Urządzenie do ciągłego elektrostatycznego fluidalnego rozdzielania tworzyw sztucznych

Istota wynalazku

Urządzenie stanowiące opisywany wynalazek, składa się z ze zbiornika w kształcie odwróconego symetrycznego stożka oraz zasobnika zasilającego. Zbiornik ten jest wyposażony w cyklon oraz zamocowaną stycznie do jego pobocznicy śluzę obrotową z dyszą powietrzną. Ponadto również stycznie do pobocznicy zbiornika, mogą być umieszczone dwie kolejne śluzy dyszami powietrznymi. Każda ze śluz obrotowych jest połączona jest poprzez rurę spustową z bębnem separującym, z którym współpracuje elektroda wysokiego napięcia. W dolnej części zbiornika znajduje się sito oraz przyłączony jest wentylator nadmuchowy i opcjonalnie nagrzewnica.

Zbiornik jest ponadto wyposażony w czujniki pomiaru temperatury oraz pomiaru ładunków elektrostatycznych. Zadaniem cyklonu jest oczyszczanie gazów z cząstek stałych. Śluza obrotowa zabezpiecza przed przedostaniem się ciśnienia panującego w urządzeniu odpylającym na zewnątrz, przy jednoczesnej możliwości opróżnienia odpylacza (cyklonu) z separowanego materiału.

Urządzenie przedstawione w wynalazku pozwala na ciągły elektrostatyczny fluidalny rozdział składników mieszanin tworzyw sztucznych, zwłaszcza na automatyczną separację tworzyw polimerowych w zależności od ich gęstości. Fluidyzacja jest procesem w którym wykorzystuje się efekt powstawania dynamicznej zawiesiny - tzw. złoża fluidalnego czyli drobnych cząsteczek ciała stałego w strumieniu gazu lub cieczy poruszających się z dołu do góry.

Istota wynalazku

Mieszanina tworzyw sztucznych jest dostarczana z zasobnika poprzez śluzę obrotową do stożkowego zbiornika. Fluidalny ruch mieszaniny jest wywoływany przez powietrze wdmuchiwane od dołu zbiornika za pomocą wentylatora nadmuchowego. Cząstki tworzywa na skutek wzajemnego pocierania się w strumieniu powietrza zostają naelektryzowane w zależności od rodzaju tworzywa dodatnim lub ujemnym ładunkiem elektrycznym. Cząsteczki są na tyle silnie naelektryzowane, że przekazują ładunek nowo dozowanemu polimerowi pochodzącemu z zasobnika zasilającego. Są one także przez cały czas elektryzowane przez strumień powietrza nadmuchiwanego z wentylatora. Strumień powietrza przechodzi przez sito w dolnej części zbiornika. Zadaniem sita jest utrzymywanie wsadu polimerowego w zbiorniku. Zainstalowany cyklon ma za zadanie wychwytywanie zanieczyszczeń w postaci pyłu. W przypadku niektórych rodzajów tworzyw korzystne jest ich elektryzowanie w strumieniu powietrza ogrzanym przez nagrzewnicę. Do kontroli temperatury wymaganej przez proces służy zainstalowany czujnik temperatury, natomiast do pomiaru ładunków uzyskiwanych przez mieszające się w zbiorniku tworzywo, czujnik ładunków elektrostatycznych. Kontrola tego parametru pozwala na pełne zautomatyzowanie procesu procesu fluidalnego rozdzielania tworzyw w zależności od napięcia. Uzyskanie żądanego stopnia naładowania przez mieszaniny polimerów o zbliżonej gęstości, powoduje załączenie śluz obrotowych które mają za zadanie transport naelektryzowanego tworzywa poprzez rury spustowe, na uziemione bębny separujące współpracujące z elektrodami wysokiego napięcia.

Naelektryzowana mieszanina tworzyw, po przejściu pomiędzy bębnem a elektrodą pod wpływem wytworzonego pola elektrycznego jest w sposób precyzyjny dzielona na jednorodne rodzajowo strumienie. W wyniku ruchu fluidalnego, mieszaniny tworzyw o zbliżonej gęstości będą się unosiły ponad sitem na określonej wysokości. Zadaniem zainstalowanych dysz powietrznych jest opróżnienie zbiornika poprzez skierowanie strumienia tworzywa polimerowego o określonej gęstości do jednej z trzech śluz obrotowych.

Korzyści

W Instytucie IMPiB opracowano i wykonano urządzenie przeznaczone do segregacji tworzyw sztucznych poddanych recyklingowi. Z uwagi na fakt iż nie wszystkie tworzywa można w prosty sposób rozdzielić ze względu na zbliżone do siebie gęstości, opracowano metodę segregacji elektrostatycznej. Urządzenie przedstawione w wynalazku wykorzystuje proces fluidyzacji, w którym poprzez tarcie cząsteczek tworzyw unoszących się w powietrzu nadaje się im odpowiednie ładunki (dodatnie lub ujemne) a ponadto umożliwia się segregację w zależności od ich wielkości. Zapewnienie jednakowej wielkości cząstek poddawanych segregacji wpływa korzystnie na uzyskanie dużej czystości podczas ich rozdzielania. Zaletą przedstawionego rozwiązania jest fakt iż wyeliminowano dodatkową operację stosowaną podczas recyklingu tworzyw sztucznych, jaką jest przesiewanie na sitach. Zastosowanie rozwiązania przedstawionego w wynalazku powinno korzystnie wpłynąć na zwiększenie ilości tworzyw poddawanych recyklingowi.

Potencjał komercjalizacji

Rozwiązanie będące przedmiotem wynalazku może być z powodzeniem stosowane w urządzeniu przeznaczonym do separacji tworzyw. W Instytucie IMPiB opracowano i przeprowadzono wiele prób związanych z ciągłym elektrostatycznym fluidalnym rozdzielaniem tworzyw sztucznych. Ich efektem są nie tylko zgłoszenia wynalazków, ale również opracowanie urządzenia przeznaczonego do zastosowań komercyjnych. W firmach zajmujących się recyklingiem tworzyw sztucznych, opracowane rozwiązanie pozwala na zwiększenie skuteczności separacji różnych gatunków tworzyw a tym samym umożliwienie ich ponownego przetworzenia. Efektem zastosowania opisywanej metody, jest możliwość osiągnięcia precyzyjnego rozdzielenia różnych tworzyw, a co za tym idzie 100 % odpadów może zostać poddane ponownemu przetworzeniu.