專利名稱：回收塑料的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于回收塑料的方法及裝置，尤其是與不同特性的材料相結(jié)合的塑料，如由家用電器或其他復(fù)合材料制品的回收中得到的塑料。
背景技術(shù)：
術(shù)語“復(fù)合材料制品”意指含有特性不同的材料，如舉例來說各種類型的塑料、金屬或其他諸如玻璃、木材等等這樣的非金屬材料的復(fù)合制品(complex product)。術(shù)語“復(fù)合材料”，如本說明書后面所使用的，意指由研磨所述復(fù)合材料制品而得到的各種特性的材料的混合物，其含有單一材料的離散碎片，以及由兩種或多種材料(金屬-塑料、塑料-泡沫塑料，等等)組成的碎片。
出于保護環(huán)境的原因，廢棄材料回收利用工業(yè)越來越重要。實際上，減少運送到廢料堆放點或者焚燒爐的材料量是有利的，因為上述廢料堆放點應(yīng)當限定在一定區(qū)域之內(nèi)，而上述焚燒爐經(jīng)常遭受批評，因為它們?nèi)绻貌坏揭种疲瑫脑撓到y(tǒng)流出含有有害健康物質(zhì)的煙霧從而造成污染的潛在性。
除環(huán)境因素外，還存在相當?shù)慕?jīng)濟原因，其指回收最高可能百分比的廢棄材料。實際上，廢物處理對于社會意味著高成本。如果要處理的材料能夠發(fā)現(xiàn)一種經(jīng)濟上有利的用途，則該成本可以至少部分地收回。在這種意義上，廢物焚燒導(dǎo)致在熱量方面的能量回收(所謂的“熱利用”)，該熱量可以用于生活用供熱或者甚至可用于工業(yè)目的的電能產(chǎn)生。
另一方面，對于材料回收，這些材料可以與坯料(blank material)一起再循環(huán)，或者如果它們的品質(zhì)較低，可以用于不需要高質(zhì)量標準的應(yīng)用(配料或填料或者用于制造低等產(chǎn)品的材料)。
家用電器或復(fù)合制品，如電冰箱、微波爐、空調(diào)器、計算機、電話及其它電子材料的再利用一般需要不同的檢驗。事實上，這些產(chǎn)品包括不同特性的金屬部件(鐵、鋼、諸如鋁和銅這樣的有色金屬)、不同的塑性材料(泡沫聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、ABS等等)以及間或具有的玻璃和木材。在那種情況下，有利的是將不同的材料彼此分開以便使后者可以再利用并可減小運往廢料堆放點或熱利用的廢品的體積，如果可能，減小到最小。
因此，本領(lǐng)域已經(jīng)進行的技術(shù)努力的目的在于設(shè)計再循環(huán)過程，使得單一材料彼此分離而得到高生產(chǎn)量。具體地說，重要的是通過一方面分選難于回收并預(yù)定送到廢料堆放點或焚燒爐的材料(如泡沫聚氨基甲酸酯和泡沫塑料，總的來說)、另一方面分選具有較高的再利用潛力的材料，來使不同塑性材料彼此有效地分離。另外，由于處理后的產(chǎn)品低的附加價值，理想的回收系統(tǒng)還需要低的原始成本和管理費用。
存在于當前運行的這種類型的系統(tǒng)中的限制在于分離高純度回收材料的難度。如果純度不夠，材料的再利用只能局限于較低等的應(yīng)用并且附加價值最低。
在這種意義上，尤其成問題的情況在于電冰箱的回收。這些產(chǎn)品包括特性不同的金屬(尤其是鐵、鋼、銅、鋁)材料和塑性材料。就體積而言，在塑性材料中突出的部分是泡沫聚氨基甲酸酯(用于絕熱)，但是按重量計算還存在相當量的能夠回收的其它材料，如舉例來說聚苯乙烯。然而，與這些材料的回收相連的問題是這樣一個事實，即由于電冰箱生產(chǎn)者為了使不同部件的組裝更容易而使合適的粘結(jié)劑遍布在聚苯乙烯片上，因此它們受到了膠粘殘余物的污染。這些膠粘殘余物難以除去并且是回收聚苯乙烯的一種主要污染物，這妨礙了后者在高質(zhì)量應(yīng)用中的再利用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的中心問題是提供一種用于進行同樣操作的方法和裝置，其能夠以高的純度和生產(chǎn)量來回收存在于復(fù)合產(chǎn)品中的材料，特別是塑性材料。
這個問題利用執(zhí)行諸如附屬的權(quán)利要求書中所限定的那樣的方法和裝置得以解決。


通過對一些示范性實施例的描述可以更好地理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，在此，示范性實施例的描述通過參照下列附圖經(jīng)由陳述性和非限定性的例子給出圖1示出根據(jù)本發(fā)明方法的塑料清潔步驟的方框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明方法的塑料洗滌步驟的方框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明方法的塑料分離和凈化步驟的方框圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明方法的在回收階段和第一除金屬階段中使用的系統(tǒng)的示意圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的在第二除金屬階段中使用的裝置的簡化透視圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的錘磨機的局部截面透視圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料的離心裝置的截面?zhèn)纫晥D；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的離心攪拌裝置的示意性透視圖；圖9示出圖8的一個零件的透視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的方法提供一個復(fù)合材料的磨碎步驟，接著是將回收塑料與其它材料和廢物分離的分離步驟。
術(shù)語“回收塑料”意指為了再利用在過程期間分離出來的那部分塑性材料，不像將要轉(zhuǎn)而輸送到廢料堆放點或焚燒爐的廢棄塑料(如舉例來說泡沫聚氨基甲酸酯)。
在分離步驟之后，回收塑料被送往清潔步驟，在該步驟中所述材料通過通常除去廢棄材料或非塑性材料的殘余物以及膠粘性殘余物而得以清潔。
清潔步驟之后是水洗步驟，以便除掉通常以粉塵的形式或以很小尺寸而存在的廢棄材料的最后殘余物。
該方法的最后兩個步驟是較大量的塑料與其它可能的回收材料分離的分離步驟以及用來獲得最終回收塑料、為再利用做好準備的表面凈化步驟。
最終的回收塑料根據(jù)原始復(fù)合材料的不同來源而不同。例如，在回收得自于電冰箱的復(fù)合材料的情況下，回收塑料是聚苯乙烯。反之，在復(fù)合材料得自于計算機或電話裝置的情況下，回收塑料通常是ABS。
在任何情況下，本發(fā)明的主要目的是獲得具有與最好的質(zhì)量標準一致的高純度的回收塑料。
磨碎步驟用于本發(fā)明目標回收方法中的復(fù)合材料是磨碎了的材料，優(yōu)選具有盡可能均勻的35-40mm的尺寸。該尺寸確保在材料回收中最高的收獲率。然而，具有更大或更小尺寸的復(fù)合材料的使用也不被排除在外，需要提醒的是尺寸過大會使得分離操作非常困難并且會對裝置造成嚴重的損壞。
磨碎步驟可以利用已知類型的裝置來進行。首先，復(fù)合產(chǎn)品將與含有有毒物/污染物的部分分離，如(馬達)油或類似冷卻氣體(電冰箱或空調(diào)器熱交換器)的特性不同氣體。因此，復(fù)合產(chǎn)品的外殼將被引入磨機，復(fù)合材料將以磨碎后的尺寸、以所需尺寸從磨機流出。該尺寸可通過作用于研磨速度和研磨時間并通過將具有所需尺寸孔的網(wǎng)篩置于磨機排出口而得以改變。
在電冰箱外殼等等進行磨碎的情況下，在磨碎步驟期間，用來制造泡沫材料并被吸收于其間的相當量的膨脹氣體(一般為飽和烴，如戊烷或氟化烴)將得以釋放。于是，在這種情況下，需要設(shè)置這些氣體的通風(fēng)口和其在合適的處理站內(nèi)的收集，優(yōu)選以冷凝的方式。
分離步驟分離步驟使得非塑性材料和合成廢棄材料從回收塑料中除去。在回收電冰箱的情況下，這些合成廢棄材料主要由泡沫聚氨基甲酸酯(PUR)組成。
磨碎后的合成材料沉積在處理裝置上，具體地沉積在傳送帶上，并經(jīng)受除鐵階段。在除鐵階段，使復(fù)合材料在略微傾斜振動臺上流動以便均勻分布，并且接著利用磁吸引力(電磁鐵)將鐵除去，于是落在與第一條傳送帶呈橫向的傳送帶上，該傳送帶將其輸送到回收容器。該操作以及執(zhí)行該操作的裝置完全是傳統(tǒng)方式，因此對它們不做更詳細地描述。
除鐵之后，復(fù)合材料將包含與回收塑料一起的合成廢棄材料(PUR)、多種金屬(鋁、銅、黃銅、鋼)以及其它惰性材料(木材、玻璃等等)。合成材料接著經(jīng)歷吸入階段。
這如圖4所示，合成材料處理裝置101的端部鄰近第二處理裝置102，第二處理裝置在這個情況下，也優(yōu)選為位于第一傳送帶下側(cè)的傳送帶。一些意圖通過抽吸來吸引比重較小的材料(主要是PUR)的吸引裝置103布置于懸于第一處理裝置101端部之上的位置。然而，小量的金屬材料(鋁片、小銅條)以及小尺寸的回收塑料也與PUR一起被吸入。因此，為了不使這些材料浪費在廢棄材料中，圖4所示的優(yōu)選實施例設(shè)定將由裝置103吸入的材料輸送到在回收站104內(nèi)進行的回收階段?；厥照?04包括一個旋風(fēng)器105，由一個在其下部結(jié)束于錐形底的圓筒體組成。旋風(fēng)器105在其上部包括一個與抽吸裝置107流體聯(lián)通的孔106。這些抽吸裝置107在旋風(fēng)器105內(nèi)產(chǎn)生了吸入壓力，這使得通過吸引裝置103可將材料吸入。吸引裝置103連接到開口于旋風(fēng)器105圓筒體上部的管線上，從而吸入材料在同一旋風(fēng)器內(nèi)經(jīng)歷湍流圓周運動，這使得PUR破碎，以便基本上形成粉塵，粉塵被裝置107吸入，而吸引的塑料和金屬材料較重，被收集在旋風(fēng)器105的下部錐形部分，由此通過閥裝置108其被傳送到裝載裝置109。
閥裝置108優(yōu)選由已知類型的星形閥組成，該閥允許材料的連續(xù)排放而不會使旋風(fēng)器105與外部環(huán)境流體聯(lián)通并因而不會從外界吸入空氣。
裝載裝置109優(yōu)選包括一個設(shè)置于螺旋棱(scroll)111上的給料斗110。這些裝載裝置109開口于合適的離心分離器112的上部，使得PUR殘余物或其它輕質(zhì)材料可以從吸入材料中除去。
離心分離器112包括一個錐形體113，錐形體由一個用于處理的向上漸縮的上部114以及一個用于收集的向下漸縮的下部115組成，從而兩個錐體的底部相匹配。上部114包括一個鄰近其頂部的孔，該孔通過合適的管線與抽吸裝置107流體聯(lián)通。相反，下部115包括一個由合適的閥裝置(未示出)，優(yōu)選為星形閥，來調(diào)節(jié)的排出口。
轉(zhuǎn)子116可旋轉(zhuǎn)地支撐在錐形體113內(nèi)部的共軸位置，其也是錐形，不過頂角高于錐形體113上部的頂角。葉片117沿轉(zhuǎn)子116的表面設(shè)置。轉(zhuǎn)子116由合適的電動化部件(未示出)來移動并可以在縱向上沿著其繞著樞轉(zhuǎn)的軸滑動，從而可在用于處理的上部114與用于收集的下部115之間的連接區(qū)調(diào)整錐形體113與轉(zhuǎn)子116之間的間隙，以及調(diào)整葉片117與錐形體113內(nèi)壁之間的距離。該調(diào)節(jié)由于轉(zhuǎn)子116錐體相對于錐形體113更高的傾角而變得可能，并且作為吸入材料尺寸的函數(shù)來進行。對于小尺寸，這通常存在于其中僅僅最小的磨碎了的制品被吸入的該工藝步驟，將該間隙調(diào)節(jié)到比處理材料尺寸較大的場合更低的尺寸是有利的。在不同情況下，最佳間隙將由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員每次通過嘗試來確定。
離心分離器112的運行模式如下。抽吸裝置107在錐形體113內(nèi)引起自底向上的氣流。同時，轉(zhuǎn)子116通過急速旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)圈數(shù)通常在每分鐘50到100轉(zhuǎn)范圍內(nèi))使得材料經(jīng)受湍流圓形旋轉(zhuǎn)運動，這引起材料片彼此之間的、以及材料片與葉片117和錐形體113壁之間的連續(xù)摩擦。這個摩擦操作有效地分離了PUR及附著在要回收的材料上的其它合成廢棄材料。如此形成的粉塵接著被抽吸裝置107吸入，而成碎片的較重的材料則落入用于收集的下部115中，并由此落到處理裝置102上的相對于從裝置101到裝置102的磨碎了的復(fù)合材料的轉(zhuǎn)運點更加下游的位置上。
工藝過程繼續(xù)第一除金屬階段。
因此，處理裝置102將從前面的處理得到的復(fù)合材料輸送到略微傾斜的振動臺118上，以便均勻地分布這些材料。振動臺118運送到處理裝置119(一般為傳送帶)，在此利用磁感應(yīng)進行銅和鋁的分離。實質(zhì)上，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁力感應(yīng)器120在金屬材料內(nèi)引起感應(yīng)電流(渦流)，這產(chǎn)生一種排斥力，以致引起其跳動，并因此從惰性材料流中排出。由此，在處理裝置119的端部，惰性材料——塑料、(重的)黃銅和鋼、木材、玻璃等等——落在收集容器121上，而如上所述從主流中排出的銅和鋁“跳”進位于容器121正下游的收集容器122中。
于是，處理過的復(fù)合材料接著經(jīng)受第二除金屬階段。
如圖5所示，由前面過程得到的復(fù)合材料利用合適的處理裝置123(一般為螺旋式輸送機)被送到振動篩124上。
這些振動篩裝置124包括一個振動板125，振動板通過振動裝置126給予板125的具有縱向分量和垂直分量的上—下運動而開始振動，從而促使材料前進并同時豎直跳動。為了這個目的，振動裝置126一般包括一個偏心傳動系統(tǒng)。
振動板125由板127分成兩個縱向部分125a、125b。這使得要處理的材料可以在板125上更好地分布。
振動板125進一步被圍在兩個側(cè)板128a、128b之間，在側(cè)板上安裝有框架129’、129”。適當?shù)恼{(diào)整螺釘130可使框架129’、129”與振動板125之間的距離得以改變。借助于適當?shù)墓芫€連接到歧管132的一些吸氣口131’、131”設(shè)置于所述框架上，歧管132又在與上述旋風(fēng)器105完全類似的旋風(fēng)器133上部開口。
旋風(fēng)器133在其上部與抽吸裝置134流體聯(lián)通，而在下部包括一個排出口，因而設(shè)有閥裝置135，一般為星形閥。閥裝置適于材料的排放而不會使空氣從外部流入。收集容器136設(shè)置于所述閥裝置135之下。
吸氣口131’第一個截取從處理裝置123流出的材料流動，并相對于第二吸氣口131”位于距離振動板125更高的距離處。因此，借助于口131’進行回收塑料的第一粗粒吸入，并借助于口131”進行更小尺寸的微粒的第二細粒吸入。因此所有的回收塑料可以完全地、有效地吸入。僅僅較重的金屬材料，如黃銅或不銹鋼，以及重的非金屬材料，特別是玻璃，留在振動板125上并輸送到適當?shù)碾s物箱(未示出)。
所有吸入材料都收集在歧管132中并由此輸送到旋風(fēng)器133，在旋風(fēng)器中吸入材料所經(jīng)受的湍流圓周運動使得積存于頂部的輕質(zhì)材料粉(尤其是PUR)與沉積于底部的回收塑料分離，沉積于底部的回收塑料利用閥裝置135傳送到收集容器136。
將在前面回收階段期間由抽吸裝置107吸入的廢棄材料(PUR)以及在這個階段期間由抽吸裝置134吸入的材料傳送到壓塊裝置(未示出)，其設(shè)置來壓緊該材料直到后者達到在廢料堆放點內(nèi)處理或熱利用所需的密度為止。
清潔步驟到達清潔步驟的復(fù)合材料已經(jīng)在前面分離步驟期間大大地除去了合成廢棄材料(PUR)和金屬材料(具體地鐵、鋼、黃銅、銅、鋁)以及非金屬材料(玻璃)。然而，該材料仍然包含一定量的所述材料，特別是泡沫聚氨基甲酸酯，為了得到高純度的回收塑料必須全部除去所述材料。電冰箱再循環(huán)的場合尤其如此，因為，如上所述，由于用于制造電冰箱的粘結(jié)劑，相當量的聚氨基甲酸酯以層狀粘著在其他塑料或金屬材料的表面上。在前面的分離步驟期間，所述PUR的去除尤其困難并且不可能完全。
在清潔步驟的結(jié)尾，將得到回收塑料坯料，該坯料接著經(jīng)受洗滌和分離以及作為制成品的回收塑料的表面凈化。
清潔步驟操作的示意性框圖在圖1中示出。將由第二除金屬階段得到的材料引入與上面描述的分離器112完全類似的離心分離器201。甚至在這種情況下，通過由轉(zhuǎn)子216產(chǎn)生的湍流而進行的機械作用促使合成廢棄材料幾乎全部分離，由于抽吸裝置203沿離開旋風(fēng)器202頂部的管線設(shè)置，該合成廢棄材料被輸送到旋風(fēng)器202(類似于旋風(fēng)器105或133)中。呈離散片的該廢棄材料——其利用星形閥從旋風(fēng)器底部排出并接著收集到容器204中以便輸送去壓塊——與由適當?shù)倪^濾裝置(一般為袋式過濾器)保持以便隨后處置的其粉塵的分離在旋風(fēng)器202中進行。
與分離器112相比，離心分離器201為小型的。然而，在一個不同的實施例中，離心分離器112可以去掉，材料可以直接在分離器201中處理，在這種情況下，該分離器尺寸較大。由此，然而，第二離心分離器(未示出)可能需要設(shè)在分離器201的下游。
從離心分離器201底部流出的材料將經(jīng)受除金屬階段。將該材料輸送到與上面描述的裝置124完全類似的振動篩裝置205上，在其中金屬材料被排出，并且剩余的材料被吸入并引入第二旋風(fēng)器206中，在此再次進行粉塵(殘余PUR及其它)與顆粒材料之間的分離。
該材料借助閥裝置207，一般為星形閥，而送入磨機208，在此進行可能存在于復(fù)合材料中的木材的粉碎以及尤其是粘著在回收塑料上的膠粘殘余物的去除。
磨機208優(yōu)選地為錘磨機，這在圖6中示出。磨機208包括一個圓筒體209，其上設(shè)置有一個裝載從旋風(fēng)器206流出的材料的上孔以及一個排出口210，處理后的材料利用適當?shù)奶幚硌b置211(優(yōu)選為螺旋輸送機)從排出口抽出。在軸213上樞轉(zhuǎn)的支撐212可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在圓筒體209內(nèi)。支撐212由用多根支撐桿217間隔開的至少一個第一和第二圓盤214、215組成。一個或多個錘218在每根支撐桿217上可旋轉(zhuǎn)地鉸接在空當(in neutral)處。錘218在遠端止于一個齒219。肋220置于圓筒體209的內(nèi)壁上。齒219與肋220之間的距離通常小于要處理的材料的中等尺寸，以便該材料夾持在齒219與肋220之間并于是經(jīng)受摩擦清潔作用。例如，齒219與肋220彼此在軸線上時，兩元件之間的距離可以是約5mm。
由適當?shù)碾妱踊考?未示出)操縱的軸213以約600-800rpm旋轉(zhuǎn)。用以保持室溫或略高溫度的足夠量的冷空氣通過未示出的裝置引入磨機208。優(yōu)選地，要處理材料的體積與引入空氣體積的比例為1∶10。冷空氣的存在非常重要，因為如果沒有冷空氣，摩擦?xí)鹉C內(nèi)溫度升高，直到所有塑料熔化。并且，在磨機內(nèi)部的低溫有助于存在于要處理材料上的粘結(jié)劑“結(jié)晶”，并因此而除去它。
材料在內(nèi)部的駐留時間也非常重要，并且必須根據(jù)經(jīng)驗來調(diào)節(jié)。過長的駐留時間會引起材料的粉末化。駐留時間的調(diào)整可以通過調(diào)節(jié)通過閥裝置207的材料的裝載速度以及通過處理裝置211的排出速度來實現(xiàn)。
材料通過一個標定網(wǎng)(gauged netting)230(直徑15-25mm的孔)流出磨機208，并由所述處理裝置211裝載到與分離器201類似但通常尺寸較小的離心分離器221中，磨機208中形成的粉塵從此吸入旋風(fēng)器222(從此較輕的粉塵從頂部抽吸并過濾，而較重的粉塵則從底部排出)中。
將從離心分離器221底部流出的材料引入離心裝置223。這些離心裝置223為傳統(tǒng)類型，并包括一個基本上圓筒形的殼體，在殼體底部適當?shù)男D(zhuǎn)葉片通過與處理后的材料的摩擦進行進一步的清潔作用，特別是為隨后的振動篩分形成了均勻的粒徑分布。該離心機223的旋轉(zhuǎn)速度為300-500rpm。
將從離心裝置223流出的材料輸送到傳統(tǒng)類型的振動篩裝置224上。這些振動篩裝置224包括一個略微傾斜的振動篩(在平面上旋轉(zhuǎn)運動)，其使回收塑料落下，并將大尺寸雜質(zhì)保持住，并隨后借助于適當?shù)奶幚硌b置(未示出)將其除去。
用來在該系統(tǒng)的多個操作單元之間輸送要處理的材料的處理裝置(handling means)為傳統(tǒng)類型并且可以是不同的類型。然而，優(yōu)選的是使用具有較小的尺寸和較高輸送可靠性的螺旋式輸送機(封閉式輸送機)。
將由振動篩裝置224收集的回收材料輸送到隨后的洗滌步驟。
洗滌步驟回收材料的洗滌步驟用水來進行并使得通過靜電吸引而粘著在材料上的粉塵和小殘余物的大部份可以除去。
將由清潔步驟得到的材料引入含有水的洗滌槽302中，其中回收材料具有較高比重，落在底部。優(yōu)選的是要處理的材料是輕輕地并逐漸地放入洗滌槽302中，以便避免這種情況如果猛烈地投入，由較大尺寸塊形成的殘余物也會流到底部，于是與回收材料不能分離。為了這個目的，使用了一些包括使要處理的材料從相對于水面較小高度處一點一點地落下的傾斜振動臺的振動裝置301。
回收材料(由根據(jù)情況而有不同百分比的聚苯乙烯、PVC、ABS組成)通過適當?shù)奶幚硌b置而從槽302的底部抽吸，而廢棄材料(紙、木材、聚烯烴材料的殘余物/粉塵)則漂浮。
處理裝置優(yōu)選地由螺旋式輸送機組成，其將回收材料升高到一個通向離心裝置303的斜槽上，離心裝置的加載口位于比槽302底部更高的位置。
參見圖7，離心裝置303優(yōu)選地由包括一個鉆孔籃304的籃式離心機組成，在鉆孔籃內(nèi)部，轉(zhuǎn)子305可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在同軸位置，其上安裝有多個葉片306。葉片306交錯設(shè)置，具有基本上楔形截面形狀，并具有向上設(shè)置的斜面及在轉(zhuǎn)子305旋轉(zhuǎn)方向上的頂點。轉(zhuǎn)子305由適當?shù)碾妱踊考?未示出)來移動。由此，從槽302流出的材料與一定量的夾帶水一起加載到離心裝置303底部附近并接著與水分離，水由離心力通過籃304的孔而排走。葉片306的具體形狀給予處理后的材料離心力和向上運動，于是其在頂部收集并輸送到隨后的分離步驟。
洗滌槽302包括基本上由一個或多個半潛式葉片轉(zhuǎn)子組成的表面攪拌裝置308，葉片轉(zhuǎn)子將運動沿槽的縱向(圖2)傳遞到槽內(nèi)水表面并因此使得廢料殘余物前往適當?shù)奶幚硌b置312。這些轉(zhuǎn)子包括安裝在相對于洗滌槽302縱向設(shè)置的相同軸上的第一螺旋部分308a和第二葉片部分308b。在實踐中，第一螺旋部分308a對廢料殘余物漂浮其上的水施加了表面運動，而第二葉片部分308b引起所述殘余物的再混合。優(yōu)選地，兩個表面攪拌裝置308并行使用。
捕獲從洗滌槽302流出的廢料殘余物的處理裝置312優(yōu)選地包括排水裝置，從而廢料殘余物在它們被送去處置之前適當?shù)亓鞲伞嵸|(zhì)上，優(yōu)選地是使用螺旋式輸送機，其中裝料斗312a和渦殼312b均設(shè)置有排水孔。從處理裝置312流出的廢料殘余物前往被處置。
從處理裝置312的排水裝置滴下的水仍然載有懸浮的細粉，并蓄積在下面的槽307中，槽具有肺的功能，在此適當?shù)谋醚b置313設(shè)置來輸送該臟水流至沉淀裝置310(優(yōu)選地為靜態(tài)沉淀器)。將絮凝劑加入所述沉淀裝置310中以便幫助其形成可輕易除去的淤泥。
在沉淀裝置310內(nèi)部，廢料淤泥蓄積其底部上，在此淤泥通過流水靜壓被一點一點輸送到排出裝置311，并隨后送去處置。
從排水裝置311排出的水被再次引入槽307中。在用于裝載要進行離心分離的材料的斜槽處，借助于泵裝置313’進行從沉淀裝置310到第二肺槽309并從此到離心裝置303的進一步水循環(huán)，以便使材料的流動更容易。從離心裝置303排出的水進一步再循環(huán)進洗滌槽302，從而系統(tǒng)可以基本上被認為是一個封閉系統(tǒng)，此處僅僅需要再引入少量的水(約占循環(huán)體積的5％)來補償由于蒸發(fā)而損失的水。
優(yōu)選地，泵裝置313、313’在肺槽307、309中的水位超過預(yù)定水位時自動運行。
分離步驟分離步驟的目的在于將以較高百分比存在的回收材料與其他可能有價值的材料分離，然而該可能有價值材料的量還沒有達到可確定其回收的程度。
通過將要處理的材料浸入選擇裝置中并利用各種材料的不同比重來進行回收材料的分離。有可能通過預(yù)置一個具有介于要選取材料的比重與要廢棄材料的比重之間的平均密度的選擇裝置來進行材料分離。具體地，如果回收材料的比重低于要廢棄材料的比重，用本發(fā)明的方法回收材料將會漂浮，而其它材料會下沉。將聚苯乙烯(PS)與ABS和PVC的分離就是這種情況。
選擇裝置優(yōu)選為溶解有鹽的水。所用的鹽一般為氯化鈉。選擇裝置較高的密度將通過增加鹽的濃度來獲得。為了使PS與其他材料，如ABS或PVC，分離，可以制備密度為1.055-1.060克/厘米3的鹽溶液。
來自于前面洗滌步驟的材料被引入一個含有選擇裝置的選擇槽401。該槽包括在自由表面上運行的攪拌裝置402。這些攪拌裝置402優(yōu)選包括一個或多個(在圖3的例子中是兩個)半潛式槳式攪拌器，其造成如此的表面流以便輸送浮在表面上的材料到選擇槽401的一端，在此該材料借助于斜槽(未示出)通過從槽401溢出而得以排放。在此處上面描述的例子中，回收材料是聚苯乙烯(PS)——在電冰箱回收中的主要回收材料——浮在表面的材料由PS組成，而也存在但量較小的其它材料借助于處理裝置(例如螺旋式輸送機)從槽401底部得以抽吸。
流出選擇槽401的回收聚苯乙烯(PS)被傳送到離心裝置403中，在此PS與從該槽夾帶的水分離。這些離心裝置403優(yōu)選地由與上面描述的完全類似的(圖7的離心裝置303)籃式離心機組成。
表面凈化步驟從離心裝置403流出的回收材料(在本例中為PS)仍是濕的，并攜帶著相當量的由分離步驟得到的鹽。該材料需要完全干燥，但是這會引起顆粒表面含鹽濃度很濃，這使得其在高品質(zhì)應(yīng)用中的再利用變得不可能。因此，為了這些用途，回收材料需要通過除去結(jié)合的鹽分來得到凈化。較簡單的方法是水洗滌，但是該操作有一個缺點實際上，為了環(huán)境因素，不可能排放含鹽量高于1gr/mc的水溶液。由此，唯一可能的替代方案是使用大量的洗滌水以便沖淡鹽分。然而這個方案就經(jīng)濟和系統(tǒng)尺寸而言均不能接受。
因此，本發(fā)明的一個特別目的是一種除去殘留鹽而使回收材料得以表面凈化的方法，該方法規(guī)定該回收材料可同時經(jīng)受加熱和研磨處理，以便蒸發(fā)殘留水并除去已在回收材料表面上結(jié)晶的鹽分。
該方法的這個階段利用可使該材料旋渦運動的離心攪拌裝置404來進行，其中材料片由于相互碰撞及與同一攪拌裝置相碰撞而經(jīng)受摩擦，從而引起溫度上升——由此引起水蒸發(fā)——以及附著在材料上的結(jié)晶鹽以粉塵形式而分離。
這些離心攪拌裝置404在圖8中舉例示出。它們包括一個圓筒形殼體405，在殼體底部可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置一個由電動化部件407驅(qū)動的葉片406。如圖9所示，葉片406具有一個朝向旋轉(zhuǎn)方向的楔形邊緣408。要處理的材料從頂部引入，而其通過位于殼體405圓筒壁下部的適當?shù)目?09而得以排放。
優(yōu)選的是葉片406以高于1000rpm，最好高于1200rpm，一般約1400rpm的速度旋轉(zhuǎn)。為了得到達到良好的處理效率，優(yōu)選的是圓筒形殼體405裝滿其容積的30-50％。另一個非常重要的因素是材料在離心攪拌裝置404內(nèi)的駐留時間。過短的時間不能使材料除去鹽而表面凈化。相反，過長的時間會引起溫度過度升高，直到材料熔化到內(nèi)部。作為例子，一般駐留時間在3到5分鐘之間。
離心攪拌裝置404裝滿度的確定/調(diào)整可以通過測量電動化部件407的電流消耗(current absorption)來進行，電流消耗會隨著殼體405充滿度的增加而增加，并可適當?shù)貥硕ㄔ撗b置。因此，馬達吸收(用安培表示)可以預(yù)先確定，與此相應(yīng)的是一定的裝滿度。當達到這個吸收時，將中止材料裝入離心攪拌裝置404。
材料裝入離心攪拌裝置404及從離心攪拌裝置中排出是由一般包括裝備有寬存放槽的螺旋式輸送機的適當?shù)难b載裝置410和排出裝置411來完成。材料在離心攪拌裝置404內(nèi)駐留時間的調(diào)整可以通過運行或鎖定所述處理裝置410、411來達到。在運行的一開始，裝載裝置410運行，而排出裝置411不起作用。當達到所需的裝滿度時，鎖定裝載裝置410。在預(yù)定的駐留時間的末尾，排出裝置411起作用，以便將處理后材料從離心攪拌裝置404中排空。所有這些操作可以由一個控制和監(jiān)測裝置來方便地自動調(diào)節(jié)，控制和監(jiān)測裝置讀取馬達消耗407并因此而操作/停用裝載裝置410。排出裝置411的起作用/不起作用可以由同一控制和監(jiān)測裝置或者通過預(yù)設(shè)材料在離心攪拌裝置404內(nèi)的駐留時間、或者通過借助于合適的傳感器讀取殼體405內(nèi)的溫度并在溫度超過預(yù)定臨界值時運轉(zhuǎn)排出裝置來自動完成。實際上，離心攪拌裝置404的內(nèi)部溫度低于要處理材料的軟化溫度是必須的。
將從離心攪拌裝置404流出的回收材料輸送到篩分裝置412，在此水的蒸發(fā)已經(jīng)完成并且呈粉塵形式的鹽通過篩分裝置的孔落下。篩分裝置412優(yōu)選地由鉆孔振動臺(振動篩)組成，然而也可以使用鉆孔轉(zhuǎn)筒。
接著將鹽輸送去處置，而將鹽粉仍附著其上的回收材料輸送去最終洗滌(例如，通過螺旋式輸送機或者其它處理裝置)。該洗滌在充滿水的洗滌槽413中進行。優(yōu)選的是甚至在該過程中，材料的駐留時間也預(yù)先確定。優(yōu)選地回收材料的流量約0.4mc/hr。
收集在槽413底部的回收材料借助于合適的處理裝置(優(yōu)選地為自底向上運行的螺旋式輸送機)被引出并傳送到在本實施例中由串聯(lián)設(shè)置的兩個離心裝置(類似于上面描述的裝置303)組成的干燥裝置414’、414”。從離心裝置414’、414”收集的水與從槽413流出的水一起被再次引入同一槽413中。
最后，將回收材料輸送到離心分離器415(與上面描述的分離器112完全類似)，在此最后殘余的粉塵從頂部除去，而最終產(chǎn)品從底部排放。
通過上面的描述可以理解本發(fā)明的優(yōu)點。
利用本發(fā)明的方法及相應(yīng)的裝置，回收塑料可以以純凈的狀態(tài)得到有效地分離，以便使得其甚至能夠用在需要較高質(zhì)量材料的應(yīng)用中。
本發(fā)明的裝置成本低、尺寸小，從而系統(tǒng)可以處里大量的材料，而這如果利用已知系統(tǒng)將需要寬表面和高投資。
應(yīng)當理解的是所描述的僅僅是一些作為本發(fā)明目的的方法和裝置的特定實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員為了滿足特定應(yīng)用對其調(diào)整的需要，可以對其作出所有改進，而不背離本發(fā)明保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于得到回收塑料的復(fù)合材料回收方法，包括至少一個所述回收塑料的分離步驟以及一個所述分離的回收塑料的表面凈化步驟，其中所述表面凈化步驟規(guī)定所述回收塑料可以同時經(jīng)受加熱和研磨處理。
2.如權(quán)利要求1所述的回收方法，其中回收塑料的所述表面凈化步驟具有離心攪拌裝置(404)，在離心攪拌裝置中所述加熱和研磨處理由在塑料片之間的摩擦以及在所述塑料片與離心攪拌裝置(404)之間的摩擦而實現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求2所述的回收方法，其中所述離心攪拌裝置(404)包括一個在其底部上可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置一個葉片(406)的圓筒形殼體(405)，所述葉片(406)具有朝向旋轉(zhuǎn)方向的楔形邊緣(408)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述離心攪拌裝置(404)的旋轉(zhuǎn)速度高于1000轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選地高于1200轉(zhuǎn)/分鐘，更為優(yōu)選地為約1400轉(zhuǎn)/分鐘。
5.如權(quán)利要求2至4任一項所述的方法，其中在所述離心攪拌裝置(404)內(nèi)部的溫度低于回收塑料的軟化溫度。
6.如權(quán)利要求2至5任一項所述的方法，其中所述離心攪拌裝置(404)裝滿其容積的30-50％。
7.如權(quán)利要求2至6任一項所述的方法，其中所述離心攪拌裝置(404)裝滿度的確定/調(diào)整通過測量所述離心攪拌裝置(404)的電動化部件(407)的電流消耗并標定該裝置從而一定的裝滿度對應(yīng)于所述電動化部件的一個預(yù)定電流消耗來實現(xiàn)，從而當達到該電流消耗時，將中止將材料裝入所述離心攪拌裝置(404)中。
8.如權(quán)利要求2至7任一項所述的方法，其中所述離心攪拌裝置(404)包括所述回收塑料的裝載裝置(410)和排出裝置(411)，裝載裝置和排出裝置包括裝備有存放槽的螺旋式輸送機，材料在所述離心攪拌裝置(404)內(nèi)的駐留時間的調(diào)整通過操作或停用所述裝載和排出裝置(410、411)來實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述離心攪拌裝置(404)裝滿度的所述調(diào)整由讀取所述電動化部件(407)的消耗并因此而操作/停用所述裝載和排出裝置(410、411)的控制和監(jiān)測裝置自動控制。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中回收塑料在所述離心攪拌裝置(404)中駐留時間的調(diào)整由所述控制和監(jiān)測裝置或者通過預(yù)設(shè)材料在離心攪拌裝置(404)中的駐留時間或者通過借助于合適的傳感器讀取殼體(405)內(nèi)的溫度并在溫度超過預(yù)定的臨界值時啟動所述排出裝置(411)來自動進行。
11.如權(quán)利要求1至10任一項所述的回收方法，其中所述回收塑料的所述分離步驟通過使要處理的材料浸入平均密度在要選取材料的比重與要廢棄的材料的比重之間的選擇裝置中來實現(xiàn)，從而比重低于所述選擇裝置密度的材料漂浮而較高比重的材料下沉。
12.如權(quán)利要求11所述的回收方法，其中所述選擇裝置是鹽的水溶液，優(yōu)選地是氯化鈉水溶液。
13.如權(quán)利要求1至12任一項所述的回收方法，其中所述回收塑料在所述表面凈化步驟上游經(jīng)受借助于離心裝置(403)的干燥過程。
14.如權(quán)利要求1至13任一項所述的回收方法，其中所述回收塑料在所述離心攪拌裝置(404)下游經(jīng)受一個或多個粉塵分離階段以及至少一個洗滌階段。
15.如權(quán)利要求14所述的回收方法，其中所述一個或多個粉塵分離階段在篩分裝置(412)中和/或在離心分離器(415)中進行。
16.如權(quán)利要求1至15任一項所述的回收方法，包括一個所述復(fù)合材料除去所述金屬材料殘余物、諸如泡沫材料這樣的合成廢棄材料以及諸如木材和玻璃這樣的非塑性材料、以及除去膠粘殘余物的清潔步驟。
17.如權(quán)利要求1至16任一項所述的回收方法，包括連續(xù)的下列步驟(a)復(fù)合材料制品的磨碎步驟，用來提供復(fù)合材料；(b)金屬材料、諸如泡沫材料這樣的合成廢棄材料以及諸如木材和玻璃這樣的非塑性材料與所述復(fù)合材料分離的分離步驟；(c)所述復(fù)合材料的清潔步驟，除去所述金屬材料、諸如泡沫材料這樣的合成廢棄材料以及諸如木材和玻璃這樣的非塑性材料的殘余物并且除去膠粘殘余物，以得到回收塑料坯料；(d)所述回收塑料坯料的洗滌步驟；(e)所述回收塑料的分離步驟；(f)所述回收塑料的表面凈化步驟，用來提供最終產(chǎn)品。
18.如權(quán)利要求17所述的回收方法，其中離開所述研磨步驟(a)的所述復(fù)合材料平均尺寸為35-40mm。
19.如權(quán)利要求17所述的回收方法，其中所述分離步驟(b)包括i)利用磁吸引力的除鐵階段，ii)輕質(zhì)材料的吸入階段，iii)用來除去銅和鋁的第一除金屬階段，以及iv)用來除去較高比重的金屬材料和玻璃的第二除金屬階段。
20.如權(quán)利要求19所述的回收方法，其中所述輕質(zhì)材料的吸入階段ii)包括一個不同于吸入所述吸入階段的合成泡沫材料的材料的回收階段。
21.如權(quán)利要求20所述的回收方法，其中所述回收階段通過使吸入材料流經(jīng)一個旋風(fēng)器(105)而實現(xiàn)，借助于一個星形閥(108)以及裝載裝置(109)，所述不同于合成泡沫材料的材料在旋風(fēng)器的底部收集并傳送到一個離心分離器(112)。
22.如權(quán)利要求21所述的回收方法，其中所述離心分離器(112)包括一個具有一個上吸入孔和一個下部排出口的錐形體(113)，一個錐形電動轉(zhuǎn)子(116)可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述錐形體(113)內(nèi)的共軸位置，所述轉(zhuǎn)子(116)的頂角大于錐形體(113)上部的頂角，葉片(117)設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子(116)的表面上。
23.如權(quán)利要求22所述的回收方法，其中所述轉(zhuǎn)子(116)可縱向地滑動。
24.如權(quán)利要求19所述的回收方法，其中所述第二除金屬階段包括復(fù)合材料在振動篩裝置(124)上的處理，振動篩裝置包括一個振動板(125)以及吸氣口(131’、131”)，振動板通過振動裝置(126)給予板(125)的具有縱向分量和垂直分量的上一下運動而開始振動，與具有較高比重的金屬和玻璃相比，吸氣口(131’、131”)用于以一種基本上選擇性的方式抽吸回收塑料。
25.如權(quán)利要求24所述的回收方法，其中所述振動板(125)被一個板(127)分成兩個縱向部分(125a、125b)，并且框架(129’、129”)設(shè)置在所述振動板(125)上，其相對于所述振動板(125)的距離可通過調(diào)整螺釘(130)來調(diào)節(jié)，所述吸氣口(131’、131”)設(shè)置在所述框架(129’、129”)上。
26.如權(quán)利要求16或17所述的回收方法，其中回收塑料的所述清潔步驟(c)包括所述材料在一個磨機(208)內(nèi)的處理，磨機包括一個配備有上部裝載孔和排出口(210)的圓筒體(209)，排出口(210)由一個標定網(wǎng)(230)過濾，處理后的材料利用適當?shù)奶幚硌b置(211)從此處被抽吸，一個支撐(212)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述圓筒體(209)內(nèi)，一個或多個錘(218)在該支撐上可旋轉(zhuǎn)地鉸接于空當處。
27.如權(quán)利要求26所述的回收方法，其中所述錘(218)在遠端結(jié)束于一個齒(219)，并且肋(220)置于圓筒體(209)的內(nèi)壁上，齒(219)與肋(220)之間的距離小于要處理的材料的平均尺寸。
28.如權(quán)利要求26或27所述的回收方法，其中所述支撐(212)以600-800轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，并且將冷氣流引入所述磨機，要處理材料的體積與引入的空氣體積的比例為1∶10。
29.如權(quán)利要求17所述的回收方法，其中所述回收塑料坯料的所述洗滌步驟(d)包括用水洗滌所述材料以及在離心裝置(303)中干燥所述洗滌后的材料，該離心裝置包括一個鉆孔的籃(304)，在鉆孔的籃內(nèi)一個多個葉片(306)置于其上的轉(zhuǎn)子(305)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于共軸位置，所述葉片(306)交錯設(shè)置并具有基本上楔形截面形狀，該形狀具有向上設(shè)置的斜面以及在轉(zhuǎn)子(305)旋轉(zhuǎn)方向上的頂點。
30.如權(quán)利要求1至29任一項所述的回收方法，其中所述回收塑料是聚苯乙烯。
31.如權(quán)利要求1至30任一項所述的回收方法，其中作為回收目標的復(fù)合材料制品是電冰箱等等。
32.一種如權(quán)利要求22或23所限定的離心分離器(112、201、221、415)。
33.一種如權(quán)利要求26至28任一項所限定的磨機(28)。
34.如權(quán)利要求3、4或8所限定的離心攪拌裝置(404)結(jié)合一種如權(quán)利要求9或10所限定的控制和監(jiān)測裝置。
35.如權(quán)利要求29所限定的離心裝置(303)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于回收塑料，尤其是與特性不同的材料相結(jié)合的塑料，如由家用電器或其他復(fù)合材料制品的回收而得到的塑料的方法及裝置。具體地，本發(fā)明涉及一種用來得到回收塑料的回收方法，包括至少一個所述回收塑料的分離步驟以及一個所述分離的回收塑料的表面凈化步驟，其中所述表面凈化步驟設(shè)定所述回收塑料要同時經(jīng)受加熱和研磨處理。
文檔編號B29B13/00GK1903542SQ20061010348
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者雷米佐·卡羅恩 申請人:梅羅尼設(shè)計有限公司