Ежегодное потребление полиэтилена в России составляет около 1,7 млн. тонн. Значительная доля полимера идет на изготовление товаров с ограниченным сроком службы, то есть являющихся источниками отходов.
Следовательно, из года в год вопрос утилизации данного сырья становится все острее.
Полиэтилен представляет большой интерес для бизнеса по переработке по нескольким причинам:
- эта ниша относительно свободна;
- большое количество отходов – это доступное сырье и масштабируемость производства;
- низкая себестоимость обеспечит спрос на вторичные продукты.
Далее будут рассмотрены способы переработки отходов этого полимера и использование вторичных продуктов для производства изделий.
Виды отходов ПЭ
Полиэтилен представляет собой продукт полимеризации этилена (C2H4) – непредельного газообразного углеводорода, первого в олефиновом ряду.
В природе соединение практически не встречается, а в промышленности его получают методами крекинга высокомолекулярных составляющих нефти, дегидрирования этана, а также дегидратации этилового спирта.
Процесс полимеризации представляет собой разрушение одной из связей в молекуле H2C=CH2и соединение мономера -H2C-CH2— в нециклическую цепочку. На протекание процесса оказывают влияние температура, давление и вид используемого катализатора.
В промышленных масштабах синтезируют четыре вида полиэтилена, различающихся структурой и свойствами:
- ПВД(полиэтилен высокого давления) – прозрачный и эластичный материал с низким пределом прочности. Молекула вещества имеет большое количество боковых ответвлений, не позволяющих создавать кристаллическую структуру. При температуре 103 – 110 °C полимер переходит в жидкое состояние и имеет высокую текучесть. ПВД применяется для производства упаковочных материалов: пленки, контейнеров и пакетов.
- ПНД(полиэтилен низкого давления) – более прочный и жесткий в сравнении с ПВД. Полимерные нити имеют линейную структуру с небольшим количеством ответвлений, благодаря чему при комнатной температуре около 80 % вещества находится в кристаллическом состоянии. Температура плавления составляет 125 – 132 °C. ПНД устойчив к воздействию большинства химикатов. Из него делают мусорные пакеты, емкости для масел, кислот, растворителей, безнапорные трубы.
- ПСД(полиэтилен среднего давления) – смесь ПНД и ПСД. Материал сочетает преимущества обоих видов полимеров и используется в производстве пленок, мешков, выдувной толстостенной тары.
- ЛПВД(линейный полиэтилен высокого давления) – эластичный и мягкий материал с высокой сопротивляемостью разрывам, проколам и другим видам разрушения. Благодаря способности к окрашиванию, большая часть таких полимеров используется для производства стретч-пленки, многослойных материалов и ламинатов.
Технологии рециклинга
В России наиболее широкое распространение получили две технологии переработки полиэтилена: производство вторичной гранулы и пиролиз.
Первая предполагает возврат полимера в производство, а вторая – получение энергетически ценных газов и жидкостей, которые могут быть использованы в качестве печного топлива, а также в производстве других видов органических соединений.
Термомеханическая — производство гранул
Термомеханический рециклинг — производство гранул из отходов полиэтилена. Технологияне позволяет преобразовывать ПНД в ПВД и наоборот
Однако для придания вторичному материалу требуемых технологических свойств – жесткости, пластичности или текучести при нагреве – в ПНД добавляют ПВД и наоборот.
Производство гранул из отходов полиэтилена производится по следующему алгоритму:
- Сбор и сортировка. Степень готовности к переработке зависит от размеров, состава, степени сохранности и загрязненности сырья. Отходы сортируют механическим способом и вручную.
- Измельчение. На высокопроизводительных линиях дробление до нужной фракции выполняется в две стадии: при помощи шредеров и дробилок. Между ними устанавливают гидроциклон или флотационную ванну для отделения твердых и тяжелых частиц.
- Промывка. Как правило, промышленное и коммерческие отходы более чистые, чем бытовые, и в некоторых случаях их не промывают. Тара из-под молока, наоборот, может потребовать двойной промывки.
- Сушка. Измельченное и промытое сырье поступает в центрифугу, где из него удаляются лишняя влага, а затем в камеру термической сушки.
- Агломерация. Процесс протекает под давлением и при повышенной температуре, представляет собой частичное расплавление и спекание полиэтилена в катышки.
- Гранулирование. В грануляторе полимер подвергается нагреву до температуры плавления, очистке от твердых и жидких примесей, дегазации. Также происходит перемешивание смеси и усреднение ее состава. Масса под давлением проходит через отверстия – формовочные фильеры. Струйки расплава охлаждаются водой и сжатым воздухом, после чего режутся на готовую гранулу.
В современных линиях по переработке ПВД и ПНД вместо агломераторов используют пласткомпакторы.
Использование вторичной гранулы в производстве готовых изделий
Если соблюдать технологию переработки, использовать качественное оборудование и ответственно подходить к процессу сортировки, вторичная гранула практически не уступает по качеству первичной.
При изготовлении конечной продукции она может частично или полностью заменять синтезированный полиэтилен.
Компоненты
В производстве используется вторичная гранула ПНД, ПВД, ЛПВД, а также смесевые составы.
В качестве добавок могут использоваться:
- порошок PEX;
- полипропилен;
- каучуки и другие эластомеры.
Какие изделия можно получить из вторсырья?
В таблице показано, какие изделия и добавки создаются из разных видов вторичного полиэтилена:
Вид отходов |
Готовые изделия |
Пленка ПВД из промышленных и коммерческих источников |
Упаковочные материалы |
Пленка ПВД, собранная путем сортировки бытовых отходов |
Гранулы для литья |
Стретч |
Гранулы, добавляемые в другие виды сырья в качестве модификатора |
Выдувная тара для пищевых продуктов и бытовой химии |
Безнапорные трубы |
Толстостенные канистры и бочки |
Безнапорные трубы, древесно-полимерные композиты, геомембраны. |
Многослойные пленки |
Добавки в другие виды сырья |
Кабельная изоляция |
Наполнители для гранул ПВД и ПНД |
Пленка сельскохозяйственного назначения |
Гранулы для добавления в литьевые изделия и новую пленку |
Наша компания занимается производством оборудования для переработки полиэтилена , также нами разработана технология переработки полимерных отходов с полигонов утилизации ТКО.