申请/专利权人：青岛科技大学

申请日：2017-08-02

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN107571426B

主分类号：B29B17/00

分类号：B29B17/00;B29B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2018.02.06#实质审查的生效;2018.01.12#公开

摘要：本发明属于废旧塑料的分选技术领域，公开了一种废旧塑料的分选方法及分选系统。该方法和系统是通过分选区内的磁流体在上或下电磁场的设置而呈现不同的磁流体密度梯度，因待选废旧塑料的密度差异而使其在磁流体介质中漂浮、悬浮或沉淀从而完成废旧塑料的分选和收集。该方法和系统能在一次分选过程中同时分选多种塑料以及其他杂质，且分选介质易回收；分选方法和系统不需要占用大量场地，水的需求量和废水产生量极小。

主权项：1.一种废旧塑料的分选方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）混料和喂料：一部分磁流体通过层流通道直接进入分选区，一部分磁流体和待分选废旧塑料混合后通过与层流通道平行的物料口进入分选区；（2）废旧塑料的分选：分选区内的磁流体在上或下电磁场作用下呈现不同的磁流体密度梯度，因待选废旧塑料的密度差异而使其在磁流体介质中漂浮、悬浮或沉淀；（3）废旧塑料的收集：采用传送装置将漂浮、悬浮或沉淀的废旧塑料带出，并通过平行堆叠的收集通道分类、收集，从而完成废旧塑料的分选；所述的分选方法基于分选系统实现，所述的分选系统包括从左到右依次连通的喂料区、分选区、收集区，其中，喂料区和分选区之间设置从上而下相互平行的数条层流入口通道，所述层流入口通道前后连通喂料区和分选区，喂料区内开设物料喂料通道，所述物料喂料通道贯穿层流入口通道进入分选区；分选区具有分选塑料用的分选流道，分选区的外部上方和下方均安装电磁铁，分选流道内安装用来将废旧塑料带出分选区的传送装置；收集区是由从上而下平行排布的收集通道组成，收集通道与分选区连通。

全文数据：一种废旧塑料的分选方法及分选系统技术领域[0001]本发明涉及废旧塑料的分选技术领域，特别涉及一种废旧塑料的分选方法及分选系统。背景技术[0002]近年来，塑料的生产量和消费量仍持续上升，据中国国家统计局统计，2016年中国塑料制品产量为7717.2万吨，同比增长2.7%。而这一数据在2012年仅有5781.86万吨。另据中国商务部发布的《中国再生资源回收行业发展报告2017》摘要）显示，2016年国内塑料的回收量在1878万吨左右，同比增长4.3%。而家电产品、通信设备的快速更新换代、汽车轻量化设计以及石油等塑料原料价格走低都促使塑料消费量更是一路上升。[0003]目前，在市政垃圾MSW、报废汽车ELV、还是废旧电器与电子设备WEEE等处理过程都期待更好的针对废旧塑料的分选方法，这将带来可观的经济效益和巨大的环保效益;针对塑料的种类以及杂质的识别分选，现有技术大多采用浮沉分离法进行废旧塑料的分选，浮沉法是根据不同塑料密度的差异进行分选，分选时在将破碎、清洗后的塑料碎片注入分选池，分选池中溶液具有特定的密度，不同塑料根据其密度上浮或者沉降，分类收集完成分选，这种分选方式原理简单，技术难度低，在目前的塑料分选领域被广泛使用，对密度不同的塑料具有很好的分选效果。但是该技术存在以下技术缺点，（1一次分选过程只能将两种不同密度的物料进行分离操作；（2浮沉分离法操作时需要建造分选池并且分离过程需要一定的时间，分选过程是非连续的，分选过程需要占用大量场地，限制了处理量提升；[3]浮沉分离法对水的需求量和废水产生量都非常大；（4分选精度不高，难以满足高纯度回收利用的需求。再者2015年颁布的《废塑料综合利用行业规范条件（征求意见稿）》中提至IJ，废塑料破碎、清洗、分选类企业的综合新水消耗低于1.5吨吨废塑料，且需要对废分选介质进行处理。这对分选企业来说又增加了不小压力。因此，提供一种废水产生量少、分先精度高和能够完成连续生产的废旧塑料的分选方法及分选系统，具有重要意义。发明内容[0004]为了解决现有技术中的废旧塑料的分选存在废水产生量大、分先精度低、不能够完成连续生产的问题，本发明提供了一种废旧塑料的分选方法及分选系统。[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：[0006]—种废旧塑料的分选方法，其特征在于，包括以下步骤：[0007]1混料和喂料一部分磁流体通过层流通道直接进入分选区，一部分磁流体和待分选废旧塑料混合后通过与层流通道平行的物料口进入分选区；[0008]2废旧塑料的分选分选区内的磁流体在电磁场作用下呈现不同的磁流体密度梯度，因待选废旧塑料的密度差异而使其在磁流体介质中漂浮、悬浮或沉淀；[0009]3废旧塑料的收集采用传送装置将漂浮、悬浮或沉淀的废旧塑料带出，并通过平行堆叠的收集通道分类、收集，从而完成废旧塑料的分选。[0010]磁流体密度梯度分选原理与浮沉分离方法类似，区别在于用来分离混合塑料碎片的分离液体的密度不是均一的，而是在与流动方向垂直的轴线上存在一个密度梯度。这个梯度的产生是因为分离介质不是一般的恒定密度分离溶液，而是应用了一种纳米尺度的磁流体，以不大于60nm的微团均匀分布在水中形成的分离介质。根据阿基米德定律，浸入静止液体中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量。因此在不同密度的塑料碎片浸入分离介质中稳定后，最终将在与其密度相当的那个密度层停驻。只要这个密度层分级根据塑料密度的浮动范围合理确定，这种磁流体密度梯度方法就可以有效分离两种及以上混合塑料。[0011]磁流体密度梯度分选方法能够在一次分选过程中以“漂浮一悬浮一沉淀”的方式同时分选多种塑料以及其他杂质，此外，这个过程是连续的，且分选介质易回收，很好地解决了目前技术的局限和不足。[0012]作为优选，所述分选方法还包括前处理步骤，前处理步骤是对待分选废旧塑料进行破碎、筛选和清洗以去除附着在碎片表面上的气泡。磁流体密度梯度分选方法不能够对整瓶、中空和存在气孔的物进行分选，一般将待分选塑料经过清洗、破碎后以碎片的形式作为待分选物料。由于碎片的尺度很小，附着在碎片上的微小的气泡将会导致碎片的重量出现较大偏差。分选过程对于密度的变化非常敏感，这个偏差可能使得较高密度的塑料上浮至小密度塑料的分选层，导致分选失败，因此，需要对碎片的清洗湿润和气泡去除。[0013]作为优选，所述分选方法还包括后处理步骤，后处理步骤是将分类收集后的废旧塑料清洗、烘干后采用近红外线光谱提纯进行二级分选除杂，将流出的磁流体介质和回收的废旧塑料清洗废液中的磁流体介质重新利用。当废旧塑料经过不同的分选通道被收集，收集后的物料首先经过清洗装置用清水将分选介质从表面清除，清洗后的物料进入烘干装置除去表面水分，因为分选中还可能存在杂质，烘干后的物料还将经过近红外光谱除杂装置进行二级分选，剔除杂质，完成最后的提纯收集。分流出的分选介质将被回收会重新用于分选流程，清洗后的废液中含有的磁流体经过分选介质回收萃取装置被重新回收利用。[0014]本发明提供的磁流体为纳米氧化铁流体;所述磁流体在水中以微团形式分布，尺寸不大于60nm〇[0015]本发明的另一目的是提供一种废旧塑料的分选系统，包括从左到右依次连通的喂料区、分选区、收集区，其中，喂料区和分选区之间设置从上而下相互平行的数条层流入口通道，所述层流入口通道前后连通喂料区和分选区，喂料区内开设物料喂料通道，所述物料喂料通道贯穿层流入口通道进入分选区；分选区具有分选塑料用的分选流道，分选区的外部上方和下方分别安装电磁铁，分选流道内部安装用来将废旧塑料带出分选区的传送装置;收集区是由从上而下平行排布的收集通道组成，收集通道与分选区连通。[0016]第一区为喂料区，喂料区的功能是使分选介质和待分选物料的混合流能够均匀混合，稳定快速地送入分选段。一部分磁流体分选介质直接经过层流入口通道进入分选区，另一部分磁流体则是与废旧塑料碎片混合，通过物料喂料通道进入分选区，层流入口通道的设置和喂料方式均是为了保证其能够以稳定状态进入分选段而尽量不产生湍流。[0017]第二段为分选区。分选区是物料彼此分离的区域，当混合物料进入此区域后，根据具体材料密度，根据实际情况选择给上方或下方电磁铁通电形成上或下磁场作用，形成分选介质的密度梯度，根据阿基米德原理，废旧塑料碎片将会依据密度产生分离，相同密度塑料会在同一层级悬浮，此外小于分选介质的物料漂浮，高于分选介质密度的物料下沉。传送装置的传送轮通过连接带安装在分选区内壁的上方和下方，传送轮之间安装传送带，所述传送带的长度与分离区域长度一致，运动方向与流体运动方向一致，带速与流体速度一致。传送装置的设置是将漂浮和沉淀的物料带出分选区域进行收集，传送带的带速与磁流体流速一致保障了分选区域流体状态的稳定，避免产生紊流，也减少边界对流动的影响。[0018]第三区为收集区，这一区由从上而下相互平行堆叠的收集通道组成。当待分选物料经过分选段稳定后，不同密度的塑料碎片会进入不同高度的收集层被分类收集。[0019]作为优选，废旧塑料的分选系统还包括前处理装置，前处理装置包括废旧塑料破碎装置和清洗装置。[0020]作为优选，废旧塑料的分选系统还包括后处理装置，后处理装置包括与收集区连接的物料清洗装置、分别与物料清洗装置连接的烘干装置和分选介质回收装置、与烘干装置连接的近红外光谱除杂装置。[0021]本发明提供的废旧塑料的分选方法及分选系统，能够在一次分选过程中以“漂浮-悬浮-沉淀”的方式同时分选多种塑料以及其他杂质；该分选过程是一个连续的过程，且分选介质易回收;分选方法和系统不需要占用大量场地，水的需求量和废水产生量极小，很好地解决了目前现有技术的局限和不足。附图说明[0022]图1为磁流体微团在分选介质中的受力情况示意图；[0023]图2为本发明所提供的废旧塑料的分选系统的结构示意图。具体实施方式[0024]本发明公开了一种废旧塑料的分选方法及分选系统，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明当中。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。[0025]为了更直观的清楚表达本发明的分选方法和设备的原理，请参考图1。[0026]在电磁铁施加的外加磁场作用下，分离介质中的磁流体微团受到磁场力和重力产生一个合力，这个合力会导致介质的重量发生一个变化，这种变化与距离磁场的距离有关，在分选池中形成一个垂直于流动方向的介质密度梯度变化。磁流体微团的受力情况如图1所示。震是受到的磁场力，g是重力，礙是所受合力。[0027]由图1可知，微团所受合力与距离磁铁的远近具有直接关系。在没有施加任何磁场作用下，分选介质的密度梯度接近于水的密度，约等于l〇〇〇kgm3。[0028]当在上方的磁场作用下，微团受到磁场力方向向上，分选介质的密度产生一个梯度，距离磁铁越近分选介质密度越低，此外，产生的密度均小于无磁场作用时的密度，即均〈=1000kgm3。[0029]当在下方的磁场作用下，情况将与在上方完全相反，在重力和磁场力作用下，所有分选介质密度大于无磁场作用时介质密度，距离磁铁越近，密度将越大，且密度均=1000kgm3。[0030]分选介质密度的计算公式如（I2所示，（I是上方磁场作用时的密度梯度，（2是下方磁场作用下的密度梯度。[0033]Prff是分选过程中流道某一位置分离介质的密度，Pi是未施加磁场时的分离介质密度，磁感应强度是B，磁化强度为M，g是重力加速度，z是与磁铁的有效距离，p是极点尺寸，Bo是z=0是时磁场强度。[0034]上下磁场变换使得分选介质密度可以在一个大范围内浮动，这意味着可以分选密度范围更大的混合塑料。[0035]下面结合实施例，进一步阐述本发明：[0036]实施例1[0037]1前处理步骤前处理步骤是对待分选废旧塑料进行破碎、筛选和清洗以去除附着在碎片表面上的气泡；[0038]2混料和喂料一部分磁流体通过层流通道直接进入分选区，一部分磁流体纳米氧化铁和待分选废旧塑料混合后通过与层流通道平行的物料口进入分选区，；[0039]3废旧塑料的分选分选区内的磁流体在电磁场作用下呈现不同的磁流体密度梯度，因待选废旧塑料的密度差异而使其在磁流体介质中漂浮、悬浮或沉淀；[0040]⑷废旧塑料的收集采用传送装置将漂浮、悬浮或沉淀的废旧塑料带出，并通过平行堆叠的收集通道分类、收集，从而完成废旧塑料的分选。[0041]5后处理步骤，后处理步骤是将分类收集后的废旧塑料清洗、烘干后采用近红外线光谱提纯进行二级分选除杂，将流出的磁流体介质和回收的废旧塑料清洗废液中的磁流体介质重新利用。[0042]以混合破碎塑料碎片PS聚苯乙烯、PP聚丙烯和PE聚乙烯为例，混合物料密度及其在分选介质中的初始状态如表1所示，初始状态下分选介质密度设为lgcm3。[0043]表1混合物料密度及其在分选介质中的初始状态[0044][0045]表1中混合物料的状态所示，PP、PE均处于漂浮状态，密度均低于初始分选介质，采用上方磁场作用，分选介质产生密度梯度，且均小于Igcm3。按照上述分选方法，混合物料在带有电磁场的磁流体介质中分选时，通过调节分选段上方电磁铁电流强度可以调节磁场强度，进而使密度梯度处于〇.9gcm3至0.96gcm3至少0.91gcm3且不大于1.05gcm3之间，此时混合物料的状态见表2。[0046]表2混合物料在带有电磁场的磁流体介质中的中状态[0047][0048]表2物料的状态可知，通过调整电磁场的大小能够有效的将PS聚苯乙烯、PP聚丙烯和PE聚乙烯收集分选。[0049]实施例2[0050]以混合破碎塑料碎片ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、PC聚碳酸脂和PVC聚氯乙烯为例，混合物料密度及其在分选介质中的初始状态如表3所示，初始状态下分选介质密度设为lgcm3〇[0051]表3混合物料密度及其在分选介质中的初始状态[0052][0053]表3中由于三种物料的密度在初始状态下均大于分选介质的密度，密度均高于初始分选介质，按照实施例1的分选方法，混合物料在带有电磁场的磁流体介质中分选时，启用下方电磁铁产生磁场作用，通过调节电流强度，使得密度梯度为lgcm3至1.38gcm3至少大于1.2gcm3且不大于1.38gcm3之间，此时混合物料在分选介质中状态见表4。[0054]表4混合物料在带有电磁场的磁流体介质中的中状态[0055][0056]表4物料的状态可知，通过调整电磁场的大小能够有效的将ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、PC聚碳酸脂和PVC聚氯乙烯收集分选。[0057]实施例3[0058]一种废旧塑料的分选系统，如图2所示，包括从左到右依次连通的喂料区I、分选区π、收集区m，其中，喂料区I和分选区π之间设置从上而下相互平行的数条层流入口通道2,所述层流入口通道2前后连通喂料区和分选区，喂料区I内开设物料喂料通道10,所述物料喂料通道10贯穿层流入口通道2进入分选区Π;分选区Π具有分选塑料用的分选流道，分选区的外部上方和下方分别安装电磁铁3,分选流道内部安装用来将废旧塑料带出分选区的传送带装置4,传送装置4的传送轮通过连接带安装在分选区内壁的上方和下方，传送轮之间安装传送带，所述传送带的带速与分选磁流体介质流速一致;收集区m是由从上而下平行排布的收集通道5组成，收集通道5与分选区连通。[0059]在一种优选的实施方式中，分选系统还包括前处理装置，前处理装置包括废旧塑料破碎装置和清洗装置。分选系统还包括后处理装置，后处理装置包括与收集区连接的物料清洗装置6、分别与物料清洗装置6连接的烘干装置7和分选介质回收装置9、与烘干装置7连接的近红外光谱除杂装置8。[0060]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种废旧塑料的分选方法，其特征在于，包括以下步骤：1混料和喂料一部分磁流体通过层流通道直接进入分选区，一部分磁流体和待分选废旧塑料混合后通过与层流通道平行的物料口进入分选区；2废旧塑料的分选分选区内的磁流体在上或下电磁场作用下呈现不同的磁流体密度梯度，因待选废旧塑料的密度差异而使其在磁流体介质中漂浮、悬浮或沉淀；3废旧塑料的收集采用传送装置将漂浮、悬浮或沉淀的废旧塑料带出，并通过平行堆叠的收集通道分类、收集，从而完成废旧塑料的分选。2.如权利要求1所述的分选方法，其特征在于，所述分选方法还包括前处理步骤，前处理步骤是对待分选废旧塑料进行破碎、筛选和清洗以去除附着在碎片表面上的气泡。3.如权利要求1所述的分选方法，其特征在于，所述分选方法还包括后处理步骤，后处理步骤是将分类收集后的废旧塑料清洗、烘干后采用近红外线光谱提纯进行二级分选除杂，将流出的磁流体介质和回收的废旧塑料清洗废液中的磁流体介质重新利用。4.如权利要求1所述的分选方法，其特征在于，磁流体为纳米氧化铁流体。5.如权利要求1所述的分选方法，其特征在于，磁流体在水中以微团形式分布，尺寸不大于60nm〇6.—种废旧塑料的分选系统，其特征在于，包括从左到右依次连通的喂料区、分选区、收集区，其中，喂料区和分选区之间设置从上而下相互平行的数条层流入口通道，所述层流入口通道前后连通喂料区和分选区，喂料区内开设物料喂料通道，所述物料喂料通道贯穿层流入口通道进入分选区；分选区具有分选塑料用的分选流道，分选区的外部上方和下方均安装电磁铁，分选流道内安装用来将废旧塑料带出分选区的传送装置;收集区是由从上而下平行排布的收集通道组成，收集通道与分选区连通。7.如权利要求6所述的分选系统，其特征在于，还包括前处理装置，前处理装置包括废旧塑料破碎装置和清洗装置。8.如权利要求6或7所述的分选系统，其特征在于，还包括后处理装置，后处理装置包括与收集区连接的物料清洗装置、分别与物料清洗装置连接的烘干装置和分选介质回收装置、与烘干装置连接的近红外光谱除杂装置。9.如权利要求6所述的分选系统，其特征在于，传送装置的传送轮通过连接带安装在分选区内壁的上方和下方，传送轮之间安装传送带，所述传送带的带速与分选磁流体介质流速一致。

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