Утилизация полимернной упаковки

Пластмассовые отходы считаются наиболее экологически опасными. При относительно небольшой массе абсолютное количество пластмассовых отходов составляет довольно большой объём (в некоторых странах до 5 млн. т в год). В связи с этим такие преимущества, как долговечность, механическая прочность и устойчивость к внешним воздействиям в значительной степени утрачивают своё значение.

В естественных условиях на использованную упаковку действуют одновременно несколько факторов. Под влиянием солнечной радиации и температурных перепадов она вначале приобретает повышенную хрупкость, затем разделяется на более мелкие частицы, которые легче подвергаются последующему действию микроорганизмов и воды.

Отходы сферы производства, образующиеся непосредственно на предприятиях, производящих полимерную упаковку, называются технологическими. Возвратные технологические отходы - источники полноценных сырьевых ресурсов.

Количество отходов, получаемых при различных способах переработки пластмасс, колеблется в широких пределах [% (масс.), от исходного сырья]: получение изделий из пенопластов - 14,4; термоформование - 13,6; сварка - 7,3; прессование -4,5; экструзия - 4,2; экструзия с раздувом - 4,1; литьё под давлением - 3,0; каландрование - 2,0; прочие методы - 1,2.

Процесс подготовки возвратных технологических отходов термопластов состоит из следующих стадий: сортировка и разделение, очистка, предварительное измельчение (если требуется), дробление, грануляция (в случае необходимости), фасовка, смешение со свежим сырьём или красителями (если требуется), возврат на повторную переработку.

Основными процессами, предопределяющими качество подготовки отходов к повторной переработке, являются измельчение и дробление. При этом крупногабаритную и плёночную упаковку, вырубку при термоформовании предварительно разрезают на более мелкие элементы, применяя ленточные или дисковые пилы, ножи, рубящие устройства, после чего их направляют на дробление.

Наибольшее распространение для дробления отходов термопластов получили ножевые роторные дробилки (измельчители), а для измельчения отходов реактопластов - ножевые, молотковые и зубчатые дробилки.

После дробления рекомендуется магнитная сепарация отходов или другие способы улавливания и удаления возможных металлических включений.

Дробленные отходы большинства термопластов можно сразу же направлять на повторную переработку в чистом виде или в смеси с первичным сырьём.

Мягкие плёночные материалы и другие изделия из мягких пластмасс (например, пластикатов, эластомеров), плохо поддающиеся дроблению, измельчают при низкой температуре (криогенное измельчение), применяя сухой лед (температура минус 83 °С) или жидкий азот (температура минус 196 °С). В последнем случае материал дополнительно защищают от окисления. Для эффективного измельчения мягких материалов достаточно, чтобы температура переработки была на 20.30 °С ниже температуры их стеклования.

После дробления отходы термопластов можно практически повторно перерабатывать, но более качественная подготовка отходов заключается в их последующей грануляции , при которой можно одновременно проводить окраску, если отходы имеют разный оттенок. Эта операция может проводиться на червячных экструдерах-грануляторах, но наиболее качественно грануляцию и окрашивание дробленых отходов проводят на базе дисковых экструдеров.

При переработке реактопластов следует учитывать, что измельченные отходы не могут быть самостоятельно использованы, так как обладают незначительной способностью размягчаться под действием температуры. Поэтому порошкообразные отходы смешивают с первичными пресс-порошками в массовом соотношении 10.40 %, затем смесь таблетируют и прессуют. Активность измельченных отходов повышается с увеличением дисперсности, так как увеличивается их удельная поверхность.

Процесс переработки возвратных отходов может быть индивидуальным (околомашинным), когда около отдельного агрегата или группы агрегатов устанавливают дробилку, измельчающую отходы и возвращающую их обратно на переработку. Такие комплексы, называемые иногда агрегатами замкнутого цикла, применяют в процессе литья, выдувного формования и термоформования. Применяют также централизованную переработку, когда в цехе или на производстве организуется специальное отделение по переработке отходов от всех имеющихся агрегатов, однако в этом случае потери сырья несколько выше (на 8.10 %), чем при околомашинной переработке с агрегатами замкнутого цикла.

Переработка отходов поливинилхлорида (ПВХ) имеет свои особенности. При переработке ПВХ образуется значительное количество отходов (до 50 %), которое существенно зависит от способа переработки, применяемого оборудования и, что не менее важно, от культуры производства (например, при производстве бутылок оно составляет 20.30 %, плёнок до 40 % и т.д.).

Если при переработке промышленных отходов практически не возникает серьёзных трудностей, особенно на стадии выделения и идентификации отдельных видов пластмасс, то при вторичной переработке вышедших из употребления материалов, в виде плёнок, ниток, жгутов, обрезков тканных и ковровых материалов и т.д., имеется много проблем. Как правило, приходится иметь дело со смесью различных полимерных материалов, часто загрязненных.

Поэтому одной из проблем вторичной переработки полимерных отходов является разделение разнородных отходов. На первой стадии производится отделение полимеров от металлов и других примесей. На второй стадии целесообразно разделение отходов на четыре группы: полиолефаны, хлорированные пластмассы (ПВХ, ПВДХ), полистирольные пластики, смесь других полимерных продуктов.

При повторном использовании отходов вторым по важности процессом является процесс их отмывки и просушки.

При жидкосто-циклонном, флотационном разделении одновременно происходит промывка. В других случаях на практике для промывки применяют специальные ванны с добавлением, например, моющих средств или используют дробилки мокрого измельчения, барабанные машины. После промывки влагу удаляют центрифугированием с последующей подсушкой тёплым воздухом или инфракрасными излучателями.

Разделённые, измельчённые, отмытые и высушенные отходы в зависимости от степени чистоты можно использовать в производстве полноценной упаковки (например, полиэтиленовой плёночной) или для изготовления строительных пластмассовых изделий, в сельском хозяйстве, дорожном строительстве и других отраслях народного хозяйства.

После разделения, измельчения и отмывки, целесообразно проводить усреднение отходов по выбранному параметру, например по показателю текучести расплава, времени термостабильности, константе Фикенчера, и т.п.

Методы сортировки пластмассовых отходов

При переработке вторичного сырья необходимо учитывать природу рециклизуемого продукта, особенности исходного материала и технологии его переработки.

Однако следует всегда помнить, что качество вторичного сырья никогда не будет равноценным качеству технологических отходов и тем более первичного сырья. По этим причинам определённые виды вторичного сырья из пластмасс следует считать не заменителями первичных полимерных материалов, а только дополнительной сырьевой базой, использование которой наряду с прямым народнохозяйственным эффектом будет способствовать решению экологических проблем.

Особенности различных полимеров при вторичной переработке

На вторичную переработку поступает меньшая часть имеющихся пластмассовых отходов. Несортированные и неочищенные отходы уничтожают.

Пути сокращения отходов и утилизация полимерной тары