Laboratoryjny separator elektrostatyczny: oddzielanie aluminium od PVC

Oddzielanie metali od tworzyw sztucznych jest kluczowym etapem procesów recyklingu, zwłaszcza gdy materiał wejściowy składa się z mieszanych frakcji trudnych do przetworzenia za pomocą tradycyjnych systemów.

Aby w praktyce sprawdzić możliwości separacji, Stokkermill przeprowadził serię testów przy użyciu własnego laboratoryjnego separatora elektrostatycznego na płatkach PVC zanieczyszczonych aluminium.

Test wykazał zdolność procesu elektrostatycznego do koncentrowania aluminium we frakcji przewodzącej i oddzielania go od głównej frakcji PVC. Testy przeprowadzono przy napięciu roboczym 30 kV na dwóch próbkach materiału o różnej granulacji.

1. Jak działa separator elektrostatyczny?

Separator elektrostatyczny wykorzystuje różne właściwości elektryczne materiałów do oddzielania cząstek przewodzących od nieprzewodzących.

W maszynie użytej do testu materiał jest podawany na uziemiony, obracający się wałek ze stali nierdzewnej i przechodzi przez pole elektryczne wytwarzane przez elektrodę wysokiego napięcia.

Aluminium, jako materiał przewodzący, szybko oddaje swój ładunek wałkowi i jest wyrzucane do przodu przez siłę odśrodkową. PVC natomiast jest materiałem izolacyjnym: zatrzymuje ładunek, przylega do powierzchni bębna i jest odprowadzane w dół do własnej frakcji zbiorczej.

System przewiduje również frakcję pośrednią (middlings), przeznaczoną dla cząstek wykazujących pośrednie zachowanie podczas separacji.

2. Separacja elektrostatyczna aluminium i PVC

Test przeprowadzono na płatkach PVC zanieczyszczonych aluminium, zawierających drobne cząstki metalu i fragmenty tworzywa. Przeanalizowano dwie próbki:

• próbkę o szacowanej granulacji ok. 2–6 mm;
• drugą próbkę o deklarowanej granulacji 1–3 mm.

W obu przypadkach zanieczyszczenie stanowiły płatki i cienkie folie aluminiowe.

Laboratoryjny separator elektrostatyczny dzieli materiał na trzy odrębne frakcje:

1. Frakcja przewodząca – aluminium
2. Frakcja pośrednia – middlings
3. Frakcja nieprzewodząca – PVC

Taka konfiguracja pozwala ocenić nie tylko zdolność usuwania metalu, ale także zachowanie frakcji tworzywa w trakcie procesu.

3. Wyniki testu: aluminium skoncentrowane we frakcji przewodzącej

W pierwszej próbce frakcja przewodząca składała się z bardzo niewielkiej ilości materiału, głównie cienkich płatków błyszczącego aluminium, z minimalną zawartością tworzywa. Separacja metalu okazała się skuteczna.

Druga próbka również dała niewielką frakcję przewodzącą złożoną z płatków i cienkich folii aluminiowych. W tym przypadku zaobserwowano kilka jasnych fragmentów, które można przypisać porwanemu PVC lub aluminium lakierowanemu bądź laminowanemu tworzywem.

4. PVC oddzielone od aluminium

W obu próbkach frakcja nieprzewodząca była frakcją główną. W pierwszej próbce składała się głównie z drobnych, cienkich i zwiniętych płatków PVC; w drugiej przeważały cienkie płatki w kolorze białym i szarym.

W obu przypadkach podczas kontroli wizualnej nie stwierdzono obecności aluminium we frakcji PVC.

Wynik potwierdza przydatność separacji elektrostatycznej w przetwarzaniu tworzyw sztucznych zanieczyszczonych metalami przewodzącymi, gdzie różnicę we właściwościach elektrycznych materiałów można wykorzystać do ukierunkowanej separacji.

5. Frakcja pośrednia: parametr do optymalizacji

Oprócz frakcji aluminium i PVC proces wytwarza frakcję pośrednią.

W pierwszej próbce frakcję tę oszacowano wizualnie na ok. 25–35% całkowitej ilości materiału; składała się ona głównie z PVC o grubszych i bardziej zwartych płatkach. Również w drugiej próbce frakcja pośrednia składała się przeważnie z grubszych i sztywniejszych płatków, przy nieco mniejszej objętości niż w pierwszej.

Test wskazuje zatem na istotny aspekt rozwoju procesu: wydajność frakcji PVC można zoptymalizować poprzez dostosowanie parametrów separacji i przygotowania materiału. Według obserwacji z testu zachowanie cząstek pośrednich wydaje się zależeć bardziej od grubości i kształtu płatków niż od obecności zanieczyszczenia.

6. Laboratoryjny separator elektrostatyczny Stokkermill

Separator użyty do testów to laboratoryjna maszyna z bębnem elektrostatycznym, wyposażona w:

• lej zasypowy;
• rynnę wibracyjną ze stali nierdzewnej;
• wibrator elektromagnetyczny z regulowaną wydajnością;
• wałek ze stali nierdzewnej z regulowaną prędkością;
• generator elektrostatyczny z regulacją do 35 kV;
• elektrodę z regulowanym położeniem;
• system wstępnego podgrzewania materiału;
• regulowane przegrody (splittery);
• trzy szuflady zbiorcze na frakcję przewodzącą, pośrednią i nieprzewodzącą.

Podczas opisanych testów obie próbki przetwarzano przy napięciu roboczym 30 kV.

7. Dlaczego warto stosować laboratoryjny separator elektrostatyczny?

Testy laboratoryjne pozwalają z wyprzedzeniem ocenić zachowanie materiału, zanim zostanie opracowana lub zwymiarowana instalacja przemysłowa. W przypadku separacji aluminium i PVC test wykazał:

• skuteczną koncentrację aluminium we frakcji przewodzącej;
• niewielką i wizualnie czystą frakcję przewodzącą;
• główną frakcję PVC bez aluminium wykrywalnego podczas kontroli wizualnej;
• spójne zachowanie obu analizowanych próbek;
• możliwość dostosowania parametrów procesu w celu optymalizacji wydajności PVC.

Z testu wynika, że separacja elektrostatyczna przy 30 kV okazała się skuteczna w usuwaniu aluminium z płatków PVC w obu analizowanych próbkach.

8. Testy separacji elektrostatycznej na rzeczywistych materiałach

Laboratorium Stokkermill umożliwia przeprowadzanie testów separacji na rzeczywistych próbkach w celu sprawdzenia zachowania materiału i określenia najbardziej odpowiednich parametrów procesu.

W zastosowaniach związanych z separacją PVC i aluminium charakterystyka materiału wejściowego (granulacja, kształt, grubość i skład) jest kluczowa dla przewidywania zachowania poszczególnych frakcji.

Stokkermill opracowuje rozwiązania do separacji i odzysku materiałów w branży recyklingu, wykorzystując technologie elektrostatyczne przeznaczone do sortowania materiałów przewodzących i nieprzewodzących.