Tipos de equipos utilizados para el procesamiento de materiales poliméricos. Reciclaje de polímeros de desecho: tecnología, equipos. Características de las propiedades de penp antes y después del envejecimiento.

Clasificación de residuos

Los desechos se generan durante el procesamiento de polímeros y la fabricación de productos a partir de ellos; estos son desechos tecnológicos, parcialmente devueltos al proceso. Lo que queda después del uso de productos plásticos, varias películas (invernadero, construcción, etc.), contenedores, envases domésticos y a gran escala, son desechos domésticos e industriales.

Los residuos tecnológicos están sujetos a la acción térmica en la masa fundida y luego, durante la trituración y la aglomeración, también a un intenso estrés mecánico. En la mayor parte del polímero, los procesos de degradación térmica y mecánica avanzan intensamente con la pérdida de una serie de propiedades físicas y mecánicas y, con el procesamiento repetido, pueden afectar adversamente las propiedades del producto. Entonces, al regresar al proceso principal, como es habitual, entre el 10 y el 30 por ciento de los desechos secundarios, una cantidad significativa de material pasa por hasta 5 ciclos de extrusión y trituración.

Los desechos domésticos e industriales no solo se reciclan varias veces a altas temperaturas, sino que también se exponen a la exposición prolongada a la luz solar directa, el oxígeno y la humedad del aire. Las películas de invernadero también pueden entrar en contacto con pesticidas, pesticidas, iones de hierro, que contribuyen a la degradación del polímero. Como resultado, se acumula una gran cantidad de compuestos activos en la masa del polímero, lo que acelera la descomposición de las cadenas del polímero. En consecuencia, el enfoque para el reciclaje de desechos tan diferentes debería ser diferente, teniendo en cuenta la historia del polímero. Pero primero, veamos formas de reducir la cantidad de desechos generados.

Reducción de la cantidad de residuos del proceso

La cantidad de residuos tecnológicos, principalmente residuos de puesta en marcha, se puede reducir utilizando estabilizadores térmicos antes de detener la extrusora o la unidad de moldeo por inyección, en forma del llamado concentrado de parada, que muchas personas olvidan o descuidan. Cuando el equipo se detiene por un material simple en el cilindro del extrusor o en la máquina de moldeo por inyección, está bajo la influencia de altas temperaturas durante bastante tiempo al enfriar y luego calentar el cilindro. Durante este tiempo, los procesos de reticulación, descomposición y quemado del polímero continúan activamente en el cilindro, se acumulan productos que, después de la puesta en marcha, salen durante mucho tiempo en forma de geles e inclusiones coloreadas (quemaduras). . Los estabilizadores térmicos evitan estos procesos, facilitando y agilizando la limpieza del equipo después de la puesta en marcha. Para hacer esto, antes de parar, se introduce 1-2 por ciento del concentrado de parada en el cilindro de la máquina durante 15-45 minutos. a una parada a la velocidad de desplazamiento de 5-7 volúmenes de cilindro.

Los aditivos de procesamiento (extrusión) que aumentan la capacidad de fabricación del proceso también permiten reducir la cantidad de desechos. Por su naturaleza, estos aditivos, por ejemplo, Dynamar de Dyneon, Viton de DuPont, son derivados de cauchos fluorados. Son poco compatibles con los polímeros básicos y, en los lugares de mayores fuerzas de cizallamiento (matrices, bebederos, etc.), se precipitan de la masa fundida sobre la superficie del metal, creando una capa lubricante cerca de la pared, a lo largo de la cual se desliza la masa fundida durante el proceso. moldura. El uso de un aditivo de procesamiento en las cantidades más pequeñas (400-600 ppm) permite resolver numerosos problemas tecnológicos: reducir el par y la presión en el cabezal de la extrusora, aumentar la productividad y reducir los costos de energía, eliminar defectos de apariencia y reducir la temperatura de extrusión de polímeros y composiciones sensibles a temperaturas elevadas, aumentan la suavidad del producto, producen películas más delgadas. En la fabricación de productos moldeados de gran tamaño o paredes delgadas de forma compleja, el uso de un aditivo puede mejorar la vertibilidad, eliminar defectos superficiales, líneas de soldadura y mejorar la apariencia del producto. Todo esto en sí mismo reduce la proporción del matrimonio, es decir, cantidad de residuos. Además, el aditivo de procesamiento reduce la adherencia de los depósitos de carbón en la matriz, el ensuciamiento de los bebederos y tiene un efecto de lavado, es decir, reduce el número de paradas para limpieza de equipos, y por tanto la cantidad de residuos de puesta en marcha.

Un efecto adicional es el uso de concentrados de limpieza. Se utilizan en la limpieza de equipos de fundición y filmación para una transición rápida de color a color sin parar, generalmente en una proporción de 1:1-1:3 con polímero. Esto reduce la cantidad de desperdicio y el tiempo dedicado a los cambios de color. La composición de los concentrados de limpieza producidos por muchos fabricantes nacionales (incluidos Klinol, Klinstyr de NPF Bars-2, Lastik de Stalker LLC) y extranjeros (por ejemplo, Shulman - Polyclin "), por regla general, rellenos minerales blandos y detergentes tensioactivos. Los aditivos están incluidos.

Reducir la cantidad de residuos domésticos e industriales.

Hay varias formas de reducir la cantidad de residuos aumentando la vida útil de los productos, principalmente películas, mediante el uso de aditivos estabilizadores térmicos y de luz. Al extender la vida útil de la película del invernadero de 1 a 3 temporadas, la cantidad de desechos a eliminar disminuye en consecuencia. Para hacer esto, basta con introducir pequeñas cantidades de estabilizadores de luz en la película, no más del medio por ciento. Los costos de estabilización son bajos y el efecto del reciclaje de la película es significativo.

El camino de regreso es acelerar la degradación de los polímeros mediante la creación de materiales foto y biodegradables que se degraden rápidamente después de su uso bajo la acción de la luz solar y los microorganismos. Para obtener películas fotodegradables, se introducen en la cadena polimérica comonómeros con grupos funcionales que favorecen la fotodegradación (vinilcetonas, monóxido de carbono), o bien se introducen fotocatalizadores en el polímero como cargas activas que favorecen la rotura de la cadena polimérica bajo la acción de la luz solar. Como catalizadores se utilizan ditiocarbamatos, peróxidos u óxidos de metales de transición (hierro, níquel, cobalto, cobre). El Instituto de Química del Agua de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania (V.N. Mishchenko) desarrolló métodos experimentales para la formación de estructuras de racimo de tamaño nanométrico que contienen partículas de metal y óxido en la superficie de las partículas de dióxido de titanio. La tasa de descomposición de las películas aumenta 10 veces, de 100 a 8-10 horas.

Las principales direcciones para la obtención de polímeros biodegradables:
síntesis de poliésteres a base de ácidos hidroxicarboxílicos (láctico, butírico) o dicarboxílicos, sin embargo, hasta el momento son mucho más costosos que los plásticos tradicionales;
plásticos basados ​​en polímeros naturales reproducibles (almidón, celulosa, quitosano, proteína), se puede decir que la base de materia prima de tales polímeros es ilimitada, pero la tecnología y las propiedades de los polímeros resultantes aún no alcanzan el nivel de los principales multi- polímeros de tonelaje;
hacer que los polímeros industriales (poliolefinas en primer lugar, así como el PET) sean biodegradables mediante compuestos.

Las dos primeras direcciones requieren grandes gastos de capital para la creación de nuevas industrias; el procesamiento de dichos polímeros también requerirá cambios significativos en la tecnología. La forma más fácil es la capitalización. Los polímeros biodegradables se obtienen introduciendo rellenos biológicamente activos (almidón, celulosa, harina de madera) en la matriz. Entonces, en los años 80, VI Skripachev y VI Kuznetsov de ONPO Plastpolimer desarrollaron películas llenas de almidón con un período de envejecimiento acelerado. Desafortunadamente, la relevancia de dicho material entonces era puramente teórica, e incluso ahora no ha recibido una amplia distribución.

Reciclaje de residuos

Es posible darle al polímero una segunda vida con la ayuda de concentrados complejos especiales: recicladores. Dado que el polímero sufre degradación térmica en cada etapa del procesamiento, degradación fotooxidativa durante la operación del producto, degradación mecánica durante la molienda y aglomeración de desechos, los productos de degradación se acumulan en la masa del material y una gran cantidad de radicales activos, Contiene peróxido y compuestos de carbonilo, que contribuyen a una mayor descomposición y reticulación de las cadenas de polímeros. Por tanto, la composición de tales concentrados incluye antioxidantes primarios y secundarios, estabilizadores térmicos y lumínicos de tipo fenólico y amínico, así como fosfitos o fosfonitos, que neutralizan los radicales activos acumulados en el polímero y descomponen los compuestos peróxidos, además de plastificar y combinar aditivos que mejoran las propiedades físicas y mecánicas del material reciclado y las acercan más o menos al nivel del polímero virgen.

Las añadiduras complejas de la compañía Siba. Ciba, Suiza, ofrece una familia de estabilizadores complejos para el procesamiento de varios polímeros: LDPE, HDPE, PP: Recyclostab / Recyclostab y Recyclosorb / Recyclossorb. Son mezclas de tabletas de varios fotoestabilizadores y estabilizadores térmicos con una amplia gama de temperaturas de fusión (50-180°C), adecuados para la entrada en equipos de procesamiento. La naturaleza de los aditivos en el "Recyclostab" es común para el procesamiento de polímeros: estabilizadores fenólicos, fosfitos y estabilizadores de procesamiento. La diferencia radica en la proporción de componentes y en la selección de la composición óptima de acuerdo con una tarea específica. "Recyclossorb" se usa cuando la estabilización de la luz juega un papel importante, es decir, los productos resultantes se operan al aire libre. En este caso, se aumenta la proporción de estabilizadores de luz. Los niveles de entrada recomendados por la empresa son 0,2-0,4 por ciento.

"Recyclostab 421" está especialmente diseñado para el procesamiento y estabilización térmica de películas residuales de LDPE y mezclas con un alto contenido del mismo.

“Recyclostab 451” está diseñado para el procesamiento y estabilización térmica de residuos de PP y mezclas con alto contenido en el mismo.

Recyclostab 811 y Recyclossorb 550 se utilizan para prolongar la vida útil de los productos reciclados que se utilizan a la luz del sol, por lo que contienen más estabilizadores de luz.

Los estabilizadores se utilizan en la producción de productos moldeados o de película a partir de polímeros secundarios: cajas, tarimas, contenedores, tuberías, películas no críticas. Se producen en forma granulada, sin polvo, sin base polimérica, gránulos prensados ​​con un rango de fusión de 50-180°C.

Los concentrados complejos de la compañía Bars-2. Para el procesamiento de polímeros secundarios, SPF Bars-2 produce concentrados complejos a base de polímeros que contienen, además de estabilizadores, también aditivos de combinación y plastificantes. Los concentrados complejos "Revtol" - para poliolefinas o "Revten" - para poliestireno de alto impacto, se introducen en una cantidad de 2-3 por ciento durante el procesamiento de plásticos secundarios y, gracias a un complejo de aditivos especiales, previenen el envejecimiento térmico-oxidativo de polímeros secundarios. Los concentrados facilitan su procesamiento debido a la mejora de las características reológicas de la masa fundida (incremento de MFR), aumentan las características de resistencia de los productos terminados (su ductilidad y resistencia al agrietamiento) en comparación con los productos elaborados sin su uso, facilitan su procesamiento como resultado de un aumento en la capacidad de fabricación del material (par reducido y carga de accionamiento). Al procesar una mezcla de polímeros secundarios, "Revtol" o "Revten" mejoran su compatibilidad, por lo que también aumentan las propiedades físicas y mecánicas de los productos resultantes. El uso de "Revten" le permite aumentar las propiedades del UPM secundario al nivel del 80-90 por ciento de las propiedades del poliestireno original, evitando la aparición de defectos.

Ahora cobra mucha relevancia el desarrollo de un concentrado complejo para el procesamiento de PET reciclado. El flagelo principal aquí es el amarillamiento del material, la acumulación de acetaldehído y la disminución de la viscosidad de la masa fundida. Aditivos conocidos de empresas occidentales: "Siba", "Clarianta", que permiten superar el amarillamiento y mejorar la procesabilidad del polímero. Sin embargo, en occidente ya tenemos un enfoque diferente al uso de PET secundario. Donde el 90 por ciento se usa para fabricar fibras de poliéster o productos técnicos, y los aditivos para este propósito están bien desarrollados, nuestros procesadores están ansiosos por traer de vuelta el PET reciclado a la corriente principal: preformas y botellas mediante moldeo por inyección y soplado, o películas y láminas por extrusión de ranura plana. En este caso, las propiedades objetivo del polímero, que deben verse afectadas, son algo diferentes: la capacidad de fabricación, la formabilidad, la transparencia y la formulación de aditivos complejos deben cumplir el objetivo.

En el mundo moderno, el problema del reciclaje de residuos de polímeros se considera bastante relevante. Cada año se recogen en los vertederos millones de toneladas de este tipo de productos. Y solo se recicla una pequeña parte de los polímeros. Como resultado de su implementación se obtienen materias primas de alta calidad, aptas para la elaboración de nuevos productos.

¿Qué es un producto polimérico?

Cada año, la producción de materiales poliméricos aumenta aproximadamente un 5%. Esta popularidad se debe a sus muchas propiedades positivas.

Este producto se utiliza principalmente como embalaje. Aumenta la vida útil de los productos que se encuentran dentro del envase. También los polímeros tienen una apariencia excelente y una larga vida útil.

La industria moderna produce los siguientes tipos de productos de este tipo:

• polietileno y materiales hechos a base de él - 34%;
• PET - 20%;
• papel con laminación - 17%;
• PVC - 14%;
• polipropileno - 7%;
• poliestireno - 8%.

¿Qué productos son reciclables?

No todos los polímeros se reciclan.

Los materiales sintéticos termoplásticos, que pueden cambiar de forma cuando se exponen a altas temperaturas, se utilizan con mayor frecuencia para el reciclaje.

Por ello, con este fin, se recogen y preparan de forma especial los siguientes tipos de residuos:

• materiales que quedan en el proceso de producción del plástico. Muy a menudo, estos son todo tipo de segmentos. Los productos de este tipo son de alta calidad, ya que no hay impurezas en su composición. Se entregan a las plantas de procesamiento ya clasificados, lo que simplifica enormemente la etapa preparatoria del trabajo. Se suele reciclar hasta el 90% de todos los residuos industriales;
• polímeros obtenidos después del consumo. También se denominan residuos domésticos. Se trata de bolsas, vajillas desechables, botellas de plástico, perfiles de ventanas y muchos otros productos. Una característica de estos materiales es su contaminación. Para el procesamiento de polímeros de este tipo, se debe gastar mucho esfuerzo y recursos para clasificar y limpiar los desechos.

¿Cuál es el principal problema del reciclaje de residuos de polímeros?

Por el momento, solo se recicla una pequeña parte de todos los residuos existentes. El desarrollo de esta área es lento, a pesar de su relevancia. Esto está relacionado con lo siguiente:

• el estado no proporciona todos los estándares normativos y técnicos necesarios que podrían garantizar la alta calidad de los materiales reciclables. Por eso no existen industrias potentes que suministren al mercado residuos reciclados con características óptimas;
• dado que no se utilizan tecnologías modernas para llevar a cabo el proceso de procesamiento, se necesitan enormes recursos financieros para mantenerlo;
• debido a la falta de apoyo del gobierno, el nivel de recolección de residuos entre la población y las pequeñas empresas es bajo;
• las materias primas secundarias recibidas no tienen suficiente competitividad;
• no hay ninguna campaña entre la población que los aliente a separar la disposición de los desechos. La mayoría de la gente no entiende que el uso de materiales reciclables le permite limitar el consumo de otros recursos: petróleo, gas.

¿Cómo es la recogida de materiales reciclables para su reciclaje?

El reciclaje de polímeros ocurre después de que se hayan completado todas las etapas de preparación de las materias primas:

1. Se están abriendo puntos especiales que se dedican a la recogida y clasificación primaria de los productos recibidos. Cooperan tanto con la población como con empresas industriales de varios tipos.
2. Recogida de polímeros en vertederos de residuos domésticos. Por lo general, esto lo hacen empresas especiales.
3. Las materias primas ingresan al mercado secundario después de una clasificación preliminar en puntos especiales de procesamiento de desechos.
4. Las empresas procesadoras compran materiales reciclables de grandes complejos industriales. Dichos materiales están menos contaminados y no están sujetos a una preparación tan completa para su procesamiento.
5. Una pequeña parte de los materiales reciclables también se recoge a través de un programa especial que implica la recogida selectiva de residuos.

¿Cómo se procesan los polímeros?

Después de la recolección y clasificación primaria, el procesamiento de los residuos de polímeros ocurre de la siguiente manera:

1. Molienda de materias primas. Es una de las etapas importantes en la preparación de polímeros para su posterior procesamiento. El grado de molienda de los materiales determina las características de calidad de los productos que se fabricarán en el futuro. Para llevar a cabo esta etapa del trabajo, las plantas modernas utilizan un método de procesamiento criogénico. Permite obtener un polvo con un grado de dispersión de 0,5 a 2 mm a partir de productos poliméricos.
2. Separación de plásticos por tipo. Para llevar a cabo esta operación, el método más utilizado es el de flotación. Implica la adición de tensioactivos especiales al agua, que pueden actuar sobre ciertos tipos de polímeros y cambiar sus propiedades hidrofílicas. La disolución de materias primas con sustancias especiales también es muy eficaz. Posteriormente, se trata con vapor, lo que le permite seleccionar los productos necesarios. Existen otros métodos para la separación de polímeros (aero y electroseparación, método químico, ultracongelación), pero son menos populares.
3. Lavado. Las materias primas resultantes se lavan en varias etapas utilizando medios especiales.
4. El secado. Los materiales se eliminan previamente del agua en centrífugas. El secado final tiene lugar en máquinas especiales. El resultado es un producto con un contenido de humedad del 0,2%.
5. Granulación. El material preparado ingresa a una instalación especial, donde se compacta al máximo. El resultado es un producto adecuado para la producción de productos poliméricos de cualquier tipo.

Reciclaje de botellas de plástico

Lista estándar de equipos para una planta de procesamiento de residuos

El reciclaje de los residuos de polímeros se lleva a cabo utilizando los siguientes equipos:

• línea de lavado, donde la depuración de las materias primas se produce con una mano de obra mínima;
• extrusora: se utiliza para dar a la masa plástica la forma deseada mediante punzonado;
• cintas transportadoras: para mover las materias primas en la dirección correcta;
• trituradoras: diseñadas para la trituración primaria de materiales. Son capaces de trabajar con casi cualquier materia prima;
• trituradoras: se utilizan activamente para moler más a fondo las materias primas después de usar una trituradora;
• mezcladores y dispensadores;
• aglomeradores: necesarios para el procesamiento de películas delgadas de polímero;
• granuladores - utilizados para compactar materias primas recicladas;
• secadores;
• refrigeradores;
• sumideros;
• prensa y otros.

¿Cuál es el valor de los residuos en el mercado relevante?

Después de analizar los precios en el mercado, es evidente que el costo de los residuos almacenados en los vertederos es de 3 a 6 veces menor que el precio de los materiales reciclables (7 a 10 veces en relación con las materias primas primarias). Si analizamos los precios usando el ejemplo de una película de polietileno, podemos entender lo siguiente:

• el precio del material poligonal de empresas intermediarias es de 5 rublos por 1 kg;
• después del lavado y clasificación, el costo de la película sube a 12 rublos/kg;
• las materias primas en forma de aglomerado o gránulos tienen un costo aún mayor: 25-35 rublos / kg;
• el precio del polietileno primario varía de 37 a 49 rublos/kg.

No se observa una diferencia tan grande en los precios para todos los productos. Por ejemplo, es casi imperceptible con PVC, polipropileno, poliestireno y plástico ABS. En el caso del PET, el costo de las materias primas de los vertederos difiere de los productos secundarios en solo 2 o 3 veces. Esto se debe a las peculiaridades de su procesamiento, como resultado de lo cual se obtienen escamas debido a la molienda.

¿Dónde se vende el material reciclado?

Las empresas de reciclaje de residuos suelen enviar el producto resultante a la venta. Si tales fábricas tienen su propio equipo, pueden dedicarse a la producción de polímeros a partir de las materias primas obtenidas. Pero no siempre es rentable.

Los productos de plástico fabricados suelen ser del mismo tipo, lo que dificulta su venta en grandes cantidades.

En la mayoría de los casos, estas empresas se dedican a la producción de tuberías de alcantarillado, materiales de construcción o algunas piezas de automóviles. Existe una gran demanda de este tipo de producto en el mercado.

El reciclaje de residuos de tipo polímero por parte de terceros también es muy popular. Este servicio consiste en que la empresa interesada entrega sus residuos a la planta, la cual, luego del reciclaje, le devuelve el material reciclable terminado. El propietario de los residuos de polímeros paga entre 8 y 10 rublos/kg por su procesamiento, lo que se considera una muy buena oferta.

1. INTRODUCCIÓN

Uno de los resultados más tangibles de la actividad antropogénica es la generación de desechos, entre los cuales los desechos plásticos ocupan un lugar especial debido a sus propiedades únicas.

Los plásticos son productos químicos compuestos por polímeros de cadena larga y alto peso molecular. La producción de plásticos en la etapa actual de desarrollo está aumentando en un promedio de 5...6% anual y para 2010, según las previsiones, alcanzará los 250 millones de toneladas Su consumo per cápita en los países industrializados se ha duplicado en los últimos 20 años, alcanzando los 85...90 kg. Para finales de la década, se cree que esta cifra aumentará en un 45...50%.

HAY ALREDEDOR DE 150 TIPOS DE PLÁSTICOS, EL 30% DE ELLOS SON MEZCLAS DE DISTINTOS POLÍMEROS. PARA LOGRAR CIERTAS PROPIEDADES Y MEJOR PROCESAMIENTO, SE INTRODUCEN DISTINTOS ADITIVOS QUÍMICOS A LOS POLÍMEROS, QUE YA SON MÁS DE 20, Y UNA SERIE DE ELLOS ESTÁN RELACIONADOS CON MATERIALES TÓXICOS. LA PRODUCCIÓN DE SUPLEMENTOS ESTÁ EN CONTINUO AUMENTO. SI EN 1980 SE PRODUCÍAN 4000 T DE ELLAS, ENTONCES PARA EL 2000 EL VOLUMEN DE PRODUCCIÓN YA AUMENTA A 7500 T, Y TODAS ELLAS SERÁN INTRODUCIDAS EN PLÁSTICO. Y CON EL TIEMPO, LOS PLÁSTICOS CONSUMIDOS INEVITABLEMENTE SE DESPERDICIAN.

UNA DE LAS DIRECCIONES DE RÁPIDO CRECIMIENTO DEL USO DEL PLÁSTICO ES EL ENVASADO.

De todos los plásticos producidos, el 41% se utiliza en envases, de los cuales el 47% se gasta en envases de alimentos. Comodidad y seguridad, bajo precio y alta estética son las condiciones que definen el crecimiento acelerado en el uso de plásticos en la fabricación de envases.

Esta gran popularidad de los plásticos se explica por su ligereza, rentabilidad y un conjunto de valiosas propiedades de servicio. Los plásticos son serios competidores del metal, el vidrio y la cerámica. Por ejemplo, las botellas de vidrio requieren un 21 % más de energía que las botellas de plástico.

Pero junto a esto, existe un problema con la disposición de los residuos, de los cuales hay más de 400 tipos diferentes que aparecen como resultado del uso de productos de la industria de polímeros.

Hoy, más que nunca antes, la gente de nuestro planeta está pensando en la enorme contaminación de la Tierra por el cada vez mayor desperdicio de plásticos. En este sentido, el libro de texto repone conocimientos en el campo del reciclaje y reciclaje de plásticos para devolverlos a la producción y mejorar el medio ambiente en la Federación Rusa y en el mundo.

2 ANÁLISIS DEL ESTADO DE RECICLAJE Y APROVECHAMIENTO DE MATERIALES POLIMÉRICOS

2.1 ANÁLISIS DEL ESTADO DE RECICLAJE DE MATERIALES POLIMÉRICOS

De todos los plásticos producidos, el 41% se utiliza en envases, de los cuales el 47% se gasta en envases de alimentos. Comodidad y seguridad, bajo precio y alta estética son las condiciones que definen el crecimiento acelerado en el uso de plásticos en la fabricación de envases. Los envases hechos de polímeros sintéticos, que constituyen el 40% de los residuos domésticos, son prácticamente "eternos": no se descomponen. Por tanto, el uso de envases de plástico está asociado a la generación de residuos en la cantidad de 40...50 kg/año por persona.

En Rusia, presumiblemente para 2010, los residuos de polímeros ascenderán a más de un millón de toneladas, y el porcentaje de su uso aún es pequeño. Teniendo en cuenta las propiedades específicas de los materiales poliméricos: no sufren descomposición ni corrosión, el problema de su eliminación es, en primer lugar, de naturaleza ambiental. El volumen total de eliminación de desechos sólidos municipales solo en Moscú es de aproximadamente 4 millones de toneladas por año. Del nivel total de residuos, solo se recicla el 5...7% de su masa. Según datos de 1998, en la composición promedio de los residuos sólidos municipales suministrados para disposición, el 8% es plástico, lo que equivale a 320 mil toneladas por año.

Sin embargo, en la actualidad, el problema del procesamiento de materiales poliméricos de desecho se está volviendo relevante no solo desde el punto de vista de la protección del medio ambiente, sino también debido al hecho de que, en condiciones de escasez de materias primas poliméricas, los desechos plásticos se convierten en una materia prima poderosa y fuente de energia.

Al mismo tiempo, la solución de problemas relacionados con la protección del medio ambiente requiere importantes inversiones de capital. El costo de procesar y destruir los desechos plásticos es aproximadamente 8 veces mayor que el costo de procesar la mayoría de los desechos industriales y casi tres veces el costo de destruir los desechos domésticos. Esto se debe a las características específicas de los plásticos, que complican significativamente o hacen inadecuados los métodos conocidos para la destrucción de residuos sólidos.

El uso de polímeros de desecho puede ahorrar significativamente materias primas primarias (principalmente petróleo) y electricidad.

Hay muchos problemas asociados con la eliminación de residuos de polímeros. Tienen sus propios detalles, pero no pueden considerarse irresolubles. Sin embargo, la solución es imposible sin organizar la recolección, clasificación y procesamiento primario de materiales y productos depreciados; sin desarrollar un sistema de precios de las materias primas secundarias, estimulando a las empresas a procesarlas; sin crear métodos efectivos para procesar materias primas poliméricas secundarias, así como métodos para modificarlas con el fin de mejorar la calidad; sin crear equipos especiales para su procesamiento; sin desarrollar una gama de productos fabricados a partir de materias primas poliméricas recicladas.

Los residuos plásticos se pueden dividir en 3 grupos:

a) Residuos tecnológicos de producción que surgen durante la síntesis y procesamiento de termoplásticos. Se dividen en residuos tecnológicos no eliminables y desechables. Fatal: estos son bordes, cortes, recortes, bebederos, rebabas, rebabas, etc. En las industrias involucradas en la producción y procesamiento de plásticos, estos residuos se generan del 5 al 35%. Los residuos no eliminables, que representan esencialmente una materia prima de alta calidad, no difieren en propiedades del polímero primario original. Su procesamiento en productos no requiere equipo especial y se lleva a cabo en la misma empresa. Los desechos de producción tecnológica desechables se forman en caso de incumplimiento de los regímenes tecnológicos en el proceso de síntesis y procesamiento, es decir. este es un matrimonio tecnológico que se puede minimizar o eliminar por completo. Los desechos tecnológicos de producción se transforman en diversos productos, se utilizan como aditivo a las materias primas originales, etc.;

b) residuos de consumo industrial - acumulados como consecuencia de la falla de productos fabricados con materiales poliméricos utilizados en diversos sectores de la economía nacional (llantas humedecidas, envases y embalajes, piezas de máquinas, residuos de películas agrícolas, sacos de fertilizantes, etc.). Estos residuos son los más homogéneos, los menos contaminados, y por tanto los de mayor interés en cuanto a su reciclado;

c) los residuos de consumo público que se acumulan en nuestros hogares, establecimientos de restauración, etc., y que luego van a parar a los vertederos urbanos; finalmente pasan a una nueva categoría de residuos: residuos mixtos.

Las mayores dificultades están asociadas al procesamiento y aprovechamiento de residuos mixtos. La razón de esto es la incompatibilidad de los termoplásticos que forman parte de los residuos domésticos, lo que obliga a su aislamiento paso a paso. Además, la recogida de productos poliméricos desgastados de la población es un evento sumamente complejo desde el punto de vista organizativo y aún no ha sido implantado en nuestro país.

La mayor parte de los desechos se destruye: entierro en el suelo o incineración. Sin embargo, la destrucción de residuos es económicamente poco rentable y técnicamente difícil. Además, el enterramiento, inundación y quema de residuos poliméricos conduce a la contaminación ambiental, a la reducción de suelo (organización de vertederos), etc.

Sin embargo, tanto los vertederos como la incineración continúan siendo formas bastante comunes de destruir los desechos plásticos. Muy a menudo, el calor liberado durante la combustión se utiliza para generar vapor y electricidad. Pero el contenido calórico de las materias primas quemadas es bajo, por lo que los incineradores suelen ser económicamente ineficientes. Además, durante la combustión, se forma hollín a partir de la combustión incompleta de productos poliméricos, se liberan gases tóxicos y, en consecuencia, se vuelve a contaminar el aire y las cuencas de agua, y se desgastan rápidamente los hornos debido a la corrosión severa.

A principios de la década de 1970 del siglo pasado, se comenzó a trabajar intensamente en la creación de polímeros bio, foto y degradables en agua. Conseguir polímeros degradables causó sensación, y esta forma de destruir productos plásticos defectuosos se consideró ideal. Sin embargo, el trabajo posterior en esta dirección mostró que es difícil combinar altas características físicas y mecánicas, una apariencia hermosa, la capacidad de descomponerse rápidamente y un bajo costo en los productos.

En los últimos años, la investigación sobre polímeros autodegradables ha disminuido significativamente, principalmente porque los costos de producción de tales polímeros son generalmente mucho más altos que los de los plásticos convencionales, y este método de destrucción no es económicamente viable.

La principal forma de utilizar los residuos plásticos es su reciclaje, es decir, reutilizar. Se muestra que los costos de capital y operativos para los principales métodos de eliminación de desechos no superan, y en algunos casos incluso son inferiores a los costos de su destrucción. El lado positivo del reciclaje es también el hecho de que se obtiene una cantidad adicional de productos útiles para diversos sectores de la economía nacional y no se vuelve a contaminar el medio ambiente. Por estas razones, el reciclaje no solo es económicamente viable, sino también una solución ambientalmente preferible al problema del uso de desechos plásticos. Se estima que solo se recicla una pequeña parte (solo un pequeño porcentaje) de los residuos de polímeros generados anualmente en forma de productos depreciados. La razón de ello son las dificultades asociadas a la preparación previa (recogida, clasificación, separación, limpieza, etc.) de los residuos, la falta de equipos especiales para su tratamiento, etc.

Las principales formas de reciclar los residuos plásticos incluyen:

1. descomposición térmica por pirólisis;
2. descomposición para obtener productos iniciales de bajo peso molecular (monómeros, oligómeros);
3. reciclaje.

La pirólisis es la descomposición térmica de productos orgánicos con o sin oxígeno. La pirólisis de residuos poliméricos permite obtener combustibles de alto contenido calórico, materias primas y productos semielaborados utilizados en diversos procesos tecnológicos, así como monómeros utilizados para la síntesis de polímeros.

Los productos gaseosos de la descomposición térmica de los plásticos se pueden utilizar como combustible para producir vapor de trabajo. Los productos líquidos se utilizan para obtener fluidos de transferencia de calor. El campo de aplicación de los productos sólidos (céreos) de la pirólisis de residuos plásticos es bastante amplio (componentes de varios tipos de compuestos protectores, lubricantes, emulsiones, materiales de impregnación, etc.)

También se han desarrollado procesos de hidrocraqueo catalítico para convertir polímeros de desecho en gasolina y aceites combustibles.

Muchos polímeros, como resultado de la reversibilidad de la reacción de formación, pueden volver a descomponerse en las sustancias iniciales. Para uso práctico, los métodos de división de PET, poliamidas (PA) y poliuretanos espumados son importantes. Los productos de desdoblamiento se utilizan nuevamente como materias primas para el proceso de policondensación o como aditivos al material virgen. Sin embargo, las impurezas presentes en estos productos a menudo no permiten obtener productos poliméricos de alta calidad, como fibras, pero su pureza es suficiente para la fabricación de masas de colada, adhesivos fusibles y solubles.

La hidrólisis es la reacción inversa de la policondensación. Con su ayuda, con la acción dirigida del agua en las uniones de los componentes, los policondensados ​​se destruyen en los compuestos originales. La hidrólisis ocurre bajo temperaturas y presiones extremas. La profundidad de la reacción depende del pH del medio y de los catalizadores utilizados.

Este método de aprovechamiento de residuos es energéticamente más beneficioso que la pirólisis, ya que se devuelven a la circulación productos químicos de alta calidad.

En comparación con la hidrólisis, otro método, la glucólisis, es más económico para descomponer los residuos de PET. La destrucción se produce a altas temperaturas y presiones en presencia de etilenglicol y con la participación de catalizadores para obtener tereftalato de diglicol puro. También es posible transesterificar grupos carbamato en poliuretano según este principio.

Aún así, el método térmico más común para el procesamiento de residuos de PET es su división con metanol: metanólisis. El proceso transcurre a una temperatura superior a 150°C y una presión de 1,5 MPa, acelerado por catalizadores de interesterificación. Este método es muy económico. En la práctica, también se utiliza una combinación de métodos de glucólisis y metanólisis.

Actualmente, lo más aceptable para Rusia es el reciclaje de materiales poliméricos de desecho. reciclaje mecanico, ya que este método de procesamiento no requiere equipos especiales costosos y puede implementarse en cualquier lugar de acumulación de desechos.

2.2 ELIMINACIÓN DE RESIDUOS DE POLIOLEFINA

Las poliolefinas son el tipo de termoplástico de mayor tonelaje. Son ampliamente utilizados en diversas industrias, transporte y agricultura. Las poliolefinas incluyen polietileno de alta y baja densidad (HDPE y LDPE), PP. La forma más eficiente de deshacerse de los desechos de software es reutilizarlos. Los recursos de PO secundario son grandes: sólo en 1995, los residuos de consumo de PEBD alcanzaron los 2 millones de toneladas.El uso de termoplásticos secundarios en general, y de PO en particular, permite aumentar el grado de satisfacción en los mismos en un 15...20%.

Los métodos para reciclar los desechos de software dependen de la marca del polímero y su origen. Los residuos del proceso se reciclan más fácilmente, es decir, Residuos de producción que no han estado expuestos a una intensa exposición a la luz durante su funcionamiento. No requieren métodos complejos de preparación y consumo de residuos de HDPE y PP, ya que, por un lado, los productos fabricados a partir de estos polímeros tampoco sufren impactos significativos debido a su diseño y destino (piezas de paredes gruesas, envases, accesorios, etc.). .), y por otro lado, los polímeros vírgenes son más resistentes a la intemperie que el LDPE. Tales residuos antes de su reutilización solo necesitan trituración y granulación.

2.2.1 Características estructurales y químicas del polietileno reciclado

La elección de los parámetros tecnológicos para el tratamiento de los residuos de software y las áreas de uso de los productos obtenidos a partir de ellos se debe a sus propiedades fisicoquímicas, mecánicas y tecnológicas, que difieren en gran medida de las mismas características del polímero primario. Las principales características del LDPE reciclado (VLDPE), que determinan las especificaciones de su procesamiento, incluyen: baja densidad aparente; características del comportamiento reológico de la masa fundida, debido al alto contenido de gel; aumento de la actividad química debido a los cambios estructurales que ocurren durante el procesamiento del polímero primario y la operación de los productos obtenidos a partir de él.

En el proceso de procesamiento y operación, el material está sujeto a influencias mecanoquímicas, degradación térmica, térmica y fotooxidativa, lo que conduce a la aparición de grupos activos que, durante el procesamiento posterior, son capaces de iniciar reacciones de oxidación.

El cambio en la estructura química comienza ya durante el procesamiento primario de PO, en particular, durante la extrusión, cuando el polímero se somete a efectos termooxidativos y mecanoquímicos significativos. La mayor contribución a los cambios que ocurren durante la operación la hacen los procesos fotoquímicos. Estos cambios son irreversibles, mientras que las propiedades físicas y mecánicas de, por ejemplo, una película de polietileno que ha servido una o dos temporadas para albergar invernaderos, se restauran casi por completo después del sobreprensado y la extrusión.

La formación de un número significativo de grupos carbonilo en la película de PE durante su operación conduce a una mayor capacidad del VLDPE para absorber oxígeno, lo que resulta en la formación de grupos vinilo y vinilideno en las materias primas secundarias, lo que reduce significativamente la estabilidad termooxidativa. del polímero durante el procesamiento posterior, inicia el proceso de fotoenvejecimiento de dichos materiales y los productos de ellos reducen su vida útil.

La presencia de grupos carbonilo no determina ni las propiedades mecánicas (su introducción de hasta un 9% en la macromolécula inicial no tiene un efecto significativo sobre las propiedades mecánicas del material), ni la transmisión de la luz solar por la película (la absorción de luz por grupos carbonilo se encuentra en la región de longitud de onda de menos de 280 nm, y la luz de tal composición prácticamente está ausente del espectro solar). Sin embargo, es la presencia de grupos carbonilo en PE lo que determina su propiedad muy importante: la resistencia a la luz.

El iniciador del fotoenvejecimiento del PE son los hidroperóxidos, que se forman durante el procesamiento del material primario en el proceso de destrucción mecanoquímica. Su acción iniciadora es especialmente eficaz en las primeras etapas del envejecimiento, mientras que los grupos carbonilo tienen un efecto significativo en las etapas posteriores.

Como es sabido, durante el envejecimiento se producen reacciones competitivas de destrucción y estructuración. La consecuencia de lo primero es la formación de productos de bajo peso molecular, lo segundo es la formación de una fracción de gel insoluble. La velocidad de formación de productos de bajo peso molecular es máxima al comienzo del envejecimiento. Este período se caracteriza por un bajo contenido de gel y una disminución de las propiedades físicas y mecánicas.

Además, la tasa de formación de productos de bajo peso molecular disminuye, se observa un fuerte aumento en el contenido del gel y una disminución en el alargamiento relativo, lo que indica el curso del proceso de estructuración. Luego (después de alcanzar el máximo), el contenido de gel en el VPE disminuye durante su fotoenvejecimiento, lo que coincide con el consumo completo de los grupos vinilideno en el polímero y la consecución de los valores máximos permisibles de elongación relativa. Este efecto se explica por la participación de las estructuras espaciales resultantes en el proceso de destrucción, así como por el agrietamiento a lo largo del borde de las formaciones morfológicas, lo que conduce a una disminución de las características físicas y mecánicas y al deterioro de las propiedades ópticas.

La tasa de cambio en las características físicas y mecánicas de WPE es prácticamente independiente del contenido de la fracción de gel en él. Sin embargo, el contenido de gel siempre debe tenerse en cuenta como un factor estructural al elegir un método de reciclaje, modificación y al determinar las aplicaciones de polímeros.

En mesa. 1 muestra las características de las propiedades del LDPE antes y después del envejecimiento durante tres meses y el HLDPE obtenido por extrusión a partir de película envejecida.

1 Características de las propiedades del LDPE antes y después del envejecimiento

Características		original	Después de la operación	extrusión
Esfuerzo de tracción, MPa
Alargamiento a la rotura, %
Resistencia al agrietamiento, h
Solidez a la luz, días

La naturaleza del cambio en las características físicas y mecánicas para LDPE y VLDPE no es la misma: el polímero primario exhibe una disminución monótona tanto en la resistencia como en el alargamiento relativo, que son del 30 y 70 %, respectivamente, después de un envejecimiento de 5 meses. Para el LDPE reciclado, la naturaleza del cambio en estos indicadores es algo diferente: la tensión de rotura prácticamente no cambia y el alargamiento relativo disminuye en un 90%. La razón de esto puede ser la presencia de una fracción de gel en el HLDPE, que actúa como relleno activo en la matriz polimérica. La presencia de tal "relleno" es la causa de la aparición de tensiones significativas, lo que resulta en un aumento de la fragilidad del material, una fuerte disminución del alargamiento relativo (hasta el 10% de los valores para PE primario), resistencia al agrietamiento, resistencia a la tracción (10 ... 15 MPa), elasticidad, aumento de la rigidez.

En el PE, durante el envejecimiento, no solo se produce la acumulación de grupos que contienen oxígeno, incluidas las cetonas y productos de bajo peso molecular, sino también una disminución significativa de las características físicas y mecánicas, que no se restauran después del reciclaje de la película de poliolefina envejecida. Las transformaciones estructural-químicas en HLDPE ocurren principalmente en la fase amorfa. Esto conduce a un debilitamiento del límite interfacial en el polímero, como resultado de lo cual el material pierde su fuerza, se vuelve quebradizo, quebradizo y está sujeto a un mayor envejecimiento tanto durante el reprocesamiento en productos como durante la operación de dichos productos, que son caracterizado por bajas propiedades físicas y mecánicas y vida útil.

Para evaluar los modos óptimos de procesamiento de las materias primas secundarias de polietileno, sus características reológicas son de gran importancia. El HLDPE se caracteriza por una baja fluidez a bajas tensiones de cizallamiento, que aumenta con el aumento de la tensión, y el aumento de la fluidez para el HPE es mayor que para el primario. La razón de esto es la presencia de un gel en el HLDPE, que aumenta significativamente la energía de activación del flujo viscoso del polímero. La fluidez se puede controlar cambiando también la temperatura durante el procesamiento: con un aumento de la temperatura, aumenta la fluidez de la masa fundida.

Entonces, un material viene a reciclar, cuyo fondo tiene un impacto muy significativo en sus propiedades físicas, mecánicas y tecnológicas. En el proceso de reciclado, el polímero está sujeto a efectos mecanoquímicos y termooxidativos adicionales, y el cambio en sus propiedades depende de la frecuencia de procesamiento.

Al estudiar la influencia de la frecuencia de procesamiento en las propiedades de los productos obtenidos, se demostró que el procesamiento de 3 a 5 veces tiene un efecto insignificante (mucho menos que el primario). Una disminución notable en la fuerza comienza con un procesamiento de 5 a 10 veces. En el proceso de procesamiento repetido de HLDPE, se recomienda aumentar la temperatura de fundición en un 3...5 % o el número de revoluciones del tornillo durante la extrusión en un 4...6 % para destruir el gel resultante. Cabe señalar que en el proceso de procesamiento repetido, especialmente cuando se expone al oxígeno atmosférico, hay una disminución en el peso molecular de las poliolefinas, lo que conduce a un fuerte aumento de la fragilidad del material. El procesamiento repetido de otro polímero de la clase de poliolefinas - PP generalmente conduce a un aumento en el índice de fluidez (MFR), aunque las características de resistencia del material no sufren cambios significativos. Por tanto, los residuos generados durante la fabricación de piezas de PP, así como las propias piezas al final de su vida útil, pueden ser reutilizados en mezcla con el material original para obtener piezas nuevas.

De todo lo anterior, se deduce que las materias primas del software secundario deben modificarse para mejorar la calidad y aumentar la vida útil de los productos fabricados a partir de él.

2.2.2 Tecnología para el procesamiento de materias primas de poliolefinas recicladas en gránulos

Para convertir los residuos termoplásticos en materias primas adecuadas para su posterior procesamiento en productos, es necesario su pretratamiento. La elección del método de pretratamiento depende principalmente de la fuente de generación de residuos y del grado de contaminación. Por lo tanto, los desechos homogéneos de la producción y el procesamiento de LDPE generalmente se procesan en el lugar de su generación, lo que requiere poco tratamiento previo, principalmente molienda y granulación.

Los residuos en forma de productos obsoletos requieren una preparación más minuciosa. El pretratamiento de residuos agrícolas de películas de PE, bolsas de fertilizante, residuos de otras fuentes compactas y residuos mixtos incluye los siguientes pasos: clasificación (gruesa) e identificación (para residuos mixtos), trituración, separación de residuos mixtos, lavado, secado. Después de eso, el material se somete a granulación.

La clasificación previa prevé una separación aproximada de los residuos según varias características: color, dimensiones, forma y, si es necesario y posible, por tipos de plásticos. La clasificación previa suele realizarse a mano en mesas o cintas transportadoras; al clasificar, varios objetos extraños e inclusiones se eliminan simultáneamente de los desechos.

La separación de termoplásticos de residuos mixtos (domésticos) por tipo se lleva a cabo mediante los siguientes métodos principales: flotación, separación en medios pesados, aeroseparación, separación eléctrica, métodos químicos y métodos de enfriamiento profundo. El método más utilizado es el método de flotación, que permite la separación de mezclas de termoplásticos industriales como PE, PP, PS y PVC. La separación de los plásticos se lleva a cabo mediante la adición de tensioactivos al agua, que modifican selectivamente sus propiedades hidrofílicas.

En algunos casos, una forma efectiva de separar polímeros puede ser disolverlos en un solvente común o en una mezcla de solventes. Al tratar la solución con vapor, se aíslan PVC, PS y una mezcla de poliolefinas; pureza de los productos - no menos del 96%.

Los métodos de flotación y separación en medios pesados ​​son los más eficientes y rentables de todos los enumerados anteriormente.

Los residuos que han quedado obsoletos y no contienen más del 5% de impurezas del almacén de materia prima se envían a la unidad de clasificación de residuos 1 , durante el cual se eliminan las inclusiones extrañas al azar y se descartan las piezas muy contaminadas. Los residuos clasificados se trituran en trituradoras de cuchillas 2 molienda húmeda o seca para obtener una masa suelta con un tamaño de partícula de 2 ... 9 mm.

El rendimiento de un dispositivo de trituración está determinado no solo por su diseño, el número y la longitud de las cuchillas, la velocidad del rotor, sino también por el tipo de desecho. Por lo tanto, la productividad más baja está en el procesamiento de residuos de espuma plástica, que ocupa un volumen muy grande y es difícil de cargar de forma compacta. Se logra una mayor productividad cuando se procesan películas de desecho, fibras, productos soplados.

Para todas las trituradoras de cuchillas, un rasgo característico es el aumento del ruido, que está asociado con los detalles del proceso de trituración de materiales poliméricos secundarios. Para reducir el nivel de ruido, la trituradora, junto con el motor y el ventilador, está encerrada en una carcasa de protección contra el ruido, que puede ser desmontable y tiene ventanas especiales con persianas para cargar el material triturado.

La molienda es una etapa muy importante en la preparación de residuos para su procesamiento, ya que el grado de molienda determina la densidad aparente, la fluidez y el tamaño de partícula del producto resultante. El control del grado de molienda permite mecanizar el proceso de procesamiento, mejorar la calidad del material promediando sus características tecnológicas, reducir la duración de otras operaciones tecnológicas y simplificar el diseño del equipo de procesamiento.

Un método de molienda muy prometedor es el criogénico, que permite obtener polvos a partir de desechos con un grado de dispersión de 0,5 ... 2 mm. El uso de la tecnología de polvo tiene una serie de ventajas: tiempo de mezcla reducido; reducción del consumo de energía y el costo de las horas de trabajo para el mantenimiento actual de mezcladores; mejor distribución de componentes en la mezcla; reducción de la destrucción de macromoléculas, etc.

De los métodos conocidos para la obtención de materiales poliméricos en polvo utilizados en tecnología química, el método más aceptable para triturar residuos termoplásticos es la trituración mecánica. La molienda mecánica se puede realizar de dos formas: criogénicamente (molienda en nitrógeno líquido u otro medio de agentes fríos) y a temperatura normal en el ambiente de ingredientes desaglomerantes, que son menos intensivos en energía.

A continuación, los residuos triturados se introducen en la lavadora para su lavado. 3 . El lavado se realiza en varios pasos con mezclas de detergentes especiales. escurrido en una centrífuga 4 una masa con un contenido de humedad de 10 ... 15% se alimenta a la deshidratación final en una planta de secado 5 , hasta que el contenido de humedad residual sea del 0,2%, y luego en el granulador 6 (Fig. 1.1).

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Arroz. 1.1 Esquema para el reciclaje de poliolefinas en gránulos:

1 - unidad de clasificación de residuos; 2 - trituradora; 3 - lavadora; 4 - centrífuga; 5 - planta de secado; 6 - granulador

Para el secado de residuos se utilizan varios tipos de secadores: estante, cinta, cucharón, lecho fluidizado, vórtice, etc.

Se producen plantas en el exterior, en las que existen aparatos tanto de lavado como de secado con una capacidad de hasta 350... 500 kg/h. En una instalación de este tipo, los residuos triturados se cargan en un baño, que se llena con una solución de lavado. La película se mezcla con un mezclador de paletas, mientras que la suciedad se deposita en el fondo y la película lavada flota. La deshidratación y secado de la película se lleva a cabo en una pantalla vibratoria y en un separador de vórtice. La humedad residual es inferior al 0,1%.

La granulación es la etapa final en la preparación de materias primas secundarias para su posterior procesamiento en productos. Esta etapa es especialmente importante para el HLDPE debido a su baja densidad aparente y la dificultad de transporte. Durante el proceso de granulación, el material se compacta, se facilita su procesamiento posterior, se promedian las características de las materias primas secundarias, lo que da como resultado un material que se puede procesar en equipos estándar.

Para la plastificación de productos de desecho triturados y limpios, las extrusoras de un solo tornillo con una longitud de (25 ... 30) son las más utilizadas. D equipado con un filtro continuo y con una zona de desgasificación. En tales extrusoras, casi todos los tipos de termoplásticos secundarios se procesan de manera bastante efectiva con una densidad aparente del material triturado en el rango de 50 ... 300 kg / m3. Sin embargo, para el procesamiento de desechos contaminados y mixtos, se requieren prensas de tornillo sinfín de diseños especiales, con tornillos sin fin cortos de múltiples hilos (longitud (3,5 ... 5) D) que tiene una boquilla cilíndrica en la zona de extrusión.

La unidad principal de este sistema es una extrusora con una potencia de accionamiento de 90 kW, un diámetro de tornillo de 253 mm y una relación L/D= 3,75. A la salida de la extrusora se diseñó una boquilla corrugada de 420 mm de diámetro. Debido al calor generado por los efectos de fricción y cizallamiento en el material polimérico, se funde en un corto período de tiempo y se asegura una rápida homogeneización.

fundir. Al cambiar el espacio entre la boquilla cónica y la carcasa, es posible ajustar la fuerza de corte y la fuerza de fricción, mientras se cambia el modo de procesamiento. Dado que la fusión ocurre muy rápidamente, no se observa degradación térmica del polímero. El sistema está equipado con una unidad de desgasificación, que es un requisito previo para el procesamiento de materias primas poliméricas secundarias.

Los materiales granulares secundarios se obtienen en función de la secuencia de procesos de corte y enfriamiento de dos formas: granulación en cabeza y granulación bajo agua. La elección del método de granulación depende de las propiedades del termoplástico a procesar, y especialmente de la viscosidad de su masa fundida y la adherencia al metal.

Durante la granulación en el cabezal, el polímero fundido se exprime a través del orificio en forma de paquetes cilíndricos, que se cortan con cuchillas que se deslizan a lo largo de la placa de la hilera. Los gránulos resultantes se desechan con un cuchillo de la cabeza y se enfrían. El corte y enfriamiento se puede realizar en aire, en agua, o cortando en aire y enfriando en agua. Para el software que tiene una alta adherencia al metal y una mayor tendencia a pegarse, se usa agua como medio de enfriamiento.

Cuando se utiliza un equipo con una gran capacidad unitaria, se utiliza la llamada granulación bajo el agua. Con este método, el polímero fundido se exprime en forma de hebras a través de los orificios de la placa de la hilera en el cabezal inmediatamente al agua y se corta en gránulos mediante cuchillas giratorias. La temperatura del agua de enfriamiento se mantiene dentro del rango de 50...70 °C, lo que contribuye a una evaporación más intensa de los residuos de humedad de la superficie de los gránulos; la cantidad de agua es de 20…40 m3 por 1 tonelada de granulado.

Muy a menudo, se forman hebras o cintas en el cabezal del granulador, que se granulan después de enfriarse en un baño de agua. El diámetro de los gránulos obtenidos es de 2…5 mm.

El enfriamiento debe realizarse a un ritmo óptimo para que los gránulos no se deformen, no se peguen entre sí y para asegurar la eliminación de la humedad residual.

La temperatura de cabeza tiene un efecto significativo en la distribución del tamaño de los gránulos. Las rejillas se colocan entre la extrusora y las salidas de la matriz para garantizar una temperatura de fusión uniforme. El número de orificios de salida en el cabezal es de 20…300.

El rendimiento del proceso de granulación depende del tipo de termoplástico secundario y de sus características reológicas.

Los estudios del granulado de HPE indican que sus propiedades viscosas prácticamente no difieren de las propiedades del PE primario, es decir, se puede procesar bajo los mismos regímenes de extrusión y moldeo por inyección que el PE virgen. Sin embargo, los productos resultantes se caracterizan por su baja calidad y durabilidad.

Los gránulos se utilizan para producir envases para productos químicos domésticos, perchas, piezas de construcción, implementos agrícolas, paletas para el transporte de mercancías, tubos de escape, revestimiento de canales de drenaje, tuberías sin presión para mejorar y otros productos. Estos productos se obtienen a partir de materias primas secundarias "puras". Sin embargo, más prometedora es la adición de materias primas secundarias a la primaria en una cantidad de 20 ... 30%. La introducción de plastificantes, estabilizadores y rellenos en la composición del polímero permite aumentar esta cifra al 40-50%. Esto mejora las características físicas y mecánicas de los productos, pero su durabilidad (cuando se opera en condiciones climáticas adversas) es solo 0,6 ... 0,75 de la durabilidad de los productos fabricados con polímero primario. Una forma más eficiente es la modificación de polímeros secundarios, así como la creación de materiales poliméricos secundarios altamente cargados.

2.2.3 Métodos de modificación de poliolefinas recicladas

Los resultados del estudio del mecanismo de los procesos que ocurren durante la operación y procesamiento del software y su descripción cuantitativa nos permiten concluir que los productos intermedios obtenidos a partir de materias primas secundarias no deben contener más de 0.1 ... 0.5 mol de grupos activos oxidados y tener peso molecular y MWD óptimos, así como tener indicadores físicos, mecánicos y tecnológicos reproducibles. Solo en este caso, el producto semielaborado puede utilizarse para la producción de productos con una vida útil garantizada para reemplazar las materias primas primarias escasas. Sin embargo, el granulado producido actualmente no cumple estos requisitos.

Una forma confiable de resolver el problema de crear materiales y productos poliméricos de alta calidad a partir de software secundario es la modificación de gránulos, cuyo propósito es proteger grupos funcionales y centros activos por métodos químicos o fisicoquímicos y crear un material homogéneo en estructura con propiedades reproducibles.

Los métodos para modificar el PO secundario de las materias primas se pueden dividir en químicos (reticulación, introducción de varios aditivos, principalmente de origen orgánico, procesamiento con líquidos organosilícicos, etc.) y físicos y mecánicos (relleno con cargas minerales y orgánicas).

Por ejemplo, el contenido máximo de la fracción de gel (hasta el 80 %) y las propiedades físicas y mecánicas más altas del VLDPE reticulado se logran con la introducción de peróxido de dicumilo al 2-2,5 % en rodillos a 130 °C durante 10 minutos. El alargamiento relativo a la rotura de dicho material es del 210 %, el índice de fluidez es de 0,1…0,3 g/10 min. El grado de reticulación disminuye con el aumento de la temperatura y la duración del laminado como resultado de un proceso de degradación competitivo. Esto le permite ajustar el grado de reticulación, las características físicas, mecánicas y tecnológicas del material modificado.

Se ha desarrollado un método para la formación de productos a partir de HLDPE mediante la introducción de peróxido de dicumilo directamente en el proceso de procesamiento, y se han obtenido prototipos de tuberías y productos moldeados que contienen 70 ... 80% de la fracción de gel.

La introducción de cera y elastómero (hasta 5 partes en masa) mejora significativamente la procesabilidad del VPE, aumenta las propiedades físicas y mecánicas (especialmente el alargamiento a la rotura y la resistencia al agrietamiento - en un 10 % y de 1 a 320 horas, respectivamente) y reduce su propagación, lo que indica un aumento en la homogeneidad del material.

La modificación de HLDPE con anhídrido maleico en una extrusora de disco también conduce a un aumento de su fuerza, resistencia al calor, adhesividad y resistencia al fotoenvejecimiento. En este caso, el efecto modificador se consigue con una menor concentración del modificador y una menor duración del proceso que con la introducción del elastómero.

Una forma prometedora de mejorar la calidad de los materiales poliméricos a partir de PO secundario es el tratamiento termomecánico con compuestos de organosilicio. Este método permite obtener productos a partir de materiales reciclados con mayor dureza, elasticidad y resistencia al envejecimiento. El mecanismo de modificación consiste en la formación de enlaces químicos entre los grupos siloxano del líquido organosilícico y los enlaces insaturados y los grupos que contienen oxígeno del PO secundario.

El proceso tecnológico para la obtención de un material modificado comprende las siguientes etapas: clasificación, trituración y lavado de residuos; tratamiento de residuos con organosilicio líquido a 90 ± 10 °С durante 4…6 h; secado de residuos modificados por centrifugación; regranulación de residuos modificados.

Además del método de modificación en fase sólida, se propone un método de modificación de VPE en solución, que permite obtener un VLDPE en polvo con un tamaño de partícula no superior a 20 μm. Este polvo se puede utilizar para el procesamiento en productos mediante moldeo rotacional y para el recubrimiento mediante pulverización electrostática.

De gran interés científico y práctico es la creación de materiales poliméricos rellenos a partir de materias primas de polietileno reciclado. El uso de materiales poliméricos a partir de materiales reciclados que contengan hasta un 30 % de relleno permitirá liberar hasta un 40 % de las materias primas primarias y enviarlo a la producción de productos que no se pueden obtener a partir de materias primas secundarias (tuberías a presión, películas de embalaje , transporte de envases reutilizables, etc.). Esto reducirá significativamente la escasez de materias primas de polímeros primarios.

Para obtener materiales poliméricos cargados a partir de materiales reciclados, es posible utilizar cargas dispersas y reforzantes de origen mineral y orgánico, así como cargas que se pueden obtener a partir de residuos poliméricos (residuos termoestables triturados y migas de caucho). Se pueden envasar casi todos los residuos termoplásticos, así como los residuos mixtos, lo que para este fin también es preferible desde el punto de vista económico.

Por ejemplo, la conveniencia de usar lignina está asociada con la presencia de compuestos fenólicos en ella, que contribuyen a la estabilización de VPEN durante la operación; mica: con la producción de productos con baja fluencia, mayor resistencia al calor y a la intemperie, y también se caracteriza por el bajo desgaste del equipo de procesamiento y el bajo costo. El caolín, la roca de concha, la ceniza de esquisto, las esferas de carbón y el hierro se utilizan como rellenos inertes baratos.

Con la introducción de fosfoyeso granulado finamente disperso en cera de polietileno en WPE, se obtuvieron composiciones con mayor alargamiento a la rotura. Este efecto puede explicarse por el efecto plastificante de la cera de polietileno. Por lo tanto, la resistencia a la tracción del VPE relleno con fosfoyeso es un 25 % más alta que la del VPE, y el módulo de tracción es un 250 % más alto.

El efecto de refuerzo cuando se introduce mica en el HPE está asociado con las características de la estructura cristalina del relleno, una alta relación característica (la relación entre el diámetro de las escamas y el espesor) y el uso de HPE triturado y en polvo hizo posible para preservar la estructura de los copos con una destrucción mínima.

Las composiciones que contienen lignina, esquistos, caolín, esferas, desechos de sapropel tienen propiedades físicas y mecánicas relativamente bajas, pero son las más baratas y pueden usarse en la fabricación de productos de construcción.

2.3 RECICLAJE DE CLORURO DE POLIVINILO

Durante el procesamiento, los polímeros están expuestos a altas temperaturas, esfuerzos cortantes y oxidación, lo que conduce a un cambio en la estructura del material, sus propiedades tecnológicas y operativas. El cambio en la estructura del material está influenciado decisivamente por procesos térmicos y termooxidativos.

El PVC es uno de los polímeros industriales de cadena de carbono menos estables. Reacción de degradación del PVC: la deshidrocloración ya comienza a temperaturas superiores a 100 °C, y a 160 °C la reacción es muy rápida. Como resultado de la oxidación térmica del PVC, se producen procesos de agregación y desagregación: reticulación y destrucción.

La destrucción del PVC va acompañada de un cambio en el color inicial del polímero debido a la formación de grupos cromóforos y un deterioro significativo de las características físicas, mecánicas, dieléctricas y otras características de rendimiento. La reticulación da como resultado la transformación de macromoléculas lineales en estructuras tridimensionales ramificadas y, en última instancia, reticuladas; al mismo tiempo, la solubilidad del polímero y su capacidad para ser procesado empeoran significativamente. En el caso del PVC plastificado, la reticulación reduce la compatibilidad del plastificante con el polímero, aumenta la migración del plastificante y degrada irreversiblemente las propiedades de rendimiento de los materiales.

Además de tener en cuenta la influencia de las condiciones de operación y la frecuencia de procesamiento de los materiales poliméricos secundarios, es necesario evaluar la proporción racional de desechos y materias primas frescas en la composición destinada al procesamiento.

Cuando se extruyen productos a partir de materias primas mixtas, existe el riesgo de rechazos debido a las diferentes viscosidades de fusión, por lo que se propone extruir PVC virgen y reciclado en diferentes máquinas; sin embargo, el PVC en polvo casi siempre se puede mezclar con polímero reciclado.

Una característica importante que determina la posibilidad fundamental de reciclar los residuos de PVC (tiempo de procesamiento permitido, vida útil del material o producto reciclado), así como la necesidad de un refuerzo adicional del grupo estabilizador, es el tiempo de estabilidad térmica.

2.3.1 Métodos de tratamiento de residuos de PVC

Los residuos industriales homogéneos, por regla general, se reciclan, y en los casos en que solo las capas delgadas de material se someten a un envejecimiento profundo.

En algunos casos, se recomienda usar una herramienta abrasiva para eliminar la capa degradada con el procesamiento posterior del material en productos que no sean inferiores en propiedades a los productos obtenidos de los materiales originales.

Para separar el polímero del metal (alambres, cables), se utiliza un método neumático. Por lo general, el PVC plastificado aislado se puede usar como aislamiento de cables de bajo voltaje o productos moldeados por inyección. Para eliminar las inclusiones de metales y minerales, se puede utilizar la experiencia de la industria harinera basada en el uso del método de inducción, el método de separación por propiedades magnéticas. Para separar el papel de aluminio del termoplástico, se usa calentamiento en agua a 95–100 °C.

Se propone sumergir los envases inutilizables con etiquetas en nitrógeno líquido u oxígeno a una temperatura no superior a -50 °C para que las etiquetas o el adhesivo se vuelvan quebradizos, lo que permitirá luego triturarlos fácilmente y separar un material homogéneo, como el papel. .

Un método de ahorro de energía para la preparación en seco de residuos plásticos utilizando un compactador. El método se recomienda para procesar residuos de cuero artificial (IR), linóleos de PVC e incluye una serie de operaciones tecnológicas: trituración, separación de fibras textiles, plastificación, homogeneización, compactación y granulación; también se pueden añadir aditivos. Las fibras de revestimiento se separan tres veces: después de la primera trituración con cuchilla, después de la compactación y la trituración secundaria con cuchilla. Se obtiene una masa de moldeo que puede procesarse por moldeo por inyección, que todavía contiene componentes fibrosos que no interfieren con el procesamiento, sino que sirven como carga que refuerza el material.

2.3.2 Métodos de reciclado de residuos plásticos de PVC

Moldeo por inyección

Los principales tipos de residuos a base de PVC sin carga son el plastisol sin gelatinizar, los residuos tecnológicos y los productos defectuosos. En las empresas de la industria ligera en Rusia, la siguiente tecnología para procesar desechos de plastisol se utiliza mediante métodos de moldeo por inyección.

Se ha establecido que se pueden obtener productos a partir de materiales de PVC reciclado de calidad satisfactoria utilizando la tecnología de plastisol. El proceso incluye triturar películas y láminas de desecho, preparar pasta de PVC en un plastificante, moldear un nuevo producto por fundición.

El plastisol sin gelatinizar se recolectó en contenedores durante la limpieza del dosificador, mezclador, se sometió a gelatinización, luego se mezcló con desechos del proceso y productos defectuosos en rodillos, las láminas resultantes se procesaron en trituradoras rotativas. La miga de plastisol así obtenida se procesó mediante moldeo por inyección. Grano de plastisol en la cantidad de 10 ... 50 en peso. h se puede utilizar en una composición con caucho para obtener compuestos de caucho, y esto permite excluir los suavizantes de las formulaciones.

Para el procesamiento de residuos por moldeo por inyección, por regla general, se utilizan máquinas de tipo intrusivo, con un tornillo de rotación constante, cuyo diseño asegura la captura espontánea y la homogeneización de los residuos.

Uno de los métodos prometedores para el uso de residuos de PVC es la fundición de varios componentes. Con este método de procesamiento, el producto tiene capas externas e internas de diferentes materiales. La capa exterior es, por regla general, plásticos comerciales de alta calidad, estabilizados, teñidos, que tienen una buena apariencia. La capa interna es materia prima de cloruro de polivinilo reciclado. El procesamiento de termoplásticos por este método permite ahorrar significativamente materias primas primarias escasas, reduciendo su consumo en más de dos veces.

Extrusión

En la actualidad, uno de los métodos más eficaces para el procesamiento de residuos de materiales poliméricos a base de PVC con el fin de su eliminación es el método de dispersión por deformación elástica, basado en el fenómeno de destrucción múltiple en condiciones de exposición combinada a alta presión y cizallamiento. deformación a temperatura elevada.

La dispersión por deformación elástica de materiales preliminarmente triturados gruesos con un tamaño de partícula de 103 μm se lleva a cabo en un dispersor rotativo de un solo tornillo. Los materiales de película duplicados plastificados de desecho usados ​​sobre una base diferente (linóleo sobre una base de tejido de poliéster, espuma sobre una base de papel, cuero artificial sobre una base de tejido de algodón) se transforman en un material secundario homogéneo disperso, que es una mezcla de plásticos de PVC con un base triturada con el tamaño de partícula más probable 320…615 µm, predominantemente asimétrica, con una superficie específica alta (2,8…4,1 m2/g). Las condiciones óptimas de dispersión bajo las cuales se forma el producto más dispersado son la temperatura en las zonas dispersantes 130 ... 150 ... 70 ° C; grado de carga no más del 60%; velocidad mínima del tornillo 35 rpm. Un aumento en la temperatura de procesamiento de los materiales de PVC conduce a una intensificación indeseable de los procesos de degradación en el polímero, que se expresa en el oscurecimiento del producto. Aumentar el grado de carga y la velocidad de rotación del tornillo empeora la dispersión del material.

El reciclaje de residuos de materiales de PVC plastificados sin base (película agrícola, película aislante, mangueras de PVC) mediante dispersión por deformación elástica para obtener material secundario altamente disperso de alta calidad se puede llevar a cabo sin dificultades tecnológicas con una variación más amplia en los modos de dispersión. Se forma un producto más finamente disperso con un tamaño de partícula de 240 ... 335 micras, predominantemente de forma esférica.

El impacto de deformación elástica durante la dispersión de materiales rígidos de PVC (material resistente al impacto para botellas de agua mineral, tuberías de PVC sanitarias, etc.) debe realizarse a temperaturas más altas (170 ... 180 ... velocidad mínima del tornillo 35 rpm. Al desviarse de los modos de dispersión especificados, se observan dificultades tecnológicas y deterioro en la calidad del producto secundario resultante en términos de dispersión.

En el proceso de procesamiento de residuos de materiales de PVC, simultáneamente con la dispersión, es posible realizar la modificación del material polimérico introduciendo 1 ... 3 en peso. h de estabilizadores térmicos que contienen metal y 10 ... 30 wt. h plastificantes. Esto conduce a un aumento en el margen de estabilidad térmica cuando se usan estearatos metálicos en 15...50 min y una mejora en la velocidad de fluidez del material procesado junto con plastificantes de éster en un 20...35%, así como una mejora en la fabricabilidad del proceso de dispersión.

Los materiales de PVC secundarios resultantes, debido a la alta dispersión y la superficie desarrollada de las partículas, tienen actividad superficial. Esta propiedad de los polvos resultantes predeterminó su muy buena compatibilidad con otros materiales, lo que hace posible utilizarlos para reemplazar (hasta un 45 % en peso) la materia prima inicial en la producción de los mismos o nuevos materiales poliméricos.

Las extrusoras de doble husillo también se pueden utilizar para procesar residuos de PVC. Consiguen una excelente homogeneización de la mezcla y el proceso de plastificación se realiza en condiciones más suaves. Dado que las extrusoras de doble husillo funcionan según el principio de desplazamiento, el tiempo de residencia del polímero en ellas a la temperatura de plastificación está claramente definido y se excluye su retraso en la zona de alta temperatura. Esto evita el sobrecalentamiento y la degradación térmica del material. La uniformidad del paso del polímero a través del cilindro proporciona buenas condiciones para la desgasificación en la zona de baja presión, lo que le permite eliminar la humedad, los productos de degradación y oxidación y otros volátiles, generalmente contenidos en los residuos.

Para el procesamiento de materiales compuestos de polímeros, incluidos IR, residuos de aislamiento de cables, revestimientos termoplásticos a base de papel y otros, se pueden utilizar métodos basados ​​en una combinación de preparación por extrusión y moldeo por compresión. Para implementar este método, se propone una unidad, compuesta por dos máquinas, la inyección de cada una de las cuales es de 10 kg. La proporción de materiales no poliméricos especialmente introducidos en los residuos puede llegar hasta el 25 %, e incluso el contenido de cobre puede alcanzar el 10 %.

También se utiliza el método de coextrusión del termoplástico fresco que forma las capas de la pared y el polímero de desecho que constituye la capa interna, como resultado, se puede obtener un producto de tres capas (por ejemplo, una película). Otro método: se propone el moldeo por soplado en. En el diseño desarrollado de la planta de extrusión por soplado, se proporciona una extrusora de tornillo con accionamiento por soplado como generador de masa fundida. El moldeo por soplado de una mezcla de PVC virgen y reciclado se utiliza para producir botellas, envases y otros productos huecos.

calandrado

Un ejemplo de reciclaje de residuos por calandrado es el llamado proceso Regal, que consiste en calandrar el material y obtener tableros y láminas que se utilizan para la producción de envases y muebles. La conveniencia de tal proceso para procesar desechos de diversas composiciones radica en la facilidad de su ajuste cambiando el espacio entre los rodillos de la calandria para lograr un buen efecto de cizallamiento y dispersión en el material. Una buena plastificación y homogeneización del material durante el procesamiento asegura la producción de productos con características de resistencia suficientemente altas. El método es económicamente ventajoso para termoplásticos plastificados a temperaturas relativamente bajas, principalmente PVC blando.

Para la preparación de IC y residuos de lenóleo, se ha desarrollado una unidad que consta de una trituradora de cuchillas, un tambor mezclador y tres rodillos de refinación. Como resultado de la alta fricción, la alta presión de prensado y la mezcla entre las superficies giratorias, los componentes de la mezcla se trituran, plastifican y homogeneizan aún más. Ya en una sola pasada por la máquina, el material adquiere una calidad bastante buena.

Prensado

Uno de los métodos tradicionales para procesar materiales poliméricos de desecho es el prensado, en particular, el método Regal-Converter puede llamarse el más común. Los desechos de molienda de espesor uniforme en una cinta transportadora se introducen en el horno y se derriten. A continuación, se prensa la masa así plastificada. El método propuesto procesa mezclas de plásticos con un contenido de sustancias extrañas superior al 50%.

Existe una forma continua de reciclar los residuos de moquetas sintéticas e IR. Su esencia es la siguiente: los desechos molidos se alimentan al mezclador, donde se agregan el 10% del aglutinante, pigmentos, rellenos (para refuerzo). Las placas se prensan a partir de esta mezcla en una prensa de dos bandas. Las placas tienen un espesor de 8…50 mm con una densidad de unos 650 kg/m3. Debido a la porosidad de la placa, tienen propiedades aislantes del calor y del sonido. Se utilizan en ingeniería mecánica y en la industria del automóvil como elementos estructurales. Con laminación de una o dos caras, estas placas se pueden utilizar en la industria del mueble. En los EE. UU., el proceso de prensado se usa para fabricar placas pesadas.

También se utiliza otro método tecnológico, basado en la formación de espuma en la forma. Las opciones desarrolladas difieren en los métodos de introducción de agentes de expansión en materias primas secundarias y en el suministro de calor. Los agentes de expansión pueden introducirse en un mezclador interno o extrusor. Sin embargo, el método de formación de espuma moldeada es más productivo cuando el proceso de formación de poros se lleva a cabo en una prensa.

Una desventaja significativa del método de sinterización a presión de desechos de polímeros es la mezcla débil de los componentes de la mezcla, lo que conduce a una disminución de las propiedades mecánicas de los materiales resultantes.

El problema del reciclaje de residuos plásticos de PVC se está desarrollando intensamente en la actualidad, pero existen muchas dificultades asociadas principalmente con la presencia de un relleno. Algunos desarrolladores han tomado el camino de aislar el polímero del composite con su posterior uso. Sin embargo, estas opciones tecnológicas suelen ser antieconómicas, requieren mucho tiempo y son adecuadas para una gama limitada de materiales.

Los métodos conocidos de termoformado directo requieren costos adicionales elevados (operaciones preparatorias, adición de polímero primario, plastificantes, uso de equipos especiales) o no permiten el procesamiento de desechos altamente cargados, en particular, plásticos de PVC.

2.4 ELIMINACIÓN DE PLÁSTICOS DE POLIESTIRENO DE DESECHO

Los residuos de poliestireno se acumulan en forma de productos obsoletos hechos de PS y sus copolímeros (cajas de pan, jarrones, syrniki, platos varios, parrillas, jarras, perchas, láminas frontales, piezas de equipos comerciales y de laboratorio, etc.), así como en forma de residuos industriales (tecnológicos) de PS de uso general, PS resistente al impacto (HIPS) y sus copolímeros.

El reciclaje de plásticos de poliestireno puede realizarse de las siguientes maneras:

1. eliminación de residuos industriales muy contaminados;
2. aprovechamiento de residuos tecnológicos de plástico HIPS y ABS mediante moldeo por inyección, extrusión y prensado;
3. eliminación de productos desgastados;
4. reciclaje de residuos de poliestireno expandido (EPS);
5. eliminación de residuos mixtos.

En la producción de plásticos de PS y poliestireno se generan residuos industriales muy contaminados durante la limpieza de reactores, extrusoras y líneas de producción en forma de piezas de diversos tamaños y formas. Debido a la contaminación, la heterogeneidad y la baja calidad, estos desechos se destruyen principalmente por incineración. Es posible utilizarlos por destrucción, utilizando los productos líquidos resultantes como combustible.

La posibilidad de unir grupos ionogénicos al anillo de benceno del poliestireno permite obtener intercambiadores de iones sobre esta base. La solubilidad del polímero durante el procesamiento y la operación tampoco cambia. Por lo tanto, para obtener intercambiadores de iones mecánicamente fuertes, es posible utilizar desechos tecnológicos y productos de poliestireno desgastados, cuyo peso molecular se ajusta por destrucción térmica a los valores requeridos por las condiciones para la síntesis de intercambiadores de iones (40 ... 50000). La posterior clorometilación de los productos obtenidos conduce a la formación de compuestos solubles en agua, lo que indica la posibilidad de utilizar materias primas secundarias de poliestireno para obtener polielectrolitos solubles.

Los residuos tecnológicos PS (así como el software) en sus propiedades físicas, mecánicas y tecnológicas no difieren de las materias primas primarias. Estos desechos son reciclables y en su mayoría

se utilizan en las empresas donde se forman. Pueden agregarse al PS primario o usarse como materia prima independiente en la producción de varios productos.

Una cantidad significativa de residuos tecnológicos (hasta un 50%) se genera durante el procesamiento de plásticos de poliestireno por moldeo por inyección, extrusión y formación al vacío, cuyo retorno a los procesos tecnológicos de procesamiento puede aumentar significativamente la eficiencia del uso de materiales poliméricos y crear una producción libre de residuos en la industria de procesamiento de plásticos.

Los plásticos ABS son ampliamente utilizados en la industria automotriz para la fabricación de piezas de automóviles de gran tamaño, en la producción de equipos sanitarios, tuberías, bienes de consumo, etc.

En relación con el aumento en el consumo de plásticos de estireno, también crece la cantidad de residuos, cuyo uso es económica y ambientalmente factible, teniendo en cuenta el aumento en el costo de las materias primas y la disminución de sus recursos. En muchos casos, los materiales reciclados pueden usarse para reemplazar materiales vírgenes.

Se ha establecido que durante el procesamiento repetido del polímero ABS, ocurren dos procesos competitivos en él: por un lado, la destrucción parcial de macromoléculas, por otro lado, la reticulación intermolecular parcial, que aumenta con el aumento en el número de ciclos de procesamiento. .

Al elegir un método para procesar ABS extruido, se demostró la posibilidad fundamental de moldear productos mediante prensado directo, extrusión y moldeo por inyección.

Una etapa tecnológica efectiva del procesamiento de residuos de ABS es el secado de polímeros, que permite llevar el contenido de humedad a un nivel que no exceda el 0,1%. En este caso, se elimina la formación de tales defectos en el material que surgen del exceso de humedad como una superficie escamosa, plateada, deslaminación de productos en espesor; El secado previo mejora las propiedades del material entre un 20 y un 40 %.

Sin embargo, el método de compresión directa resulta ser ineficiente y la extrusión del polímero es difícil debido a su alta viscosidad.

El procesamiento de desechos tecnológicos de polímero ABS mediante moldeo por inyección parece prometedor. En este caso, para mejorar la fluidez del polímero, es necesario introducir aditivos tecnológicos. El aditivo al polímero facilita el procesamiento del polímero ABS, ya que conduce a un aumento de la movilidad de las macromoléculas, la flexibilidad del polímero y una disminución de su viscosidad.

Los productos obtenidos por este método no son inferiores a los productos del polímero primario en términos de sus indicadores de rendimiento y, a veces, incluso los superan.

Los productos defectuosos y gastados se pueden eliminar mediante trituración, seguido de la formación de la miga resultante en una mezcla con materias primas o como materia prima independiente.

Se observa una situación mucho más difícil en el campo del reciclaje de productos PS desgastados, incluidos los plásticos espumados. En el extranjero, las principales formas de eliminación son la pirólisis, la incineración, la foto o biodegradación y el enterramiento. Los productos depreciados para fines culturales y comunitarios, así como la industria de polímeros, construcción, materiales aislantes térmicos y otros, pueden reciclarse en productos. Esto se refiere principalmente a productos fabricados con PS resistente a los impactos.

El bloque de PS debe combinarse con PS de alto impacto (proporción 70:30), modificado de otras formas o reciclado con su copolímero con acrilonitrilo, metacrilato de metilo (MS) o terpolímeros con MS y acrilonitrilo (MSN) antes del reprocesamiento. Los copolímeros MC y MCH se distinguen por una mayor resistencia al envejecimiento atmosférico (en comparación con las composiciones resistentes al impacto), lo que es de gran importancia en el procesamiento posterior. Se puede agregar PS secundario a PE.

Para convertir las películas de poliestireno de desecho en materias primas poliméricas secundarias, se someten a aglomeración en aglomeradores rotatorios. La baja resistencia al impacto del PS da como resultado una molienda rápida (en comparación con otros termoplásticos). Sin embargo, la alta capacidad adhesiva del PS conduce, en primer lugar, al pegado de partículas de material y a la formación de grandes agregados antes (80 °C) que el material se vuelva plástico (130 °C), y, en segundo lugar, al pegado del material a el equipo de procesamiento. Esto hace que PS sea mucho más difícil de aglomerar que PE, PP y PVC.

El PPS de desecho puede disolverse en estireno y luego polimerizarse en una mezcla que contiene caucho triturado y otros aditivos. Los copolímeros así obtenidos se caracterizan por una resistencia al impacto suficientemente alta.

La industria del reciclaje se enfrenta actualmente al reto de reciclar residuos plásticos mixtos. La tecnología de procesamiento de residuos mixtos incluye clasificación, trituración, lavado, secado y homogeneización. El PS reciclado obtenido de residuos mixtos tiene altas propiedades físicas y mecánicas, se puede agregar al asfalto y al betún en estado fundido. Al mismo tiempo, su costo se reduce y las características de resistencia aumentan en aproximadamente un 20%.

Para mejorar la calidad de las materias primas de poliestireno reciclado, se modifica. Para ello, es necesario estudiar sus propiedades en el proceso de envejecimiento térmico y funcionamiento. El envejecimiento de los plásticos PS tiene sus propias especificidades, que se manifiestan claramente sobre todo en los materiales resistentes a los impactos que, además de PS, contienen gomas.

Durante el tratamiento térmico de los materiales de PS (a 100–200 °C), su oxidación se produce mediante la formación de grupos hidroperóxido, cuya concentración aumenta rápidamente en la etapa inicial de oxidación, seguida de la formación de grupos carbonilo e hidroxilo.

Los grupos hidroperóxido inician procesos de fotooxidación que ocurren durante la operación de productos hechos de PS bajo la influencia de la radiación solar. La fotodegradación también la inician los grupos insaturados contenidos en el caucho. Una consecuencia del efecto combinado del hidroperóxido y los grupos insaturados en las primeras etapas de oxidación y los grupos carbonilo en las etapas posteriores es la menor resistencia a la degradación fotooxidativa de los productos de PS en comparación con los de PO. La presencia de enlaces insaturados en el componente de caucho de HIPS durante su calentamiento conduce a la autoaceleración del proceso de degradación.

Durante el fotoenvejecimiento del PS modificado con caucho, la ruptura de cadenas prevalece sobre la formación de entrecruzamientos, especialmente a un alto contenido de dobles enlaces, lo que tiene un efecto significativo en la morfología del polímero, sus propiedades físico-mecánicas y reológicas.

Todos estos factores deben tenerse en cuenta al reciclar productos PS y HIPS.

2.5 RECICLAJE DE RESIDUOS DE POLIAMIDAS

Un lugar importante entre los desechos poliméricos sólidos lo ocupan los desechos de poliamida, que se forman principalmente durante la producción y el procesamiento de fibras (nylon y anid) en productos, así como productos obsoletos. La cantidad de desechos en la producción y procesamiento de fibra alcanza el 15% (de los cuales en producción - 11 ... 13%). Dado que PA es un material costoso con una serie de propiedades químicas y físico-mecánicas valiosas, el uso racional de sus residuos es de particular importancia.

La variedad de tipos de AP secundaria requiere la creación de métodos de procesamiento especiales y, al mismo tiempo, abre amplias oportunidades para su selección.

Los desechos PA-6.6 tienen los indicadores más estables, lo cual es un requisito previo para la creación de métodos universales para su procesamiento. Una serie de desechos (cordón de goma, adornos, calcetería gastada) contienen componentes que no son de poliamida y requieren un enfoque especial para su procesamiento. Los productos desgastados están contaminados, y la cantidad y composición de la contaminación están determinadas por las condiciones de operación de los productos, la organización de su recolección, almacenamiento y transporte.

Las principales áreas de procesamiento y uso de residuos de PA se pueden denominar molienda, termoformado a partir de la masa fundida, despolimerización, reprecipitación de la solución, varios métodos de modificación y procesamiento textil para obtener materiales de estructura fibrosa. La posibilidad, conveniencia y eficiencia del aprovechamiento de determinados residuos están determinadas, en primer lugar, por sus propiedades físicas y químicas.

De gran importancia es el peso molecular de los residuos, que afecta la resistencia de los materiales y productos reciclados, así como las propiedades tecnológicas del PA reciclado. El contenido de compuestos de bajo peso molecular en PA-6 tiene un efecto significativo sobre la resistencia, la estabilidad térmica y las condiciones de procesamiento. El más estable térmicamente en condiciones de procesamiento es PA-6.6.

Para seleccionar los métodos y modos de procesamiento, así como las instrucciones para el uso de los residuos, es importante estudiar el comportamiento térmico de los PA secundarios. En este caso, las características estructurales y químicas del material y su prehistoria pueden jugar un papel importante.

2.5.1 Métodos de tratamiento de residuos de AP

Los métodos existentes de tratamiento de residuos de AP se pueden clasificar en dos grandes grupos: mecánicos, no asociados a transformaciones químicas, y fisicoquímicos. Los métodos mecánicos incluyen la molienda y diversas técnicas y métodos utilizados en la industria textil para obtener productos con estructura fibrosa.

Los lingotes, la cinta fuera de grado, los desechos fundidos, las fibras parcialmente estiradas y sin estirar pueden someterse a procesamiento mecánico.

La molienda no es solo una operación que acompaña a la mayoría de los procesos tecnológicos, sino también un método independiente de procesamiento de residuos. La molienda le permite obtener materiales en polvo y virutas para moldeo por inyección a partir de lingotes, tiras, cerdas. De manera característica, durante la molienda, las propiedades fisicoquímicas de la materia prima prácticamente no cambian. Para obtener productos en polvo se utilizan, en particular, procesos de molienda criogénica.

Las fibras y cerdas de desecho se utilizan para la producción de hilos de pescar, toallitas, bolsos, etc., sin embargo, esto requiere un trabajo manual considerable.

De los métodos mecánicos de procesamiento de desechos, los más prometedores y ampliamente utilizados son la producción de materiales no tejidos, revestimientos para pisos y telas básicas. De particular valor para estos fines son las fibras de poliamida de desecho, que se procesan y tiñen fácilmente.

Los métodos fisicoquímicos de procesamiento de residuos de AP se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. despolimerización de residuos para obtener monómeros aptos para la producción de fibras y oligómeros con su posterior uso en la producción de adhesivos, barnices y otros productos;
2. refundición de residuos para obtener granulados, aglomerados y productos por extrusión y moldeo por inyección;
3. reprecipitación de soluciones para obtener polvos para recubrimiento;
4. obtención de materiales compuestos;
5. modificación química para la producción de materiales con nuevas propiedades (obtención de barnices, adhesivos, etc.).

La despolimerización se usa ampliamente en la industria para obtener monómeros de alta calidad a partir de desechos de procesos no contaminados.

La despolimerización se lleva a cabo en presencia de catalizadores, que pueden ser compuestos neutros, básicos o ácidos.

El método de fusión repetida de residuos de PA, que se lleva a cabo principalmente en aparatos verticales durante 2-3 horas y en plantas de extrusión, se ha generalizado en nuestro país y en el extranjero. Con una exposición térmica prolongada, la viscosidad específica de una solución de PA-6 en ácido sulfúrico disminuye en un 0,4 ... 0,7%, y el contenido de compuestos de bajo peso molecular aumenta de 1,5 a 5–6%. La fusión en vapor sobrecalentado, la humidificación y la fusión al vacío mejoran las propiedades del polímero regenerado, pero no resuelven el problema de obtener productos de peso molecular suficientemente alto.

En el proceso de procesamiento por extrusión, PA se oxida mucho menos que durante la fusión prolongada, lo que contribuye a la conservación de las altas propiedades físicas y mecánicas del material. El aumento del contenido de humedad de la materia prima (para reducir el grado de oxidación) conduce a cierta destrucción de PA.

La obtención de polvos a partir de residuos de PA por reprecipitación a partir de soluciones es un método de purificación de polímeros, obteniéndolos en una forma conveniente para su posterior procesamiento. Los polvos se pueden usar, por ejemplo, para limpiar platos, como componente de cosméticos, etc.

Un método muy utilizado para regular las propiedades mecánicas de los PA es el relleno de materiales fibrosos (fibra de vidrio, fibra de amianto, etc.).

Un ejemplo del uso altamente eficiente de los residuos de PA es la creación del material ATM-2 basado en él, que tiene alta resistencia, resistencia al desgaste y estabilidad dimensional.

Una dirección prometedora para mejorar las propiedades físicas, mecánicas y operativas de los productos a partir de PCA reciclado es la modificación física de las piezas moldeadas mediante el tratamiento superficial volumétrico. El tratamiento volumen-superficie de muestras de PCA reciclado relleno con caolín y plastificado con un ablandador de esquisto en glicerina calentada conduce a un aumento de la resistencia al impacto en un 18 %, rompiendo la tensión en flexión en un 42,5 %, lo que puede explicarse por la formación de una capa más perfecta estructura del material y eliminación de tensiones residuales.

2.5.2 Procesos de reciclaje de residuos de AP

Los principales procesos utilizados para la valorización de materias primas poliméricas recicladas a partir de residuos de AP son:

1. regeneración de PA por extrusión de materiales de malla de nailon desgastados y residuos tecnológicos para obtener productos granulados aptos para su transformación en productos mediante moldeo por inyección;
2. regeneración de PA a partir de productos desgastados y residuos tecnológicos de nailon que contienen impurezas fibrosas (no poliamidas) mediante disolución, filtrado de la solución y posterior precipitación del PA en forma de producto en polvo.

Los procesos tecnológicos para el procesamiento de productos desgastados difieren del procesamiento de desechos tecnológicos por la presencia de una etapa de preparación preliminar, que incluye el desmontaje de materias primas, su lavado, lavado, exprimido y secado de materias primas secundarias. Los productos desgastados pre-preparados y los residuos tecnológicos se envían para su molienda, luego de lo cual se envían a la extrusora para su granulación.

Las materias primas de poliamida fibrosa secundaria que contienen materiales que no son de poliamida se tratan en un reactor a temperatura ambiente con una solución acuosa de ácido clorhídrico, filtrada para eliminar las inclusiones que no son de poliamida. La poliamida en polvo se precipita con una solución acuosa de metanol. El producto precipitado se tritura y el polvo resultante se dispersa.

Actualmente, en nuestro país, los residuos tecnológicos generados en la producción de fibra de nylon son aprovechados con bastante eficacia para la producción de materiales no tejidos, revestimientos para pisos y gránulos para fundición y extrusión. La razón principal del uso insuficiente de productos PA fallidos de fuentes compactas es la falta de equipos altamente eficientes para su procesamiento y procesamiento primario.

El desarrollo y la implementación industrial de procesos para el procesamiento de productos desgastados de fibra de nailon (calcetería, mallas, etc.) en materiales secundarios permitirán ahorrar una cantidad significativa de materias primas y dirigirlas a las áreas de aplicación más efectivas.

2.6 RECICLAJE DE RESIDUOS DE TEREFTALATO DE POLIETILENO

El reciclaje de fibras de lavsan y productos de PET desgastados es similar al reciclaje de residuos de poliamida, por lo que en esta sección consideraremos el reciclaje de botellas de PET.

Durante más de 10 años de consumo masivo en Rusia de bebidas en envases de PET, según algunas estimaciones, se han acumulado en los vertederos más de 2 millones de toneladas de envases de plástico usados, que son valiosas materias primas químicas.

El crecimiento explosivo de la producción de preformas de botellas, el aumento de los precios mundiales del petróleo y, en consecuencia, del PET primario, influyeron en la formación activa en Rusia en el año 2000 del mercado para el procesamiento de botellas de PET usadas.

Existen varios métodos para reciclar botellas usadas. Uno de los métodos interesantes es el procesamiento químico profundo de PET reciclado con la producción de tereftalato de dimetilo en el proceso de metanólisis o ácido tereftálico y etilenglicol en varios procesos hidrolíticos. Sin embargo, tales métodos de procesamiento tienen un inconveniente importante: el alto costo del proceso de despolimerización. Por lo tanto, en la actualidad, se utilizan con mayor frecuencia métodos de procesamiento mecanoquímico bastante conocidos y generalizados, durante los cuales los productos finales se forman a partir de un polímero fundido. Se ha desarrollado una importante gama de surtido de productos obtenidos a partir de tereftalato de polietileno reciclado embotellado. La principal producción a gran escala es la producción de fibras de lavsan (principalmente básicas), la producción de acondicionadores de invierno sintéticos y materiales no tejidos. Un gran segmento del mercado lo ocupa la extrusión de láminas para termoformado en extrusoras con cabezales de laminado y, finalmente, el método de procesamiento más prometedor es universalmente reconocido como la obtención de gránulos aptos para el contacto con alimentos, es decir, obtención de material para la refundición de preformas.

El intermedio de la botella se puede utilizar con fines técnicos: en el proceso de transformación en productos, se puede agregar PET reciclado al material virgen; composición: el PET reciclado puede fusionarse con otros plásticos (por ejemplo, policarbonato, WPE) y rellenarse con fibras para producir piezas técnicas; obtención de colorantes (superconcentrados) para la elaboración de productos plásticos coloreados.

También las escamas de PET purificadas pueden utilizarse directamente para la fabricación de una amplia gama de productos: fibras textiles; relleno y fibras cortadas - acondicionador de invierno sintético (aislamiento para chaquetas de invierno, sacos de dormir, etc.); materiales para techos; películas y láminas (pintadas, metalizadas); embalajes (cajas para huevos y frutas, embalajes para juguetes, artículos deportivos, etc.); productos estructurales moldeados para la industria del automóvil; partes de iluminación y electrodomésticos, etc.

En cualquier caso, la materia prima para la despolimerización o el procesamiento en productos no son los residuos de botellas, que podrían permanecer durante algún tiempo en un vertedero, y que son objetos sin forma y muy contaminados, sino escamas de PET puro.

Considere el proceso de reciclar botellas en hojuelas de plástico limpias.

Si es posible, las botellas deben recogerse ya clasificadas, sin mezclar con otros plásticos y contaminantes. El objeto óptimo para el reciclaje es un fardo prensado de botellas de PET incoloras (las botellas de color deben clasificarse y reciclarse por separado). Las botellas deben almacenarse en un lugar seco. Las bolsas de plástico con botellas PET a granel se vacían en la tolva de carga. A continuación, las botellas entran en la tolva-alimentadora. El alimentador de pacas se utiliza como tolva de almacenamiento con un sistema de alimentación uniforme y como rompepacas. Un transportador ubicado en el piso de la tolva avanza la paca hacia tres sinfines giratorios que rompen los aglomerados en botellas individuales y los alimentan al transportador de descarga. Aquí es necesario separar las botellas de PET coloreadas y no coloreadas, así como eliminar objetos extraños como caucho, vidrio, papel, metal y otros tipos de plásticos.

En una trituradora de un solo rotor equipada con un empujador hidráulico, se trituran las botellas de PET, formando grandes fracciones de hasta 40 mm de tamaño.

El material triturado pasa por un clasificador vertical de aire. Las partículas pesadas (PET) caen contra el flujo de aire sobre la pantalla separadora vibratoria. Las partículas ligeras (etiquetas, películas, polvo, etc.) son expulsadas por la corriente de aire y recogidas en un colector de polvo especial debajo del ciclón. En la pantalla vibratoria del separador, las partículas se separan en dos fracciones: las partículas grandes de PET "fluyen" a través de la pantalla y las partículas pequeñas (principalmente fracciones pesadas de contaminantes) pasan dentro de la pantalla y se recolectan en contenedores debajo del separador.

El tanque de flotación se utiliza para separar materiales con diferentes densidades relativas. Las partículas de PET caen sobre el fondo inclinado y la barrena descarga continuamente el PET en la pantalla de separación de agua.

La criba sirve tanto para separar el agua bombeada junto con el PET del tanque de flotación como para separar fracciones finas de contaminantes.

El material pretriturado se lava eficazmente en un tambor giratorio inclinado de dos etapas con paredes perforadas.

El secado de las escamas se realiza en un tambor giratorio de chapa perforada. El material se voltea en corrientes de aire caliente. El aire es calentado por calentadores eléctricos.

Luego, los copos ingresan a la segunda trituradora. En esta etapa, las partículas grandes de PET se muelen en escamas, que tienen un tamaño aproximado de 10 mm. Cabe señalar que la idea del procesamiento es que el material no se tritura en escamas de un producto comercializable en la primera etapa de molienda. Este proceso evita pérdidas de material en el sistema, logra una separación óptima de las etiquetas, mejora el rendimiento de limpieza y reduce el desgaste de las cuchillas en la segunda trituradora, ya que el vidrio, la arena y otros materiales abrasivos se eliminan antes de la etapa de molienda secundaria.

El proceso final es similar al proceso de clasificación del aire primario. Los residuos de etiquetas y el polvo de PET se eliminan con el flujo de aire. El producto final, escamas de PET puro, se vierte en barriles.

Así, es posible solucionar el grave problema del reciclaje de los envases de plástico reciclado con la recepción del producto.

Una forma prometedora de reciclar PET es la producción de botellas a partir de botellas.

Las principales etapas del proceso de reciclaje clásico para la implementación del esquema "botella a botella" son: recolección y clasificación de materias primas secundarias; envasado de materias primas secundarias; molienda y lavado; separación de piedra triturada; extrusión para obtener gránulos; procesamiento de gránulos en un aparato de tornillo para aumentar la viscosidad del producto y asegurar la esterilización del producto para contacto directo con alimentos. Pero para la implementación de este proceso, se requieren importantes inversiones de capital, ya que es imposible llevar a cabo este proceso en equipos estándar.

2.7 QUEMA

Es recomendable quemar solo ciertos tipos de plásticos que hayan perdido sus propiedades para obtener energía térmica. Por ejemplo, una central térmica en Wolvergemton (Gran Bretaña) por primera vez en el mundo no funciona con gas o fuel oil, sino con neumáticos viejos de automóviles. La Oficina Británica para el Reciclaje de Combustibles No Fósiles ayudó a llevar a cabo este proyecto único, que proporcionará electricidad a 25.000 edificios residenciales.

La combustión de algunos tipos de polímeros va acompañada de la formación de gases tóxicos : cloruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, amoníaco, compuestos cianurados, etc., lo que obliga a tomar medidas para proteger el aire atmosférico. Además, la eficiencia económica de este proceso es la más baja en comparación con otros procesos de reciclaje de residuos plásticos. Sin embargo, la relativa simplicidad de la organización de la combustión determina su uso bastante generalizado en la práctica.

2.8 RECICLAJE DE RESIDUOS RTI

Según las últimas estadísticas en Europa occidental, se producen anualmente alrededor de 2 millones de toneladas de neumáticos usados, en Rusia, alrededor de 1 millón de toneladas de neumáticos y la misma cantidad de caucho viejo se produce con productos de caucho técnico (RTI). Las plantas de neumáticos y artículos de caucho generan una gran cantidad de residuos, una gran parte de los cuales no se reutilizan, como los diafragmas de butilo usados ​​de las fábricas de neumáticos, los residuos de etileno propileno, etc.

Debido a la gran cantidad de caucho viejo, la incineración todavía ocupa una posición dominante en el reciclaje, mientras que el reciclaje de materiales aún representa una pequeña parte, a pesar de la relevancia de este reciclaje particular para mejorar el medio ambiente y conservar las materias primas. El reciclaje de materiales no se ha utilizado mucho debido al alto consumo de energía y al alto costo de obtener polvos finos de caucho y recuperaciones.

Sin una regulación económica por parte del estado, el reciclaje de llantas sigue sin ser rentable. La Federación de Rusia no cuenta con un sistema de recolección, depósito y reciclaje de neumáticos y productos de caucho usados. No se han desarrollado métodos de regulación legal y económica y estímulo para resolver este problema. En su mayor parte, los neumáticos desgastados se acumulan en los aparcamientos o se llevan a los bosques y canteras. Actualmente, cantidades significativas de llantas usadas producidas anualmente son un gran problema ambiental para todas las regiones del país.

Como muestra la práctica, es muy difícil resolver este problema a nivel regional. En Rusia, se debe desarrollar e implementar un programa federal para la eliminación de neumáticos y productos de caucho. El Programa deberá establecer los mecanismos legales y económicos que aseguren el movimiento de llantas desgastadas de acuerdo al esquema propuesto.

Como mecanismo económico para el funcionamiento del sistema de reciclaje de llantas en nuestro país, se discuten dos enfoques fundamentales:

1. el reciclaje de neumáticos lo paga directamente su propietario: "el que contamina paga";
2. el fabricante o importador de los neumáticos paga por el reciclaje de neumáticos - "el fabricante paga".

El principio de "quien contamina paga" se implementa parcialmente en regiones como Tatarstán, Moscú, San Petersburgo, etc. Evaluando de manera realista el nivel de nihilismo ambiental y económico de nuestros conciudadanos, se puede considerar el uso exitoso del principio de "quien contamina paga". poco prometedor

Lo mejor para nuestro país sería introducir el principio de "el productor paga". Este principio funciona con éxito en los países escandinavos. Por ejemplo, su uso en Finlandia permite reciclar más del 90% de los neumáticos.

2.8.1 Trituración de neumáticos y cámaras desgastados

La etapa inicial de obtención de regenerado por los métodos industriales existentes a partir de productos de caucho desgastados (neumáticos, cámaras, etc.) es su trituración.

La molienda del caucho de los neumáticos va acompañada de una cierta destrucción de la red de vulcanización del caucho, cuyo valor, estimado a partir del cambio en el grado de hinchamiento de equilibrio, ceteris paribus, es tanto mayor cuanto menor es el tamaño de partícula de la miga de caucho resultante. El extracto de cloroformo del caucho cambia muy poco en este caso. Al mismo tiempo, también se produce la destrucción de las estructuras de carbono. La trituración de cauchos que contienen negro de carbón activo va acompañada de cierta destrucción de las estructuras de la cadena a lo largo de los enlaces carbono-carbono; en el caso del negro de carbón de baja actividad (térmico), el número de contactos entre las partículas de carbón aumenta algo. En general, los cambios en la red de vulcanización y las estructuras de carbono de los cauchos durante la trituración deberían, como en el caso de cualquier proceso mecanoquímico, depender del tipo de polímero, la naturaleza y cantidad de carga contenida en el caucho, la naturaleza de los enlaces cruzados y la densidad de la red de vulcanización, la temperatura del proceso, y también el grado de molienda del caucho y el tipo de equipo utilizado. El tamaño de partícula de la miga de caucho resultante está determinado por el método de desvulcanización del caucho, el tipo de caucho triturado y los requisitos de calidad del producto final: el producto recuperado.

Cuanto más pequeño sea el tamaño de partícula de la miga, más rápida y uniformemente se degradará el material, la reducción en el contenido de partículas de caucho desvulcanizado insuficientemente ("granos") en el desvulcanizado y, como resultado, la obtención de un regenerado más uniforme en calidad, reduciendo la cantidad de residuos de refinación y el aumento de la productividad de los equipos de refinación. Sin embargo, a medida que disminuye el tamaño de las partículas de caucho triturado, aumenta el costo de su producción.

A este respecto, con los métodos actualmente existentes para producir gránulos de caucho, el uso de gránulos de caucho de neumáticos con un tamaño de partícula de 0,5 mm o menos para obtener caucho recuperado, por regla general, no es económicamente factible. Dado que los neumáticos desgastados, junto con el caucho, contienen otros materiales, textiles y metal, cuando los neumáticos se trituran, estos materiales se eliminan simultáneamente del caucho. Si la presencia de metal en la miga de caucho es inaceptable, entonces el posible contenido de residuos textiles depende del método posterior de desvulcanización de la miga de caucho y del tipo de textil.

Los rodillos (en la Federación Rusa, Polonia, Inglaterra, EE. UU.) y los molinos de discos (en Alemania, Hungría, República Checa) son los más utilizados para triturar productos de caucho desgastados. También utilizan trituradoras de impacto (martillo), trituradoras rotativas, por ejemplo, instalaciones Novorotor. El caucho también se tritura por el método de extrusión, basado en la destrucción del caucho en condiciones de compresión y cizallamiento general.

Se propone un aparato en el que el material a moler pasa entre el rotor y la pared de la carcasa. El efecto de la molienda se mejora cambiando el tamaño y la forma del espacio entre el rotor y la pared de la carcasa durante la rotación del rotor. Una comparación de varios esquemas existentes para triturar llantas desgastadas mostró que, en términos de productividad del equipo, energía e intensidad de mano de obra del proceso, el esquema basado en el uso de rodillos tiene mejores indicadores que el uso de molinos de discos o rotativos. máquina.

La tecnología de trituración de neumáticos desgastados existente en las plantas de reciclado nacionales permite obtener caucho granulado a partir de neumáticos con cordón textil.

Extractos del tutorial

"Aprovechamiento y reciclaje de materiales poliméricos"

Klinkov A.S., Belyaev P.S., Sokolov M.V.

Brindado por INVENTRA, miembro del Grupo CREON, que organizó este evento, que reunió a los principales representantes de la industria el 17 de febrero en la capital rusa.

El reciclaje de polímeros, que está tan desarrollado en los países europeos, todavía está en pañales en Rusia: no se ha establecido una recolección separada de residuos, no hay un marco regulatorio, no hay infraestructura y no hay conciencia entre la mayoría de la población. Sin embargo, los actores del mercado miran al futuro con optimismo, depositando sus esperanzas en el Año de la Ecología, que fue anunciado en el país en 2017 por decreto presidencial.

Tercer congreso internacional "Reciclaje de Polímeros 2017", organizado por INVENTRA, se llevó a cabo en Moscú el 17 de febrero. Los socios del evento fueron Polymetrix, Uhde Inventa-Fischer, Starlinger Viscotec, MAAG Automatik, Erema y Moretto; El apoyo fue proporcionado por Nordson, DAK Americas y PETplanet. El patrocinador de información de la conferencia es la revista Polymer Materials.

“Ahora la situación no es alentadora, pero su mejora es cuestión de tiempo”, dijo el Director General del Grupo CREON en su discurso de bienvenida. serguéi stoliarov. – Con los altos precios de las materias primas primarias, crecerá la demanda de polímeros reciclados y sus productos. Al mismo tiempo, la aparición de materias primas nacionales desplazará la estructura del consumo primario hacia fibras y películas. En este sentido, el uso de polímeros secundarios se vuelve especialmente prometedor”.

Al cierre de 2016, la recolección mundial de PET para reciclaje ascendió a 11,2 millones de toneladas, según la consultora de PCI Wood Mackenzie helen mcgee. La parte principal recayó en los países de Asia: 55%, en Europa occidental se recolectó el 17% del volumen mundial, en los EE. UU. - 13%. Según la previsión del experto, para 2020 la recogida de PET para reciclar superará los 14 millones de toneladas, y en términos porcentuales el nivel de recogida alcanzará el 56% (actualmente el 53%). El principal crecimiento se espera a expensas de los países asiáticos, en particular, China.

Actualmente, el nivel más alto de recaudación se observa en China, es del 80%, y otros países asiáticos han alcanzado aproximadamente la misma cifra.

Según la Sra. McGee, del PET recolectado en 2016 (y esto, recordemos, 11,2 millones de toneladas), las pérdidas de producción ascendieron a 2,1 millones de toneladas, respectivamente, se obtuvieron 9,1 millones de toneladas de hojuelas. La dirección principal del procesamiento adicional son las fibras. e hilos (66 %).

En 2025, el 60% de los residuos domésticos se reciclarán en Europa, en 2030 esta cifra crecerá hasta el 65%. Dichas modificaciones están previstas en la Directiva Marco de Residuos, dijo Kaspars Fogelmanis, Presidente del Consejo de Administración de Nordic Plast. Ahora el nivel de reciclaje es mucho más bajo: en Letonia, por ejemplo, es solo del 21 %, en promedio en Europa, del 44 %.

Al mismo tiempo, el volumen de envases de plástico producidos en los Estados bálticos crece cada año, los polímeros reciclables más comunes son la película de LDPE, HDPE y PP.

En Rusia, en 2016, el consumo de PET reciclado (rePET) ascendió a unas 177 mil toneladas, de las cuales el 90% recayó en la recogida doméstica. Como se informó Konstantin Rzaev, presidente del directorio de EcoTechnologies Group, casi el 100% de las importaciones fueron hojuelas de PET para la producción de fibra de poliéster. Los principales países proveedores son Ucrania (más del 60 %), así como Kazajstán, Bielorrusia, Azerbaiyán, Lituania y Tayikistán.

Konstantin Rzayev señaló que el año pasado, la tasa de recolección superó por primera vez el 25%, y esto nos permite hablar sobre el surgimiento en Rusia de una industria en toda regla que ya es de interés para la inversión. Hoy, el principal consumidor (62% del volumen total) y el generador de precios sigue siendo el segmento de fibra PET reciclada. Pero los cambios en la legislación y la tendencia hacia el uso prioritario de materiales reciclados como parte de las estrategias de desarrollo sostenible de las empresas multinacionales de fabricación (MNC) proporcionan un terreno fértil para el desarrollo de otro segmento clave del consumo de rePET: botella a botella.

Durante el año pasado, no hubo nuevas producciones a gran escala que consuman rePET, pero su uso en el segmento de láminas está creciendo gradualmente.

Sin embargo, ya en 2017, se espera abrir nuevas instalaciones de producción de fibra PET reciclada y ampliar las existentes, lo que, junto con el tipo de cambio del rublo, será el principal factor que influya en el equilibrio del mercado y los precios del rePET.

Sin embargo, hay muchas otras áreas, aún sin desarrollar, pero bastante prometedoras, donde también hay demanda de PET reciclado. Como dijo el presidente de honor de ARPET Víctor Kernitsky, estos son hilos para telas de muebles, tapicería de automóviles y diversos tipos de geosintéticos, materiales espumados para aislamiento térmico y acústico, materiales de sorción para el tratamiento de aguas residuales, así como fibras bituminosas de refuerzo para la construcción de carreteras.

Según el experto, hay muchas nuevas tecnologías de procesamiento y aplicaciones, y el objetivo de la política estatal no debe ser limitar el uso de PET, sino recolectar y usar racionalmente sus residuos.

Se continuó con el tema Lyubov Melanevskaya, Director Ejecutivo de la Asociación RusPEC, quien habló sobre los primeros resultados de la introducción de la Responsabilidad Extendida del Productor (EPR) en Rusia. Entró en vigor en 2016, su objetivo es crear una demanda constante, solvente y creciente de reciclaje de residuos de productos y envases. Después de un año, ya es posible sacar algunas conclusiones, la principal de las cuales es que hay una serie de problemas debido a los cuales el mecanismo para la implementación del RPR a menudo simplemente no funciona. Como dijo la Sra. Melanevskaya en la conferencia, es necesario cambiar y complementar la regulación existente. En particular, al declarar mercancías, incluido el embalaje, los fabricantes encontraron una discrepancia entre los códigos para el embalaje de mercancías y los códigos especificados en los actos reglamentarios adoptados, como resultado de lo cual muchos fabricantes e importadores no pudieron presentar declaraciones porque. no se encontraron en la regulación. La solución fue el rechazo de los códigos y una propuesta de pasar a la identificación de los envases por materiales.

En el futuro, según RusPEC, es necesario adoptar una terminología única de extremo a extremo para todos los elementos del RPR y determinar condiciones inequívocas, comprensibles y transparentes para celebrar contratos con operadores de gestión de residuos. En general, la asociación apoya la ley de EPR como necesaria y positiva para la industria.

Al introducir y popularizar el reciclaje de PET en el país, la disponibilidad de tecnologías modernas (por lo general, son proporcionadas por empresas extranjeras) es de gran importancia. Así, Polymetrix ofrece soluciones modernas para el reciclaje de PET, en particular, la tecnología SSP para el reciclaje en tereftalato de polietileno envasado en alimentos. Ahora hay 21 de esas líneas en el mundo, dijo Danil Poliakov, Gerente de Ventas Regionales. La tecnología implica el procesamiento de botellas en gránulos para envases de alimentos. El primer paso es el lavado, cuando se eliminan por completo las fibras de papel y los contaminantes de la superficie, así como las etiquetas y el pegamento. A continuación, las botellas se trituran en copos, que se clasifican por color. Luego viene la eliminación de impurezas (madera, metal, caucho, escamas de colores) a un nivel de menos de 20 ppm.

Según el Sr. Polyakov, se pueden obtener varios gránulos en el proceso de extrusión: cilíndricos o esféricos, amorfos o cristalizados.

Viscotec ofrece a sus clientes la tecnología para convertir botellas de PET en láminas, afirma representante de la empresa Gerhard Osberger. Por ejemplo, los reactores de policondensación en fase sólida viscoSTAR y deCON están diseñados para purificar y aumentar la viscosidad de los gránulos y escamas de PET. Se utilizan después del granulador, antes del equipo de extrusión de producción o como unidad independiente.

La línea ViscoSHEET es capaz de producir cintas fabricadas con PET 100 % reciclado y totalmente de calidad alimentaria.

Representante Erema Christoph Wioss habló sobre la producción en línea de botellas de plástico para alimentos a partir de escamas de PET. El sistema en línea VACUREMA® le permite procesar hojuelas directamente en lámina termoformada terminada, preforma de botella, cinta de empaque terminada o monofilamento.

Resumiendo los resultados de la conferencia, sus participantes identificaron los principales factores que obstaculizan el desarrollo del reciclaje de polímeros en Rusia. El principal lo llamaron la falta de documentos reglamentarios:

“Sin embargo, hay otro factor que no podemos ignorar y es la conciencia pública”, dice el director de la conferencia. Rafael Grigoryan. “Lamentablemente, nuestra mentalidad actual es tal que la recogida selectiva de residuos se percibe más como un mimo que como la norma. Y no importa el progreso que veamos en otras áreas, es necesario en primer lugar cambiar el pensamiento de nuestros conciudadanos. Sin esto, incluso la infraestructura más moderna será inútil”.

Estos fueron los resultados de la conferencia de la industria “Polymer Recycling 2017”. Puede encontrar una lista detallada en nuestro calendario.

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En Rusia, el nivel de producción y consumo de materiales poliméricos es relativamente bajo en comparación con otros países desarrollados del mundo. El reciclaje de polímeros se lleva a cabo solo en un 30% del volumen total del material. Esto es muy poco, dada la cantidad total de residuos de este tipo.

Un poco sobre productos poliméricos.

Casi la mitad de todos los polímeros se encuentran en envases. Este uso de materiales poliméricos está determinado no solo por la apariencia estética del producto, sino también por la seguridad del producto en el envase. Los residuos de polímeros se generan en cantidades significativas, alrededor de 3,3 millones de toneladas. Este número está aumentando en un 5% anual.

Los principales tipos de residuos poliméricos están representados por los siguientes materiales:

• Materiales de polietileno - 34%
• ANIMAL DOMÉSTICO - 20%
• Papel laminado - 17%
• PVC - 14%. Poliestireno - 8%
• Polipropileno - 7%

La utilización del volumen principal de plástico consiste en el enterramiento en el suelo o la incineración. Sin embargo, tales métodos son inaceptables desde un punto de vista ambiental. Cuando los materiales están enterrados, se produce un envenenamiento del suelo debido a la presencia de sustancias nocivas en la composición. Además, durante la combustión, se liberan sustancias tóxicas a la atmósfera, que posteriormente respiran todos los seres vivos.

El procesamiento de materiales poliméricos utilizando nuevas tecnologías se está desarrollando pobremente por las siguientes razones:

1. La ausencia en el estado de las condiciones reglamentarias y técnicas necesarias y las instalaciones de producción para la creación de materias primas secundarias de alta calidad. Por este motivo, las materias primas poliméricas secundarias creadas a partir de residuos se caracterizan por su baja calidad.
2. Los productos resultantes tienen baja competitividad.
3. El alto costo del reciclaje de plásticos: la estimación de costos para esta actividad mostró que se necesita alrededor de 8 veces más dinero para el procesamiento que para los desechos domésticos.
4. El bajo nivel de recolección y procesamiento de dicho material debido a la falta de condiciones económicas y respaldo legislativo.
5. Falta de base de información sobre el tema del reciclaje y la recogida selectiva de residuos. Pocas personas saben que el reciclaje de polímeros es una gran alternativa al petróleo en la fabricación.

Clasificación

Hay 3 tipos principales de residuos de polímeros:

1. Tecnológico: incluye dos grupos: removible y no removible. El primer tipo está representado por productos defectuosos, que posteriormente se transforman inmediatamente en otro producto. La segunda variedad son todos los tipos de desechos en la producción de polímeros, también se eliminan mediante el procesamiento y la fabricación de nuevos productos.
2. Los residuos de consumo público son toda la basura relacionada con la vida cotidiana de las personas, que normalmente se tira con los residuos de alimentos. La introducción del hábito de recoger la basura en bolsas separadas y tirarla también por separado podría facilitar mucho la solución del problema del reciclaje.
3. Residuos de consumo industrial: este tipo contiene polímeros secundarios aptos para el procesamiento debido al bajo nivel de contaminación. Estos incluyen todos los productos de embalaje, bolsas, neumáticos, etc., todo esto se cancela debido a la deformación o falla. Son fácilmente aceptados por las empresas procesadoras.

Cadena de recuperación y reciclaje

La extracción y el procesamiento de residuos de polímeros se lleva a cabo de acuerdo con la cadena tecnológica especificada:

1. Organización de puntos que aceptan materias primas poliméricas secundarias. En estos puntos se realiza la clasificación primaria, así como el prensado de las materias primas.
2. Recogida de material en vertederos dedicados legal o ilegalmente al procesamiento de materias primas secundarias.
3. La entrada de materias primas al mercado previa clasificación previa en puntos especiales de tratamiento de residuos.
4. Compra por parte de empresas procesadoras de material de grandes centros comerciales. Dichos materiales reciclables están menos contaminados y sujetos a una clasificación menor.
5. Recogida de reciclables mediante la implantación del programa requerido para realizar la recogida selectiva de residuos. El programa se está implementando a un nivel bajo debido a la falta de actividad de los ciudadanos. Las personas sin domicilio fijo realizan actos de vandalismo, que consisten en romper los contenedores destinados a la recogida selectiva de residuos.
6. Procesamiento preliminar de polímeros de desecho.

El procesamiento de polímeros comienza en la industria de procesamiento. Consta de una serie de acciones:

• Realice una clasificación gruesa para residuos mixtos.
• Molienda adicional de reciclables.
• Realización de separación de residuos mixtos.
• Lavado.
• El secado.
• proceso de granulación.

No todos los residentes de la Federación Rusa conocen los beneficios del reciclaje. Los materiales poliméricos no solo generarán un pequeño ingreso si se entregan regularmente a las plantas de procesamiento, sino que también salvarán el medio ambiente de las sustancias peligrosas liberadas durante la descomposición de los materiales poliméricos.

Equipos para el procesamiento de residuos poliméricos

Todo el complejo para procesar las materias primas necesarias incluye:

1. Línea de lavado.
2. extrusor
3. Cintas transportadoras necesarias.
4. Trituradoras: muelen casi todos los tipos de productos poliméricos, pertenecen a la primera etapa.
5. Trituradora: se clasifican como la segunda etapa de las trituradoras, se usan después de usar una trituradora.
6. Mezcladores y dosificadores.
7. Aglomeradores.
8. Sustitutos de tamiz.
9. Líneas de granulación o granuladores.
10. Máquina de post-procesamiento de producto terminado.
11. Secadora.
12. Dispositivo dosificador.
13. Frigoríficos.
14. Presionar.
15. Moika.

En la actualidad, cobra especial importancia la producción de materiales poliméricos triturados, los denominados "flaks". Para su fabricación, se utiliza una instalación moderna: una trituradora de polímeros. La mayoría de los empresarios ni siquiera piensan en comprar equipos de procesamiento, considerando que este servicio es costoso. Sin embargo, en realidad, vale la pena por completo en unos 2-3 años de uso.

Tecnología de reciclaje

La tecnología más común para procesar polímeros de desecho es la extrusión. Este método consiste en forzar continuamente la materia prima fundida a través de un cabezal de formación especial. Con la ayuda del canal de salida, se determina el perfil del futuro producto.

Gracias a la implementación del procesamiento de esta manera, a partir de materiales reciclados reciben:

• mangueras
• Tubería.
• Vía muerta.
• Aislamiento para cables.
• capilares.
• Molduras multicapa.

A través de la extrusión se lleva a cabo el reciclaje de las materias primas poliméricas, así como la granulación. La granulación de polímeros permite el uso eficiente de materias primas secundarias en diversos campos de la actividad humana. Los residuos de polímeros contribuyen a la entrada en el mercado de un gran número de nuevos productos fabricados mediante el reciclaje. Para la implementación del proceso de extrusión, se utiliza un equipo especial: una extrusora de tornillo.

La tecnología para el procesamiento de residuos de polímeros es la siguiente:

• Fusión del material polimérico en la extrusora.
• Plastificante.
• Inyección en la cabeza.
• Salga por el cabezal de formación.

Para el procesamiento de plásticos en producción, se utilizan diferentes tipos de equipos de extrusión:

1. Sin tornillos. La masa se presiona en la cabeza usando un disco de forma especial.
2. Disco. Se utilizan cuando es necesario lograr una mejor mezcla de los componentes constituyentes de la mezcla.
3. Extrusoras combinadas. El dispositivo de trabajo combina las partes de tornillo y disco del mecanismo. Se utiliza al crear productos que requieren una alta precisión de dimensiones geométricas.

El uso de materiales poliméricos de desecho como materia prima secundaria ayuda no solo a reducir la cantidad de desechos almacenados en los vertederos, sino que también reduce significativamente la cantidad de electricidad consumida y los productos derivados del petróleo utilizados para fabricar productos poliméricos.

Para abordar este problema de manera efectiva, las autoridades deben informar a los ciudadanos sobre los beneficios de la recolección y el procesamiento por separado de desechos de todo tipo para seguir produciendo los productos necesarios para diversos fines, incluidos los domésticos.