一种利用气固流化床干式清洗废旧塑料的方法与流程

本发明涉及一种废旧塑料的干式清洗方法，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物处理新技术，尤其适合于各类片状高分子废弃物的表面净化及再生循环利用。

背景技术：

塑料在使用、堆放、运输和回收等过程中不可避免的粘附各种各样的杂质，如泥土、食物残余、油脂等，废弃之后这些杂质会影响塑料在循环利用过程中的分选效率并降低再生塑料产品的性能。目前，废旧塑料表面净化的方式主要是以水为介质的清洗方法，包括使用酸液、碱液和清洗液洗涤。水洗不仅消耗大量水资源和化学药剂，同时会产生酸性、碱性或含有清洗剂的污水，大大增加塑料回收成本。相比之下，干式清洗具有独特的优势，迄今已经有较多关于废旧塑料干式清洗的研究，主要通过物理作用去除和分离杂质，如使用摩擦与筛分作用组合、离心与气力输送作用组合等。摩擦与筛分的组合是通过设备本身的结构部件(如拍板、旋转辊或搅拌臂)对废旧塑料进行机械摩擦与碰撞，将脱落的杂质通过筛板或筛网与塑料分离，这种方法所需要的设备结构较复杂，通常只适用于硬质塑料片材，对塑料薄膜适用性较差。离心与气力输送的组合是通过转鼓的离心力使杂质脱落，再通过负压抽吸或正压吹除分离杂质，这种方法对塑料薄膜具有更好的适用性，但对较重的硬质塑料清洗效果较差。上述两种干式清洗方法均主要对废旧塑料表面的固体颗粒杂质有较好的去除效果，但对粘性较强的固液混合杂质去除效果欠佳。本发明以城市生活垃圾分选出来的废旧塑料为对象，在搅拌流化床中以气固两相介质为清洗基质，利用流化床流化和搅拌器搅拌的作用，确立了一种适用性广、操作快速简便、清洗效果好、绿色环保的干式清洗废旧塑料的新方法。

技术实现要素：

本发明针对现有的废旧塑料干式清洗技术选择性差、适应品种单一、工艺复杂、清洗效果不佳、表面强粘性油脂难以去除的不足，提供一种利用以气固两相介质干式清洗废旧塑料的方法，为废旧塑料高附加值资源化利用提供支持。其特点是：将废旧塑料导入气固介质的流化床中，利用气流给床层以曳力使耐磨固体颗粒流化，内置搅拌器施加搅拌，使废旧塑料表面与气固两相介质充分接触，在摩擦、撞击、挥发、吸附及流化传质的共同作用下，使废旧塑料表面的各种杂质得到有效去除。

本发明按以下步骤完成：

1、前处理工序：首先将风干的废旧塑料用传送带送入滚筒筛中，筛内放入石子，石子直径介于筛孔直径的1.5-2.5倍，加入量为废旧塑料重量的8-15％；然后将筛上的塑料通过传送带传入撕碎机或剪切破碎机中，将废旧塑料的尺寸剪切至10-50毫米，储存备用；

2、调理工序：将粒径为0.3-0.5毫米的石英砂加入清洗用的循环流化床中，流化床要装备有斜桨叶式搅拌器；向前述工序中破碎过的废旧塑料表面喷洒一层抗静电剂，包括硫酸盐、磷酸盐、烷基磺酸、二硫代氨基甲酸盐、脂肪酸烷醇、聚环氧乙烷中的一种或几种混合物，抗静电剂的施用量为废旧塑料质量的0.2-1.0％，然后将废旧塑料由进料口加入流化床中，破碎废旧塑料与石英砂颗粒加入的质量比例为1g:20-50g；

3、清洗工序：开启高压风机使表观气体流速在0.17-0.25米/秒，使石英砂颗粒处于流化状态，开启加热与温控系统使气流温度控制在20-40℃，开启搅拌器使转速控制在60-120转/分，维持清洗时间10-20分钟。清洗过程中开启旋风除尘器用于分离随气流吹出的粉尘。

4、分离工序：清洗结束后，关闭加热与温控系统，保持高压风机和搅拌器运转，由于石英砂的密度较塑料大，可由流化床底部的出料口优先流化排出，出料口处设一个5-10目的筛板，防止废旧塑料的流出。待石英砂排净后，开启筛板，废塑料吹送到滚筒筛中，进一步分离塑料与石英砂颗粒。

(5)介质净化与循环利用：根据再生塑料的用途和对产品清洁度的要求，可以循环进行多次干式清洗，得到适合各种用途的再生塑料原材料；清洗后的石英砂可以直接返回干式清洗装置循环利用，多次使用后，视表面脏污程度，可以转移到焚烧炉中热处理净化，然后再返回干式清洗装置中循环使用。

本方法具有以下特点：

1、气固介质在充分流化状态下具有类似于液体的性质，但不同于水洗法中主要通过液体介质的溶解或分散作用去除杂质，气固两相介质中杂质的剥离主要通过固体颗粒的摩擦及碰撞，杂质的转移主要通过气固介质的充分接触及传质作用。

2、塑料的密度低于流化状态下流化介质床层的密度，因此悬浮在床层的密相区，床层随搅拌桨的转动而转动，废旧塑料随之转动并在床层中上下翻腾，因此确保了废旧塑料与气固两相介质充分接触，进而使废旧塑料表面杂质得到剥离。

3、流化介质颗粒具有较大的比表面积，因而具有较强的物理吸附能力，一些固液混合杂质吸附在固体颗粒表面，充分的气固接触使杂质从废旧塑料表面转移到床层固体颗粒表面。

4、流化过程中，干燥的空气有助于去除水分和易挥发的液体杂质，减少了因液体导致的毛细力粘附作用，抗静电剂的加入有助于消除摩擦产生的静电吸附。

5、清洗和烘干操作一步完成，清洗效率高、效果好，无需使用水资源和药剂，不产生污水。

6、耐磨固体流化介质在使用一定程度后通过筛网与塑料分离，经高温处理后可循环使用。

7、如果需要得到食品包装级的清洁塑料，使用该方法进行干式清洗后再进行碱式水洗，可有效去除单一碱式水洗无法去除的顽固性印刷杂质，提升清洗效果，大幅度降低水和清洗剂的使用量。

下面结合说明书附图和实施方案进一步阐述发明的内容。

附图说明

为进一步了解本发明，下面用附图描述本发明的工艺流程和干式清洗样品的表观特征。

图1是利用气固流化床对废旧塑料干式清洗的工艺流程图。

图2是不同处理条件下废旧塑料上的杂质去除率，分别与后述实施例1-4相对应。

图3是废旧塑料在气固流化床中干式清洗前后的照片。其中：(a)在生活垃圾堆肥厂采集的废旧塑料，(b)按照实施例3干式清洗后的塑料，(c)按照实施例4干式清洗后的塑料。

具体实施方式

下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

实施例1：

根据图1流程，以城市垃圾中分选出的废旧塑料为原材料，放入剪切式破碎机，将废旧塑料尺寸缩减至10-30毫米。向带有搅拌装置的流化床设备中加入粒径为0.3-0.5毫米的水洗石英砂，使床中清洗介质的静止高度达到55毫米。将破碎后的废旧塑料加入到所述流化床中，往废旧塑料表面喷洒抗静电剂。破碎废旧塑料与石英砂颗粒加入的比例为1:50，抗静电剂施用量为废旧塑料质量的1/100。开启高压风机使表观气体流速达到0.25米/秒，开启加热温控系统使温度保持在40℃，开启搅拌装置使转速保持在90转/分(此时流化床床层压降为800pa)，维持清洗时间20分钟。清洗的过程中，旋风分离器收集粉尘杂质。清洗结束后，关闭加热温控系统，继续开启高压风机和搅拌装置，石英砂颗粒由所述的流化床底部的出料口优先流出，废旧塑料由5目的筛板阻隔在所述的流化床中。打开筛板，在气力输送的作用下将废旧塑料吹至滚筒筛中，进一步去除废旧塑料上夹带的石英砂。本实施例中，废旧塑料表面杂质的去除率为93.6％，参见图2。废旧塑料上绝大部分杂质转移到石英砂表面，石英砂的烧失率为0.34％。

实施例2：

根据图1流程，以城市垃圾中分选出的废旧塑料为原材料，放入剪切式破碎机，将废旧塑料尺寸缩减至10-30毫米。向带有搅拌装置的流化床设备中加入粒径为0.3-0.5毫米的水洗石英砂，使床中清洗介质的静止高度达到25毫米。将破碎后的废旧塑料加入到所述的流化床设备中，往废旧塑料表面喷洒抗静电剂。破碎废旧塑料与石英砂加入的比例为1:20，抗静电剂施用量为废旧塑料质量的1/100。开启高压风机使表观气体流速达到0.17米/秒，气流保持在室温20℃条件下，开启搅拌装置使转速保持在90转/分(此时流化床层压降为330pa)，维持清洗时间10分钟。清洗的过程中，旋风分离器收集粉尘杂质。清洗结束后，继续开启高压风机和搅拌装置，石英砂由流化床底部的出料口优先流出，废旧塑料由5目的筛板阻隔在所述的流化床中。打开筛板，在气力输送的作用下将废旧塑料吹至滚筒筛中，进一步去除废旧塑料上夹带的石英砂。本实施例中，废旧塑料表面杂质的去除率为93.6％，参见图2。废旧塑料上绝大部分杂质转移到石英砂表面，石英砂的烧失率为0.75％。

实施例3：

根据图1流程，以城市固体废弃物分选出的废旧塑料为原材料，放入剪切式破碎机，将废旧塑料尺寸缩减至10-30毫米。将破碎的废旧塑料进行两次干式清洗，操作条件同实施例2。本实施例中，废旧塑料的整体清洗率为98.0％，得到的塑料片材、薄膜表面光洁，无肉眼可见颗粒及油脂杂质，清洗效果与碱式水洗效果相当，参见图2、图3。

实施例4：

根据图1流程，以城市固体废弃物分选出的废旧塑料为原材料，放入剪切式破碎机，将废旧塑料尺寸缩减至10-30毫米。将实施例3干式清洗后的塑料回收料进行碱式水洗。本实施例中，废旧塑料的整体清洗率为100.0％，得到的塑料片材、薄膜表面光洁，无肉眼可见颗粒及油脂杂质，表面有色印刷杂质也得到了有效去除，清洗效果显著优于单纯的碱式水洗，参见图2、图3。

上述实例中，所述废旧塑料采集自生活垃圾堆肥处理厂，由于废弃塑料不能生物降解，该厂每天分选出来大量的废弃塑料待处理。塑料采集后，经滚筒筛筛分、磁选和气浮分选，去除了垃圾中非塑料组分，分选后的原料主要含有聚乙烯塑料袋及包装材料、聚乙烯牛奶瓶、聚丙烯饭盒以及聚酯矿泉水瓶及各种饮料瓶等，其表面杂质多为土壤、粘性矿物颗粒及油脂等杂质，杂质含量超过30％。本发明不限于上述实施例，所述内容均可实施，并具有良好的效果。