Подготовка отходов ПЭТ к утилизации

Полимерные бутылки из ПЭТ являются легко извлекаемым компонентом полимерных отходов. Для извлечения и очистки пластмасс из бытового мусора используются магнитная и электросепарация для отделения металлов, флотация, позволяющая комбинацией смачивающих и флотирующих добавок разделять различные типы полимеров, а также разделение по плотности в установках воздушной сепарации.

В зависимости от источников и методов сбора различается качественный состав отходов ПЭТФ. Сортировка необходима для повышения потребительской ценности вторичного ПЭТФ и более легкого сбыта.

Сортировка ПЭТ бутылок

В России сортировку ПЭТ-бутылок проводят в приемных пунктах и на мусоросортировочных предприятиях. Сортировка также производится некоторыми переработчиками, которые закупают низкосортное сырье (несортированные бутылки). Как показывает опыт работы мусоросортировочных предприятий, оператор из общего потока поступающего мусора может только отсортировать ПЭТФ-бутылки. Если оператор помимо сортировки снимает крышки, то производительность падает вдвое. Если еще он будет снимать кольца и этикетки, то производительность падает до десяти раз.

Идентификация бутылок, как правило, не вызывает затруднений. Все бутылки из-под напитков изготовлены из ПЭТФ, а на бутылках из-под других жидкостей, изготовленных из ПЭТФ, стоит знак "трех стрелок" с цифрой "1".

Основное внимание уделяется сортировке по цвету. Согласно ТУ 2298-014-01877509-00 "Сырье полимерное вторичное необработанное" сырье вторичное полиэтилентерефталатное относиться к 6 группе. Согласно этим техническим условиям полимерные отходы должны быть рассортированы на 4 цветовые группы: темные цвета (черный, коричневый, темно-коричневый); сине-зеленые цвета (синий, зеленый, голубой, серый, фиолетовый); белый (неокрашенный); другие цвета (красный, оранжевый, желтый, кремовый). Полимерное сырье не должно содержать посторонних примесей в виде макулатуры, тряпья, металла, дерева, резины, стекла. Данные ТУ также регламентируют требования безопасности и охраны окружающей природной среды, правила приемки, методы контроля, транспортирование и хранение вторичного полимерного сырья.

Решающий фактор эффективной ручной сортировки при обработке пластмасс – подготовка персонала в определении вида пластмасс, которая позволяет визуально отличать ПЭТ бутылки от изделий, изготовленных из других видов пластмасс. Идея подразумевает, что переработчик ПЭТФ принимает пакетированные бутылки и затем сортирует их для получения качественного продукта. Правильно подготовленный персонал может достаточно квалифицированно осуществлять предварительную сортировку, удаляя недопустимые загрязнения. 

Установлено, что правильно организованная ручная сортировка обеспечивает высокое качество вторичного сырья. Тем не менее, качество и производительность ручной сортировки зависят от множества показателей, включая качество и состав поступающих на сортировку материалов, равномерность подачи материала на сортировочную линию и плотность материалов на конвейере.

Свойства подаваемого на сортировочный конвейер материала зависят от того, насколько хорошо были вскрыты тюки. Независимо от того, механически или вручную, вскрываются тюки, бутылки должны быть максимально разделены (минимум бутылок, смятых друг с другом), для обеспечения последовательного и однородного потока материалов на сортировочном конвейере.

Из-за разного состава тюков от различных поставщиков, системы ручной сортировки должны быть оснащены конвейерами с регулируемой скоростью движения ленты. Таким образом, скорость ленты может соответствовать качеству материала, поступающего на линию. Материал более высокого качества сортируется быстрее. Скорость ленты, в зависимости от поступающего материала и схеме сортировки, может колебаться от 10 до 35 м/мин. Тем не менее, оптимальная скорость конвейера подбирается исходя из качества поступающего материала и квалификации сортировщиков.

Независимо от того, куда операторы сортировочной линии помещают отобранные ПЭТ бутылки (непосредственно во входное отверстие дробилки, на другой конвейер иди в бункер), лучше всего, когда приемное окно расположено перед оператором, чтобы его движения были фронтальны. Это улучшает эргономику процесса за счет снижения поворотов тела и уменьшает усталость рабочего.

Есть две наилучшие схемы систем ручной сортировки, если позволяет бюджет. Первый - многоуровневая конвейерная система с обратным циклом. В этом случае, невыбранные ПЭТ бутылки с конца сортировочной линии снова подаются обратным конвейером в начало сортировочной линии. Однако такая схема может существенно снизить производительность.

Аналогично, определенное размещение дробилок относительно многоуровневого конвейера позволяет осуществлять прямую или обратную сортировки (отбор загрязнений), в зависимости от качества материала. Это обычно осуществляется изменением направления потока в конце сортировочного конвейера (на обратный конвейер при прямой сортировке или в дробилку при обратной сортировке). Так же, как и в первом случае, ПВХ должен быть удален любым способом.

Системы ручной сортировки отходов ПЭТ

При ручной сортировке используется труд сортировщиков, визуально определяющих и отбирающих ПЭТФ бутылки по определенным критериям. Системы ручной сортировки обычно бывают двух типов: прямые и обратные. В прямых системах сортировки нужные материалы удаляются из общего потока. В обратных системах сортировки, ПЭТФ бутылки оставляются на конвейере, а удаляются нежелательные материалы и загрязнения.

Когда ПЭТФ бутылки удалены при прямой сортировке, они попадают в накопительный бункер, непосредственно в измельчитель, или во вторичную систему конвейеров, питающих измельчитель. Преимущество системы, использующей вторичную систему конвейеров в том, что в эту систему может быть включена автоматическая система удаления ПВХ, перед подачей в измельчитель.

В отрасли вторичной переработки пластмасс считается, что прямые системы сортировки обеспечивают самое высокое качество материала. Тем не менее, они не могут всегда считаться наиболее эффективной системой, т.к. системы прямой сортировки менее производительны, чем системы обратной сортировки. Производительность операторов на сортировочной линии зависит от качества поступающих материалов, схемы процесса и скорости сортировочного конвейера.

Обычно считается, что системы обратной сортировки имею риск большего загрязнения, особенно при непосредственной подаче материала в конце конвейера в пресс или дробилку. Если удаление посторонних материалов не завершено, эти нежелательные материалы поступают на следующий этап обработки и возможно загрязнят продукт. Тем не менее, обратные системы сортировки работают хорошо, если материалы были предварительно отсортированы. (Системы обратной сортировки также хорошо работают при пакетировании продукта). Например, легче выбрать загрязняющие вещества из потока бутылок из-под напитков (преимущественно ПЭТФ), а не выбирать эти бутылки. Некоторые обратные системы сортировки используют двусторонние сортировочные конвейеры, где операторы размещаются с двух сторон, чтобы повысить производительность.

В конце концов, выбор между прямой и обратной схемой сортировки будет зависеть от бюджета и характеристики поставляемых материалов. Так, например, смешанные пластиковые бутылки, навалом или в кипах, наилучшим образом сортируются прямой системой сортировки. Исследование сортировочных станций, проведенное Plastic Technologies, Inc. (PTI), Толедо, Огайо, указывает, что подготовленные операторы способны сортировать 220-270 кг ПЭТФ бутылок в час, а также определять и удалять до 80% ПВХ. Однако способность сортировки всегда является функцией плотности пластмассы на конвейере, скорости ленты и количества видов пластмасс, смешанных в потоке.

Часто трудно визуально отличать бутылки ПВХ от бутылок ПЭТФ без индивидуальной проверки характеристик бутылки по идентификационному знаку или тесту на изгиб. Не секрет, что при большой производительности такая проверка малоэффективна. Эффективность визуальной идентификации ПВХ при ручной сортировке может быть повышена с помощью ультрафиолетового света (УФ). Хотя ультрафиолетовый свет не видим для человеческого глаза, определенные материалы, из-за их уникальной химической структуры, светятся по действием ультрафиолетового света (флюоресцируют), что и может быть обнаружено человеческим глазом.

ПЭТФ флюоресцирует синим цветом по воздействием ультрафиолетового света. Химическая структура ПВХ не вызывает флюоресценцию, но многие добавки используемые в производстве бутылок ПВХ флюоресцируют. Эти добавки вызывают желтую и зеленую флюоресценцию. Внедрение систем, которые подвергают бутылки, проходящие конвейер ультрафиолетовому освещению, повышает эффективность удаления ПВХ до 99% при соответствующих условиях, согласно PTI. Из-за напряжения глаз, необходимого при этом способе идентификации, рекомендовано, чтобы операторы линии работали не более чем два часа за один раз.

Тем не менее, есть пределы в эффективности сортировки с УФ светом. Необходима предварительная сортировка перед УФ идентификацией. Например, зеленые ПЭТФ бутылки должны быть отсортированы, так как зеленые бутылки ПЭТФ останутся зелеными, когда подвергнуться УФ освещению, и могут быть спутаны с ПВХ. Поскольку УФ свет может разрушать со временем пластмассу, много ПВХ и ПЭТФ бутылок производятся с добавками, поглощающими часть УФ из естественного солнечного света для защиты продуктов, содержащихся в них. Эти бутылки темные под УФ светом и трудно обнаруживаются. Некоторые бутылки изготовлены из подкрашенного синим ПВХ, которые под действие УФ света флюоресцируют синим цветом и могут быть спутаны с бутылками ПВХ. Наконец, некоторые формы УФ света неблагоприятно влияют на глаза и кожу. Хотя тип УФ света, используемого в системах сортировки, считается безопасным, системы должны быть оборудованы экранами и смотровыми окнами, фильтрующими УФ свет, чтобы предотвратить негативное воздействие на оператора.

Пакетирование ПЭТ бутылок

Пакетирование бутылок без крышек не вызывает особых вопросов, однако наиболее подходят для этой операции автоматические пакетировочные прессы. У распространенных вертикальных прессов недостаточно большой ход плиты (разрабатывались они для макулатуры), поэтому на формирование пакета из ПЭТФ-бутылок затрачивается больше времени, чем это происходит с макулатурой. Среди характерных свойств ПЭТФ - "память" (свойство материала возвращаться к первоначальной форме после того, как снимается давление). Для ограничения возврата бутылок к первоначальной форме в прессах используют "ограничительные собачки", которые препятствуют сжатой пластмассе двигаться вдоль стен камеры пресса.

Бутылки с крышками создают дополнительные проблемы, т.к. плохо сжимаются. Крышки приходиться снимать или протыкать бутылки острым прутом, что снижает производительность и требует дополнительные рабочие места. 

Для механизации этого процесса используются специальные перфораторы, представляющие собой валки с длинными шипами. Такие перфораторы автоматически прокалывают поступающие ПЭТФ бутылки перед их пакетированием. Для этих целей также используют вертикальные прессы, у которых плита снабжена шипами.

Как материал ПЭТФ предъявляет ряд специфических требований к пакетировочным прессам. В частности, давление рабочей плиты пресса должно быть более 1,5 МПа (40 т). Стандартный размер тюка 1,1х1,0х0,8 м, плотность не менее 200 кг/м3.

Измельчение ПЭТ бутылок

В виду того, что основная масса потребителей самостоятельно производит измельчение и последующую переработку отходов ПЭТФ измельчать имеет смысл только чистые производственные отходы, сортированные по цвету. Сильно загрязненные отходы, а также бутылки с крышками, кольцами и этикетками в измельченном виде имеют стоимость, сравнимую с целыми бутылками, поэтому их измельчение экономически неоправданно.

Обычно отходы измельчают до размера 5-10 мм.