Утилизация отходов: магнитное разделение


Последние тенденции к использованию формования из многих материалов, формованию жесткого поверх мягкого, а также соэкструзии материалов с различной твердостью приводят к образованию все большего объема отходов, которые невозможно или затруднительно утилизировать.


Выбрасывать такие отходы нехорошо из-за сегодняшних высоких цен на сырьевые материалы и ограниченности поставок некоторых распространенных смол. В настоящее время существует относительно простой и экономичный способ разделения смешанных пластмассовых материалов для утилизации. Использование данного способа предполагает включение в состав одного из компонентов смеси добавки, которая делает его чувствительным к магнитному разделению.
Компания Eriez Magnetics разработала свою технологию PolyMag в 2004 г., и получила патент в апреле 2005 г., но только сейчас началась активная реализация данной технологии на рынке. Она будет представлена в следующем месяце на выставке NPE в Чикаго. (Eriez Magnetics  будут стенды 1396 и 11205.)
Магнитное разделение является хорошо зарекомендовавшей себя технологией, которая широко используется для крупномасштабного разделения в добывающей промышленности, при производстве наполнителей и в целом ряде других отраслей. Она также широко используется для извлечения металлических загрязняющих веществ из пластмасс, но не для отделения одной пластмассы от другой. В отличие от систем комплексного гравитационного разделения в тяжелой суспензии, используемого для смешанных пластмасс, система магнитного разделения довольно проста и экономична; для ее использования также требуется мало места. Этот метод позволяет также отделять друг от друга смолы с одинаковой или близкой плотностью.

Вибрационный питатель подает гранулированные колеса, которые состоят из черного TPV Santoprene, сформованного поверх белой ступицы из наполненного стекловолокном найлона 66. Добавка PolyMag  содержится только в гранулах TPV.


Магнитное разделение позволяет использовать автоматизированный режим и обеспечивает высокую надежность в отличие от опасных, трудоемких и мало эффективных методов, которые основывались на разрезании компонентов материалов ножом или ленточной пилой. В результате использования таких методов часто образуется неполное разделение, из-за которого утилизированный для повторного применений материал можно использовать, по большей части, только для производства низкосортных применений. Добавка PolyMag предназначена для производства утилизированного для повторного применения материала высокой чистоты, который используется для производства высококлассных деталей.
Технология PolyMag, которая предполагает использование магнитной добавки и конвейера/сепаратора, предназначена, преимущественно, для тех обработчиков, которые используют литьевое формование из многих материалов, формование поверх, соэкструзию профиля, а также попеременное выдувное формование двух материалов с различной твердостью. Типичным применением является разделение TPE и полипропилена, а также прочих жестких смол.
Данная технология поставляется новым подразделением PolyMag компании Eriez Magnetics. (стенд 11205 на NPE). Первая промышленная установка будет запущена на предприятии формовщика, выпускающего автомобильные детали, которому необходимо разделить эластичную герметизирующую кромку из TPV и полипропилен, которые входят в состав формованной детали, изготовленной с двумя впрысками. Eriez недавно уполномочила компании группы ACS Group—AEC, Colortronic North America, Cumberland Engineering, и Sterling—заниматься реализацией на рынке добавки и сепараторного оборудования PolyMag в дополнение к их собственным системами дробления. Компании ACS Group представят эту технологию на выставке NPE (AEC на стенде 1802, Cumberland 2642, а Sterling на 1849).
 

Слабодозированная добавка
Тим Шаттлворт, президент и глава Eriez,  говорит, что “подход с использованием магнитной добавки уже использовался в прошлом другими компаниями, но без всякого коммерческого успеха. Насколько нам известно, для реализации тех технологий была необходима концентрация магнитной добавки примерно 10%, а это существенно изменяет физические свойства смолы. Наш патент включает использование добавки в очень низких концентрациях, обычно примерно 1%. Интенсивность работы нашего редкоземельного сепаратора PolyMag позволяет использовать такие небольшие дозировки добавки”.

Промышленные сепараторные установки PolyMag позволяют осуществлять автоматизированную эксплуатацию с очень низкими затратами на материально-техническое обслуживание и производительностью от 150 до 500 фунтов в час.


Поставщик материала, компания Advanced Elastomer Systems (в настоящее время подразделение ExxonMobil Santoprene Specialty Products) из Эйкрона, Огайо, провела испытания добавки в своих TPV Santoprene. Испытания показали отсутствие сколько-нибудь существенного воздействия на физические свойства или же адгезию при формовании поверх.
Добавка PolyMag реализуется на рынке в виде гранул и в виде порошка. Она представляет собой концентрат с воскообразной соответствующей требованиям FDA подложкой, который, по имеющимся данным, совместим с целым рядом термопластов и термоотверждающихся материалов. Стандартная марка одержит черный оксид железа и стоит от $4 до $6 за фунт. Во второй марке содержится специальный магнитный порошок нержавеющей стали, который можно использовать для изготовления применений со светлой окраской. Эта марка реализуется по цене от $5.50 до $7.50 за фунт.
Для того, чтобы свести затраты к минимуму, магнитную добавку обычно  вводят в более дорогостоящую смолу в составе многокомпонентной детали, такую как TPE, которая часто является компонентом, составляющим меньшую часть состава. PolyMag обычно вводится с помощью питателя для добавок, который установлен за магнитом основного питателя.
Джон Коллинз, менеджер PolyMag Div., говорит: “С помощью данной технологии можно выделить из детали более одной пластмассы. У пластмасс с различными концентрациями добавки будут различные степени магнитной восприимчивости. При наличии соответствующего магнитного поля и изменения твердости по сечению детали, можно осуществлять разделение за счет различных значений магнитной восприимчивости”.
 

Как осуществляется разделение
Технология PolyMag предназначена для использована гранулированных отходов. Если внутри детали существует химическая связь между различными видами пластмасс, то некоторые частицы повторно перемолотого материала будут содержать оба эти компонента. Некоторые из этих частиц, в конце концов, окажутся в одной или обеих разделенных фракциях. Такие смешанные частицы можно разделить, пропустив их еще раз, но Коллинз вместо этого рекомендует более мелкое перемалывание отходов, чтобы добиться меньшего содержания смешанных частиц.

Схематичное изображение технологии магнитного разделения PolyMag: показаны ленточный конвейер из келвара, редкоземельный магнитный вал и разделитель, который помогает разграничивать потоки (магнитный и немагнитный), выпускаемые в два бункера.

Оборудование PolyMag состоит из питателя с вибрационным питателем из нержавеющей стали для подачи повторно перемолотого материала на замкнутый ленточный конвейер шириной 17 дюймов с мощными редкоземельными магнитами, вмонтированными в передний вал.

Частицы синей смолы ABS, содержащие добавку PolyMag, отделяются от белой полиэтиленовой смолы. Синие частицы удерживаются на ленте конвейера над мощным магнитным валом.


По мере того, как повторно измельченный материал достигает конца ленты, где материал проходит над магнитным валом, немагнитные частицы выводятся в бункер. Частицы, обладающие магнитной восприимчивостью, притягиваются к находящемуся под лентой конвейера магнитному валу, и, поэтому, они отделяются от ленты конвейера после того, как огибают вал и попадают в воронку второго бункера, расположенного после первого. Механический барьер или “разделитель” помогает разделить два потока частиц. Для получения эффективного разделения намагниченных и не намагниченных частиц можно регулировать скорость ленты конвейера и положение разделителя. Пневматический отбор осуществляется в разгрузочные бункеры из нержавеющей стали.
Сепаратор производится в виде модели с одним валом, которая разделяет повторно измельченный материал на два компонента, а также модели с двумя валами, для разделения трех фракций. Типичный сепаратор реализуется по цене примерно $22,000 с размером, подходящим для большинства обработчиков, производительность составляет от 150 до 500 фунтов в час.
Коллинз говорит: “Если Вы используете 1% добавки PolyMag по цене $5 за фунт, это увеличивает цену одной их Ваших смол на 5¢ за фунт. Если этот материал TPE, которые стоит $2 за фунт, Вы заменяете 2¢ за фунт Вашей смолы 1% PolyMag, по цене 3¢ за фунт, добавляемой к цене Вашей смолы. Если общая стоимость отходов выше, чем предлагаемые затраты на утилизацию для повторного применения, есть смысл использовать эту технологию”.

 


Лилли Манолис Шерман, старший редактор
Источник: Plastics Technology