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[我爱发明] 20160929 变废为宝
本期节目主要内容： 随着国家城市化进程的不断发展，城市的建筑垃圾已经成为一个非常大的难题，如果能将这些建筑垃圾资源化，变废为宝，将会是一个很好的办法。今天的发明项目就与处理建筑垃圾有关，发明人是蒋中强团队，发明项目叫做建筑垃圾分选机，下面就跟随记者来一探究竟吧。 （《我爱发明》 20160929 变废为宝）
发明人联系方式：蒋中强 18600935088
废旧塑料回收，这个在很多人眼里都是不值一提的生意，一个废旧矿泉水瓶能有多少利润，确实不高，也就几分钱，但是这个量大，其从业者一年净赚十几万元并不新鲜，一些手段高明的从业者一年可净赚百余万元。
表面小利，实则高利的生意
闫大伟，从事废旧塑料回收生意已经8年了。
他表示，从表面上看废旧塑料的利润确实不高，举个简单的例子，一个矿泉水瓶卖到垃圾处理厂的价格也就两三分钱，可是人们知道一座城市里，一天会有多少废旧矿泉水瓶吗？像是武汉这样的二线城市，一天至少可以产生几十万个废旧矿泉水瓶，一吨矿泉水瓶（包含饮料瓶）是6万个，一吨的利润至少一两千元。像自己的能力并不突出，运气好的时候，仅矿泉水瓶一天也就收集个1吨多一点，如果再加上其他废旧塑料品，一天的毛利润至少在3000多元。当然也有运气不好的时候，但是一年的保守收入在三四十万元。
说到底，废旧塑料回收是一个表面上看着小利，实则高利的生意，否则不会出现满马路都是一些收集废旧矿泉水瓶的大爷大妈们。
市场巨大的生意，想赚大钱有门道
闫大伟透露，废旧塑料回收生意的市场实际上相当巨大，具体数字我统计不出来，但是有一点可以作证：大家想想身边有用的东西，有多少是塑料制品，这些都是我们的生意来源。况且，现在国家鼓励废旧塑料再生，也给我们带来了商机。
虽然我知道，废旧塑料再生企业因为各种主客观原因，很多人并不赚钱，但是并不意味着我们这些回收者不赚钱。真正的回收者确实活得很滋润。
不过在闫大伟看来，这行生意虽然看似门槛很低，但是要想做到赚钱却并不简单。举个简单的例子，废旧塑料的材质是有分别的，有的值钱，有的不值钱，如果将两者倒置了，就意味着你高价回收了不值钱的东西，而上游的生产企业也不会买，那么就要亏钱了。闫大伟透露，自己最初做这行的一年里，亏钱是常有的事情。一年以后，自己从老家带来的10万元几乎都赔光了，后来还是靠一位老乡的指点，自己才能重整河山。不过这也意味着，自己与老乡的关系断了，毕竟这行是“教会了徒弟，饿死了师傅”。
尽管不愿意过多透露生意门道，但是闫大伟还是帮助记者总结了几条门道：
一是，必须要有“线人”，而且数量一定不能少。
因为作为这行的生意人，不论体量有多大，你获取的信息不可能全，举个例子，如果没有线人，你可能只能去扫街，去寻找废旧塑料，而扫街就意味着你要和很多拾荒者竞争，一天累的臭死不说，还捡不到多少废旧塑料；而如果你有了线人，你拿下一两个企业搬迁的收尾工作，可能一两个小时就能赚到扫街者几周的钱。就闫大伟而言，自己大约有50人的线人队伍，而且他对于线人从来都不吝啬，因为这些线人就是他的财神爷，甚至逢年过节，还请他们吃“大餐”。
二是，入行必须要有师傅带。
前文已经说过了，在很多人眼里塑料都差不多，但是由于化学成分不同，有的可以回收再利用，有的根本没有再利用的价值，如果连这些最为简单基本的道理都弄不清楚的话，做这行别说赚钱了，就只有赔钱等死的份儿，这也是为什么有人能年赚百万元，而有的一年只能赚几万元。
三是，必须要有自己的独门“绝技”。
这里是指检验塑料的方法，有的单独依靠眼力是无法实现的。而从业者如果没有独门绝技，也无法在这行立足，指望师傅教是不可能的，因为这行里，所有的师傅都会保留这一手，所以只能靠从业者自己摸索。而大伟摸索的绝技的过程就是依靠从触觉和嗅觉上进行鉴定，他使用了最为原始的方法——烧，比如尼龙，燃烧后的味道如鸡毛味；再比如聚乙烯，手感柔软，白色，但透明度一般，常有胶带及印刷字，燃烧火焰上黄下蓝，燃烧时无烟，有石蜡的气味，熔融滴落，易拉丝；聚乙烯乙酸乙脂：表面柔软，伸拉韧性强于聚乙烯，虽表面无胶，但手感发黏，白色，透明度高，燃烧时亦有石蜡味略带酸味。另外就是多交流，每次大伟给客户送货时，都是笑脸相迎，从客户的只言片语里总结这些塑料的特性。现在将几十种塑料混放在一起，大伟只需要一分钟就能轻松区分。
四是，要有自己的仓库。
因为废旧塑料占据的空间很大，依然以矿泉水瓶为例，一吨矿泉水瓶，如果放置在30平方米的屋子里，能够堆得满满的，几乎都无法进人。从业者要想赚钱，显然依靠租住民房是无法实现的，但是这个地方又不能太远，如果太远，那些替自己收集废旧塑料的人就无法到这里交货了。如果居住的地方与仓库太远，很容易发生一些意外。大伟透露，有一次，有个老乡就是忘记关仓库门了，刚好门口有个小孩放炮，一下子就把整个仓库都给点了，那次这个老乡整整损失了十几万元。所以最佳的位置就是城乡结合部，房子够大，租金够便宜，交通还便利。
五是，要敢于组建自己的队伍。
在大伟看来，这点才是最为关键的。自己利润从一年十几万元到一年几十万元的跨越就是组建了一支队伍。大伟透露，所谓的队伍，就是帮助自己收集废旧塑料的人，这些人的组成基本上是拾荒者和老年人，他们主要职责就是扫街，对于这些人而言，一两天赚个一百多块，十分满足，而让大伟自己来弄，一天赚个一百多块，太辛苦，不划算，他现在只会关注线人们提供的大单业务。而对于队伍的管理，大伟的经验只有一个字——诚。为什么？大伟表示，还是刚才的理由，这行的水太深了，我知道有些从业者专门欺骗老头老太太们，明明这些废旧塑料价值好几百元，非说他们收集的东西不值钱，就给十几块打发人走，表面上看你在这单上确实赚了大钱，但是会把人心丢了。我不仅不会去赚这种昧心钱，还会不时地提醒队员们，哪些要多收集，哪些要少收集，如果有时间也会给这些队员们上上课，普及一下知识。那大伟怕不怕这些人学会了本领撬行呢？大伟表示，自己并不害怕，一是自己的队员主要都是老年人，他们就是有心，也没有精力；二是如果真正掌握这些要领，并不是一两年的时间就能学会的，如果他们有心学，也要几年的光景，到那时，自己可能又学会了新的技能；三是如果这些人真的有心入行，就不会满足每天百元的收入了，所以自己一点也不害怕。文/腾博
新闻：
垃圾回收将成为最赚钱行业
今年刚刚30岁的刘总是河北一家废铁打包厂的老板，手下有十几个工人，父亲还有哥哥都开着废品回收站。前几年我们往往看不上收废品的，现在随着社会转变，不仅是人们的思想观念还有经济形势都发生了变化，垃圾回收也成了香饽饽备受瞩目。
刘总从十几年前读完中专之后并没有像其他同学一样出去找工作，而是回家从事了垃圾回收生意，投身到了垃圾回收事业中，在经过几年打拼之下，依靠父亲的支持开了一家小型垃圾回收站，随着经济高速发展，垃圾回收站很快就赚到了钱。
在回收市场大力发展的过程中，有人开始把垃圾回收行业精细化、专门化。有人做废纸、废铁、废金属、废塑料、废橡胶。刘总在那个时候刚刚赚到钱之后，选择了废铁加工打包，经过漫长的发展，垃圾回收商们就开始逐渐转变经营方式，在垃圾回收是上下游产业中开拓，开办了加工厂、拆解厂、炼钢厂等，甚至有的投资了房地产。
在他们的垃圾回收商圈子里，大部分都千丝万缕的联系，或为同学或为亲友，回收商们平日里生意闲来会交流回收心得。如今互联网的发达，更是知道了信息的重要性。通过互联网可以知道最近商品行情价钱，最新的行业动态，相关政府政策以及国际大形势如何变幻，都可在互联网上获得。很多垃圾回收商还加入了互联网回收平台，中国回收商网，通过网站这些信息都可以获得，同时网站还有专业分析人员为回收商们提供专业报价，以及行情资讯分析，从侧面指导回收商的生意，回收商还可直接在网络上进行交易。
刘总在今年也经常向其他回收商抱怨“今天的钢铁期货价格怎么样?哪些废铜废钢价格有没有涨一点，这次囤积了好几百吨铁，卖不出去，要亏死了”
“其实现在的垃圾回收店，都已经于互联网接轨，虽然做生意比较自由，但是压力也很大，尤其是近年来钢铁跌价，损失惨重”
“虽然这几年垃圾回收生意确实不好做，价钱不稳定，利润也有减少”刘总坚信，现在经济形势不够稳定，废品回收行业这行在未来会很好做，坚持就是胜利，尤其是新型互联网的出现，也给刘总带来一线曙光，就全球形势来看，回收行业在未来肯定会很火，只要坚持总能做好。
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4 国 外 金 属 矿 选 矿 2006.12
综 述
废塑料选别技术的最新进展
伊藤真由美 等
因为地球的资源是有限的,,各种循摘 要
环法规已经在日本执行。废的包装材料、家庭用具、炭或燃料,或者回收再生作为塑料原料。料的先进分离技术。,静电选、浮选和粉碎设备。还详细列举了主要塑料的特性。
关键词 废塑料 分选 再生 回收 重选 概 述
在现代生活中,塑料被广范地应用,因此废塑料
数量也就随之增多。但是,因为地球上原料资源有限,为了保证人们过上富裕的生活,必须在使用领域内使物资有效的循环,努力节约资源。在考虑废弃物循环利用流程时,应该用有效的回收、运输、粉碎和选别的方法处理废弃物,以得到纯度高、清洁的、并具有同样机械性能的物料。按各自用途而应用塑料时,现阶段的再循环技术无论是成本或质量都不如原清洁塑料。但是,将废电线包皮返回用作电线包皮材料,将废家电或个人计算机材料返回用于家电或个人计算机材料已经部分实际应用了。提高循环处理流程的效率,建立材料返回的系统,是创造下一代资源节约型社会所不可缺少的。
在日本,为了建立循环型社会而执行各种再循环法,对容器包装塑料、家电、汽车、个人计算机等分别进行回收、运输和整体解体。塑料的再循环法也包含高炉还原剂或热的回收利用,所以,在现阶段,这两项也包括在再循环效率之中。但是,另一方面,很多企业正在推行易解体设计和材料规格统一做法,使一部分塑料向同一用途,或者向高附加值用途的再循环成为可能。例如,由于所废弃的旧制品中的树脂老化,其等级也与制造时所用的原清洁树脂有很大差别,为此,正在开发使再生原料升级处理的技术。用污染严重、种类混杂的容器包装塑料垃圾作为高炉还原剂或热回收是不得已而为之,但在废塑料中,也有一部分质量高的塑料作为热能来回收,仅提高再循环效率是不能令人满意的,考虑再循环质量的时代正在来到。因此,可以预测,在材料再循
环中,对主要废塑料选别技术和异物除去技术的要求将会越来越高。
本报告的重点是塑料与塑料之间的分选。在介绍实际应用的技术与最近研究进展的同时,并叙述了将来需要解决的课题。
1 塑料与塑料之间的分选
具代表性的塑料有4大类常用树脂:PE、PP、PVC和PS,它们约占塑料产量的70%。还有经常使用的PET、ABS、PC、甲基丙烯树脂、PA(聚酰胺)和POM(聚缩醛)等。但是,塑料即使材料相同,由于添加剂的影响,在很多场下其性质可能不相同。表面恶化和污染也影响其可选性,所以,塑料之间的分选一般都是困难的。图1列出了具代表性塑料的密度。林等人对废家电所用塑料的调查结果表明,烯系列塑料(PE、PP)的密度为0190～0194g/cm3;苯乙烯系列塑料(PS、ABS)的密度为1102～1115g/cm3;PVC系列塑料的密度为
1135～1144g/cm3。这与Shent等人的测定值略有不同。恒川等人对复印机所用的各种塑料调查的密度值为:PS为1103g/cm3、PPE(聚苯基乙醚)为1108g/cm3、ABS为1114～1122g/cm3、PET为1171g/cm3。这与Shent等人的测定值有很大不同。在利用物料性质差异对不同种塑料分离时,改变分选密度可以在物质性质差别较小时,使分选设备得到较高的分选效率。
在塑料选别中经常应用主要的选矿方法(如表1所示)。这些技术主要应用物理方法将采出矿石中的有价物质提高到可以冶炼的品位。由于矿石品位逐年降低,性质越来越复杂,因而促使古老的选矿
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技术得到不断的发展,目前已成为浪费少、分离精度高的分离技术。近年来,人们试图将这些技术用于废塑料等废弃物的资源化上,并且一部分已得到实际应用。但是,矿石的处理性质和形状(如密度、颗粒粒度、颗粒形状、单体解离度、表面状态和反应性等)与废塑料有显著不同,即使原样使用也能得到某种程度的分离,但难于高精度的选别。例如,煤(精煤)的密度与113～114g/cm3左右高密度塑料的密度比较接近,但塑料破碎物的形状有纤维状或薄片状等。用选别粒状煤与废石的重选别装置也难于高精度地分选塑料。现在正在大力研究开发既实用,又能以高精度分选塑料的选矿技术。
表1 重力湿式离心浮沉分选跳汰分选
静电性质干式静电分离润湿能力湿式浮选干式手拣选可磨度选择性粉碎
干式
-8+2-8+2-15-15-50+015-8+2-10+2+
20
实用装置也比较多。11111 风力选别
干法不用水处理,但饮料剩余液污染PET瓶时,必须在选别前要洗净,这时就减少了干法的优点。在如图2所示的“之”字形或圆筒型选别装置中,密度大的或空气对其阻力小的塑料颗粒克服从下向上吹的风力,而落入下部被回收,而被风力吹起的颗粒可在上部回收,不仅可以根据密度差,,很好地分选和薄膜状标签(PE、PP,,测量颗粒与“之”字形风选机内壁冲击,以便在线监控产物的回收率和品位。他还在分选机给料部位及上部的外壁处安装AE传感器,测量冲击时的相对能量。这两个相对能量分别与给料量和上部产物回收量密切相关,故可以由这两个测得的能量求出下部产物成品率。下部产物中标签塑料片的含量可用以空气流速和下部产物成品率作为变量的二元回归方程式表示,所以,如果已知空气流速,那么测量两个相对能量就可监视下部产物的成品率和标签含量。保持合适的空气流速,便可以获得较高的分选效率。因此,在进行高精度选别时,重要的是在给料变动时通过对过程的监控而得到目标纯度的产品。
111 根据密度差的选别技术
颗粒在流体中的沉降速度(或上浮速度)与其密度、粒度和形状有关。如果颗粒经制备后其粒度和形状适于选别时,那么在适当流体中,则可利用密度差加以分选。在这样的分选装置中可以利用空气、水和重液进行。因为塑料主要含碳和氢,所以,它们的密度分布在019～117g/cm3
窄的范围内。即使是同类塑料,也因添加剂等不同,其密度也会不同。因为各种塑料混合物的密度差很小,所以不能完全按密度差来分选塑料。在塑料之中PVC的密度较高,比较容易选别,故可将废PVC塑料分选出来,作为高炉还原剂或热回收利用等,或供给再循环再用。以PVC回收和PVC除去为目的实用装置也较多。如图1所示,PET也是密度较高的塑料,故分选的
图2 之”字形风力分选机
用图3所示的风力摇床可分选塑料。其原理如
下:使倾斜的盘面做往复运动,同时,从带网眼的床面底部吹入空气。由于振动和与床面摩擦,床面上
图1 塑料的密度
的颗粒沿斜面向上方移动,从床面底部吹出的上升
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率。但是,由于不纯物或微粒子的混入、溶液密度的
变化等,在选别后必须净化,再对重液的成分进行调节和控制。
气流使颗粒向上,从而使颗粒与床面及颗粒之间的摩擦系数减小。其结果是,没有上升的高密度颗粒多在与盘面接触的上侧,容易上升的低密度颗粒向下侧移动,因而可以使两者分离。根据大井等人的研究,可从PE与PVC的混合试料(85∶15)中得到高含量的PE(其中(PVC)含量仅为018%)和高回收率(99%)。Dodbiba等人指出,只用风力摇床分选3种塑料混合物不能得到高的分选效率,建议采
用包括有风力摇床和摩擦带电静电分选法的联合流程。废塑料混合分选机视频
图4 用于分选塑料的水力重选机废塑料混合分选机视频
图3 风力摇床
11112 在水中的重选
浮沉分离是将塑料放入水或重液中,使比溶液密度小的塑料浮起,使密度大的塑料下沉而进行选别的过程。这种方法只适用于粒度较粗和密度差较大的物料分选。从图1可知,PE、PP发泡氨基甲酸乙酯在水中浮选;PET、PVC、PS、ABS下沉。在图4的装置中,先将塑料洗净并在搅拌混合槽中与水很好地混合后,给入选别装置筒体的中部。在筒体内,产生层流状的上升流与下降流,密度大的PVC塑料与下降流一起从下部排出口排出。而密度小的PE、PP等塑料随上升流从上部回收。若在选别处产生
图5 用于分选塑料的水力重选机
在矿物加工中,离心力场沉降速度一般比重力
场要大,所以对微粒(015mm以下)可以在离心力场中进行选别。利用离心力场装置分选10～15mm以下的塑料颗粒可以说是有效的。近年来,在矿物处理的领域,正在大力研究适于分选数十微米以下超微颗粒的重选设备,如多重力分选机和尼尔森选矿机。但是,废塑料在数毫米左右就单体解离了,所以自古以来就有的水力旋流器等得到了使用。
水力旋流器、Tri2Flo型三产品旋流器和Lar2codems分选机概略图如图6所示。这些装置为圆锥形或圆筒形,对于圆锥形的水力旋流器,给料矿浆从给料口沿切线方向压入,在内部产生涡流。由于负压作用在涡流中心形成空气芯。沿切线方向高速给入的颗粒照样在水平面内与涡流一起运动。此时,颗粒受到指向圆外方向的离心力和由涡流中心负压的向内方向的吸引力作用。半径大或密度大的颗粒受到的离心力大,颗粒向涡流外侧移动,随着涡流向下运动,并从下部排出。在指向内方向的吸引力作用下,半径小或密度小的颗粒随着涡流中心附
如图5的主水流和上升水流两个流,
那么可以用它分选由3种塑料(PS、
PE、PVC)混合成的给料。给入的混合塑料中,因PE密度比水轻而随主水流浮起,PS与PVC沉降,因为两者有一定的密度差,在上升水作用下,分别在不同位置落下,可以将它们分开。即密度大的PVC富集在给料口附近,密度小的PS位于远处落下。用这种分选机可将废家电塑料
分为有直接关系的PE和PP、有苯环的苯乙烯系列的PS和ABS及PVC等3种产品,以作为不同材料再循环使用。上述装置是在重力场中用水进行选别的,但如果用密度比其小的溶液(水/乙醇混合液)或密度较大的溶液(NaCl溶液、Ca(NO3)2溶液、Na2CO3溶液等)代替水,
则可以进一步提高分选效
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近的上升流一起从上部排出。旋流器所用的液体可以是水或重液。Tri2Flo型三产品旋流器和Lar2codems分选机的分选原理与水力旋流器相近,从重液注入口沿切线方向压入重液,产生涡流,但在重液注入口附近,高密度产物出口的形状比较复杂,其中的紊流度也比圆锥形旋流器注入口和排出口附近的紊流度小,因此分选精度高。但是,由于塑料之间的密度差小,用这两种分选机时紊流会对分选产生一些影响,例如颗粒的形状会产生影响。Ferrara
等人研究了塑料颗粒的粒径和形状(立方体颗粒、平板状颗粒和细长颗粒)对于圆锥形旋流器和圆筒形的Tri2Flo型三产品旋流器分选结果的影响 跳汰分选是利用颗粒的沉降速度因其密度不同而异的原理。向位于水中固定筛网上的颗粒层给予上下脉动的水流,使颗粒按其密度差别在筛网上分层。跳汰在选煤领域中很早以来就在使用,即使现在,它仍是主要的选煤技术。在跳汰过程中,由于颗粒在颗粒层中,一面上下反复波动,一面分层,所以有多次分选机会,相互混入的损失少。如果处理的对象之间有相对大的密度差的话,则可以利用分层进行分选,,也可以,。可以认为,跳3种塑2所示。,可以得PS含量高的最上层产物、ABS含量高的PET中层产物和PET含量高的最下层产物。该工厂使用TACUB型跳汰。因TACUB型跳汰机具有优异的选别特性,故现在以它作为基础对跳汰机进行改良和开发,用以ASR
(废汽车剪切碎屑)或废家电等作为对象进行验证试验。恒川等人为提高跳汰分选精度进行研究,他使用分批式的TACUB型跳汰机分选密度很接近的ABS(1105g/cm3)和PS(1108g/cm3)的小球试料的分离。试验表明,即使密度差仅为0103g/cm3,也可以找出获得各自含量分别为9919%的两个产物的选别条件。试验还发现,即使塑料的密度差相同和选别条件相同,由于试料的表面性质不同,分选结果也产生差别,特别是由于润湿性不同而产生。如果有效地利用塑料的润湿性差别,则用跳汰选别法也可以分选没有密度差别的塑料。掘等人发现矿石分层行为与塑料分层行为不同,详细地掌握分层行为、改良筛下水脉动波形,优化分选时间,就可提高分选精度。
明,2型快些。,因EP(分离精度)为01007g/cm3,所以分选它们还是有可能的。塑料的
润湿性也影响可选性。Pascoe等人报道,由于界面活性剂可使塑料亲水化,因而可提高Larcodems分选机的分选效果。研究了这些旋流器在分选用于食品容器的材料类或汽车部件材料的各种废塑料的可能性,其中一部分已用于实践中。
图6 旋流器类分选机
德国KHDHumbolt公司研制了应用离心力的
CENSOR分选机(如图7所示)。上述利用离心力的旋流器选别装置由于选别区域小,给料之后通过离心力和吸引力在瞬间进行选别,因此分选精度不那么高。对此,CENSOR分选机利用1500倍重力加速率的离心加速度,分选时间为20s左右,由于分选时间比水力旋流器的长,所以可提高分选精度。在德国用它分选由DSD(德国的容器包装再循环法人)收集的包装的塑料。例如,使用CENSOR分选机进行两段处理,第一段用水作为介质,分选比水还轻的烯类(PE和PP);在第二段用密度为111g/cm3的溶液作介质,分选PS等其他杂质。即使在日本,把容器包装塑料作为高炉还原剂而利用的方法,仍要以脱除PVC后再使用。
图7 CENSOR分选机示意图表2 混合塑料跳汰分选结果
跳汰产品
含量/%
PETABS
PS
回收率/%
PETABS
PS
牛顿效率
0199901954
跳汰Ⅰ筛下产品9919011010100
跳汰Ⅱ筛下产品01098171139616跳汰Ⅱ筛上产品01031396179618
如前所述,湿式选别中有水流产生,即使塑料之
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此时具有中间带电特性的塑料,由于经表面活性剂
处理,而由带负电性转变为带正电性。
间具有密度差,但由于粒径不同对重力有影响或由于形状不同对阻力有很大影响。作为静态装置的浮沉分离,由于利用颗粒在水流中的沉降速度之差,故会出现粒径或形状之差的影响,分离精度不太高,该分选法仅限于分选规整的粒状、比较粗大的颗粒。在利用离心力作用的分选装置时,由于在高速涡流中的分离,故易引起不同塑料的相互混夹。为了提高分选精度,必须像Tri-Flo型三产品旋流器那样,采取有精选或扫选功能的构造,延长分选时间,对混入的颗粒给予再选别的机会等。112 静电分选
静电分选受塑料添加剂均匀程度(别)、法,。,摩擦,,(摩擦带电)进行分选。塑料摩擦带电的带电量决定于同固体接触时的电荷移动量与离开时的电流量,电荷移动的原因有由固体或固体表面的性质所决定的电子或者离子的移动,以及由物质移动引起的电荷移动。对于固体性质或固体表面性质引起的电荷移动,可以由物质的功函数来定性预测。功函数是从固体表面向外取出1个电子所必需的最小能量,如果两种固体相互接触,则电子从功函数小物体向功函数大的物体移动,失去电子的一方为带正电,得到电子的一方带负电。对于不良导体,难以从理论上预测功函数,而是根据与已知物质接触的实验得到功函数值。各种塑料带正电或带负电的难易顺序如图8所示。如果图8中任意两种塑料相互摩擦,则图中位于左侧的塑料带负电,右侧塑料带正电。这样,在如图9所示的高压电场中,带电的颗粒吸引在带不同符号电荷的电极一侧,而被分离。表面清洗可消除添加剂的影响,在表面极性基的作用下表面很容易带电
。PVC由于以Cl基为起因,大部分PVC塑料带负电
,故可以从混合塑料中除去PVC。但是,如果混合物中PVC的比例过高,则不能全部带电。带电阻止剂等对带电过程有很大影响,这在分选中会产生问题。水分也影响带电过程。由于30%以上的相对湿度就会影响塑料分选,故在夏季多湿的日本,控制湿度是必要的。Kamptner等人的实验室规模试验结果表明,塑料的混合比例、湿度、带电阻止剂、粒径、形状等参数对分选结果有明显的影响。还有报道称,为了提高电选的精度,在电选前用一种表面活性剂处理表面,然后将3种塑料一起给入摩擦带电作业,
图9 静电选过程
在日本静电选的实际应用有:从废家电的混合
塑料中除去PVC;或从PVC瓶再循环中除去PET;分选废电线包覆材料。废电线包覆材料不含卤素或铅,容易再循环,PE主体反馈电缆的使用量在增大,它与PVC密度接近,用原来的分选系统难分离。而用二段摩擦带电静电分选机可分选反馈电缆、PVC和PE。
还研制了比传统电选机分选精度更高的选别设备,有的已达到了实用水平。在德国的KaliandSalz公司的ESTA法中,预先用化学药剂处理塑料表面,这样可以将制造饮料瓶的PET和PVC,以及使用后丢弃的注射器PE和PP分离开。V-stat型电选机的特点是,可在短时间内以大处理量用流态化层反复摩擦粒度分布范围广的废塑料,它在制造饮料瓶的PET与PVC的分选中得到实际应用。在美国用电选法分离用于减振的塑料也得到实际应用。
片状的塑料摩擦带电时,容易发生非对称摩擦,同时由于片状容易受空气阻力的影响,所以片状摩擦带电后的塑料重力下落的地点不固定。因此,研究了流态化层上部排料的电选机和利用振动输送的静电分选机。为了用静电选分选良导体和非导体,研究了静电与电晕放电结合式电选机和对要分选的塑料进
Vol．27，No．52009年5月
中国资源综合利用
ChinaResourcesComprehensiveUtilization●综合利用
废旧电器中废塑料的分选技术
阎
利1，邓
安阳
辉1，赵新2
510300）
（1．安阳工学院建筑工程系，河南455000；2．中国电器科学研究院，广州
摘要：以4种废旧家用电器为例，分析了废旧电器中各种塑料的种类和性能，阐述了密度分选、静电分选、浮选、光电自动分选等多种分选工艺，并对各工艺进行了技术经济评价。关键词：电子废弃物；塑料；分选；循环经济中图分类号：X705
文献标识码：A
文章编号：1008－9500（2009）05－0007－04
SeparationTechniquesofWastePlasticsContainedinWEEE
YanLi1，DengHui1，ZhaoXin2
（1．DepartmentofCivilEngineering，AnyangInstituteofTechnology，Anyang
2．ChinaNationalElectricApparatusResearchInstitute，Guangzhou废塑料混合分选机视频
455000，China；510300，China）
Abstract：VariousplasticsseparationtechniquesofwasteplasticsinWEEEwerereviewed，whichincludedensityseparation，electrostaticseparation，frothflotationandautomaticseparation．Technicalandeconomiccomparisonsofthoseseparationmethodswerealsopresented．
Keywords：wasteelectricalandelectronicequipment（WEEE）；plastics；separation；circulareconomy
塑料被广泛应用于各种电子电器设备中，随着这些电子电器产品大量进入报废期，废塑料在城市固体废弃物中所占比重越来越高，电视机、电冰箱、洗衣机和空调器是常用的4种家用电器，对废旧家用电器中废塑料的再生利用研究已成为世界各国普遍关注的问题［1，2］。
家用电器中含有的塑料种类很多，主要为热塑性塑料（如各种聚烯烃），同时也含有部分热固性塑料（如PU）。表2列出了4种主要家用电器中常用塑料的种类及所占比重［4］，PP、PS、ABS、PVC等最为常见。但在不同家用电器中塑料的种类和比重差异较大，电视机中使用PS最多，电冰箱以PP、PS、ABS和发泡PU居多，洗衣机中主要采用PP，而空调器中PS、PP和ABS占较大比重。
表2
11．1
家用电器中塑料的组成及废塑料处理现状
家用电器中废塑料的材料组成
家用电器主要由钢铁、铜、铝、塑料、玻璃等材料组成（见表1）。塑料在不同家用电器中所占的比重不同，在电冰箱和洗衣机中所占比例为40％左右，在电视机中约占23％，在空调器中约占11％。塑料在由各种废弃电子电气设备组成的混合物中，约占总重量的19％［3］。
表1
4种家用电器中常用塑料的种类及所占比重％
电视机
电冰箱
洗衣机
空调器
塑料种类
PPPSABSASASAPVC
发泡PU聚酯玻纤增强塑料
其它
8．984．51．7－－3．2－－－1．7
24．726．316．3－－7．921．4－－3．4
76．56．23．0－－5．7－2．0－6．6
21．231．910．81．72．510．6－3．78．49．2
4种家用电器的材料组成及所占比重
［3］
％
材料电视机电冰箱洗衣机空调器所有的电子电器设备钢铁铜铝塑料玻璃其它
103223575
504340
―
534336
―
5517711
―
38
28（有色金属合计）
19411
1．2
3410
废旧家用电器中废塑料的处理现状
填埋和焚烧是处理废旧家用电器中各种废塑料
收稿日期：2009－01－12
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目（2006BAF02A17）。作者简介：阎
利（1975－），男，河南安阳人，博士，讲师（内聘副教授），主要从事建筑材料和工程管理研究。
－7－
●综合利用中国资源综合利用第5期
的传统方式。填埋需占据大量场地，若防渗措施不当，极易使产生的渗沥液进入周围地表水体或渗入土壤，对填埋场周围的环境和居民健康构成严重威胁。废塑料直接焚烧可能产生二恶英污染大气，焚烧后的炉底灰中有毒有害物质进一步富集，仍需填埋或进一步的无害化处理［5］。因此，废塑料分选后进行回收再利用则更具优势。可将不同塑料分类收集造粒后用作再生塑料使用，也可通过热解等技术将塑料还原为单体重新参与聚合，实现资源的循环利用。分选效果将直接影响再生产品的质量和性能。分选工艺是废旧家用电器处理中废塑料处理的最重要的环节之一。
目前我国部分地区对废旧家用电器的处理主要以酸洗、火烤等工艺为主。大量的塑料材料被直接焚烧以实现与金属材料的分离，一方面造成了资源的严重浪费，同时也对当地的生态环境造成严重的污染。
发达国家在废家用电器的再生利用方面已进行了有益的尝试和实践。由于人工成本较高、填埋场地有限和相关环保法律的强制规定等原因，发达国家普遍采取整机破碎、机械分选处理的技术路线来处理废旧家用电器。这些国家废旧家用电器中废塑料的处理技术，主要基于较早展开的对报废汽车中废塑料的处理［6，7］、医疗废弃物中废塑料的处理［8］以及塑料饮料瓶中PET／PP／PVC等塑料的分选［9－13］，原始实验数据积累较为充分，工艺技术相对成熟。
3废旧家用电器中废塑料与金属材料的分选
塑料和金属是废旧家用电器中最多的两类材料，它们之间的有效分离分选至关重要。基于塑料与金属材料性能之间的差异可实现塑料与其他材料的分离。虽然塑料的种类繁多，但却具有相近的物理化学性能。例如，密度较小，大多不导电，与金属材料相比机械强度较低等。利用这些差异，可采用涡流分选和电晕静电分选的方法实现它们的高效分离见表3。
表3工艺名称
废旧家用电器中塑料与金属材料的分选工艺
分选原理
分选材料
材料粒径范围
交变磁场和涡电流的
相互作用对导电颗粒有色金属／涡流分选
产生的推斥力（洛仑非金属的分选
兹力）不同材料的导电性能不同，导致不同材料
电晕静
颗粒在电晕电场中表
电分选
面所带电荷不同，从而产生不同的作用力
＞5mm
金属／非金属的分选
0．1～5mm（10mm，对薄片
状材料）
涡流分选是一种在固体废弃物中回收有色金属的有效方法15，16］。当含有非铁磁性金属（如铜、铅、锌等）的废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，这些非铁磁性金属内部会产生感应涡电流。由于废物流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的金属片产生一个分离推力。分离推力的方向与磁场方法及废物流的方向均呈90°夹角。并随废物的固有电阻、磁化系数等特性及磁场密度的大小和变化速度而不同。利用此原理设计的磁选设备可以使有色金属从混合废物流中分离，或者实现轻有色金属材料与比重相近的塑料材料之间的分离。
电晕静电分选属于复合电场分选，根据不同材料导电性能不同的特点，用以分选金属和非金属［17，18］。其工作原理为：电晕电场是非均匀电场，在电场中有电晕电极（带负电）和辊筒电极（带正电）两个电极。当两电极间的电位差达到某一数值时，负极发出大量电子，并在电场中以很高的速度运动。当它们与空气分子碰撞时，便使空气分子电离。空气的负离子飞向正极，形成体电荷。导电性质不同的物质进入电场后，都获得负电荷，但它们在电场的表现行为不同。导电性良好的物质将负电荷迅速传给正极而不受正极作用。导电性差的物质传递电荷的速度很慢，而受到正极的吸引作用，二者的运动轨迹产生差异，从而达到分选的目的。电晕静电分选是废旧家用电器处理中常用的分选方法，可以用于从破碎的电缆中分离铜、铝，以及从破碎后的印制电路板基材（如聚碳
2废塑料分选前的预处理技术
废旧家用电器在破碎前须进行人工拆解，将不适合整体破碎的零部件拆开后单独处理，如显像管、电冰箱压缩机等。对于体量较大、易于识别材料属性的零部件，可直接由人工进行拆解和分选。例如，各种家用电器的外壳、洗衣机的内胆、电冰箱的PU绝热材料等。
废塑料分选前的预处理主要是清洗和破碎。清洗一般为湿法工艺。但由于在破碎过程中强烈的冲击和摩擦作用，塑料表面的灰尘等附着物可与塑料分离，并由通风除尘系统收集，因此有时可不需湿法清洗而直接进入破碎工序。
破碎分为干式、湿式和半湿式破碎3种。干式破碎又分为机械能破碎和非机械能破碎。目前广泛应用的是机械能破碎，破碎作用包括挤压、摩擦、剪切、冲击、劈裂、弯曲等；非机械能破碎是利用电能、热能等非机械能的方法对废弃物进行破碎，包括低温破碎［14］、热力破碎、减压破碎及超声波破碎等。
－8－
第5期阎利等：废旧电器中废塑料的分选技术●综合利用
酸酯PC）中分离铜和贵金属。上，并随气泡上浮于料浆表面成为泡沫刮出，不浮的颗粒仍留在料浆内，从而实现不同材料的分离。在自然状态下，大多数塑料是疏水的，即可浮的，因此要实现塑料的浮选分离就必须使待分离的各组分能够选择性润湿。塑料浮选方法主要有3种：（1）控制界面张力的Gamma浮选；（2）等离子体等表面改性方法的物理调控浮选；（3）表面活性剂吸附的化学改性分选。浮选工艺可弥补密度分选的不足，实现不同塑料的有效分离。表4列出了塑料主要的浮选工艺对比。研究和实践表明，可用于塑料浮选的药剂，包括木质磺酸盐、单宁酸、明胶、白雀树皮汁、司盘、褐煤蜡、月桂醇、聚糖、水玻璃等。在实践中，表面污染状况的不同使塑料表面性能发生部分改变，可适当调整浮选药剂的种类和掺量以达到最佳的分选效果［19－21］。
表4
工艺名称
废塑料的各种浮选工艺比较
原
理
主要方法选择表面性能合适的溶液作为分选媒介，实现多种等离子体处理；电晕放电处理；光学
接枝反应表面活性剂的吸附；湿氧化剂表面
反应
4废旧家用电器中不同塑料之间的分选
化学组成、表面化学性能、密度、玻璃化温度等
方面的差异是实现不同塑料分离的基础。采用密度分选、浮选、摩擦静电分选及光电分选等工艺可有效分离出各种塑料。
4．1人工分选
利用操作人员的识别经验或借助简单的电子仪
器可分选部分体量较大的塑料。例如，各种家用电器的外壳，洗衣机内胆一般为PP材料，电视机外壳一般为PS等。该方法无须设备，对操作者分选经验要求较高。
4．2密度分选
利用材料间密度的差异进行分离的技术称为密
度分选技术。其理论基础主要有3种：一是垂直重力场中矿物粒群按粒度分层、分离原理；二是斜面重力场中矿物按密度分层、分离原理；三是离心力场（回转流）中矿物颗粒按密度分层、分离原理。密度分选技术要求不同材料的进料尺寸和形状不能相差太大，否则无法进行有效分层。因此，破碎后必须仔细分级，采用窄级别物料进行分选。
重力分选直接采用水作为分选介质，将塑料混合物置于水中搅拌并实现分层。该方法设备简单，可实现聚烯烃与其他塑料材料的分选。重介分选不直接采用水为分选介质，而是配制不同密度的混合溶液（如盐水、Ca（NO3）2溶液、乙醇、丙酮溶液等），将不同密度的塑料分离。重力分选和重介分选的分选范围有限，对大量密度接近的废塑料难以分选。
跳汰分选和风力摇床分选是利用不同密度材料在斜面重力场或回转气流中的行为差异，在矿物加工过程中广泛应用的富集不同密度矿物的分选方法。这两种工艺用于废旧家用电器处理中，可实现密度接近的塑料之间的分离。但其对塑料混合物的级配要求较高，塑料颗粒的尺寸和形状越接近，分选效果越好。
Gamma浮选
利用各种塑料固有的界面张力和表面润湿性能的通过物理改性途径改变塑料表面的润湿性能通过化学改性途径改变塑料表面的润湿性能
物理调控浮选
化学调控浮选
4．4摩擦静电分选
由于不同种类塑料的电性能不同，在相同条件
下不同塑料的带电极性及带电倾向也不同。采用摩擦荷电方式的静电分选技术适用于两种摩擦荷电性质差异较大的废塑料的分选［17，18］。
以磁鼓电极接触式静电分离技术为例，分选机由形成静电磁场的回转磁鼓电极和对向的板式电极组成。将摩擦后带电的塑料和回转电极接触并供给静电场，由于离心力和静电力的复合作用，使从回转电极上甩出落下的塑料颗粒由于电位不同而呈现不同轨迹并产生一定的距离，用带有隔板的容器进行分类收集，从而实现不同种类塑料的分选［19］。
4．5光电自动分选
光电分选是基于不同塑料在光谱性能上的差异
4．3浮选
浮选工艺是矿物加工过程中获得高质量精矿的
而进行的自动化分选，又分为吸收光谱（如红外、紫外吸收光谱）、发射光谱（如荧光光谱）和散射光谱（如拉曼光谱）等3种类型。解析塑料材料的红外谱图的三要素是谱峰位置、形状和强度。
有效手段，用于废旧塑料混合物的分离始于20世纪
70年代。浮选是通过在固体废弃物与水调成的料浆
中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入空气形成无数细小气泡，使目的组分黏附在气泡
4．6其他分选方法
－9－
●综合利用中国资源综合利用
源研究，2001（2）：18－21．
第5期
温差分选法，是利用各种塑料脆化温度不同而进行分选，适用于脆化温度相差较大的两种塑料的分选。如PVC和PE，PVC的脆化温度在－40℃左右，而PE的脆化温度低于－100℃，若选择－50℃为冷却温度，则在此温度下PVC脆化变成细块，PE却未被破碎，但该方法分选成本较高。国外也有根据塑料熔点不同而进行分选的工艺，但应用有限［22］。
废旧家用电器种废塑料分选的工艺比较见表5。
表5
废塑料的主要分选工艺比较
优缺点评价
工艺名称分选依据适宜的分选范围废塑料混合分选机视频
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22http:／／
无需设备。对操作者分选
常见家用电器的经验要求较高。主观疏忽
操作者
人工分选外壳、洗衣机内易造成错误分选。若借助
的经验
胆等光谱仪器则可改善分选
密度差异较大的设备简单。湿法，分选范塑料，如PVC和围有限，对大量密度接近
的废塑料难以分选。PP
密度分选密度
设备较复杂。表面污染和
摩擦荷荷电性质差异较塑料中的各种添加剂使
静电分选
电性质大的塑料塑料的荷电性能发生变
设备较简单，适用范围较
密度和荷电性质
表面润广。湿法工艺，消耗浮选
相近的废塑料的
湿性能药剂，产生废液需进行处
分选
适用于各种破碎分选效率较低。电子仪器后的塑料碎片造价较高。
浮选
光电分选光谱性能
5结束语
发展循环经济是实现经济、社会、环境协调发展
的有效途径。作为废旧家用电器处理技术的一个重要部分，废塑料的分选技术也在实践中不断发展完善。随着各地废旧电器再生利用示范工程的相继建成投产，我国在这一领域的工程实践已经展开。在进行废塑料分选技术的选择时，应紧密联系国情，统筹考虑技术、经济和环保等多种因素。我国应充分学习发达国家的成功经验，密切跟踪其技术进展，发挥后发优势，走出符合中国国情的废旧电器处理之路。
参
考
文
献
12
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andelectronicequipment：areview［J］．JournalofHazardousMaterials．B99（2003）：243－263．4
郭廷杰．日本家电废塑料的再生利用及分选技术［J］．再生资
（责任编辑／赵建国）
－10－
这套【在线塑料分选机】安装到传送带上，快速分辨出塑料的类型，并给出指示信号，分拣工人可以根据分选机指示的材料类型快速分拣。这种在线分选机成本低，分选精度高达百分之九十，同时，不需要粉碎塑料，非常实用。
作为专业的光谱和光学技术公司，我们始终本着“精通光学,服务科学”的宗旨致力于发展先进的光学技术为工业,农业,科学研究服务。特别专注于新技术服务三农。 我们根据实际需要,结合专业知识和工作经验,为广大客户提供先进的解决法案。这些测量系统应用于实际工业生产线或农业场所,大大提供了生产率。这就是“服务科学,服务社会”的生动体现。
高光谱 激光 军工科技
网址: 邮箱: [email protected] 电话: 022-27056775
订购电话: 022-27056775 网站: 在线塑料分选机
塑料分选机
这套【在线塑料分选机】用于
安装到传输带上，传送带上的塑料经过分选机时，分选机能够自动探测出塑料的类型，工人可以根据塑料的类型分选塑料。
这种在线塑料分选机与常见的分选机相比，具有如下优势： 1.价格低，节约企业的成本;
2.
对塑料的尺寸无要求，不需要粉碎塑料，不需要清洗材料; 3.对塑料的材料类型没有要求，可以分辨任何材料。 特色：
*可分辨材料类型:PA6PA66,PA12,PE,PP,ABS,PS,PPO,SAN,PC+PET,PC,PC+ABS, PBT,PET,PMMA,POM,ABS+PVC,PVC;PP,PE,PS,PET,PVC,PLA,纤维和多层物质. *自动识别家电和电子电机塑料,汽车塑料,地毯和纺织品,衣服等; *不接触地探测，分辨; *可测量大尺寸塑料制品;
*可测量100cm远的塑料，眨眼间就能探测出塑料类型；
页 2 在线塑料/纺织物分拣机
先进的技术：
这套系统使用先进的光学探测
技术,
除了黑色塑料之外
,所有塑料都被这种分选机快速分辨出类型,并在电脑屏幕上显示出塑料的类型.
可拓展性
这套分选机具有良好的可开发性: 1.如果您发现新塑料类型,在软件里添加即可,分选机在添加后就能分辨新的塑料; 2.分选机可以连接”材料类型指示灯”,告知材料类型.
页 3
中国废塑料 2014 | 5
NRT冠名赞助
光电分选应用经验教训和展望
吕文建
前些天行业里一位专家级老总问我，在他考察的国内所有PET和其它塑料回收工厂里，几乎没有看到运行很好的光电分选机，每条生产线后使用大量的人工在分选，那为什么我们要选择光电分选机？
据粗略的估计，目前国内大概有100台左右的光电分选机，但成功的应用极少，这让光电分选行业和塑料回收业都感到非常尴尬。一方面在“后绿篱时代”精细化，自动化生产是行业发展的必然，同时也因为人力成本的大幅提升和人工不能连续保证产品质量，也让光电分选大规模应用成为唯一选择。但另一方面，无数回收商在使用光电分选机后，根本就达不到当初目标或者离既定目标很远的情况，让后来者感到特别的迷茫。
受中国废塑料杂志专访表示：”NRT 现在要做的一件事情，就是让客户在做决定的时候非常明白购置设备的价值取向，即使企业不买 NRT 的设备，这并不是重要的事情。重要的是，一个客户所做的投资。在一个企业家的一生中，或一个工厂一个时期可能只会有
两到三次这种的大投资。作为专业设备制造商的 NRT 不会让客户在投资的时候什么都不知道，就去盲目的购置或投资。”
NRT作为塑料回收行业的一员，将这些年遇到的事情做出总结，提炼出一些经验和教训。我们不需要在项目不成功时，对失败做出各种“科学解释”的专家，我们需要在项目开始之前促使和保证项目成功的整体解决方案的提供和指导。一、分选的效果其实是整体系统的效果
2014年初，NRT总裁马蒂亚斯（Matthias Erdmannsdoerfer）接
分选设备供应商在和用户进行技术介绍的时候，一般都只介绍分
58
本栏目由NRT提供赞助| THIS COLUMN IS SPECIAL SPONSORED BY NRT
Industry News 行业动态
选厂家互相不了解，很多清洗厂家有自己固定的流程，比如说，有些擅长预洗，或者脱标等等，在配合分选机的时候，清洗厂家一般不轻易改变自己的流程。同时由于清洗和分选对相互的产品不能有很深了解，很难做出非常好的解决方案的。也有些在交钥匙工程的过程中，因为要考虑到整体的价格，清洗厂家更愿意购买设备价格便宜的分选机而忽略了整体方案的最优化。
美国NRT分选技术公司提出了“破碎机之前”的整体分选方案，该方案把清洗线范围重新进行了定义，之前完整清洗线包括：清洗厂家和光选厂家的设备，而新定义将破碎机之前的所有设备归类为分选部分，因为该部分的绝大部分作用为分选（其实整体为一个系统，并且破碎之前的一些预洗也有清洗部分的作用，本划分为概念意义划分），破碎机之后为真正的清洗部分。这样的划分，让分选机厂家更多的对破碎之前的所有方案进行整合和指导。从而将分选提升到和清洗一样重要的地位。
举个简单例子来感受两种的不同：在过去，客户问分选机厂家：“你们设备怕水吗？或者水会影响你们探测吗”。客户问这个问题是因为清洗线厂家推荐预洗或者最起码有喷淋洗。在这样情况下，几乎
选机的特性，分选效率，分选能力等等，分选设备供应商很少关注客户的清洗线的具体情况，同时用户也很少和分选设备供应商去讨论其清洗线的具体细节。分选设备供应商会对用户提供一些参数，这些参数是分选设备单机的参数，也可以理解是分选机最佳状态时候的参数或者说清洗线给予最好配合时候所能达到的参数。而用户一方面不知道分选机需要什么样的配套，另外一方面也不一定达到这样的配套，但用户认为的分选提供的参数是整个系统将来的参数，也是他可期待的最终产品的参数。在这样情况下，最终效果是用户期待落差非常大。也是很多项目没有很好运作的重要原因之一。整体方案和“破碎之前方案”的提出：也有一些厂家意识到这样的问题，他们尝试让清洗线厂家进行“交钥匙”工程来避免双方设备配合的问题。从目前情况来看，最起码在国内，清洗线厂家的“交
钥匙”并没有让这些情况有什么改变。原因有很多：清洗厂家和分
所有分选机厂家回答“不怕水”。然后客户放心的使用预洗和分选，但后来发现非常不好用，又投入非常多人工在分选机后面进行人工分选。但从清洗线和分选机厂家来说，他们的回答都是真实的，那原因是什么呢？
如果是“破碎机之前”的方案会这么办：当客户询问是否怕水的时候，作为方案的提供商会立即提出（比如说）：你的瓶子大部分来自墨西哥，瓶子表面比较脏，这样经过预洗，瓶子表面的水会很脏，在经过压缩空气打出的时候，会很快污染分选机的光源和探测器，不建议预洗，当然以上只是一个假设，会因瓶子不同，要求不同而建议增加预洗功能的。上面那个设备的例子，主要就是瓶子表面较脏，而预洗效果不是太好，导致瓶子表面很多脏水，另外经过预洗脱落的标签也没有除去干净，一同进入分选机，最后形成灾难性的分选结果。这样的情况产生，是孤立的看待清洗和分选，没有形成
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59
中国废塑料 2014 | 5
破碎之前的方案整体考虑
NRT总裁马蒂亚斯（Matthias Erdmannsdoerfer）接受采访时同时希望：“NRT 是通过“真诚”努力，让客户对这个光电分选行业充满清晰的认识，当然NRT 也有NRT 商业的追求，但在有商业追求的同时，NRT 其实在做行业的共同追求，包括 NRT 员工内心和气质上体现的精神。NRT相信，客户之所以购买NRT，一定是NRT具有最合适的技术，最好的质量以及售后服务而给客户带来的利益。没有其它任何原因。
光电分选行业和其它行业一样，不断有新公司，新人加入，也不断有一些公司离开，也有一些人离开这个行业。重新思考光电分选行业，提出几点需要改进的地方和同行以及回收商共勉。2.1 光选销售人员指导客户能力不足
光选设备看似简单，但要做到深刻的了解需要时间来学习和经验的积累，清洗线也是相似的情况，光选行业的销售人员普遍从业时间比较短，因为光选进入中国的时间也不长，不要说对清洗线有深刻的理解，就是对自己的产品很多时候也有吃不准的情况。这样面对一个在本行业里做了很多年的客户，光选设备销售人员根本没有能力去给客户一个方案或者进行指导。
2.2 光选设备销售人员对介入整体方案热情不高
光选行业是竞争非常激烈的一个行业，在一个项目中，理论上，任何一个光选厂家都可能中标得到订单的，这样就出现了销售为导向的技术交流，这样情况下，光选厂家不是太愿意进入更大范围的扩展讨论，会轻易放弃对客户前段的技术指导以迎合客户需求，但也为以后是否能成功应用埋下隐患。
从2013年开始，在中国废塑料杂志的支持下，NRT是唯一一家愿意对光电分选技术进行普及的公司，主要目的是让更多用户理解光电分选设备，认识分选技术并能同时做出适合自己的正确选择，希望NRT这份努力能促进回收行业和光选行业的发展。
目前NRT建立技术指导部门，结合最顶级的清洗方面专家，原料厂家以及自身的光选专业人士，对全球所有咨询NRT设备的用户提供”破碎机之前“的整体方案和指导。我们也欢迎回收行业朋友来我们这里咨询。希望这份努力能让回收业的您从中受益。在行业里有一些成功的回收从业者，在行业里很多年，积累了丰富的经验，但在目前设备，技术，市场巨大转型的时候，如不改变，
过去的经验可能成为阻碍发展的绊脚石。3.1 客户面对实际情况，不夸大，不缩小
很多用户在评估原料和产能的时候，往往比较冲动，当提到原料问题的时候，经常说夸大差料的情况，主要是想，如果一条生产线，很差的料都能做了，那好料进来不就更好了。或者希望产能很大，即使可能不需要这么大的产能，而希望给未来留有余量。
之前国内一用户，在建立生产线的时候，其瓶砖其实就是PET瓶，在他设计生产线的时候，他让设备供应商考虑最差的原料，即杂瓶（俗称442瓶），他们认为如果一条生产线这样差的瓶子都能处理，那我进PET瓶砖肯定一点问题也没有。最好系统根本运行不起来，因为当初6吨/小时进料，只计算了2.4吨PET，当PET从杂瓶变成PET瓶砖，一下进料的PET变成5.4吨/小时，系统就运作不起来了。客观是指，如果您90%是某种情况，而10%是其它比较差的情况，考虑生产线的时候，应该考虑90%的那种情况，而不是10%的差料。因为好料和差料的处理流程和方法是完全不一样的。3.2购买设备尽量考虑设备的价值，而不完全是价格
在选择设备的时候，很多用户经常会购买一些”奇怪“的设备，客户最初从寻找最高性价比开始，到最后选择一个性价比很差的设备。很多客户会花钱买一台很贵的光选设备，但是却会买一些非常便宜或者自己做的配套设备，这样做配套设备的时候的确省钱，却承担这个系统不能良好运作的巨大损失。
3.3建立良好的采购态度，鼓励设备厂家更多关心方案和技术，更少关心销售公关。
设备厂家和用户是一种公平，双赢的合作关系，用户保持和设备厂家正确的沟通，并保持虚心和谨慎的态度非常重要。很多用户会想，钱在我这里，高兴买谁就买谁，这样会让设备厂家放弃专心沟通设备，转而进入价格和销售的公关层面，这样对企业的危害非常大。PET 行业或目前回收业都处于低谷状态，这个时候往往是行业爆发的开始。更好的理解和总结过去，会给我们的未来带来清晰的方向。以上观点受到作者水平和经验所限，有些观点会比较片面。但希望通过对行业的思考，自身的反思来促进光电分选行业在塑料回收行业里的成功运用，来推动中国塑料回收走出低谷。共同实现行业梦，中国梦。
欢迎回收行业的朋友通过邮箱[email protected]或微信 57441370来进行沟通，期待您的观点。
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4 国 外 金 属 矿 选 矿 2006.12
综 述
废塑料选别技术的最新进展
伊藤真由美 等
摘 要 因为地球的资源是有限的,所以节省资源对于保证人们过上富裕的生活是很重要的。为了建立定向循环社会,各种循
环法规已经在日本执行。废的包装材料、家庭用具、汽车和个人计算机已被收集,然后处理回收。用废塑料代替高炉焦炭或燃料,或者回收再生作为塑料原料。为了同样的用户回收塑料,需要研究制定出一种能以低费用和获得高品级塑料的先进分离技术。本文评述了塑料分离技术的最新进展,并叙述了将来需要解决的课题。介绍了用于塑料的重选、静电选、浮选和粉碎设备。列举了分选塑料的工业规模试验和实验室试验结果。还详细列举了主要塑料的特性。
关键词 废塑料 分选 再生 回收 重选 浮选 电选 破碎
概 述
在现代生活中,塑料被广范地应用,因此废塑料
数量也就随之增多。但是,因为地球上原料资源有限,为了保证人们过上富裕的生活,必须在使用领域内使物资有效的循环,努力节约资源。在考虑废弃物循环利用流程时,应该用有效的回收、运输、粉碎和选别的方法处理废弃物,以得到纯度高、清洁的、并具有同样机械性能的物料。按各自用途而应用塑料时,现阶段的再循环技术无论是成本或质量都不如原清洁塑料。但是,将废电线包皮返回用作电线包皮材料,将废家电或个人计算机材料返回用于家电或个人计算机材料已经部分实际应用了。提高循环处理流程的效率,建立材料返回的系统,是创造下一代资源节约型社会所不可缺少的。
在日本,为了建立循环型社会而执行各种再循环法,对容器包装塑料、家电、汽车、个人计算机等分别进行回收、运输和整体解体。塑料的再循环法也包含高炉还原剂或热的回收利用,所以,在现阶段,这两项也包括在再循环效率之中。但是,另一方面,很多企业正在推行易解体设计和材料规格统一做法,使一部分塑料向同一用途,或者向高附加值用途的再循环成为可能。例如,由于所废弃的旧制品中的树脂老化,其等级也与制造时所用的原清洁树脂有很大差别,为此,正在开发使再生原料升级处理的技术。用污染严重、种类混杂的容器包装塑料垃圾作为高炉还原剂或热回收是不得已而为之,但在废塑料中,也有一部分质量高的塑料作为热能来回收,仅提高再循环效率是不能令人满意的,考虑再循环,环中,对主要废塑料选别技术和异物除去技术的要求将会越来越高。
本报告的重点是塑料与塑料之间的分选。在介绍实际应用的技术与最近研究进展的同时,并叙述了将来需要解决的课题。
1 塑料与塑料之间的分选
具代表性的塑料有4大类常用树脂:PE、PP、PVC和PS,它们约占塑料产量的70%。还有经常使用的PET、ABS、PC、甲基丙烯树脂、PA(聚酰胺)和POM(聚缩醛)等。但是,塑料即使材料相同,由于添加剂的影响,在很多场下其性质可能不相同。表面恶化和污染也影响其可选性,所以,塑料之间的分选一般都是困难的。图1列出了具代表性塑料的密度。林等人对废家电所用塑料的调查结果表明,烯系列塑料(PE、PP)的密度为0 90~0 94g/cm3;苯乙烯系列塑料(PS、ABS)的密度为1 02~1 15g/cm3;PVC系列塑料的密度为1 35~1 44g/cm3。这与Shent等人的测定值略有不同。恒川等人对复印机所用的各种塑料调查的密度值为:PS为1 03g/cm3、PPE(聚苯基乙醚)为1 08g/cm3、ABS为1 14~1 22g/cm、PET为1 71g/cm。这与Shent等人的测定值有很大不同。在利用物料性质差异对不同种塑料分离时,改变分选密度可以在物质性质差别较小时,使分选设备得到较高的分选效率。
在塑料选别中经常应用主要的选矿方法(如表1所示)。这些技术主要应用物理方法将采出矿石中的有价物质提高到可以冶炼的品位。由于矿石品,,3
3
2006.12 国 外 金 属 矿 选 矿 技术得到不断的发展,目前已成为浪费少、分离精度高的分离技术。近年来,人们试图将这些技术用于废塑料等废弃物的资源化上,并且一部分已得到实际应用。但是,矿石的处理性质和形状(如密度、颗粒粒度、颗粒形状、单体解离度、表面状态和反应性等)与废塑料有显著不同,即使原样使用也能得到某种程度的分离,但难于高精度的选别。例如,煤(精煤)的密度与1 3~1 4g/cm左右高密度塑料的密度比较接近,但塑料破碎物的形状有纤维状或薄片状等。用选别粒状煤与废石的重选别装置也难于高精度地分选塑料。现在正在大力研究开发既实用,又能以高精度分选塑料的选矿技术。
表1 选矿技术在塑料分选中的应用
分选方法
风力分离浮沉分选
重力湿式旋流器分选
离心浮沉分选跳汰分选
静电性质干式静电分离润湿能力湿式浮选干式手拣选可磨度选择性粉碎
干式
性质
塑料给料粒度/mm
-8+2-8+2-15-15-50+0 5-8+2-10+2+20
3
5
实用装置也比较多。1 1 1 风力选别
干法不用水处理,但饮料剩余液污染PET瓶
时,必须在选别前要洗净,这时就减少了干法的优点。在如图2所示的 之 字形或圆筒型选别装置中,密度大的或空气对其阻力小的塑料颗粒克服从下向上吹的风力,而落入下部被回收,而被风力吹起的颗粒可在上部回收。由试验观察可知,不仅可以根据密度差,而且可以根据形状差别,很好地分选PET瓶的PET薄片(下沉物)和薄膜状标签(PE、PP、PS和PET,浮上物)。平岛在提高塑料分选效率的报告中,测量颗粒与 之 字形风选机内壁冲击发出的声音,以便在线监控产物的回收率和品位。他还在分选机给料部位及上部的外壁处安装AE传感器,测量冲击时的相对能量。这两个相对能量分别与给料量和上部产物回收量密切相关,故可以由这两个测得的能量求出下部产物成品率。下部产物中标签塑料片的含量可用以空气流速和下部产物成品率作为变量的二元回归方程式表示,所以,如果已知空气流速,那么测量两个相对能量就可监视下部产物的成品率和标签含量。保持合适的空气流速,便可以获得较高的分选效率。因此,在进行高精度选别时,重要的是在给料变动时通过对过程的监控而得到目标纯度的产品。
1 1 根据密度差的选别技术
颗粒在流体中的沉降速度(或上浮速度)与其密度、粒度和形状有关。如果颗粒经制备后其粒度和形状适于选别时,那么在适当流体中,则可利用密度差加以分选。在这样的分选装置中可以利用空气、水和重液进行。因为塑料主要含碳和氢,所以,它们的密度分布在0 9~1 7g/cm3窄的范围内。即使是同类塑料,也因添加剂等不同,其密度也会不同。因为各种塑料混合物的密度差很小,所以不能完全按密度差来分选塑料。在塑料之中PVC的密度较高,比较容易选别,故可将废PVC塑料分选出来,作为高炉还原剂或热回收利用等,或供给再循环再用。以PVC回收和PVC除去为目的实用装置也较多。如图1所示,PET也是密度较高的塑料,故分选的
图2 之 字形风力分选机
用图3所示的风力摇床可分选塑料。其原理如下:使倾斜的盘面做往复运动,同时,从带网眼的床面底部吹入空气。由于振动和与床面摩擦,床面上
图1 塑料的密度
,
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率。但是,由于不纯物或微粒子的混入、溶液密度的变化等,在选别后必须净化,再对重液的成分进行调节和控制。
气流使颗粒向上,从而使颗粒与床面及颗粒之间的摩擦系数减小。其结果是,没有上升的高密度颗粒多在与盘面接触的上侧,容易上升的低密度颗粒向
下侧移动,因而可以使两者分离。根据大井等人的研究,可从PE与PVC的混合试料(85 15)中得到高含量的PE(其中(PVC)含量仅为0 8%)和高回收率(99%)。Dodbiba等人指出,只用风力摇床分选3种塑料混合物不能得到高的分选效率,建议采用包括有风力摇床和摩擦带电静电分选法的联合流
程。
图4 用于分选塑料的水力重选机
图3 风力摇床
1 1 2 在水中的重选
浮沉分离是将塑料放入水或重液中,使比溶液密度小的塑料浮起,使密度大的塑料下沉而进行选别的过程。这种方法只适用于粒度较粗和密度差较大的物料分选。从图1可知,PE、PP发泡氨基甲酸乙酯在水中浮选;PET、PVC、PS、ABS下沉。在图4的装置中,先将塑料洗净并在搅拌混合槽中与水很好地混合后,给入选别装置筒体的中部。在筒体内,产生层流状的上升流与下降流,密度大的PVC塑料与下降流一起从下部排出口排出。而密度小的PE、PP等塑料随上升流从上部回收。若在选别处产生如图5的主水流和上升水流两个流,那么可以用它分选由3种塑料(PS、PE、PVC)混合成的给料。给入的混合塑料中,因PE密度比水轻而随主水流浮起,PS与PVC沉降,因为两者有一定的密度差,在上升水作用下,分别在不同位置落下,可以将它们分开。即密度大的PVC富集在给料口附近,密度小的PS位于远处落下。用这种分选机可将废家电塑料分为有直接关系的PE和PP、有苯环的苯乙烯系列的PS和ABS及PVC等3种产品,以作为不同材料再循环使用。上述装置是在重力场中用水进行选别的,但如果用密度比其小的溶液(水/乙醇混合液)或密度较大的溶液(NaCl溶液、Ca(NO3)2溶液、
Na,图5 用于分选塑料的水力重选机
在矿物加工中,离心力场沉降速度一般比重力
场要大,所以对微粒(0 5mm以下)可以在离心力场中进行选别。利用离心力场装置分选10~15mm以下的塑料颗粒可以说是有效的。近年来,在矿物处理的领域,正在大力研究适于分选数十微米以下超微颗粒的重选设备,如多重力分选机和尼尔森选矿机。但是,废塑料在数毫米左右就单体解离了,所以自古以来就有的水力旋流器等得到了使用。
水力旋流器、Tr-iFlo型三产品旋流器和Lar-codems分选机概略图如图6所示。这些装置为圆锥形或圆筒形,对于圆锥形的水力旋流器,给料矿浆从给料口沿切线方向压入,在内部产生涡流。由于负压作用在涡流中心形成空气芯。沿切线方向高速给入的颗粒照样在水平面内与涡流一起运动。此时,颗粒受到指向圆外方向的离心力和由涡流中心负压的向内方向的吸引力作用。半径大或密度大的颗粒受到的离心力大,颗粒向涡流外侧移动,随着涡流向下运动,并从下部排出。在指向内方向的吸引力作用下,半径小或密度小的颗粒随着涡流中心附
2006.12 国 外 金 属 矿 选 矿 近的上升流一起从上部排出。旋流器所用的液体可以是水或重液。Tr-iFlo型三产品旋流器和Lar-codems分选机的分选原理与水力旋流器相近,从重
液注入口沿切线方向压入重液,产生涡流,但在重液注入口附近,高密度产物出口的形状比较复杂,其中的紊流度也比圆锥形旋流器注入口和排出口附近的紊流度小,因此分选精度高。但是,由于塑料之间的密度差小,用这两种分选机时紊流会对分选产生一些影响,例如颗粒的形状会产生影响。Ferrara等人研究了塑料颗粒的粒径和形状(立方体颗粒、平板状颗粒和细长颗粒)对于圆锥形旋流器和圆筒形的Tr-iFlo型三产品旋流器分选结果的影响。结果表明,圆锥形旋流器分选粒径不同或形状不同组成的给料的分选效率比圆筒形旋流器要差。Tr-iFlo型
三产品旋流器分选立方体颗粒也比分选细长颗粒要快些。但即使是分选细长颗粒,因EP(分离精度)为0 007g/cm3,所以分选它们还是有可能的。塑料的润湿性也影响可选性。Pascoe等人报道,由于界面活性剂可使塑料亲水化,因而可提高Larcodems分选机的分选效果。研究了这些旋流器在分选用于食品容器的材料类或汽车部件材料的各种废塑料的可能性,
其中一部分已用于实践中。
7
跳汰分选是利用颗粒的沉降速度因其密度不同而异的原理。向位于水中固定筛网上的颗粒层给予上下脉动的水流,使颗粒按其密度差别在筛网上分层。跳汰在选煤领域中很早以来就在使用,即使现在,它仍是主要的选煤技术。在跳汰过程中,由于颗粒在颗粒层中,一面上下反复波动,一面分层,所以有多次分选机会,相互混入的损失少。如果处理的对象之间有相对大的密度差的话,则可以利用分层进行分选,即使处理的对象的组成发生变化,也可以迅速调节操作参数,控制产物的品位。可以认为,跳汰适于分选废塑料。用制造复印机所使用的3种塑料混合物进行的跳汰半工业试验结果如表2所示。试验表明,可以得PS含量高的最上层产物、ABS含量高的PET中层产物和PET含量高的最下层产物。该工厂使用TACUB型跳汰。因TACUB型跳汰机具有优异的选别特性,故现在以它作为基础对跳汰机进行改良和开发,用以ASR(废汽车剪切碎屑)或废家电等作为对象进行验证试验。恒川等人为提高跳汰分选精度进行研究,他使用分批式的TACUB型跳汰机分选密度很接近的ABS(1 05g/cm)和PS(1 08g/cm)的小球试料的分离。试验表明,即使密度差仅为0 03g/cm3,也可以找出获得各自含量分别为99 9%的两个产物的选别条件。试验还发现,即使塑料的密度差相同和选别条件相同,由于试料的表面性质不同,分选结果也产生差别,特别是由于润湿性不同而产生。如果有效地利用塑料的润湿性差别,则用跳汰选别法也可以分选没有密度差别的塑料。掘等人发现矿石分层行为与塑料分层行为不同,详细地掌握分层行为、改良筛
3
3
图6 旋流器类分选机
下水脉动波形,优化分选时间,就可提高分选精度。
德国KHDHumbolt公司研制了应用离心力的CENSOR分选机(如图7所示)。上述利用离心力
的旋流器选别装置由于选别区域小,给料之后通过离心力和吸引力在瞬间进行选别,因此分选精度不那么高。对此,CENSOR分选机利用1500倍重力加速率的离心加速度,分选时间为20s左右,由于分选时间比水力旋流器的长,所以可提高分选精度。在德国用它分选由DSD(德国的容器包装再循环法人)收集的包装的塑料。例如,使用CENSOR分选机进行两段处理,第一段用水作为介质,分选比水还轻的烯类(PE和PP);在第二段用密度为1 1g/cm的溶液作介质,分选PS等其他杂质。即使在日本,3
图7 CENSOR分选机示意图表2 混合塑料跳汰分选结果
跳汰产品
含量/%PETABS
PS0 0
回收率/%PETABS100
96 6
96 8
0 954
PS
牛顿效率0 999
跳汰 筛下产品99 90 1跳汰 筛下产品跳汰 筛上产品
0 0
0 098 71 3
3 396 7
把容器包装塑料作为高炉还原剂而利用的方法,仍
,,
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此时具有中间带电特性的塑料,由于经表面活性剂处理,而由带负电性转变为带正电性。
间具有密度差,但由于粒径不同对重力有影响或由于形状不同对阻力有很大影响。作为静态装置的浮沉分离,由于利用颗粒在水流中的沉降速度之差,故会出现粒径或形状之差的影响,分离精度不太高,该分选法仅限于分选规整的粒状、比较粗大的颗粒。在利用离心力作用的分选装置时,由于在高速涡流中的分离,故易引起不同塑料的相互混夹。为了提高分选精度,必须像Tri-Flo型三产品旋流器那样,采取有精选或扫选功能的构造,延长分选时间,对混入的颗粒给予再选别的机会等。1 2 静电分选
静电分选受塑料添加剂均匀程度(已知可以选别)、湿度的控制的试料干燥程度制约,但由于是干法,故有节省水和能分选没有密度差的塑料等优点。塑料的电传导性一般较低,但可以利用其相互间的摩擦,使其一种带正电,而另一种带负电(摩擦带电)进行分选。塑料摩擦带电的带电量决定于同固体接触时的电荷移动量与离开时的电流量,电荷移动的原因有由固体或固体表面的性质所决定的电子或者离子的移动,以及由物质移动引起的电荷移动。对于固体性质或固体表面性质引起的电荷移动,可以由物质的功函数来定性预测。功函数是从固体表面向外取出1个电子所必需的最小能量,如果两种固体相互接触,则电子从功函数小物体向功函数大的物体移动,失去电子的一方为带正电,得到电子的一方带负电。对于不良导体,难以从理论上预测功函数,而是根据与已知物质接触的实验得到功函数值。各种塑料带正电或带负电的难易顺序如图8所示。如果图8中任意两种塑料相互摩擦,则图中位于左侧的塑料带负电,右侧塑料带正电。这样,在如图9所示的高压电场中,带电的颗粒吸引在带不同符号电荷的电极一侧,而被分离。表面清洗可消除添加剂的影响,在表面极性基的作用下表面很容易带电。PVC由于以Cl基为起因,大部分PVC塑料带负电,故可以从混合塑料中除去PVC。但是,如果混合物中PVC的比例过高,则不能全部带电。带电阻止剂等对带电过程有很大影响,这在分选中会产生问题。水分也影响带电过程。由于30%以上的相对湿度就会影响塑料分选,故在夏季多湿的日本,控制湿度是必要的。Kamptner等人的实验室规模试验结果表明,塑料的混合比例、湿度、带电阻止剂、粒径、形状等参数对分选结果有明显的影响。还有报道称,为了提高电选的精度,在电选前用一种表面活性剂
,,
图8 塑料摩擦带电顺序
图9 静电选过程
在日本静电选的实际应用有:从废家电的混合塑料中除去PVC;或从PVC瓶再循环中除去PET;分选废电线包覆材料。废电线包覆材料不含卤素或铅,容易再循环,PE主体反馈电缆的使用量在增大,它与PVC密度接近,用原来的分选系统难分离。而用二段摩擦带电静电分选机可分选反馈电缆、PVC和PE。还研制了比传统电选机分选精度更高的选别设备,有的已达到了实用水平。在德国的KaliandSalz公司的ESTA法中,预先用化学药剂处理塑料表面,这样可以将制造饮料瓶的PET和PVC,以及使用后丢弃的注射器PE和PP分离开。V-stat型电选机的特点是,可在短时间内以大处理量用流态化层反复摩擦粒度分布范围广的废塑料,它在制造饮料瓶的PET与PVC的分选中得到实际应用。在美国用电选法分离用于减振的塑料也得到实际应用。
片状的塑料摩擦带电时,容易发生非对称摩擦,同时由于片状容易受空气阻力的影响,所以片状摩擦带电后的塑料重力下落的地点不固定。因此,研究了流态化层上部排料的电选机和利用振动输送的静电分选机。为了用静电选分选良导体和非导体,研究了静电与电晕放电结合式电选机和对要分选的塑料进
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