塑料材料的洗涤和分离方法及设备与流程

本发明涉及一种用于洗涤塑料材料并将其与各种类型的污染物分离方法和设备。来自住宅废物和/或工业废物的塑料材料一旦被磨碎或分解成碎片，就进行洗涤和分离过程，以使这些塑料材料随后用作再生材料。特别地，待处理的塑料碎片可以来自例如塑料膜、容器、瓶子和其他物体。

背景技术：

为了洗涤塑料材料并将塑料材料与污染物分离，现在使用许多根据不同操作原理操作的器具。

存在的第一种类型的设备以基于如下功能原理操作：通过在洗涤室中搅拌来洗涤塑料材料以及随后通过从上方向下延伸到罐高度的显著比例分数的深度处的壁或折流板将污染物倾析到与洗涤室分离的消声室中。在us4.196.019中公开了这种类型的设备的一个实例。该设备包括一个细长的罐，该罐用洗涤流体填充到设定的液位，并容纳仅在流体的自由表面下方水平延伸的叶片搅拌器。提供在流体深度上延伸的竖向折流板，其将罐分成容纳上述叶片搅拌器的洗涤区和消声区。处于洗涤区的塑料材料经受搅拌器的作用，随后必须向下前进以在折流板的下边缘以下通过，然后移动到上出料区，以通过旋转的筛鼓从罐中以恒定的设置速度排出。

遗憾的是，通过该设备的上述结构配置，可能发生供给到洗涤区的塑料的碎片立即移动到消声区，从搅拌器脱离并且没有适当地受到搅拌器的洗涤作用。此外，遗憾地，会发生与刚刚公开的相反的现象，即给定的塑料材料仍然被困在洗涤区中而不能到达待排出的消声区；换句话说，折流板有时可以作为某些类型的处理的塑料材料的障碍，这些塑料材料不能被流体的动态作用拖拽并且对于洗涤区内的不确定和不可控制的停留时间而言仍然是过分的。

在us4.073.661中也公开了具有类似缺点的类似设备。

在意大利专利1382426中已经公开了对前述机器进行改善的另一种机器，该机器类似地包括与消声和排出区分离并利用材料的不同漂浮程度的洗涤区。

de2804729公开了另一种用于洗涤塑料的机器。

除了上面公开的设备类型之外，还存在根据本发明的设备将被归于其中的另一种类型的设备。在意大利专利1375337(申请号it2006mi02083)中公开了这种类型设备的已知实例。该设备包括用于洗涤流体的容器，具有组合限定洗涤室的圆柱形周向壁、截锥形底部和上盖。

入口开放用于洗涤流体的和待洗涤的成片的塑料材料，以及出口开放用于洗涤步骤结束时的洗涤流体和塑料材料。

在洗涤容器内部，搅拌装置竖向延伸，该搅拌工具布置成使塑料材料经受搅拌作用以脱离待从其中去除的污染物。

上面公开的所有设备(第一类型和第二类型)共同的缺点是它们不能在统计上保证相同程度的洗涤作用和对所有进入的塑料碎片的处理均匀性，使得塑料碎片可以直接从入口传递到出口，从而令人不快地避开洗涤作用。

此外，已知设备的另一个缺点是，考虑到该技术领域的当前需求，其通用性不再被认为是足够的。

技术实现要素：

本发明的目的

本发明的一个目的是改善用于分解成碎片的任何类型的塑料材料的现有洗涤和分离系统，而不论该塑料材料是来自容器、瓶子还是塑料膜。

另一个目的是提供一种洗涤和分离方法及设备，能够确保整个处理过的塑料材料的均匀处理(即相同的洗涤程度)。

另一个目的是使得能够确定与工艺相关的消耗和所获得的材料的品质之间的最佳折衷，基于情况的特定需要能够在多种可能的操作模式之间进行选择。

本发明的另一个目的是通过相对于现有技术的许多其他更复杂和昂贵的设备而言在结构上和功能上简化的设备，使得能够获得有效、高效和快速的洗涤作用，这也能够实现显著的节能。

简要说明

这些和其它的目的和优点可通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的用于塑料材料的洗涤和分离设备获得。

附图说明

参考附图，根据本发明的方法和装置的这些和进一步的特征将从下面的描述中更清楚，其中：

图1和2分别是根据本发明的设备的立体图和俯视图；

图3是其中设备的内部可见的立体图；

图4是本发明的设备的单元的侧视图；

图5是根据图4的线v-v的竖向截面；

图6是根据图4的线vi-vi的竖向截面；

图6a和6b是根据作为示例的两种不同操作模式操作的设备的放大和示意性细节；

图7是涉及根据本发明的用于洗涤和分离塑料材料的方法的框图。

具体实施方式

参考附图，公开了一种用于洗涤塑料材料p的碎片并将塑料材料p的碎片与污染材料c分离的设备1。

可处理的塑料材料p可以是各种类型的，例如可以包括来自塑料膜、容器、瓶子和其他物体的碎片。这种塑料材料p，特别是但不是限制性的方式，主要来自于在消费后将塑料废料磨碎，塑料废料被分解为小尺寸，即尺寸从数毫米量级的值到达数厘米量级的值，最大值是约20-30厘米。

塑料材料p在被设备1处理之前可以预先洗涤或不预先洗涤。

待处理的塑料材料p具有粘附于其上并且需要分离和去除的各种类型的污染物c。为此目的，成功地介入下面公开的根据本发明的设备1和方法。

设备1包括洗涤容器2，洗涤容器2适于在入口处接收洗涤流体w的进入流fin(例如具有可能添加剂的水)和上述塑料材料p的碎片(待消除的污染材料c与该塑料材料p的碎片聚集一起)。

特别地，洗涤容器2具有圆柱形状并且由横向的侧壁13和下方的底壁10界定。

在洗涤容器2的内部，设置搅拌工具5，每次在洗涤流体w中产生湍流搅拌作用，用于通过机械作用分离粘附在塑料p的碎片上的污染物c。

搅拌工具可包括一个或多个搅拌器5。具体地，提供包括叶片32的类型的搅拌器5，其具有轴33，轴33由电机34驱动并在容器2内竖向延伸。

叶片32直接施加在塑料p的碎片上的机械作用和由安装在旋转轴38上的叶片32所生成的流体的搅拌和湍流作用产生有效地促进污染物主体c与塑料材料p的碎片的分离的摇动塑料材料p的碎片的作用。搅拌器5的轴33相对于容器2的中心纵向轴线处于偏心位置。这种特定的定位具有除了留出搅拌和污染的塑料材料的碎片p的再循环的宽区，还具有能够使搅拌器5的机械湍流和摩擦效果增加效果，连续地干扰和破坏旋转拖拽流体w的趋势，增加了湍流t和强化从塑料p的碎片机械分离污染物c的作用。

在用根据本发明的设备1进行的一些实验测试中，通过在250-450rpm之间的旋转操作速度vo下驱动搅拌器5，在洗涤和分离作用方面获得了优异的结果。

在洗涤容器2内限定的整个体积受到搅拌器3执行的机械湍流和搅拌作用的影响，其不同于根据不同的操作原理操作并且包括由适当的折流板和竖向壁分成搅拌区和消声倾析区的罐的其他已知系统。换句话说，在洗涤容器2中，界定了单一腔室而没有任何分隔壁或折流板，这也使整个设备1在结构上更简单。

在本设备1的情况下，操作原理是基于基本上在容器的整个容积中的机械湍流和搅拌的引起，这是因为其意图执行的主要作用是通过机械作用将粘附污染物c从塑料p的碎片的表面分离，通过倾析仅非常重的物体(如金属或石头等)等从塑料p的碎片分离出，它们脱离了流出流体w的流体动力拖拽作用。

污染物(特别是较轻和中等重量的污染物)与处理过的塑料p'的分离可以交给另外位于设备1的下游的可能的另外的专用处理单元。

设备1包括第一供应工具7，其适于向洗涤容器2内供应洗涤流体w的进入流fin。洗涤流体w尤其包括具有可能添加剂的水。

设备1包括第二供应工具8，其适于向洗涤容器2中供应塑料材料p的碎片。

第一供应工具7和第二供应工具8放置在洗涤容器2一侧的供应区23中，并且特别包括用于供应塑料p的碎片的料斗8和配置成用于供应上述洗涤流体w的进入流fin的水分配器7。

进入流fin即适合于将污染的塑料p的碎片拖入洗涤容器2中，也适用于连续地更新洗涤容器2中的水浴。塑料材料p的碎片用洗涤水连续地供应到料斗中。

在与上面公开的供应区23完全相对的位置，存在用于通过溢流排出处理过的塑料材料p'和输送从塑料p的碎片分离的污染物c的洗涤流体w的出口流fout的出口3。

出口3由横向突出于洗涤容器2的侧壁13的外侧的排放通道12界定。

与上述供应区23完全相对的排放通道12由横向上的两个侧壁15和下方的斜坡壁16界定，斜坡壁16从始于容器2的侧壁13以倾斜的方式延伸的第一高度向上突出直到第二较高的高度。

在洗涤容器2中，限定了排放通道12直达的单一的搅拌洗涤室。如上所述，容器2的容积没有分成消声区和搅拌湍流区。

设备1包括用于塑料材料p的受控的输送和保持工具4以及用于驱动受控的输送和保持工具4的控制单元uc，以将塑料材料p保持在洗涤容器2中并以受控的方式将处理过的一定量的塑料材料p'独立于洗涤流体w的出口流fout的前进而前进到出口3。

受控的输送和保持工具4包括辊型或鼓型的连续型旋转工具4，或等效的输送或拖拽工具。

连续型的旋转工具4由变速电机工具19驱动。特别地，受控的输送和保持工具4由逆变器类型的电机19驱动。

连续型旋转工具4(例如辊元件4或鼓元件4)放置在出口3的附近和上游。

辊或鼓可旋转元件4位于水平旋转轴线r上，并且在排放通道12的两个侧壁15之间和通道的前述斜坡壁16上方延伸。

可旋转元件4包括轴17和从轴17径向突出并且根据轴向平面的叶片14，叶片14适于与塑料材料p相互作用。

连接到叶片14的加强折流板18横向垂直于轴17。

可旋转元件4定位在相对于斜坡壁16的高度上，使得叶片14掠过或部分地穿透洗涤流体w至自由表面30下方，以拦截塑料p的碎片。

控制单元uc配置成使辊元件4以转速vr旋转，该转速vr迫使塑料材料p停留在洗涤容器2中达设定的平均停留时间tp，该停留时间tp足以获得塑料材料p的所需纯度和净化度。

辊元件4的转速vr根据待处理材料p的特性以及希望获得的纯度和净化度适当选择，其对应于洗涤容器2中设定的停留时间tp。仅作为非限制性示例，转速vr可采用包括在10rpm和30rpm之间的值。

单元uc可操作地连接到第一供应工具7，用于调节洗涤流体w的入口和出口流速qin,out，以在洗涤容器2内施加洗涤流体w的所需的“更新”程度。

单元uc被程控用于适应于溢流效果和流体w施加的流体动力拖拽作用调整辊元件4必须在塑料p的碎片上执行的制动或拖拽作用(根据情况)，以确保达到塑料材料p在洗涤容器2内的要求的停留时间tp。控制单元uc可操作地连接到第二供应工具8，以调节待供应到所述洗涤容器2的塑料材料p的量或流。

例如，为了提供流体的流速和待处理的塑料材料p的流速的近似指示，对于流体w的流速，可以指示在30和50m³/h之间变化的值(根据所需的更新程度)，以及对于待清洁的塑料材料p可以指示在400-600kg/h之间变化的值。

控制单元uc被配置成能够选择性地且相互独立地驱动第一供应工具7、第二供应工具8以及辊元件4，以便彼此独立地设定洗涤流体w的适当的更新程度并确保塑料材料p在容器2中达到设定的停留时间tp。

提供传感器25，用于测量洗涤容器2中洗涤流体w的液位。控制单元uc用于基于前述传感器25的信号来控制第一供应工具7和第二供应工具8(水和塑料材料p)和用于控制搅拌器(或多个搅拌器)5的操作速度vo。

此外，设备1设置有隔板工具6，隔板工具6布置在出口3的上游并且成形为用作屏障并且将放置在表面上或相对于洗涤流体w的自由表面30放置在减小的深度处的塑料p的片转移和导向到搅拌器5。

特别地，提供了竖向延伸的隔板6，该隔板6在高度上可调以根据所处理的材料p的特征和几何和/或工艺参数相对于自由表面30改变其在洗涤流体w中的浸入长度x直到所需的深度d。隔板6的浸入深度d具有根据各种参数可变的值，但是无论如何都不超过数厘米量级的值，例如不超过5cm。图6a和6b示例性地示出了隔板6的两个不同的浸入程度，其中图6a中具有较大的深度d'和浸入长度x'，以及图6b中具有较小的深度d”和浸入长度x”。

参考图5，隔板6具有第一竖向边缘区20和第二竖向边缘区22，该第一竖向边缘区20布置成基本上接触或非常接近洗涤容器2的内边界表面21，所述第二竖向边缘区22布置在距离上述内表面21的最大距离dmax处。

第一边缘区20定位成相对于容器2中的洗涤流体w的普遍旋转方向m，处于相对于第二边缘区22的更上游。隔板6从第一边缘区20以距离内表面21逐渐增大的距离延伸到第二边缘区22。特别地，隔板6具有弯曲的并凹向洗涤容器2的内部的几何形状，并限定出相对于容器2的壁可变的空腔或间隙g。具有这种几何形状和位置的隔板6具有防止刚刚引入的材料p沿着表面上的优先路径并立即到达容器2的出口3的功能。特别地，塑料材料p的碎片在浮力条件下趋于直接到达洗涤容器2的出口区，从而脱离搅拌器5的作用，而隔板6具有一旦塑料材料p的碎片被注入容器2即将其从出口3转移走的功能。因此，隔板6将塑料材料p的碎片导引到搅拌器5，迫使塑料材料p的碎片受到湍流搅拌作用使得粘附在塑料材料p的碎片上的污染物c被脱离和分离。

隔板6因此用作制动器和转向屏障，在其自身上创建材料p的聚束，被搅拌器5引起的涡流运动被迫逐渐被拖拽并因此被机械搅拌，使污染物c被脱离并且分离。

因此，隔板6执行以下作用：通过与辊元件4的作用的协同结合，使得进入洗涤容器2的所有塑料材料p得以有效地被处理。

该设备还包括阀或泵排出设备11，用于定期去除沉积在洗涤容器2的底部10上的可能较重的污染材料(上述金属物体、石块等)。

现在简要地公开刚刚公开的设备1和根据本发明的方法的操作。

借助于图7的框图，公开了根据本发明的洗涤和分离方法，其通过刚刚公开的设备1来实施。

在处理塑料材料p之前，根据所需的“更新”程度设定离开和进入洗涤流体w的流速值q，设定搅拌器的操作速度vo以及确定辊元件4的转速vr，对应于此，按照希望获取的塑料p的设定纯度分配对应的停留时间tp(图7中的框b1)。

将含有待去除的污染物c的塑料材料p的碎片与洗涤流体w一起装入洗涤容器2中(框b2，方法的步骤a))。

在洗涤容器2的内部发生搅拌步骤b)(框b3)：塑料材料p的碎片和污染物c经受促进污染物c的脱离的强烈的湍流和搅拌作用。在容器2中，污染物c然后从塑料p的碎片的表面进行机械分离。

在洗涤期间，非常重的污染物体(石头、金属等)通过重力的力下落到容器2的底部，通过驱动相应的阀系统11可以将其定期从容器2排出(框b4)。

框b5和b6表示受控的保持和输送步骤d)(框b5)和通过溢流步骤c)的排出(框b6)。

洗涤流体w输送与其自身一起的已经从塑料材料p上脱离的污染物c并通过出口3通过溢流(步骤c))排出，而不管已经处理过的塑料材料p'的流，该塑料材料p'的离开另一方面由辊元件4控制(步骤d)。

在步骤d)期间，控制单元uc控制辊元件4以转速vr旋转，如此使塑料材料p在洗涤容器2中停留持续足以获得塑料材料p的所需纯度和净化度的平均停留时间tp。

因此，辊元件4用作控制释放塑料p的碎片的屏障。

停留时间tp可以从数秒到数分钟(例如3-4分钟)变化；当认为不需要获得高纯度并且希望节省工艺消耗并在有限的时间内处理大量的塑料材料时，将减少停留时间。

另一方面，当需要获得质量更好的离开的塑料材料p(被更精细地清洁并且因此被赋予更大的商业价值)时，可能地与流体w的高度“更新”相结合，将有更长的停留时间。

由于设置有单元uc和辊元件4的设备1的具体结构和功能构造，可以决定质量和消耗之间的最佳折衷，在大量不同的操作模式之间选择每次最适合特定需求的操作模式。

如上所公开的，在洗涤流体w具有高度变化并因此洗涤流体w具有高的入口和出口流速qin,out和很大的溢流效果的操作的情况下，通过抵消向出口3的流体动力拖拽作用，辊元件4起到减缓离开w的出口流fout的塑料材料的流的作用。塑料材料的片p'逐渐释放到出口。由隔板6和辊元件4引起的聚束和保持作用迫使材料p不会避开由搅拌器5执行的机械搅拌作用。

如果选择以降低的水的入口和出口流速qin,out和有限的溢流和最小的拖拽流体动力效应进行操作，驱动辊元件4被控制以执行促进处理过的塑料材料p前进到出口3的拖拽效应。图6a和6b以举例的方式示出了两种不同的操作条件，分别对应于高质量的所获得的材料p，和较低质量的材料p但具有减少的洗涤流体(w)消耗和更快的处理时间。在前一种情况下，存在水的高流f'out和辊元件4的较慢的旋转速度vr。

在图6b的后一种情况中，另一方面存在较少的流体消耗(有限的流f”out)和辊元件4的较高的旋转速度vr。

当然，可以根据具体需要不同地组合各种操作参数。

从附图中已经公开和示出的内容可以清楚地看出，根据本发明的洗涤和分离方法和设备1成功地实现了设定的目的。

以上公开的方法和设备相对于已知搅拌系统能够在减少的处理时间内获得高纯度的回收塑料材料，或者能够在不过度损害产品质量的情况下节省大量的水消耗，所有这些是由于速度受控的辊元件4和可能的隔板6的存在，该隔板6协同辊元件4的作用，确保了供给到洗涤容器2的所有塑料材料p的均匀洗涤处理。

对于获得相对于现有技术系统的材料的相同纯度，设备和方法的洗涤作用的功效的增加使得可以节省水、添加剂和电能的消耗。

因此，通过技术解决方案获得显著的经济优势，该技术解决方案由于功能和结构上的简化也同样有效。

可以对方法和/或设备1进行修改和变型，而不会因此超出权利要求的范围。

特别地，基于特定需要和待处理的材料，可以适当地选择和/或优化构成设备1的一个或多个部件的几何构造、尺寸、位置和材料。