2.11. Переработка полимерных отходов

Вторичные полимерные материалы составляют ту часть полимерных отходов, которая может быть выделена из их общей массы и переведена в материальный ресурс, пригодный для дальнейшего использования.

В зависимости от места образования полимерные отходы подразделяются на три группы.

Технологические отходы производстваобразуются при синтезе и переработке термопластов и других видов пластмасс. Технологические отходы бывают устранимые и неустранимые.

Устранимые отходы образуются вследствие несовершенства технологии синтеза и переработки пластмасс и несоблюдения технологических режимов (брак производства), а также в процессе переработки полимеров в изделия (кромки, высечки, облои, литники, обрезь и т. д.). Устранимые отходы представляют собой высококачественное сырье, по своим свойствам не отличающееся от исходного материала. Применение устранимых отходов как вторичного сырья не требует дополнительной переработки, специального оборудования.

Неустранимые отходы – сложные многокомпонентные отходы, содержащие помимо полимеров другие материалы, использование которых в качестве вторичного полимерного сырья требует специального оборудования и технологий.

Отходы производственного потребленияобразуются в результате выхода из строя или прекращения срока использования полимерных изделий (отходы упаковки, многооборотная полимерная тара, сельскохозяйственная пленка и т.д.). Эти виды отходов обычно имеют стабильный состав, мало загрязнены и могут быть дополнительным источником вторичного сырья, пригодного для повторного использования.

Отходы потребления – полимеры, которые накапливаются в процессе жизнедеятельности населения. В конечном итоге они переходят в смешанные полимерные отходы, которые являются одним из компонентов ТБО. Смешанные полимерные отходы утилизируют вместе с ТБО на свалки или мусоросжигательные заводы.

Полимерные отходы составляют до 7,0 % всего городского мусора, и их доля увеличивается с ростом уровня жизни людей. Использование смешанных полимерных отходов из ТБО в качестве вторичного сырья представляет наибольшие трудности. Это связано с технологической несовместимостью полимеров, входящих в состав смешанных полимерных отходов, и их большой загрязненностью.

Однако существует ряд компонентов смешанных полимерных отходов, которые можно выделить из городского мусора и использовать в качестве вторичного сырья.

Практически полностью перерабатываются в собственном производстве отходы литьевых изделий, производства труб и листов из полиолефинов, полистирола и конструкционных пластиков.

Высок уровень переработки отходов производства пленки из полиэтилена и полипропилена (до 80 %) .

Значительно меньше объемы переработки отходов производства вакуумформования из полистирола.

Практически не перерабатывают отходы производства литья из пластикатов поливинилхлорида, вакуумформования из жесткого поливинилхлорида.

Большое число предприятий используют полимерные материалы, полуфабрикаты и комплектующие для выпуска основной продукции. В первую очередь это предприятия по выпуску пищевой продукции (упаковка), предприятия по выпуску строительных материалов и конструкций, мебели, предприятия по выпуску автомобилей, машиностроительные предприятия.

Основные типы полимерных отходов, образующиеся на этих предприятиях: упаковочная пленка (полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности), литьевые изделия, полистирол, поливинилхлорид.

Неперерабатываемые отходы этих предприятий: упаковочная пленка (полиэтилен низкой плотности), пищевой полистирол (вырубка от вакуумформования), жесткая пленка поливинилхлорида, отходы искусственных кож, мягкая поливинилхлоридная пленка, полиуретан.

Основные полимерные отходы промышленного потребления: тара и упаковка, образующиеся на предприятиях торговли при обработке грузов. В основном это достаточно чистые отходы пленки полиэтилена низкой плотности, полимерной многооборотной тары (полиэтилен высокой плотности), упаковочные пенопласты на основе пенополистирола, которые можно легко переработать во вторичное полимерное сырье.

Основная масса полимерных отходов, содержащихся в ТБО, составляет 4,0....5,5 % общей массы. Состав полимерных отходов в ТБО приведен в табл. 2.4

Таблица 2.4

Объемы накопления вторичного сырья из отходов промышленного производства зависят от многих факторов.

Полимерные отходы общественного потребления практически не собирают и не перерабатывают. Учитывая возрастающее использование их в общественном потреблении (упаковочные пленочные материалы, полимерные емкости, одноразовая посуда, пищевая индустрия), можно ожидать увеличения полимерных отходов общественного потребления на 0,1 ...0,5 % в год.

Переработка полимерных отходов во вторичное полимерное сырье заключается в подготовке полимерных отходов к вторичному использованию с применением методов измельчения и гранулирования экструзией в расплаве.

Особенность механических метода – переработка без существенных изменений химической структуры полимера. Конечный продукт – гранулы (или измельченные до определенного размера частицы) вторичного полимера. Важная особенность большей части полимерных отходов – то, что после гранулирования экструзией в расплаве их можно перерабатывать в изделия на стандартном оборудовании.

Механической переработке предшествуют стадии сбора полимерных отходов, приема и хранения, сортировки и складирования.

Основные элементы технологии механической переработки полимерных отходов: резка, дробление, измельчение, отмывка, разделение (для смешанных отходов), сушка, агломерация, гранулирование, усреднение по составу (смешение).

В зависимости от типов отходов конечным продуктом механической переработки могут быть: дробленые отходы, агломерат, гранулят, полимерные композиции (модифицированные, наполненные, окрашенные полимеры и их смеси).

Технологическая линия переработки полимерных отходов включает: загрузочное устройство, участок предварительной резки, участок измельчения, участок отмывки отходов от загрязнений, участок сушки, агломерат, сепаратор, участок получения гранулята или полимерных композиций, имеющий смесительные силосы, систему взвешивания добавок и дозирования, экструдер для смешивания и пластификации материала, снабженный фильтром расплава, гранулятор, систему сушки и охлаждения гранулята, систему упаковки готовой продукции.

Свойства вторичных полимерных материалов, полученных при переработке полимерных отходов, возможность и области их применения определяются химической структурой полимеров, видом полимерных отходов, сроком и условиями эксплуатации полимерных изделий, условиями переработки, а также развитием рынка вторичных полимерных материалов и опытом работы производителей с вторичными полимерами.

Особенность применения вторичных полимерных материалов – возможность их пользования после переработки, совмещенной с модификацией и наполнением в типовых процессах получения изделий из полимеров на типовом стандартном оборудовании. Области применения вторичных полимерных материалов приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5