Tak działa instalacja do recyklingu butelek PET

W naszym kraju opróżnia się ponad 100 tys. ton butelek PET. Jedna tona materiału równa się 25 tys. butelek powstałych z tego tworzywa. Tymczasem wciąż relatywnie mało firm zajmuje się przetwarzaniem opakowań z plastiku na surowiec wtórny. To problem, bo butelka PET może leżeć na śmietnisku nawet 400 lat. Pierwszym polskim przedsiębiorstwem, które kilka lat temu uruchomiło instalację służącą do recyklingu tego typu butelek, jest toruński zakład Elana PET. Prezentujemy jak działa instalacja do recyklingu butelek.

Pozysk surowca pozwala na usunięcie ze środowiska naturalnego około 500 ton butelek PET miesięcznie. Przez godzinę zakładowy młyn potrafi zmielić niemal 100 tys. butelek. Dzięki temu powstaje surowiec - polimer o handlowej nazwie ELPET. Ma on postać płatków lub regranulatu o różnym zabarwieniu. Jego odbiorcami są duże przedsiębiorstwa produkujące preformy i butelki do napojów.

Przerobem odpadów zajmuje się w Elanie PET specjalny zakład recyklingu. Odpady pozyskuje się dzięki selektywnej zbiórce oraz segregacji prowadzonej na wysypiskach. Wśród nich znajdują się tworzywa w postaci nakrętek i butelek po chemii gospodarczej. Po selekcji zostają dostarczone podmiotom przerabiającym i utylizującym je.

Urządzenia wchodzące w skład linii recyklingu cechują się niską energochłonnością. Nie wymagają podgrzewania krążącej w obiegu wody.

Butelki PET trafiają z magazynu do hali produkcyjnej w postaci sprasowanych bel. Następnie są transportowane do specjalnego bębna przesiewowego, gdzie odbywa się separacja mechanicznych zanieczyszczeń. Dalsza segregacja butelek następuje według rodzaju polimeru i odbywa się na taśmach transmisyjnych.

Specjalnie posegregowane butelki PET rozdrabniane są w młynie na płatki. Kolejny etap procesu, to użycie separatora etykiet, dzięki któremu brud i pył zostają oddzielone od przemiału. Przemiał podlega z kolei separacji flotacyjnej mycia. Polega ona na oddzieleniu papieru, PP i PE. Na końcu przemiał jest suszony.

Kiedy surowiec jest już przygotowany rozpoczyna się regranulacja. Odbywa się wytłaczanie przez ekstruder, a potem krojenie. W ten sposób powstaje regranulat PET o rozmaitym zabarwieniu i granulacji.

Jeśli chodzi o linię recyklingu, to PET jest myty tylko przy wykorzystaniu wody krążącej w układzie w obiegu zamkniętym. Świadczy to o nowatorstwie linii myjącej. Świeża woda przychodzi najpierw do jednego z dwóch separatorów flotacyjnych, a potem z powrotem do samego początku systemu poprzez układ pomp odbierających ją z każdego urządzenia i podających do urządzenia poprzedzającego.

Jeżeli świeża woda jest stosowana przez cały czas, wówczas punkt jej spustu znajduje się za mechaniczną jednostką filtrującą z pierwszego separatora flotacyjnego. Jeżeli zostanie zastosowana koncepcja ultrafiltracji wody, wtedy obieg wody będzie nieco inny, ale czysta woda nadal będzie zasilała w pierwszej kolejności drugi separator flotacyjny, a obieg będzie się kończył na jednostce filtrującej.

Dzięki układowi ultrafiltracji możliwe jest ponowne wykorzystanie wody w procesie mycia płatków. Dzieje się tak dlatego, że układ, o którym mowa, oczyszcza wodę z zanieczyszczeń, co pozwala na jej ponowne użycie.

Urządzenia wchodzące w skład linii recyklingu cechują się niską energochłonnością. Nie wymaga podgrzewania krążącej w obiegu wody.

Instalacja recyklingu

Na poszczególne elementy składowe instalacji recyklingu odpadowych butelek PET składa się linia do wstępnej segregacji butelek, linia płatkowania, oczyszczania i mycia oraz linia regranulacji. Warto po kolei omówić wszystkie te części.

Linia do wstępnej segregacji, to stanowisko do rozpakowywania i otwierania bel z odpadowymi butelkami. Wyposażone jest w taśmę transmisyjną z automatycznie zatrzymującym taśmociąg wykrywaczem metali. Dzieje się to w momencie odnalezienia jakichkolwiek części metalowych.

Ponadto w ramach linii funkcjonuje też przesiewacz obrotowy, bębnowy zapewniający wstępne oczyszczenie butelek z drobnych ciał stałych, takich jak nakrętki lub kapsle. Ważnym fragmentem wyposażenia jest również pozioma taśma transmisyjna rozdzielająca butelki PET na kolory oraz ułatwiająca selekcję i wyodrębnienie wszelkich zanieczyszczeń. Taśma transmisyjna zasila też młyn posegregowanym odpadem.

Dużo bardziej od linii do segregacji rozbudowana jest linia płatkowania, oczyszczania i mycia. Rozpoczyna ją młyn wodny z sześcioma rotującymi nożami i dwoma nożami stacjonarnymi, sitem o średnicy 10 mm, a także hydraulicznym koszem samowyładowczym i ślimakowym transporterem przemiału.

Linia wyposażona jest również w separator etykiet. Jego zadaniem jest suszenie rozdrobnionych płatków i usuwanie większości etykiet papierowych i plastikowych. Możliwe jest to przy pomocy użycia cyklonu wykorzystującego strumień powietrza.

Istotnym elementem całości są też silosy magazynująco - zasilające, a także szafa sterownicza dostarczająca zasilanie elektryczne i kontrolująca pracę systemu linii wstępnej segregacji.

Całości dopełnia separator flotacyjny z dozownikiem o regulowanej prędkości dozowania, system powierzchniowego mieszania wywołujący obniżenie napięcia powierzchniowego oraz ślimakowy transporter płatków PET.

Transporter ślimakowy umieszczony jest na dnie zbiornika. Wysokociśnieniowy hydrocyklon z pompą wirnikową usuwa polimery pływające - głównie poliolefiny - oraz inne frakcje lekkie. Pompa recyrkulacyjna z kolei zamyka obieg wody.

Nieodzownym elementem linia płatkowania, oczyszczania i mycia jest też płuczka wirowo -osuszająca. Jest ona przeznaczona do ostatecznej eliminacji pojedynczych zanieczyszczeń. Jej użycie oznacza końcową fazę mycia połączoną z osuszaniem.

W skład linii płatkowania, oczyszczania i mycia wchodzi też drugi separator flotacyjny posiadający kosz zasilający, system mieszania powierzchniowego, ślimak denny transportujący płatki PET, a także pompy wodne zasilające układ oraz automatyczny system kontroli poziomu wody. Linię kończy sito wibracyjne do suszenia polimeru z nadmiaru wody, suszarka wirowa do płatków PET oraz silos na gotowe płatki.
Ostatnim elementem składowym instalacji recyklingu jest linia regranulacji.

Jest ona zbudowana z systemu osuszania płatków PET, który posiada wskaźnik temperatury i poziomu surowca. Suszone płatki osiągają wilgotność nie większą 0,1 proc. W otrzymanych płatkach PET nie powinno występować żadne zapylenie, gdyż w następnym etapie procesu poddawane są one topieniu i wytłaczaniu.

Do wytłaczania służy wytłaczarka ślimakowa z odgazowaniem próżniowym i wziernikami. Ślimak wykonany jest ze specjalnej stali utwardzonej i azotowej.

Pozostałe części składowe linii regranulacji, to szafa sterownicza kontrolująca działanie wytłaczarki, głowica wytłaczająca nitki polimeru, wanna wodna do chłodzenia nitek polimerowych, a także granulator do cięcia nitek polimerowych. Granulacja PET odbywa się na specjalnych nożach, a wielkość granulek jest uzależniona od szybkości cięcia.

Ciąg technologiczny

Po przedstawieniu wyposażenia, z którego zbudowana jest instalacja recyklingu, warto przyjrzeć się funkcjonowaniu całego ciągu technologicznego. Wyróżniamy tu kilka podstawowych faz: sortowanie, mielenie (płatkowanie), oddzielanie naklejek, mycie i oczyszczanie, cyrkulację wody w całym systemie oraz regranulację.

Sortowanie rozpoczyna się od tego, że bele odpadowych butelek PET dostarczane z magazynu są otwierane przez przecięcie pasków opakowaniowych. Potem trafiają na pas transmisyjny z wykrywaczem metali, gdzie odbywa się sortowanie zgubne. Polega ono na oddzieleniu wszystkiego, co nie jest PET - em. W ten sposób separowane są od Pet-u puszki metalowe i butelki z PE. Jeśli detektor odkryje jakikolwiek metal, następuje wówczas natychmiastowe wyłączenie pasa transmisyjnego.

Na końcu przenośnika taśmowego butelki PET trafiają do przesiewacza bębnowego, gdzie ponownie oddzielane są materiały inne niż PET. Tym razem szuka się kamieni oraz wszelkiego rodzaju brudu. Obrotowy przesiewacz bębnowy z powodzeniem wyłapuje też drobne elementy z PVC. Pomaga ponadto w usuwaniu nakrętek z butelek, gdyż w wyniku obrotów bębna następuje ich poluzowanie.

Następnie cały proces trafia na poziomą taśmę transmisyjną. Są dwa sposoby jej wykorzystania: sortowanie pozytywne i sortowanie negatywne.

Pierwsze polega na tym, aby wybierać z poziomej taśmy transmisyjnej wyłącznie butelki innego koloru i rodzaju, niż kolor i rodzaj butelek przerabianych. Później należy wrzucać je do odpowiednich pojemników. Dzięki tej metodzie otrzymujemy produkt o bardzo dobrej jakości. Do układu mielenia nie dostają się bowiem jakiekolwiek niepożądane ciała.

Minusem tej metody jest konieczność oddelegowania minimum jednej osoby do sortowania. Odbywa się ono bowiem ręcznie. Dzięki temu na przenośniku taśmowym zostaje odseparowany jednobarwny materiał PET. W dalszej fazie procesu dostaje się on na taśmę transmisyjną zasilającą młyn.
Kolejnym etapem procesu technologicznego jest mielenie, czyli płatkowanie oraz oddzielanie naklejek.

Jak wygląda oddzielanie naklejek?

Specjalny separator etykiet pracuje z przeciw-przepływem, gdzie naklejki są oddzielane od płatków PET. Separatorem jest przepływające powietrze. Porywa ono ze sobą naklejki, brud, pył, a następnie przechodzi do cyklonu, gdzie jest filtrowane. Po oddzieleniu zanieczyszczeń płatki PET są pneumatycznie przenoszone do dwóch silosów magazynująco - zasilających.

Od silosów rozpoczyna się linia mycia i oczyszczania. Silosy mają konstrukcję ze stali nierdzewnej. Dzieje się tak, bo nie ma pewności, że przychodzące płatki PET są suche. Wykorzystanie stali nierdzewnej pozwala zaś obniżyć koszty konserwacji i czyszczenia. Obydwa silosy posiadają przenośniki ślimakowe do transportu płatków na jeden wspólny przenośnik zasilający separator flotacyjny.

Z kolei zbiornik flotacyjny wyposażony jest w ślimak popychający płatki pod powierzchnię wody. Tam natomiast, przy pomocy obracającego się z dużą prędkością wału obrotowego z prętami, następuje wstrzykiwanie płatków do układu.

Zbiornik eliminuje napięcia powierzchniowe wody i ułatwia rozdzielenie płatków PET od płatków PE lub PP. Poliolefiny kierują się w stronę powierzchni, podczas gdy PET tonie. Ślimak denny transportuje wówczas płatki na przeciwną stronę zbiornika, gdzie znajduje się wlot do hydrocyklonu. Z kolei materiał pływający w postaci poliolefin lub papieru porusza się do spadu wody, gdzie jest usuwany z układu separacji flotacyjnej.

Później płatki PET są zasysane przez pompę z otwartym wirnikiem i popychane do hydrocyklonu. Tam odbywa się zwiększenie różnicy ciężarów właściwych poszczególnych frakcji materiałowych przez wykorzystanie siły odśrodkowej powstałej przez sam ruch wody.

Tym samym płatki PET i wszystko to co jest cięższe od wody, przechodzi do jednego wylotu, natomiast materiały unoszące się w wodzie przechodzą do innego wylotu i z powrotem do zbiornika. Po odwodnieniu płatki spadają do zbiornika maszyny myjącej.

W myjce spokojnie można regulować czas mycia płatków. Urządzenie posiada gruby obracający się wirnik z dużą ilością wypustek stalowych. Wirnik wywołuje tarcie na powierzchni płatków, co jest podstawą ich mycia. W trakcie mycia płatków maszyna wytwarza również wiele ciepła, a temperatura dochodzi do 90 st. C. Ciepło jest kontrolowane poprzez dostarczaną do układu wodę.

Kolejnym urządzeniem linii recyklingu jest płuczka wirowo-osuszająca. Usuwa ona brud z płatków PET oraz nadmiar zanieczyszczonej wody. W ten sposób uzyskuje się czyste płatki.

Płuczka ma kształt suszarki z tryskaczami wody w dolnej części. Ich rolą jest płukanie materiału przychodzącego z maszyny myjącej. Płatki, które opuszczają suszarkę trafiają do drugiego separatora flotacyjnego. Wpadający tu materiał PET jest stosunkowo słabo zanieczyszczony, dlatego w tym separatorze flotacyjnym nie trzeba filtrować wody.

Ostatnim etapem jest suszenie, za które odpowiada wirówka mechaniczna. To z niej oczyszczone i suche płatki PET trafiają do silosu ze stali nierdzewnej.