离难度高，处理量低，难以工业应用。本发明采用的四齿式辊式破碎-高速粉碎-涡气流荷电-高压静电分离方法，工艺流程简单，无需识别程序，处理量高，易于工业应用。且无污染等特点，减少环境污染。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，该方法将混合塑料进行有效的破碎与分离富集，实现对废旧塑料的回收、再生和资源化处理。
[0009]为实现以上目的，本发明提供一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，采用四齿辊式破碎机-高速粉碎-涡气流荷电-高压静电分离方法，包括:对废旧塑料进行机械破碎、对破碎的颗粒进一步粉碎、将混合颗粒摩擦荷电以及进行高压静电分离四个工序；具体的:
[0010]步骤一、首先用传送带把废旧塑料产品输送到四齿辊式破碎机，将废旧塑料破碎成粒度为5mm-10mm的碎片；
[0011]步骤二、再采用传送带把粒度为5mm-10mm的废旧塑料碎片输送到高速冲击粉碎机，进一步把废旧塑料粉碎成0.8mm-2mm的塑料颗粒；
[0012]步骤三、然后将被粉碎的塑料颗粒通过由离心泵产生的涡气流输送到涡气流荷电筒中，塑料颗粒随高速涡气流运动，在涡气流荷电筒中塑料颗粒之间发生碰撞、塑料颗粒与涡气流荷电筒器壁发生碰撞而荷电；
[0013]步骤四、带电的塑料颗粒通过关风卸料阀进入排料滑槽，经排料滑槽的塑料颗粒竖直落入静电分选空间；静电分选空间由相反极性的正电极板、负电极板组成，在正、负电极板的作用下将混合塑料中荷相反电荷的塑料颗粒分离，即正电极板对荷负电的颗粒产生吸引作用，负电极板对荷正电的颗粒产生吸引作用，得到单一组分的塑料颗粒，从而实现混合塑料颗粒的分离。
[0014]优选地，步骤一和步骤二中，可根据废旧塑料的种类和需要破碎的粒度要求，确定四齿辊式破碎机和高速冲击粉碎机的工艺参数。
[0015]优选地，步骤三和步骤四是通过涡气流荷电-高压静电分离装置实现的，该装置包括:混合颗粒进料口、涡气流荷电筒、离心泵、关风卸料阀、排料滑槽、正电极板、负电极板，其中:离心泵设置于涡气流荷电筒的顶部，混合颗粒进料口设置于涡气流荷电筒侧面的上部，涡气流荷电筒的底部连接排料滑槽，在涡气流荷电筒与排料滑槽之间设置有关风卸料阀用以将物料连续送入排料滑槽，排料滑槽下方是由正电极板和负电极板组成的静电分选空间，在正电极板、负电极板的作用下将混合塑料中荷相反电荷的塑料颗粒分离。
[0016]更优选地，所述正电极板、负电极板上设置有极板调节转轴，用以调节正、负电极板的角度；正、负电极板的角度0-90度可调。
[0017]更优选地，所述正电极板、负电极板施加电压为5kV - 60kV,电流为2mA - 5mA。
[0018]本发明的工作原理:混合塑料颗粒在涡气流荷电筒中与高速涡气流(气流速度15m/s?20m/s) —起运动，在涡气流荷电筒中颗粒与颗粒之间发生碰撞、颗粒与涡气流荷电筒器壁发生碰撞，碰撞使不同种类塑料颗粒荷相反电荷；带相反电荷的颗粒进入电场区间自由下落，受到电场力与重力的复合作用，电场力与重力作用在颗粒上形成一定的夹角，在下落过程中，带正电的颗粒受负极吸引，偏向负极，落入正电收集区，带负电的颗粒受正极吸引，偏向正极，落入负电收集区，从而实现混合塑料颗粒的分离。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0020]本发明采用的四齿辊式破碎-高速粉碎-涡气流荷电-高压静电分离方法与多步复杂破碎后的密度差水选、风力浮选比，具有成本低、高效、结构简单、无污染等特点，减少环境污染；本发明无需废旧塑料识别工序，处理量高，易于工业应用；本发明中，四齿辊式破碎机、高速冲击粉碎机、涡气流荷电筒和高压静电分离设备组成封闭系统，系统之间采用传送带进行物料的传送，整个系统在密封条件下进行，无三废排放，减少环境污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0022]图1为本发明方法的流程图；
[0023]图2为本发明中涡气流荷电与高压静电分离方法的示意图；
[0024]图2中，I为混合颗粒进料口，2为涡气流荷电筒，3为离心泵，4为关风卸料阀，5为排料滑槽，6为正电极板，7为负电极板，8为荷负电的塑料颗粒，9为荷正电的塑料颗粒，10为极板调节转轴。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0026]如图1所示，本实施例提供一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，包括对废旧塑料进行机械破碎、对破碎的颗粒进一步粉碎、将混合颗粒摩擦荷电以及进行高压静电分离四个工序，具体的:
[0027]步骤一、首先用传送带把废旧塑料产品A、B输送到四齿辊式破碎机，将废旧塑料破碎成粒度为5mm-10mm的碎片；
[0028]步骤二、再采用传送带把粒度为5mm-10mm的废旧塑料碎片输送到高速冲击粉碎机，进一步把废旧塑料粉碎成0.8mm-2mm的颗粒；
[0029]步骤三、然后将被粉碎的颗粒送入涡气流荷电筒，通过由离心泵产生的涡气流输送到涡气流荷电筒中，颗粒随高速涡气流运动，在涡气流荷电筒中颗粒与颗粒之间发生碰撞、颗粒与涡气流荷电筒器壁发生碰撞而荷电；
[0030]本实施例所述涡气流荷电筒，由进气口，排气口，上部圆筒与下部锥筒组成，气流动力由离心泵产生，气流在离心泵的作用下，由排气口进入，在上部圆筒中形成外旋流，在底部锥筒与上部圆筒轴线附近形成内旋流，塑料颗粒随气流进入荷电筒中，外旋流使颗粒与管壁发生快速摩擦，内旋流使颗粒与颗粒之间形成碰撞与摩擦。
[0031]步骤四、带电颗粒通过关风卸料阀进入排料滑槽，经排料滑槽的颗粒竖直落入高压静电分离设备的静电分选空间；静电分选空间由相反极性的正、负电极板组成，正、负电极板施加电压为5kV - 60kV,电流为2mA - 5mA,正、负静电极板的角度通过极板调节转轴
0-90度可调；正电极板对荷负电的塑料颗粒A产生吸引作用，使塑料颗粒A落入负电收集区，负电极板对荷正电的塑料颗粒B产生吸引作用，使塑料颗粒B落入正电收集区，从而实现混合塑料颗粒的分离。
[0032]本实施例采用的涡气流荷电与高压静电分离方法如图2所示，首先把粒度为
0.8mm-2mm的废旧塑料颗粒放置于混合颗粒进料口 I ;启动离心泵3，产生的涡气流把塑料颗粒输送到涡气流荷电筒2中，塑料颗粒随高速涡气流运动，在涡气流荷电筒2中塑料颗粒之间发生碰撞，塑料颗粒与涡气流荷电筒2器壁发生碰撞而荷电，形成荷负电的塑料颗粒8和荷正电的塑料颗粒9 ;荷负电的塑料颗粒8和荷正电的塑料颗粒9通过关风卸料阀4进入排料滑槽5，经排料滑槽5的荷负电的塑料颗粒8和荷正电的塑料颗粒9竖直落入静电分选空间；静电分选空间由相反极性的正电极板6和负电极板7组成；正电极板6对荷负电的塑料颗粒8产生吸引作用，使荷负电的塑料颗粒8落入负电收集区，负电极板7对荷正电的塑料颗粒9产生吸引作用，使荷正电的塑料颗粒9落入正电收集区，从而实现混合塑料颗粒的分离。
[0033]本实施例中，正电极板6和负电极板7施加电压为5kV - 60kV、电流为2mA - 5mA,
[0034]本实施例中，正电极板6和负电极板7角度通过极板调节转轴10调节(角度0-90度可调);
[0035]本实施例中，可根据废旧塑料的种类和需要破碎的粒度要求，确定四齿辊式破碎机和高速冲击粉碎机的工艺参数，高速冲击粉碎机的转速为2900转/分以及以上。
[0036]本实施例采用的四齿辊式破碎-高速粉碎-涡气流荷电-高压静电分离方法，具有成本低、高效、结构简单、无污染等特点；本实施例无需废旧塑料识别工序，处理量高，易于工业应用；本实施例由四齿辊式破碎机、高速冲击粉碎机、涡气流荷电筒和高压静电分离设备组成封闭系统，系统之间采用传送带进行物料的传送，整个系统在密封条件下进行，无三废排放，减少环境污染。
[0037]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，该方法包括:对废旧塑料进行机械破碎、对破碎的颗粒进一步粉碎、将混合颗粒摩擦荷电以及进行高压静电分离四个步骤，具体的: 步骤一、首先用传送带把废旧塑料产品输送到四齿辊式破碎机，将废旧塑料破碎成粒度为5mm-10mm的碎片； 步骤二、再采用传送带把粒度为5mm-10mm的废旧塑料碎片输送到高速冲击粉碎机,进一步把废旧塑料粉碎成0.8mm-2mm的塑料颗粒； 步骤三、然后将被粉碎的塑料颗粒通过由离心泵产生的涡气流输送到涡气流荷电筒中，塑料颗粒随高速涡气流运动，在涡气流荷电筒中塑料颗粒之间发生碰撞、塑料颗粒与涡气流荷电筒器壁发生碰撞而荷电； 步骤四、带电的塑料颗粒通过关风卸料阀进入排料滑槽，经排料滑槽的塑料颗粒竖直落入静电分选空间；静电分选空间由相反极性的正电极板、负电极板组成，在正、负电极板的作用下将混合塑料中荷相反电荷的塑料颗粒分离，即正电极板对荷负电的颗粒产生吸引作用，负电极板对荷正电的颗粒产生吸引作用，得到单一组分的塑料颗粒，从而实现混合塑料颗粒的分离。
2.根据权利要求1所述的一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，步骤一和步骤二中，根据废旧塑料的种类和需要破碎的粒度要求，确定四齿辊式破碎机和高速冲击粉碎机的工艺参数，所述高速冲击粉碎机的转速为2900转/分以及以上。
3.根据权利要求1所述的一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，所述涡气流荷电筒由进气口，排气口，上部圆筒与下部锥筒组成，气流动力由离心泵产生，气流在离心泵的作用下，由排气口进入，在上部圆筒中形成外旋流，在底部锥筒与上部圆筒轴线附近形成内旋流，塑料颗粒随气流进入荷电筒中，外旋流使颗粒与管壁发生快速摩擦，内旋流使颗粒与颗粒之间形成碰撞与摩擦。
4.根据权利要求3所述的一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，步骤三和步骤四通过涡气流荷电-高压静电分离装置实现，该装置包括:混合颗粒进料口、涡气流荷电筒、离心泵、关风卸料阀、排料滑槽、正电极板、负电极板，其中:离心泵设置于涡气流荷电筒的顶部，混合颗粒进料口设置于涡气流荷电筒侧面的上部，涡气流荷电筒的底部连接排料滑槽，在涡气流荷电筒与排料滑槽之间设置有关风卸料阀用以将物料连续送入排料滑槽，排料滑槽下方是由正电极板和负电极板组成的静电分选空间，在正电极板、负电极板的作用下将混合塑料中荷相反电荷的塑料颗粒分离。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，所述正电极板、负电极板上设置有极板调节转轴，用以调节正、负电极板的角度。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，所述正电极板、负电极板的角度0-90度可调。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种废旧塑料的破碎及高压静电分离方法，其特征在于，所述正电极板、负电极板施加电压为5kV - 60kV,电流为2mA - 5mA。
【文档编号】B29B17/02GK103587002SQ201310561060
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】李佳 申请人:李佳