Переработка полиэтилена в гранулы — это эффективное решение проблемы с накапливающимся мусором и очень выгодный вид бизнеса. Как происходит данный процесс, его составляющие и прочая информация в нашей статье.
Полиэтилен — прочнейший упаковочный материал, не подверженный воздействию как органических, так и неорганических кислот. Он не боится влажной среды, щелочных или солевых растворов, отличается прочностью (особенно качественные образцы), и является по многим характеристикам лучшим выбором для бытового и промышленного использования.
Упаковки из этого материала встречаются в нашей жизни повсеместно. Именно распространённость полиэтилена и его основные физические свойства создают проблему утилизации мусора, весьма актуальную для многих населённых пунктов.
Виды полиэтилена
Любое полиэтиленовое изделие представляет собой полимерный этилен, изготовленный при особом температурном режиме.
На сегодняшний день это самый распространённый в мире пластик. В быту его иногда путают с целлофаном из-за внешнего сходства, но целлофан имеет растительное происхождение.
Из гранулированного этилена размером от 0,2 до 0,5 сантиметра посредством полимеризации производят различные виды изделий.
Главное отличие у разных видов этого материала связано с особенностями промышленного производства, а именно показателями давления.
Различают:
- ПЭВД. Материал, созданный под высоким давлением или ПЭВД, который образуется в автоклавах или реакторах в присутствии кислорода или пероксида. Температура плавления от 200 до 260 градусов. Показатели давления до 300 МПа. По этой технологии также создают материал низкой плотности — ПЭНП.
- ПЭСД. Материал, созданный при средних значениях давления или ПЭСД, который формируется в присутствии специальных катализаторов (например, TiCl4 или AlR3). Имеет вид хлопьев, выпадающих из рабочего раствора. Образуется при температурах от 100 до 120 градусов, и показателях давления до 3 МПа.
- ПЭНД. Материал, созданный при низких показателях давления или ПЭНД, который образуется в присутствии специальных катализаторов. Рабочая температура автоклава или ректора от 70 до 120 градусов. Показатели давления 0,1-2 МПа. По этой технологии выпускают и материал высокой плотности – ПЭВП.
Свойства полиэтилена и его применение
Как было сказано выше, основное качество полиэтиленовых изделий — удивительная прочность при выраженной пластичности (материалы высокого давления), и устойчивость к внешнему воздействию даже агрессивными средами.
Полиэтилен:
- не пропускает воду и не впитывает её;
- не вступает в реакцию со щелочной или солёной средой;
- не поддаётся воздействию большинства кислот (исключение 50%-й раствор азотной кислоты);
- горит характерным синеватым пламенем с появлением парафинового запаха (выделяемые при этом соединения наносят вред окружающей среде!);
- со временем становится ломким или хрупким (стареет на свалках, загрязняя почву и грунтовые воды);
- распадается под воздействием фтора или хлора.
Используется этот материал фактически во всех сферах человеческой деятельности. На упаковочные изделия расходуется до 35% полученного полиэтилена.
Также из него изготавливают различные бытовые изделия, применяют в сельском хозяйстве, автомобильной промышленности, приборостроении, в изготовлении изоляционных материалов, трубопроводов, теплозащитных материалов, в медицинской отрасли для изготовления протезов и так далее.
Проблема с разложением полиэтилена в природе
Только по предварительным расчётам, на полное разложение полиэтилена в естественных природных условиях уходит около трехсот лет. Под воздействием разницы годовых и суточных температур полиэтилен медленно стареет, выделяя в грунт и воды опасные для экологии и человека химические соединения. Чем старее безобидный магазинный пакет, валяющийся на городской свалке, тем вреднее он для окружающей среды!
Конечно, ограничить производство полиэтиленовых изделий в условиях современной экономики невозможно. Важно правильно организовать его переработку. Такие отходы, по сути, являются универсальным материалом и первоклассным вторичным сырьём.
Но в настоящий момент отечественная статистика выглядит очень плохо. Только 28% пластиковых и полиэтиленовых изделий бытового назначения подвергается вторичной переработке.
Переработка вторичного полиэтилена в гранулы
Грамотная утилизация этого материала начинается из своевременной сортировки отходов. Нерационально и даже преступно сбрасывать полиэтиленовые изделия в общие мусорные баки!
В этом случае необходимо применять на практике принципы раздельного сбора отходов .
Цикл переработки
Первый цикл переработки выброшенного на свалку полиэтилена в промышленных условиях фактически не влияет на основные свойства материала.
То есть полученный после качественной переработки вторичный полиэтилен мало в чем уступает первичному.
Но все последующие циклы постепенно снижают качество полученных гранул .
Поэтому такое вторичное сырьё используется только в производстве изделий, для которых не важны их механические свойства.
Основной процесс состоит из нескольких этапов:
- Сортировки (ручной или механической). На мусорных полигонах и предприятиях по переработке производится сортировка. Отходы могут сильно отличаться по степени готовности к переработке. Поэтому их сортируют:
- по размерам (габаритные изделия разрезаются при помощи циркулярных пил или лентопильных станков);
- по составу (например, пакеты и упаковочные плёнки, тара и различные ёмкости, старая оплётка кабелей и так далее);
- по степени сохранности (к технологическому браку или возвратному сырью обычно относят от 2 до 10% таких отходов, а изделия с незначительной деструкцией используются для переработки);
- по загрязнённости (слишком грязные отходы необходимо дважды промывать на специальных моющих линиях перерабатывающего цеха).
- Измельчения до нужной фракции в специальной дробильной установке. Это может быть дробилка или шредер.
- Промывки полиэтилена на специальных промывочных узлах или моечных линиях (иногда промывка применяется только для отходов с сильными загрязнениями). Это обеспечивает чистоту сырья которая необходима для высокого качества полученной гранулы в конечном этапе. Если этот этап пропустить, то полученная гранула будет некачественная, мутная, вспененная. Это недопустимо.
- Обработка в центрифуге для удаления оставшейся влаги и грязевых примесей и термической обработки в сушильных камерах. Низкая влажность сырья необходима для эффективной грануляции сырья, высокой производительности линии переработки. Она также отвечает за качество гранулы на выходе из гранулятора.
- Агломерация в агломераторах — специальных устройствах, где под воздействием определённой температуры, давления и катализаторов происходит расплавление сырья и последующее спекание сырья. Полученный агломерат позволяет еще больше улучшить производительность и качество грануляции сырья. В современных производствах чаще используется пласткомпактор работающий в связке с гранулятором. Пласткомпактор предпочтительнее из-за более совершенной технологии.
- Грануляция. Полученный после агломерации насыпной материал поступает в накопительный бункер откуда шнековым методом транспортируется по гранулятору где переносит несколько циклов нагревания и очистки от посторонних примесей(вкрапления металлов, мусора, воды и кислорода). Полученная расплавленная масса полиэтилена нагретая до температуры свыше 200 °C протекает через формировочные отверстия(фильеру), которые из формируют тонкие струйки (стренги) раскаленного полимера. На выходе из нее сырье нарезается специальными ножами масса после чего охлаждается водяной струёй или струей воздуха и оттуда поступает в накопительный бункер, откуда фасуется в тару. Это важнейший этап получения гранулы .
Какие продукты можно получить из вторичного полиэтилена
Основные сферы применения:
- получение новых бутылок;
- различной одноразовой тары;
- упаковочных плёнок, пакетов;
- декоративных заборов и аксессуаров для бассейнов.
Производство:
- тепло и гидроизолирующих материалов для строительства;
- отделочной плитки;
- напорных труб;
- резервуаров для систем дренажа;
- септиков и ливнёвок.
Следует отметить, что материал низкого давления (ПЭНД) более прочный и непрозрачный, обладающий отличной устойчивостью к морозам и температурам до +100 градусов.
Он характеризуется высокой степенью кристалличности до 85%. В результате переработки образуются хлопья, которые затем прессуются для получения гранул. Многократная переработка материала снижает его прочность на 10-20%.
Материал высокого давления (ПЭВД) отличается эластичностью, небольшим весом и характерной прозрачностью. Выдерживает температуру до +60 градусов. При переработке преобразуется в жидкость (расплавляется под воздействием кислорода), из которой впоследствии формируют гранулы. Степень кристалличности до 60%.
Качество гранул полиэтилена
Вторичный полиэтилен в гранулах, имеющих сферическую, цилиндрическую или эллипсоидную форму, делится на следующие сорта:
- Высший сорт с размерами от 4 до 7 миллиметров и насыпной плотностью 0,5-0,6 грамма на кубический сантиметр. В качестве основного сырья при грануляции используются неокрашенные упаковочные плёнки. Гранулы универсальны по своим характеристикам и могут применяться в производстве литых изделий и плёнок.
- Первый сорт характеризуется теми же физическими характеристиками, но при этом гранулы получают из окрашенных упаковочных материалов светлых тонов. Такие гранулы могут применяться в производстве строительных товаров и литых изделий на основе полиэтилена.
- Второй сорт получают из сортированного сырья, имеющего серый или чёрный цвет. Гранулы используются для производства строительных товаров и товаров народного потребления, а также в производстве компаундов.
Почему выгодно заниматься переработкой полиэтилена
Как и любая переработка отходов, переработка полиэтилена относится к очень выгодному производству. Единственная проблема, которая может тормозить производственный процесс — это отсутствие вторичного сырья, а, точнее, проблемы с его сбором и доставкой на линию переработки. Найти же сбыт вторичной грануле — не проблема.
Из уже собранного и отсортированного сырья, еще не подвергшегося старению (деструкции), при грамотном подходе можно получить до 80% качественных вторичных гранул.
Современная линия по переработке, гранулирующая от 200 до 500 килограмм исходного сырья в час, стоит от 75 000-90 000 долларов. При этом один килограмм полиэтиленовых отходов принимается в среднем по 12-20 центов, а готовые вторичные гранулы реализуются по цене в 70-80 центов .
Даже при приблизительных расчётах становится очевидным, что годовая доходность такого предприятия находится в пределах 20-25%. Причём переработка не потеряет актуальности в ближайшие годы, так как отечественные свалки переполнены подходящим сырьём (например, в России на переработку поступает всего 10% мусора со свалок).
Кроме того, такая переработка входит в приоритетную сферу государственного субсидирования – полиэтиленовые изделия наносят ощутимый вред экологии в любом государстве, если они будут просто выбрасываться на общественные свалки.