Производство гранул из вторичного сырья является одним из самых распространенных процессов в производстве пластмасс. Правильно организованный процесс переработки вторичного сырья в гранулят позволяет получить вторичное сырье с высокими показателями качества практически не уступающие или мало уступающие первичному.
Процесс производства вторичных гранул может выступать в качестве основного процесса в производствах, для которых эти гранулы являются товарным продуктом, так быть и вспомогательным процессом, обеспечивающим рециклинг возвратных отходов основного производства.
Производство гранул как основное производство
В качестве сырья для производства гранул служат отходы, приобретаемые у сторонних организаций. В этом случае приобретаемые отходы могут иметь различное исходное состояние от полигонных, сильно загрязненных отходов требующих полного цикла обработки, начиная с их сортировки и мойки, до условно-чистых отходов, приобретаемых у непосредственного производителя товарной полимерной продукции и которые этот производитель не может сам переработать без необходимого производственного оборудования.
В случае полигонных отходов до их грануляции необходим еще ряд дополнительных стадий: сортировка, холодная и горячая мойка, дробление или агломерация.
Гранулы пользуются большим спросом у потребителя ввиду ее относительно низкой стоимости и достаточно высокого качества. Так называемая«вторичка» может использоваться производителями в процессах экструзии профилей, листов, пленок, а также при получении литьевых изделий, как в качестве основного сырья, так и в качестве «добавки» для снижения себестоимости.
В процессе производства товарных вторичных гранул им могут придаваться новые свойства, такие например как цвет, способность к вспениванию, что достигается введением в их состав необходимых добавок.
Рециклинг на производстве
Вспомогательный процесс переработки собственных возвратных отходов обеспечивает высокую рентабельность основного производства, так как обеспечивает низкие расходные нормы сырьевой составляющей, которая может занимать свыше (70-80)% в себестоимости изделия. При отсутствии внутреннего рециклинга отходов большинство производств становятся нерентабельными.
Иногда дробления возвратных отходов бывает недостаточно для обеспечения качества технологического процесса и необходим процесс грануляции. Это связано, прежде всего, с тем, что гранулированные отходы более однородны и обладают более высокой насыпной плотностью, что часто требуется по условиям ведения технологического процесса.
Аппаратурное оформление процесса переработки отходов зависит как от степени загрязнения, так и от их состава.
Условно «чистые» отходы, к которым относятся отходы собственного производства, а также отходы, приобретаемые непосредственно у производственных предприятий, как правило, в сортировке и мойке не нуждаются. Требуется только дробление до состояния флексов, агломерация или размол до порошкообразного состояния.
Суть грануляции
В зависимости от состава отходы могут гранулироваться на грануляторах различного типа.
Наибольшее распространение и практическое применение получили процессы грануляции при которых, предварительно пластицированный в экструдере горячий полимер продавливается через фильеру гранулирующей головки с отверстиями круглого или сечения другой формы (прямоугольник, квадрат, шестиугольник) в результате чего получаются прутки бесконечной длины (стренги), повторяющие в сечении форму отверстий фильеры. Диаметр (контрольный размер) сечения стренги составляет 2-7 мм.
Отходы поступают в экструдер для пластикации в виде флексов, порошка и агломерата. При помощи вращающихся ножей стренги режутся на небольшие отрезки длиной 2-5 мм, которые и называются гранулами.
Виды грануляции
Различают три основных типа процесса грануляции в зависимости от устройства гранулирующего узла (головки), типа резки и способа охлаждения.
Грануляция с горячей резкой и воздушным охлаждением
Это вид грануляции осуществляется при резке стренгов и одновременном охлаждении гранул непосредственно на фильере.
Существует множество вариантов конструкций гранулирующих головок такого типа, например, ножи могут вращаться по кругу относительно центра фильеры («центральная резка»), в другом варианте с «боковой резкой» режущие ножи вращаются по круговой траектории, центр которой находится сбоку от фильеры.
По типу охлаждения их можно разделить на головки с обдувом, когда воздух подается при помощи воздуходувки непосредственно в камеру, где осуществляется грануляция, при этом гранулы уносятся и охлаждаются потоком. В головке другого типа обдув не производится, гранулы падают за счет силы естественной гравитации либо в поток воздуха, проходящий вне головки, либо на решетку охладителя, с воздушным поддувом, который образует «кипящий слой».
Главной отличительной особенностью этого способа является то, что им могут перерабатывать материалы с относительно малой теплоемкостью (с низким теплосодержанием-энтальпией), к ним относятся пластифицированные и жесткие материалы на основе поливинилхлорида (ПВХ) и полиолефины, например полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и их сополимеры, с высокой степенью наполнения.
Попытка гранулировать этим способом ненаполненный полиэтилен, полипропилен полиэтилентерефталат закончится неудачей, так как расплавленный полимер будет прилипать к поверхности фильеры, ножам, гранулы будут слипаться, образуя агломераты.
Грануляция с горячей резкой и водяным охлаждением
Отличается тем, что в качестве охлаждающей среды используется вода, обеспечивающая эффективный теплоотвод от поверхности фильеры, ножей и самих гранул, при этом не происходит прилипания гранул к металлическим поверхностям и их слипания между собой.
Охлаждение горячих гранул, выходящих из гранул водой осуществляется либо при помощи водяного кольца создаваемого в камере грануляции за счет ее специальной конструкции (водокольцевая резка), либо стренги выходят в камеру с ламинарным течением потока воды. При грануляции этими способами необходимы также устройства для отделения воды и сушки гранул.
Этими способами могут эффективно перерабатываться практически все известные типы полимеров.
Грануляция со стренговой резкой
Отличается от горячей резки тем, что процессы резки и грануляции разделены. При этом процессе стренги выходящие из фильеры сначала охлаждаются, а потом режутся ножами в охлажденном состоянии. В качестве охлаждающей среды при стренговой грануляции, могут использоваться и воздух, и вода.
Стренги, выходящие из фильеры, снимаются с фильеры при помощи вытяжного устройства расположенного за зоной охлаждения, при этом каждый стренг транспортируется при помощи специальных профильных разделительных роликов.
Стренговая грануляция с воздушным охлаждением может использоваться для переработки материалов на основе ПВХ. Стренговая грануляция с водяным охлаждением используется для грануляции материалов на основе ПП и ПЭ.
Достоинство этого способа — возможность получать гранулят с относительно более точными геометрическим размерами, а также гранулам можно придать различные формы в сечении (куб, многоугольник), можно также варьировать форму реза (прямой и скошенный), при этом удается достичь более высокой насыпной плотности гранул и однородности расплава при литье и экструзии, что положительно сказывается на качестве готовой продукции и производительности процесса.
Если вы решите организовать производство вторичных гранул или у вас имеются проблемы с переработкой отходов собственного производства, мы внимательно изучим имеющуюся проблему, предложим пути ее решения, поставим необходимое оборудование, организуем технологический процесс.
