一种废旧混合塑料分离的方法
【专利摘要】本发明公开了一种废旧混合塑料分离的方法，该方法是将废旧混合塑料破碎成混合塑料颗粒，所得混合塑料颗粒加入到液体介质I中进行沉浮分离，沉浮分离得到密度小于液体介质I的轻组分塑料颗粒和密度大于液体介质I的塑料颗粒，所得重组分塑料颗粒加入到液体介质II中在70～100℃温度下进行表面处理，经表面处理后的重组分塑料颗粒通过浮选剂进行浮选分离；该方法能实现废旧塑料中的多种塑料进行高效选择性分离，且该方法操作简单、成本低，满足工业化应用生产。
【专利说明】一种废旧混合塑料分离的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种废旧混合塑料的分离方法，属于废旧塑料回收【技术领域】。
【背景技术】
[0002]塑料工业的迅速发展、塑料的大量消费以及塑料较短的使用周期使得塑料废弃物的数量急剧增加。废旧塑料的处理方式为焚烧和填埋，产生了严重的环境污染和资源的浪费。因此，对废旧塑料的回收利用已得到高度重视。对废旧塑料回收过程，需要对不同的塑料进行分离，目前塑料的分离是制约废旧塑料回收过程的瓶颈环节。开发的混合塑料分离技术包括手工分拣、重力分离、浮选、静电分离和选择性溶解等方法。塑料的手工分拣过程劳动强度大、工作环境恶劣、分离效率低。重力分离和静电分离对物理性质相近的混合塑料的分离有很大局限性。选择性溶剂成本高，并且有机溶剂具有很大毒性。此外，塑料回收利润低以及废旧塑料的多样性也限制了塑料分离技术的开发。因此，开发低成本、适应性强、分离效率高的分离技术是本领域的重要问题。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中对废旧混合塑料进行分离的方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种以浮沉分离和浮选方法相结合对废I日塑料中的多种塑料成分进行高效选择性分离的方法，该方法操作简单、成本低，满足工业化应用生产。
[0004]本发明提供了一种废旧混合塑料分离的方法，所述的废旧混合塑料中包含至少一种密度相对较小的轻组分塑料和至少两种密度相近且密度相对较大的重组分塑料，其中，重组分塑料中至少含有一种含极性基团的塑料和不含极性基团的塑料；将废旧混合塑料破碎成混合塑料颗粒，所得混合塑料颗粒加入到液体介质I中进行沉浮分离，沉浮分离得到密度小于液体介质I的轻组分塑料颗粒和密度大于液体介质I的塑料颗粒，所得重组分塑料颗粒加入到液体介质II中在70?100°C温度下进行表面处理，经表面处理后的重组分塑料颗粒通过浮选剂进行浮选分离，分离得到含极性基团的塑料颗粒和不含极性基团的塑料颗粒。
[0005]本发明的对废旧混合塑料分离的方法还包括以下优选方案:
[0006]优选的方案中液体介质I密度在970?1200kg/m3之间，根据待分离的废旧混合塑料颗粒的密度选择合适密度的液体介质I。
[0007]进一步优选的方案中液体介质I选自醇水混合溶液，或者为自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种，或者为氯化钠、硫酸钠、氯化钙、氯化钾、硝酸钾、硝酸钠中的至少一种的水溶液。
[0008]优选的方案中根据待分离塑料的平均密度来选择合适的液体介质I，液体介质I的密度比轻组分塑料密度大，比重组分塑料密度小。液体介质I可以选择为密度接近1000kg/m3的自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种；或者选择为密度在970?1000kg/m3之间的甲醇和/或乙醇的水溶液，或者选择为密度在1000?1200kg/m 3之间的氯化钠、硫酸钠、氯化钙、氯化钾、硝酸钾、硝酸钠中至少一种的水溶液。
[0009]优选的方案中重组分塑料颗粒加入到温度为70?100°C的液体介质II中进行表面处理30?180min。
[0010]进一步优选的方案中液体介质II为自来水、去离子水、海水、蒸馏水、氯化钠溶液、硫酸钠溶液、氯化钙溶液、氯化钾溶液、硝酸钾溶液、硝酸钠溶液中的至少一种。液体介质II的pH为7左右。
[0011 ] 优选的方案中经表面处理后的重组分塑料颗粒分散在浮选介质中，加入浮选剂进行浮选分离。
[0012]优选的方案中浮选剂包括具有气泡效果的浮选剂和/或具有润湿效果的浮选剂。
[0013]进一步优选的方案中具有气泡效果的浮选剂为松油醇、甲基异丁基甲醇、α -萜烯醇、聚乙二醇中的至少一种。
[0014]进一步优选的方案中具有润湿效果的浮选剂为木质素磺酸盐、单宁酸、明胶、白雀树皮汁、纤维素、烷基聚氧乙烯醚、水玻璃、脂肪胺中的至少一种。
[0015]进一步优选的方案中浮选剂按10?500mg/L的量加入到浮选介质中。最优选为按20?300mg/L的量加入到浮选介质中。
[0016]进一步优选的方案中浮选介质为自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种。
[0017]进一步优选的方案中浮选分离时间为I?15min。
[0018]优选的方案中轻组分塑料包括聚乙烯和/或聚丙烯，重组分塑料中的不含极性基团的塑料包括含芳环的塑料，重组分塑料中的含极性基团的塑料包括含硫、氧、氮杂原子基团的塑料；重组分塑料占废旧混合塑料质量的1%?99%。不含极性基团的塑料如聚苯乙烯等。含极性基团的塑料为聚碳酸酯、聚酰胺等。
[0019]优选的方案中重组分塑料占废旧混合塑料质量的1%?99%。
[0020]优选的方案中废旧混合塑料破碎成粒径为I?1mm的混合塑料颗粒。
[0021 ] 优选的方案中破碎为冷冻破碎或机械破碎。
[0022]进一步优选的方案中冷冻破碎是先将塑料进行冷冻处理后，立即进行机械破碎。
[0023]进一步优选的方案中机械破碎通过破碎机实现，同时在破碎过程中在破碎机中加入适量的水以保证塑料温度不大于40°C。
[0024]所述的破碎为颚式破碎机、旋回破碎机、冲击式破碎机或辊式破碎机。
[0025]进一步优选的方案中在浮选过程中通过搅拌方式促使塑料颗粒在浮选介质中分散均勾，搅拌速率为不大于100r/min。
[0026]进一步优选的方案中在浮选过程中向浮选介质中通入适量空气以促进气泡产生，充气速率为I?800mL/min。
[0027]优选的方案中将废旧混合塑料先经过清洗去除表面油污和泥沙等非塑料污染物；清洗过程中可加入适量氢氧化钠或清洗剂以促进清洗效果。
[0028]优选的方案中经表面处理后的重组分塑料颗粒进行浮选之前采用水洗涤，可以用水冲洗冷却，或者用水浸泡5?60min。
[0029]本发明的废旧混合塑料分离的方法包括以下步骤:
[0030]步骤1:对废旧混合塑料进行清洗；清洗过程加入少量的氢氧化钠或清洗剂以促进清洗效果；[0031 ] 步骤2:采用冷冻破碎或机械破碎将废旧混合塑料破碎成粒度为I?1mm的混合塑料颗粒；将废旧混合塑料先冷冻处理，再进行机械破碎，或者直接采用机械破碎，机械破碎过程中向破碎机中加入适量水以保证塑料的温度低于40°C ;采用的破碎机械为颚式破碎机、旋回破碎机、冲击式破碎机或辊式破碎机；所述的废旧混合塑料中包含至少一种密度相对较小的轻组分塑料和至少两种密度相近且密度相对较大的重组分塑料，其中，重组分塑料中至少含有一种含杂极性基团的塑料和不含极性基团的塑料；
[0032]步骤3:将混合塑料颗粒加入到液体介质I中进行沉浮分离出轻组分塑料颗粒和重组分塑料颗粒，液体介质I根据实际待分离塑料的密度可以选择为密度接近1000kg/m3的自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种；或者选择为密度在970?1000kg/m3之间的甲醇和/或乙醇的水溶液，或者选择为密度在1000?1200kg/m3之间的氯化钠、硫酸钠、氯化钙、氯化钾、硝酸钾、硝酸钠中至少一种的水溶液；
[0033]步骤4:对沉浮分离所得的重组分塑料颗粒加入到70?100°C的液体介质II中进行表面处理30?180min，液体介质II为为自来水、去离子水、海水、蒸馏水、氯化钠溶液、硫酸钠溶液、氯化钙溶液、氯化钾溶液、硝酸钾溶液、硝酸钠溶液中的至少一种；
[0034]步骤5:对表面处理后的重组分塑料颗粒采用自来水冲洗冷却，或者在重组分塑料颗粒在水中浸泡5?60min ；
[0035]步骤6:将重组分塑料颗粒分散在浮选介质中，加入浮选剂进行浮选分离；按10?500mg/L加入浮选剂，以I?800mL/min的速率鼓入空气，进行浮选分离I?15min，浮选出不含极性基团的塑料；浮选介质为自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种；浮选剂为松油醇、甲基异丁基甲醇、α -萜烯醇和聚乙二醇、木质素磺酸盐、单宁酸、明胶、白雀树皮汁、纤维素、烷基聚氧乙烯醚、水玻璃、脂肪胺中的至少一种。
[0036]相对现有技术，本发明的有益效果在于:基于现有技术中对混合塑料难以实现多组分分离，本发明首次以浮沉分离和浮选分离方法相结合对混合塑料进行选择性分离，可以多种塑料同时分离，特别是对密度相近的混合塑料的分离。本发明在适当温度条件下对密度相近的塑料进行表面处理，使其中的聚苯烯等塑料能够结合选矿领域中的浮选法进行选择性富集分离。本发明方案对废旧塑料中的各种塑料分离效果好，回收率高；另外，本发明的工艺操作简单、成本低，具有很好的经济可行性，满足工业化应用。
【具体实施方式】
[0037]通过以下实施例进一步阐释本发明，实施例不以任何方式被解释成对本发明的范围强加限制。相反，应清楚理解，可以采取本领域的技术人员在阅读本文的描述之后可以看出的各种其他实施方案、修改及其等效物而不偏离本发明的精神和/或所附权利要求的范围。
[0038]实施例1
[0039]将含PC、PS和PP的混合塑料加入到含有少量清洗剂的自来水中清洗，然后采用塑料破碎机破碎，机械破碎过程中向破碎机中加入适量水以保证塑料的温度低于40°C，取3.2?4.0mm粒径的塑料颗粒30g (PC,PS和PP的质量比为1:1:1)加入到自来水中，PP塑料颗粒通过浮沉法从自来水上层分离出来，然后将PC和PS塑料颗粒加入到100°C的沸水中，处理70min，取出用水冷却后进行浮选，浮选条件为:200mg/L松油醇、浮选2min，充气速率为7.5mL/min，搅拌速率为100r/min。分离后PC的纯度达到86.42%，回收率达到91.86%；PS的纯度达到92.34%，回收率达到98.04% 0
[0040]实施例2
[0041]将含PC、PS和PE的混合塑料加入到含有少量清洗剂的自来水中清洗，然后在-10低温下冷冻，采用塑料破碎机破碎进行常规破碎，取3.2-4.0mm粒径的塑料颗粒30g(PC、PS和PE的质量比为1:1:1)加入到自来水中，PE塑料颗粒通过浮沉法从自来水上层分离出来，然后将PC和PS塑料颗粒加入到100°C的食盐水中，处理80min，取出用水冷却，后进行浮选，浮选条件为:35.lmg/L甲基异丁基甲醇、浮选4min，充气速率为7.5mL/min，搅拌速率为50r/min。分离后PC的纯度达到94.86%, PS的回收率达到98.04%。
[0042]实施例3
[0043]将含ABS、PS和PP的塑料加入到含有少量氢氧化钠的自来水中清洗，然后采用塑料破碎机破碎，机械破碎过程中向破碎机中加入适量水以保证塑料的温度低于40°C，取
3.2-4.0mm粒径的塑料颗粒30g (ABS,PS和PP的质量比为1:1:1)加入到海水中，PP塑料颗粒通过浮沉法从海水上层分离出来，然后将ABS和PS塑料颗粒加入到80°C的水介质中，处理llOmin，取出用水浸泡10分钟冷却后，进行浮选，浮选条件为:35.lmg/L木质素磺酸盐、浮选3min，充气速率为7.5mL/min，搅拌速率为50r/min。分离后ABS的纯度达到95.16%,PS的纯度达到91.37%，两种塑料的回收率达到91%。
[0044]实施例4
[0045]将含ABS、PS和PE的塑料加入到含有少量氢氧化钠的自来水中清洗，然后采用塑料破碎机破碎，机械破碎过程中向破碎机中加入适量水以保证塑料的温度低于40°C，取
2.0-2.5mm粒径的塑料颗粒30g (ABS,PS和PE的质量比为5:1:1)加入到自来水中，PE塑料颗粒通过浮沉法从自来水上层分离出来，然后将ABS和PS塑料颗粒加入到75°C的沸水中，处理170min，取出冷却后进行浮选，浮选条件为:20mg/L烧基聚氧乙稀醚、浮选3min，充气速率为70mL/min，搅拌速率为100r/min。分离后ABS的纯度达到90.46%, PS的纯度达到92.57%，两种塑料的回收率达到89%。
【权利要求】
1.一种废旧混合塑料分离的方法，其特征在于，所述的废旧混合塑料中包含至少一种密度相对较小的轻组分塑料和至少两种密度相近且密度相对较大的重组分塑料，其中，重组分塑料中至少含有一种含极性基团的塑料和不含极性基团的塑料；将废旧混合塑料破碎成混合塑料颗粒，所得混合塑料颗粒加入到液体介质I中进行沉浮分离，沉浮分离得到密度小于液体介质I的轻组分塑料颗粒和密度大于液体介质I的塑料颗粒，所得重组分塑料颗粒加入到液体介质II中在70?100°C温度下进行表面处理，经表面处理后的重组分塑料颗粒通过浮选剂进行浮选分离，分离得到含极性基团的塑料颗粒和不含极性基团的塑料颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的液体介质I密度在970?1200kg/m3之间，根据待分离的废旧混合塑料颗粒的密度大小选择合适密度的液体介质I。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的液体介质I选自醇水混合溶液，或者为自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种，或者为氯化钠、硫酸钠、氯化钙、氯化钾、硝酸钾、硝酸钠中的至少一种的水溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重组分塑料颗粒加入到温度为70?100°C的液体介质II中进行表面处理30?180min。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的液体介质II为自来水、去离子水、海水、蒸馏水、氯化钠溶液、硫酸钠溶液、氯化钙溶液、氯化钾溶液、硝酸钾溶液、硝酸钠溶液中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经表面处理后的重组分塑料颗粒分散在浮选介质中，加入浮选剂进行浮选分离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的浮选剂为松油醇、甲基异丁基甲醇、α-萜烯醇、聚乙二醇、木质素磺酸盐、单宁酸、明胶、白雀树皮汁、纤维素、烷基聚氧乙烯醚、水玻璃、脂肪胺中的至少一种；所述的浮选剂按10?500mg/L的量加入到浮选介质中。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的浮选介质为自来水、去离子水、海水、蒸馏水中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，浮选分离时间为I?15min。
10.根据权利要求1?9任一项所述的方法，其特征在于，轻组分塑料包括聚乙烯和/或聚丙烯，重组分塑料中的不含极性基团的塑料包括含芳环的塑料，重组分塑料中的含极性基团的塑料包括含硫、氧、氮杂原子基团的塑料；重组分塑料占废旧混合塑料质量的1%?99%。
【文档编号】B03B7/00GK104511369SQ201510027566
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月20日 优先权日:2015年1月20日
【发明者】王重庆, 王晖, 符剑刚, 张玲玲 申请人:中南大学