廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置製造方法
2023-04-28 08:50:26 2
廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置製造方法
【專利摘要】一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，包括表面覆蓋有光滑金屬皮帶的接地導軌，設置在接地導軌中部上方的電暈荷電裝置，設置在接地導軌尾部上方的荷電衰減分選輥裝置，設置在所述的接地導軌尾部下方的小電荷產物收集槽，以及設置在該接地導軌尾部外側下方的中間體產物收集槽；金屬皮帶通過第二電刷接地；電暈荷電裝置包括圓柱狀靜電極和絲狀電暈極，荷電衰減分選輥裝置包括表面為導電金屬材質的分選輥、設置該分選輥一側的毛刷、以及設置在該毛刷下方的大電荷產物收集槽，所述的分選輥通過第一電刷與高壓電源連接，並與絲狀電極帶極性相反電壓。本發明同密度分選與光電分選相比具有處理量高、易於工業應用、成本低、高效、結構簡單、無三廢排放、無汙染等特點。
【專利說明】廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境保護【技術領域】中的工業廢棄物處理、資源化領域，具體地，涉及多種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，實現對廢舊塑料的回收、再生和資源化利用。
【背景技術】
[0002]近半個世紀以來，塑料因其廉價、安全、耐久和輕便等特性在各行業中得到了廣泛應用，世界的塑料消耗量也不斷快速升高。據報導，過去20年中全球的平均塑料年產量增長幅度超過5%，2010年全球的塑料產量已接近2億7000萬噸，而塑料的需求量仍在不斷攀升。雖然塑料製品有著較高的耐久度，但每年仍有大量的塑料遭到廢棄。數據顯示，在美國城市固體廢物中，廢舊塑料所佔的比例已從1994年的9.5%上升到2010年的12.4%。
[0003]廢舊塑料製品的分子結構牢固，自然條件下分解速度極為緩慢。如聚乙烯(polyethylene, PE)聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC)在土壤中約 300-400 年才能完全降解，長期滯留在土壤裡破壞了土壤的透氣性，降低了土壤的蓄水能力，影響了農作物的水分、養分的吸收，阻礙了禾苗根系的生長，會造成農作物的大幅度減產，使耕地劣化。此外塑料添加劑中的重金屬離子及有毒物質會在土壤中擴散、滲透，直接影響地下水質和植物生長。塑料廢棄物對海洋生物造成的危害是石油溢漏危害性的4倍，每年僅丟棄在海洋的廢棄漁具就在15萬噸以上，各種塑料廢品在數百萬噸以上。據統計，每年全球石油產量中約有4%會被用來生產塑料原料，另有4%會被用作生產塑料副產品的燃料。石油資源是有限的，而我國是一個石油消費大國。到2011年我國石油的淨進口量為2.51億噸，成為世界第一大石油淨進口國。需求量猛增導致石油價格暴漲，對塑料工業帶來了很大的供求矛盾和衝擊。
[0004]目前廢舊塑料的資源化處理方法主要有化學方法及物理法。機械物理法易實現工程化，並不會產生二次汙染，這種方法備受歡迎。
[0005]經檢索，中國發明專利《一種廢舊塑料資源化處理方法及設備》(明果英等，專利號201210228475.7)，提供一種廢舊塑料資源化處理方法及設備，設備包括破碎分選處理系統和清洗分選處理系統，破碎分選處理系統包括兩級原料輸送帶、兩級破碎機、磁選機、兩級破碎料輸送帶，清洗分選處理系統包括清水槽、沉料輸送帶、鹽水槽、螺旋出料機、以及螺旋輸送器、浮料提升機，本發明方法由破碎分選和清洗分選兩步工藝組成。破碎分選工藝依次由人工分揀、一級破碎、磁選、二級破碎步驟組成，清洗分選工藝採用清水和鹽水兩種不同密度的液體便廢舊塑料各成分分選開來。本發明具有分選效果好、資源回收率高、不產生二次汙染等特點。廢舊塑料手工揀選、兩級破碎、磁選、清水浮選，鹽水浮選的分選過程，本發明雖然能夠實現混合塑料的分選，但整個分選過程繁瑣；方法中將所有破碎的物料採用水槽，鹽水槽進行比重差分選，由於許多塑料的密度範圍之間都有重疊或者特徵密度十分相近(如PVC和PET的特徵密度分別為1.39g -cm-3和1.37g*cm-3),因此單純依靠密度差異分選效率低，產品需要脫水、乾燥，並存在著汙泥和廢水處理等環境汙染治理問題。[0006]中國發明專利《廢舊電子電器回收塑料的高壓靜電分選方法》(樊紅傑等，專利號201110120653.X)，本發明涉及一種廢舊電子電器中塑料的分選純化方法，在以PET材質的摩擦旋流器內攪拌實現相互摩擦，使塑料通過摩擦帶電,依據塑料摩擦帶電性能不同,將摩擦帶電的塑料和迴轉電極接觸並提供高壓靜電場，由於離心力和靜電力的複合作用，是從迴轉電極上甩出落下的塑料顆粒由於電位不同而呈現不同軌跡並產生一定距離，用帶陽板的容器進行分類收集，從而實現不同種類塑料的分選和純化，最終回收得到以PS、PP、ABS、PVC等為主的單一組份熱塑性塑料顆粒產品純度可達95%。該發明廢舊電子電器破碎、磁選、渦流電選、循環破碎、懸浮風選、高壓靜電分選得到單一組分塑料，整個分選過程繁瑣；方法中懸浮風選無法將密度相近的塑料分選，摩擦旋流器與靜電分選機結構描述不清。
[0007]中國發明專利《一種廢舊塑料識別與分選裝置及方法》(華林等，專利號201210220498.3)，提供一種廢舊塑料識別與分選裝置，包括破碎裝置、摩擦裝置、加速裝置、恆定磁場裝置、比較裝置、及收集裝置；各種標準純塑料或廢舊塑料經過破碎裝置破碎後通過摩擦裝置帶電，帶電後進入加速裝置加速，然後以與磁場方向的夾角大於零的相同速度進入恆定磁場，形成不同的運動軌跡，比較裝置將廢舊塑料顆粒的運動軌跡與各種標準純塑料顆粒的運動軌跡進行比較，從而確定廢舊塑料中與與其具有相同運動軌跡的標準純塑料種類相同。收集裝置收集在磁場中運動軌跡相近的廢舊塑料顆粒。本發明還提供一種廢舊塑料識別與分選方法。該專利需採用標準純塑料與帶選料進行軌跡對比，從而確定廢舊塑料中與其具有相同運動軌跡的標準純塑料種類相同，進行識別與分選；收集裝置收集在磁場中運動軌跡相近的廢舊塑料顆粒；工藝複雜，識別與分選難度高，處理量低，難以工業應用。
[0008]本發明採用的荷電衰減分選裝置及方法，利用塑料顆粒荷電衰減率不同的特性實現分選，適用範圍廣，無需識別程序，處理量高，易於工業應用。且無汙染等特點，減少環境汙染。
【發明內容】
[0009]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置及其分選方法，裝置結構簡單，成本低廉，實現對廢舊塑料的回收、再生和資源化處理。
[0010]本發明的技術解決方案如下:
[0011]一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，特點在於其構成包括表面覆蓋有光滑金屬皮帶的接地導軌，設置在該接地導軌中部上方的電暈荷電裝置，以及設置在該接地導軌尾部上方的荷電衰減分選輥裝置；
[0012]所述的金屬皮帶通過第二電刷接地；
[0013]所述的電暈荷電裝置包括圓柱狀靜電極和絲狀電暈極，所述的圓柱狀靜電極與絲狀電暈電極平行放置在所述的接地導軌中部上方，所述的圓柱狀靜電極、絲狀電暈極與高壓電源串聯；
[0014]所述的荷電衰減分選棍裝置包括表面為導電金屬材質的分選棍、設置該分選棍一側的毛刷、以及設置在該毛刷下方的大電荷收集槽，所述的分選輥通過第一電刷與高壓電源連接，所述的和絲狀電暈極相連接的高壓電源與和第一電刷相連接的高壓電源的極性相反。
[0015]還包括設置在所述的接地導軌尾部下方的小電荷物料收集槽，以及設置在該接地導軌尾部外側下方的中電荷物料收集槽。
[0016]在所述的接地導軌外圍設有由多塊絕緣板圍成的框架結構，在所述的絕緣板上設置用於調節電暈荷電裝置位置的水平滑槽和傾斜滑槽，在所述的絕緣板上還設置有用於調節荷電衰減分選輥裝置位置的圓弧滑槽和傾斜滑槽。
[0017]所述的電暈荷電裝置位置由所述的水平滑槽、傾斜滑槽調節，所述的絲狀電暈極與接地導軌表面距離在30mm-80mm可調，絲狀電暈極在接地導軌運動方向上具有200mm可調空間。
[0018]所述的荷電衰減分選輥裝置位置由圓弧滑槽、傾斜滑槽調節，所述的分選輥角度0-90度可調,分選棍表面與接地導軌表面距離在30mm-80mm可調。
[0019]所述的接地導軌金屬皮帶的速度為0_20m/s可調。
[0020]所述的分選輥的轉速為0-400轉/分鐘可調。
[0021]所述的圓柱狀靜電極、絲狀電暈極和分選輥的電壓為0_60kV可調。
[0022]所述的荷電衰減分選裝置還包括設置在所述的接地導軌首部上方的進料裝
[0023]置。
[0024]所述的進料裝置包括餵料器和振動加料器。
[0025]本發明的另一個方面，提供一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選方法，該方法首先通過振動加料器與接地導軌聯合加料，然後通過電暈荷電裝置將塑料顆粒荷負電，荷電後的顆粒與接地導軌接觸實現荷電衰減，保留不同電荷的塑料顆粒進入分選空間，由於受力不同而分別進入不同的回收區；具體的分選步驟包括三個過程:
[0026](I)電暈荷電
[0027]混合顆粒經由振動加料器加料至接地導軌表面，隨接地導軌運動進入電暈荷電區，電暈荷電裝置由平行結構排布的圓柱狀靜電極與絲狀電暈極串聯組成，當電暈極連接負極高壓電源時，電暈電極所產生的負離子轟擊而使入料顆粒都帶負電荷。
[0028](2)荷電衰減
[0029]帶負電荷的顆粒隨接地導軌運動離開電暈荷電區，接地導軌表面為光滑金屬皮帶覆蓋，金屬皮帶通過第二電刷實現接地連接。不同的物料顆粒荷電衰減率不同，在相同的衰減時間內保留電荷量不同。
[0030](3)收集
[0031]荷負電的混合顆粒隨接地導軌運動到其末端，接地導軌末端上方配置荷電衰減分選輥，分選輥表面為導電金屬材質並通過第一電刷與正極高壓電源連接。在接地導軌與分選輥之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的顆粒被帶離接地導軌並吸附在分選輥上，隨分選輥一起運動被毛刷刷下落入大電荷產品收集區，保留電荷量小的顆粒隨接地導軌運動落入小電荷產品收集區，而中間體物料被帶離接地導軌且沒吸附到分選輥上落入中間體產品收集區。
[0032]本發明的原理為混合顆粒由餵料器均勻的送入水平運動的接地導軌上，顆粒隨接地導軌運動到電暈荷電區，通過電暈電極所產生的離子轟擊而使入料顆粒都帶電荷。荷電後的顆粒與接地導軌接觸，不同的物料顆粒荷電衰減率不同，在相同的衰減時間內保留電荷量不同，接地導軌末端配置荷電衰減分選輥，分選輥連接的高壓電源與顆粒帶電極性相反，在接地導軌與分選輥之間形成靜電場，在不同的靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的顆粒被帶離接地導軌並吸附在分選輥上，隨分選輥一起運動被毛刷刷下落入大電荷產品收集區，保留電荷量小的顆粒隨接地導軌運動落入小電荷產品收集區，而中間體物料被帶離接地導軌且沒吸附到分選輥上落入中間體產品收集區，從而實現分選。
[0033]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0034]本發明廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置具有結構簡單、成本低廉的特點，可以實現混合硬質塑料顆粒的高效分選；無需廢舊塑料識別工序，處理量高，易於工業應用；本發明同氣流分選和利用密度差的水選相比具有成本低、高效、結構簡單、無汙染、能耗低，設備腐蝕程度小等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置的結構示意圖；
[0036]圖1中，I為餵料器,2為接地導軌,3為柱狀靜電極,4為絲狀電暈極,5為荷電衰減分選輥，6為毛刷，7為大電荷產物收集槽，8為小電荷產物收集槽，9為中間體產物收集槽，10為絕緣體框架，11為水平滑槽，12為傾斜滑槽，13為圓弧滑槽，14為傾斜滑槽，15為第一電刷，16為第二電刷，17為振動加料器；
[0037]圖2為本發明中荷電衰減分選方法原理圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，
[0039]對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0040]實施例1
[0041]如圖1所示，一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，包括接地導軌，電暈荷電裝置和荷電衰減分選輥裝置，具體的:
[0042]所述的接地導軌2表面為光滑金屬皮帶覆蓋，金屬皮帶通過第二電刷16實現接地連接。接地導軌兩側由絕緣板10圍成框架結構，絕緣板10上設置水平滑槽11、傾斜滑槽12用於調節電暈荷電裝置的位置與荷電衰減分選輥裝置的位置。接地導軌尾部下方設置小電荷產物收集槽8，接地導軌尾部外側下方設置中間體產物收集槽9 ；
[0043]所述的電暈荷電裝置包括圓柱狀靜電極3、絲狀電暈極4，其中:圓柱狀靜電極3與絲狀電暈電極4平行放置在接地導軌2中部上方，圓柱狀靜電極3與絲狀電暈極4連接負極高壓電源，電暈荷電裝置位置由水平滑槽11與傾斜滑槽12控制在一定範圍內可調；
[0044]所述的荷電衰減分選輥裝置包括荷電衰減分選輥5、毛刷6、大電荷收集槽7，其中:荷電衰減分選輥5表面為導電金屬材質並通過第一電刷15與正極高壓電源連接，分選輥5設置在接地導軌尾部上方，分選輥5右邊側設置毛刷6，毛刷6下方設置大電荷產物收集槽7，分選輥5位置由圓弧滑槽13與傾斜滑槽14控制在一定範圍內可調；
[0045]本實施例中，所述的電暈荷電裝置的位置由水平滑槽11、傾斜滑槽12調節，絲狀電暈極4與接地導軌2表面距離在30mm-80mm可調，絲狀電暈極4在接地導軌2運動方向上具有200mm可調空間。
[0046]本實施例中，所述的分選輥5的位置由圓弧滑槽13、傾斜滑槽14調節，分選輥5角度為0-90度可調,分選棍5表面與接地導軌2表面距離在30mm-80mm可調。
[0047]本實施例中，所述的接地導軌2的金屬皮帶的運動速度0-20m/s可調；所述分選輥5的轉速0-400轉/分鐘可調。
[0048]本實施例中，所述圓柱狀靜電極3、絲狀電暈極4、荷電衰減分選輥5的電壓為0-60kV 可調。
[0049]實施例2
[0050]本實施例提供一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選方法，可以採用如實施例I所述裝置實現。該方法首先通過振動加料器17與接地導軌2聯合加料，然後通過電暈荷電機構將塑料顆粒荷負電，荷電後的顆粒與接地導軌接觸實現荷電衰減，保留不同電荷的塑料顆粒進入分選空間，由於受力不同而分別進入不同的回收區；具體的分選步驟包括三個過程:
[0051](I)電暈荷電
[0052]混合顆粒經由振動加料器17加料至接地導軌2表面，隨接地導軌2運動進入電暈荷電區，電暈荷電機構由平行結構排布的圓柱狀靜電極3與絲狀電暈極4串聯組成，當電暈極4連接負極高壓電源時，電暈電極所產生的負離子轟擊而使入料顆粒都帶負電荷。
[0053](2)荷電衰減
[0054]帶負電荷的顆粒隨接地導軌2運動離開電暈荷電區，接地導軌2表面為光滑金屬皮帶覆蓋，金屬皮帶通過電刷16實現接地連接。不同的物料顆粒荷電衰減率不同，在相同的衰減時間內保留電荷量不同。
[0055](3)收集
[0056]荷負電的混合顆粒隨接地導軌2運動到其末端，接地導軌2末端上方配置荷電衰減分選輥5，分選輥5表面為導電金屬材質並通過電刷15與正極高壓電源連接。在接地導軌2與分選輥5之間形成靜電場，在靜電吸引力的作用下，保留電荷量大的顆粒被帶離接地導軌2並吸附在分選輥5上，隨分選輥5 —起運動被毛刷6刷下落入大電荷產品收集區7，保留電荷量小的顆粒隨接地導軌2運動落入小電荷產品收集區8，而中間體物料被帶離接地導軌2且沒吸附到分選輥5上落入中間體產品收集區9，從而實現混合塑料的分離。
[0057]本實施例上述的電場的不同分布主要受到圓柱狀靜電極3、絲狀電暈電極4、荷電衰減分選輥5連接的電源電壓的影響，電暈電極4與接地導軌2表面間距的影響:電極與接地導軌表面間距加大，電源電壓減小均使空間電場強度減小，降低電場力作用，適用於小顆粒分選(0.8mm-l.2mm);反之電極與接地導軌表面間距減小，電源電壓加大均使空間電場強度加大，增強電場力作用，適用於大顆粒分選(1.2mm-2mm);分選輥與接地導軌表面間距大，降低電場力作用，適用於小顆粒分選(0.8mm-l.2mm);反之分選輥與接地導軌表面間距小，增強電場力作用，適用於大顆粒分選(1.2mm-2mm)o
[0058]從上述可以看出，本發明的裝置結構簡單，具有成本低廉、高效、無汙染的特點；本發明的方法是幹法處理工藝，工藝流程簡單，可實現混合硬質塑料顆粒的高效分離。
[0059]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，特徵在於其構成包括表面覆蓋有光滑金屬皮帶的接地導軌，設置在該接地導軌中部上方的電暈荷電裝置，以及設置在該接地導軌尾部上方的荷電衰減分選輥裝置； 所述的金屬皮帶通過第二電刷接地； 所述的電暈荷電裝置包括圓柱狀靜電極和絲狀電暈極，所述的圓柱狀靜電極與絲狀電暈電極平行放置在所述的接地導軌中部上方，所述的圓柱狀靜電極、絲狀電暈極與高壓電源串聯； 所述的荷電衰減分選輥裝置包括表面為導電金屬材質的分選輥、設置該分選輥一側的毛刷、以及設置在該毛刷下方的大電荷產物收集槽，所述的分選輥通過第一電刷與高壓電源連接， 所述的和絲狀電暈極相連接的高壓電源與和第一電刷相連接的高壓電源的極性相反； 還包括設置在所述的接地導軌尾部下方的小電荷產物收集槽，以及設置在該接地導軌尾部外側下方的中間體產物收集槽。
2.根據權利要求1所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，在所述的接地導軌外圍設有由多塊絕緣板圍成的框架結構，在所述的絕緣板上設置用於調節電暈荷電裝置位置的水平滑槽和傾斜滑槽，在所述的絕緣板上還設置有用於調節荷電衰減分選輥裝置位置的圓弧滑槽和傾斜滑槽。
3.根據權利要求2所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的電暈荷電裝置位置由所述的水平滑槽、傾斜滑槽調節，所述的絲狀電暈極與接地導軌表面距離在30mm-80mm可調，絲狀電暈極在接地導軌運動方向上具有200mm可調空間。
4.根據權利要求2所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的荷電衰減分選輥裝置位置由圓弧滑槽、傾斜滑槽調節，所述的分選輥角度0-90度可調，分選棍表面與接地導軌表面距離在30mm-80mm可調。
5.根據權利要求1所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的接地導軌金屬皮帶的速度為0-20m/s可調。
6.根據權利要求1所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的分選輥的轉速為0-400轉/分鐘可調。
7.根據權利要求1所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的圓柱狀靜電極、絲狀電暈極和分選輥的電壓為0-60kV可調。
8.根據權利要求1所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的荷電衰減分選裝置還包括設置在所述的接地導軌首部上方的進料裝置。
9.根據權利要求8所述的廢舊硬質塑料破碎顆粒的荷電衰減分選裝置，其特徵在於，所述的進料裝置包括餵料器和振動加料器。
【文檔編號】B29B17/02GK103707439SQ201310692304
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】李佳, 許振明 申請人:上海交通大學