Способ переработки бытовых и промышленных отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, в условиях дефицита или отсутствия воды

Способ переработки бытовых и промышленных отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, в условиях дефицита или отсутствия воды

Реферат

Изобретение относится к переработке вторичного сырья и может использоваться при переработке бытовых и промышленных отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги. Изобретение также может использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве изделий на бумажной основе из вторичного сырья. Предпочтительно настоящее изобретение может быть использовано для получения вторичного сырья в виде отдельных (бумажной и небумажной) фракций из отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, в условиях дефицита или отсутствия воды.

Вовлечение этих отходов во вторичный оборот позволяет снизить зависимость бумажных производств от закупок более дорогого первичного сырья и добиться существенной экономии без ущерба для качества продукции. Для тех производителей, кто традиционно использует макулатуру низких сортов в своем производстве, это является возможностью улучшить рецептуру и качество конечных продуктов, не неся при этом дополнительных расходов. В процессе переработки отходов, включающих слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, небумажная составляющая представлена смесью полиэтиленовых и алюминиевых пленок (алюмополимерная фракция). Произведенный из них агломерат служит хорошим материалом для литья под давлением и формовки изделий методом экструзии. Присутствие в полимерной массе частиц серебристого металла придает продукту вид, которого нельзя добиться присадками. Он хорошо окрашивается в массе. Из него можно делать изделия строительного и хозяйственного назначения.

Известен способ переработки бумажных отходов, преимущественно отходов с пленочным покрытием (патент РФ 2019607, дата приоритета 04.06.92), включающий предварительную механическую обработку, измельчение и сортирование, отличающийся тем, что предварительную механическую обработку проводят путем одновременного воздействия на исходные бумажные отходы колющего и разрывающего усилий, перед измельчением бумажные отходы обрабатывают паром 60-100˚С, а измельчение осуществляется путем одновременного воздействия усилиями сдвига и сжатия.

Данный способ осуществляется в цепи аппаратов. Бумажные отходы подвергают предварительной механической обработке в колковом разрывателе, после чего их увлажняют в камере путем конденсации пара на поверхности. Нагретые и увлажненные фрагменты бумаги подают на обработку в двушнековый аппарат, где они подвергаются усилиям сжатия и сдвига. По выходе из двушнекового аппарата однородную массу направляют на центробежный сортировальный стол для разделения волокна и пленки.

Данный способ требует применения пара и проводится в цепи аппаратов. Полученное влажное целлюлозное волокно не может долго храниться, а должно быть практически сразу использовано в процессе получения бумажных изделий. Это означает, что процесс переработки может быть организован только вблизи бумагоделательного производства или как одна из его стадий.

Известен способ сухого выделения волокнистого сырья из ламинированных бумажных отходов (а.с. SU 1227746 А1, опубл. 30.04.1986).

Способ заключается в том, что из отходов удаляют металлические примеси, подвергают обработке путем механического сдвига слоев бумаги-основы и пленки, с последующим нанесением на их поверхность равномерной насечки, затем измельчают ударным воздействием и просеивают через сито. Материал, прошедший сито, направляют на пневмосепарацию, а материал, не прошедший сито, возвращают на стадию обработки путем механического сдвига.

Данный способ переработки является сухим, но для его осуществления требуется цепь аппаратов.

Известен способ промышленного извлечения целлюлозного волокна из бытовых и промышленных отходов, содержащих бумагу (патент FR №75 07858 от 13.03.1975).

Способ состоит в удалении металлических примесей, удалении центрифугированием инородных примесей, пневматической сепарации отходов с отделением тяжелых примесей, отделении в циклоне легкой фракции, состоящей из бумаги, пластика и мелких частиц, и окончательном просеивании, где посредством повторной пневматической сепарации разделяются бумага и пластик. Для увеличения эффективности последней сепарации исходный материал увлажняют до 80% влажности бумажной составляющей. По данному способу можно перерабатывать отходы с характеристическим размером не более 200 мм.

Данный способ осуществляется в устройстве, состоящем из железоотделителя, дробилки ударной или молотковой, как минимум 2-х пневматических сепараторов с воздушными потоками «зиг-заг», установленных последовательно. Между сепараторами установлен аппарат для просеивания, а перед последней пневматической сепарацией - аппарат для увлажнения.

Данный способ переработки не является строго сухим способом, к тому же проводится в цепи аппаратов.

Наиболее близким к предлагаемому способу переработки является способ для утилизации слоистой пленки (патент RU 2158182 С2, опубл. 27.10.2000).

Способ предназначен для утилизации слоистой пленки из множества слоев, выполненных из различных материалов, путем расслоения или отделения слоев друг от друга в несколько этапов. На первом этапе слоистая пленка разрезается на множество фрагментов. На следующем этапе расслоение или разделение слоев обеспечивается при помощи воздействия ударными силами трения на каждый фрагмент. Бумажный слой разбивается и разделяется на мельчайшие волокна, пленка и фольга разделяются на фрагменты, имеющие размер около 2-6 мм. На этом же этапе производится отделение бумажного волокна за счет имеющих место центробежных сил. При необходимости эту операцию можно повторять несколько раз подряд. На последнем этапе за счет воздушной сепарации производится разделение фрагментов алюминиевого и пленочного слоев. Кроме того, подлежащие обработке фрагменты отходов могут быть подвергнуты размыванию водой до и после этапа резки слоистой пленки или на этапе воздействия ударными силами трения на каждый из подвергшихся обработке фрагментов.

При применении данного способа переработки удаление фрагментов пленки и фольги на этапе расслоения из образовавшейся смеси производится периодически и требует соблюдения процедуры переключения воздуховодов. Основной задачей при переработке отходов такой упаковки является, как правило, получение бумажного волокна. Осуществление же процесса разделения пленки и фольги не выгодно вследствие низких цен на вторичное сырье-пленку и на вторичное сырье-фольгу. К тому же в любых процессах пневморазделения принципиально не удается разделить смесь на «абсолютно чистые» материалы. Способ на стадиях расслоения и разделения осуществляется сжатым воздухом, подвод которого есть не во всех производственных помещениях. Это ограничивает возможность повсеместного применения данного способа.

Описанный способ переработки реализуется в три этапа на трех разных аппаратах, соединенных друг с другом передаточными устройствами. На первом этапе применяется режущее средство с фрезами. Четыре вращающиеся фрезы установлены на горизонтальном роторе. Две неподвижные фрезы прикреплены к основному корпусу средства. Зазор между фрезами регулируется и установлен от 0.2 до 0.3 мм. Рабочее пространство, за исключением входного окна, окружено ячеистым экраном с размером ячейки 8-10 мм. Снаружи экрана на некотором удалении установлен окружающий его приемник. Фрагменты, проходящие сквозь экран, накапливаются в пространстве между экраном и приемником, который периодически разгружается. Следующий этап - расслоения и разделения - осуществляется в дисковом стержневом сепараторе. Сепаратор состоит из неподвижного и подвижного (вращающегося) дисков, снабженных множеством неподвижных стержней, прикрепленных к ним под углом 90 градусов. Неподвижные и подвижные стержни расположены друг против друга так, что отходы подвергаются эффекту расслоения и разделения благодаря воздействию ударных сил трения, возникающих между ними. Перфорированный экран, размещенный по окружности, образует кольцевое разгрузочное пространство с отверстиями диаметром от 0.8 до 2.0 мм. Волокна бумаги, прошедшие сквозь экран, вентилятором собираются в накопительном резервуаре.

Фрагменты пленки и алюминия не проходят через экран, а выгружаются из рабочей камеры через выходное отверстие. Процесс выгрузки осуществляется периодически. Система подвода сжатого воздуха может обеспечить режим повторной обработки материала в сепараторе. Завершающий этап - сортировка при помощи воздушной струи. Здесь применяется вентилятор, оснащенный циклоном и способный создавать всасывающую силу в пределах 200-500 кг/час. Фрагменты пластмассовой пленки при этом отделяются от алюминиевой фольги.

Недостатками устройства при осуществлении данного способа переработки является его «громоздкость», выражающаяся в трех отдельных аппаратах, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов на переработку в целом. Применение на первой стадии режущего, а не ударного принципа дезинтеграции делает средство резки уязвимым в случае переработки бытовых отходов при попадании инородных не дробимых включений. Аппарат расслоения предварительно разрезанного материала также является уязвимым для инородных включений. Из представленного описания понятно, что разделение на завершающем этапе фрагментов пленки и алюминия не является полным, поэтому, на наш взгляд, в этой стадии просто нет необходимости.

Известней способ для утилизации целлюлозосодержащих отходов, в том числе ламинированных и влагопрочных видов бумаги и картона, описанный в патенте RU 2177060 С1 от 29.03.2001. В данном патенте измельчение ламинированных отходов производят в воздушной среде в молотковой дробилке, снабженной молотками с двусторонним скосом рабочей поверхности. Удаляется готовый измельченный продукт через камеру, находящуюся под разрежением.

Однако данное устройство не единственное в способе переработки, а является составляющей частью цепи аппаратов.

Кроме того, в данном устройстве не происходит разделение материала на фракции.

Задачей изобретения является разработка способа переработки бытовых и промышленных отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, в условиях дефицита или отсутствия воды с целью получения бумажной и алюмополимерной фракций.

Техническим результатом настоящего изобретения являются возможность перерабатывать отходы упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, без применения воды и возможность совмещения всех операций переработки в одном аппарате.

Для достижения названного технического результата предлагается сухой способ переработки бытовых и промышленных отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, с использованием усовершенствованных молотковых дробилок.

Предлагаемый способ переработки заключается в сухом способе дробления, разволокнения и разделения материалов.

Предлагаемый способ переработки осуществляется в следующей последовательности. Усовершенствованная молотковая дробилка включается на холостой ход. Партия исходного материала в виде бытовых или промышленных отходов упаковки, включающей слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, помещается в приемный бункер и попадает в рабочую зону дробилки. В рабочей зоне она измельчается, расслаивается, разволокняется и разделяется на бумажную и алюмополимерную фракции в результате ударов молотками и ударов о стенки корпуса и разгрузочную решетку. Процессы измельчения, расслоения, разволокнения и разделения происходят одновременно. Измельченная и разволокненная бумажная фракция попадает в подрешетную зону, откуда удаляется вентилятором. Алюмополимерная фракция (частично с бумагой) остается в рабочем пространстве дробилки. С периодичностью, определяемой опытными работами, по мере накопления в рабочей зоне алюмополимерной фракции, открывают шибер разгрузочной воронки на корпусе и происходит ее выгрузка. После этого закрывают шибер и в приемный бункер помещается следующая партия отходов.

Осуществить описанный способ предлагается с помощью устройства - усовершенствованной молотковой дробилки, показанной на фиг.1.

Дробилка представляет собой раму (1), на которую установлен корпус (2) и электродвигатель (3) на подмоторной раме с натяжным устройством (4). В корпусе установлен ротор (5) с шестью рядами свободно подвешенных ударных элементов - молотков (6). Корпус состоит из основания и крышки. Верхняя часть корпуса футерована износостойкими плитами. Передача движения от двигателя к ротору осуществляется клиноременной передачей. Ременная передача укрыта кожухом (9). В нижней части корпуса установлена разгрузочная решетка (10). Решетка может иметь размеры отверстий - 2-5 мм. В верхней части корпуса установлена воронка, в которой смонтирована металлическая шторка, служащая для предупреждения случайного выброса из камеры дробления кусков материала. На валу ротора установлен вентилятор (7), соединенный патрубком (8) с камерой подрешетного пространства. Наличие вентилятора обеспечивает разрежение в рабочей камере и нормальную разгрузку готового материала. Дробилка снабжена разгрузочной воронкой (11) с шибером (12) на внешнем торце корпуса для выгрузки недробимой (в данном случае алюмополимерной) фракции из рабочего пространства.

Устройство работает следующим образом. Исходный материал - бытовые и промышленные отходы, включающие слой бумаги с полимерным пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, - подаются в бункер дробилки при работающем роторе и попадают в рабочую зону. Материал в рабочей зоне измельчается и разволокняется в результате ударов молотками и ударов о стенки корпуса и разгрузочную решетку. При этом происходит отделение бумажной составляющей от пленки и фольги. Полученное бумажное волокно проходит через отверстия разгрузочной решетки и с помощью вентилятора удаляется из камеры подрешетного пространства. В бумажное волокно попадают мелкораздробленные части пленки и фольги, однако, процент инородных примесей в бумажном волокне позволяет рассматривать его как вторичное сырье для картонажного производства. Алюмополимерная фракция частично с бумажным волокном, не прошедшие через решетку, разгружаются через воронку на внешнем торце корпуса. Процесс разгрузки осуществляется путем открытия шибера воронки без остановки ротора дробилки. После закрытия шибера воронки возобнавляется подача исходного сырья. Дробилка снабжена бункерами для сбора готовых продуктов - бумажного волокна и алюмополимерной фракции.

Преимуществами настоящего изобретения является отсутствие необходимости использовать при переработке отходов воду, а также дополнительные средства: пар, сжатый воздух, химикаты.

Преимуществами настоящего изобретения является отсутствие необходимости удаления жидких отходов, а также использования необходимого для этого оборудования.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что процесс проводится в одном аппарате.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что при периодическом процессе загрузки исходного материала и выгрузки алюмополимерной фракции, электродвигатель работает в постоянном режиме. Это значит, что расход электроэнергии на пуск и остановку дробилки отсутствует, т.е. расход электроэнергии минимален.

Полученная бумажная масса по длине волокна и количеству инородных примесей является сырьем для производства технического и кровельного картонов, а также сырьем тары и прокладочных материалов. Алюмополимерная фракция является сырьем для изделий строительного и хозяйственного назначения.

Пример.

Для переработки взяты промышленные отходы упаковки напитков «Сок Добрый» - обрезки и края упаковочной бумаги. Бумага является 5-слойной и содержит один слой бумаги, один слой фольги и три слоя полиэтилена.

Процесс проводился на дробилке с характеристиками:

диаметр ротора - 500 мм,

длина - 200 мм,

мощность двигателя - 11 кВт.

размер ячейки разгрузочной решетки - 5 мм.

Процесс проводился следующим образом: Через 1-1.5 минуты после включения двигателя в камеру подавалась партия материала весом 3 кг. Одновременно с включением основного двигателя начинает работать вентилятор, соединяющий рабочую камеру с подрешетным пространством. В подрешетном пространстве собиралась бумажная масса. Через 5-6 минут после начала сбора бумажной массы был открыт шибер на внешнем торце корпуса, и алюмополимерная фракция поступала через разгрузочную воронку в сборник. Разгрузка алюмополимерной фракции заняла менее 1 мин, после чего шибер был закрыт и в дробилку загружена следующая партия отходов упаковки.

Способ для переработки бытовых и промышленных отходов упаковки, состоящей из бумаги с полимерным и пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, включающий подачу исходного материала из приемного бункера в рабочую зону, его измельчение, расслоение, разволокнение, разделение на бумажную и алюмополимерную фракцию и удаление фракций из рабочей зоны, отличающийся тем, что операции измельчения, расслоения, разволокнения и разделения на бумажную и алюмополимерную фракции производятся в одном аппарате - молотковой дробилке, снабженной разгрузочной воронкой для выгрузки недробимой алюмополимерной фракции, при постоянном режиме работы электродвигателя, причем процесс загрузки исходного материала и выгрузки алюмополимерной фракции осуществляется периодически.