用于处理废弃塑料的塑料回收方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理废弃塑料的塑料回收方法，该方法基本上具有以下步骤：清洗、切碎和分离塑料流。

背景技术

在未来几年中，废弃塑料数量的不断增加对我们的社会提出了极大的挑战。在2019年，德国产生了大约535万吨的消费后废弃塑料。其中仅133万吨被输送给在德国境内的加工厂进行物料利用。由此，最终重新产生了仅仅103万吨的产量，其质量适合于在塑料加工行业中重复使用。这相当于略高于19％的配额。德国在塑料回收和再利用方面的表现也相应地发人深省。

目前德国还没有必要的回收基础设施，以便经济地和在技术上将在此产生的废弃塑料量处理成高质量的回收物。如今，许多加工厂都不是先进的，而是过时的并且经济基础非常薄弱。

塑料垃圾数量的增加，关于审批程序、提高利用率和使用回收物的更严格的国家和国际立法以及废料进出口限制，在未来几年给欧盟成员国以及尤其是塑料回收公司带来极大的挑战。迫切需要对处理能力的投资，尤其是迫切需要开发用于解决所述挑战和问题的新的处理方法。

塑料回收商面临的最大挑战之一是严重污染的废弃塑料混合物。利用现有的回收工艺和设备，目前在原料方面仅能够非常有限地处理这些组分。因此，目前，这些废物中的大部分都是热利用的途径。此外，由于质量上的缺陷，大部分生产的回收物不能实现稳定的塑料加工过程，因此很少地可持续地取代在技术上要求高的塑料产品中的原材料。

目前的情况要求用于处理和创造额外生产力的新方案，以便满足现今已经生效的VerpackG和KrWG等规定，可持续地地提高材料的配额并且为塑料加工行业提供足够量且尤其是质量高且恒定的塑料再生产品作为用于初级塑料的代替物。

对于迄今为止主要利用热的大量污染和混合的废弃塑料的材料处理，开发经济上可行的概念是至关重要的。新的现代处理技术具有巨大潜力，可以满足利用配额，并且避免对德国以前未回收的废弃塑料混合物征税，以及进一步减少由未在材料方面被利用的废弃塑料量造成的经济和生态负担。

然而，塑料经常被混合地聚集，直到经过复杂的干式机械分离步骤(例如弹道分离器或近红外分拣机)后才被输送给再处理装置。然而，由于薄膜、袋和壳在现有的方法和设备中可能不易于清洁并且与其他种类的塑料分离，因此它们大部分不会被送去进行再处理，而是被丢弃不用于回收。因此，这些未在材料方面被利用的分选残余物在能量方面被利用，并且所包含的热能被用于提供电力和区域供暖。

从DE 10 2013 213 478 A1中已知一种用于分离和回收塑料的方法。在该方法中，在方法开始时从累积的塑料混合物中分离出期望的塑料种类，接着进行清洁和干燥、大小分离、颜色分选，根据种类分离期望的塑料种类，对塑料批料进行颜色分选以及造粒和制造再生造粒。所公开的方法具有的缺点是，在开始时已经预先分离出确定的塑料种类，并且由此仅能实现低的回收率，因为分离出的塑料绝大部分不被输送给回收利用，而是被输送给热利用。

发明内容

因此，本发明的目的是改进用于处理废弃塑料的塑料回收方法，使得利用该方法可以在由废弃塑料混合物制造循环材料时实现更高的再生材料产率和显著提高的归类纯度。此外，本发明的目的是经济地处理市场提供的极其不同的材料流，提高高品质的循环材料、尤其是来自迄今难以再循环的材料流的循环材料的回收率和供应，以及分散地和区域性地满足对处理能力的需求。

因此规定，提供一种用于处理废弃塑料的塑料回收方法，其具有以下步骤：提供废弃塑料混合物流，废弃塑料混合物流一方面具有可变的2D材料份额并且具有可变的3D材料份额，另一方面具有不均匀的且可变的密度分布，其中份额随时间变化；共同清洗废弃塑料混合物流的两种份额，2D和3D；在供应清洁流体的情况下切碎废弃塑料混合物流；将废弃塑料混合物流基于密度地分开成至少两种组分(Fraktion)，其中根据可预定的密度切割分离实现分开；针对分开的组分中的至少一种：将2D材料份额和3D材料份额彼此分离。提供具有2D材料和3D材料的可变份额的废弃塑料混合物流可以是指：与传统的方法相比，所供应的废弃塑料混合物流明显更不均匀，并且特别是在时间方面观察，在各个份额方面也会有大的波动。废弃塑料混合物可以作为捆包提供。被挤压的塑料捆包可以借助于叉车被放置到装料带上，将捆扎带移除并且将捆包运送到破碎机或粉碎机的漏斗中，其中，捆扎带也可以选择性地留在捆包上。可以规定，废弃塑料混合物流的清洗仅利用水完成。与传统的方法相比，废弃塑料混合物流的清洗可以作为整体进行，使得共同预清洗2D材料或者说薄膜和3D材料或者说硬塑料。相对地，由传统的方法已知的是，将这两种组分分开清洗。

因此，根据本发明的方法具有的优点是，其可以加工输入中的具有波动的2D/3D份额的废弃塑料混合物流。在此，与现有技术中已知的方法相比，2D材料和3D材料的共同加工导致用于材料利用的所有的再生材料成分的高产率。此外，在相同的方法中或在实施该方法的单个的设备中，不仅可以获得HDPE(高密度聚乙烯)研磨物料、PP(聚丙烯)研磨物料，而且可以获得PO(聚烯烃)薄膜研磨物料，其中，在该方法的多级实施中还可以彼此分开地获得不同的聚合物或热塑性塑料类别。

通常，在切碎前在LVP分类设备中实现3D/2D分离。与此相对地，本发明具有的优点是，通过将该方法阶段推移到分解、积聚和清洗工艺步骤后，仅薄膜/2D与空心体研磨物料/3D分离。在此，如果在塑料混合物流中2D与3D的比率出现波动，则对于该过程来说不是问题。

可以规定，还检测废弃塑料混合物流中的2D材料份额和/或3D材料份额，并且根据所检测到的2D材料份额和/或3D材料份额调节废弃塑料混合物流的供应参数。对份额的检测例如可以光学地和/或通过重量测量来进行。可调节的供应参数例如可以包括废弃塑料混合物流的质量流和/或体积流和/或供应速度。废弃塑料流的2D份额或3D份额的波动幅度原则上可以在0％和100％之间移动。在正常运行中，范围尤其是可以处于20％-80％或30％-70％的范围中。

此外，可以规定，2D材料份额与3D材料份额的彼此分离在将废弃塑料混合物流分开成两种组分后进行。

此外，在清洗和/或在切碎废弃塑料混合物流后将废弃塑料混合物流分开成两种组分。废弃塑料混合物流的切碎可以在湿式研磨机中进行。湿式研磨机可以设置用于，同时用作尤其是被污染的输入材料的清洗机和切割研磨机。水可以用作清洁流体。清洁流体可在切碎过程期间被供应到研磨机的研磨室。在正在切碎材料的同时，将材料彼此摩擦的运动导致高效的清洗过程。在研磨机中可以产生支撑重力的流动，例如通过输送泵。由此可以实现无阻塞的输送而无需失速。

可以考虑，在切碎废弃塑料混合物流前进行废弃塑料混合物流的清洗。通过在切碎前进行清洗并且此外在湿式研磨机中的切碎包含废弃塑料混合物的附加的清洁过程，可以明显提高接下来的用于种类纯正地分离塑料种类的方法步骤和用于颜色分离的方法步骤的质量和产率并且有助于使损失最小化。此外可以规定，在切碎废弃塑料混合物流后进行废弃塑料混合物流的进一步的清洗过程。

此外可以规定，在2D材料份额与3D材料份额彼此分离前进行废弃塑料混合物流的脱水。在此，脱水可以包括机械的脱水和/或热的脱水。

废弃塑料混合物流的基于密度的分开可以重复多次，以便使所期望的材料组分积聚。因此可以规定，塑料混合物流依次经过多个水力旋流器。在水力旋流器的出口处的研磨物料的具有较大的特定密度的颗粒的浓度大于在出口处的具有较小的特定密度的颗粒的浓度。因此，可以将水力旋流器的第二级的密度调节为增量式地小于或大于第一级的密度。水力旋流器具有带切向进口的柱形上部段，此外具有带下游部或顶点喷嘴的锥形下部段。此外，水力旋流器可以具有涡流探测器(Vortex-Finder)或上游喷嘴，其形式为潜管，潜管轴向地从上方伸入到旋流器的内部中并且在切向进口的下方终止。通过切向地进入到柱形的部段中，液体被迫使到圆形轨道上并且在向下指向的漩涡中向下流动。通过锥形部段中的渐缩部引起体积向内的排挤，并且引起在锥体的下部区域中的积聚，这导致形成内部的向上指向的漩涡，旋涡通过涡流探测器或上游开口逸出。目的是在旋流器的壁上离析特定较重的组分(例如固体)，并且因此通过下游部排出，而特定较轻的组分通过上游部逸出。水力旋流器可以具有竖直流，该竖直流在外部区域中向下(主要漩涡)定向并且在内部区域中向上(次级旋流)定向。积聚在这些流中的颗粒因此被供应给上游开口或下游开口。

可以规定，将废弃塑料混合物流供应给离心分离器，尤其是水力旋流器，以便分开成两种组分。水力旋流器可用于根据塑料的密度分离塑料。

此外，可以规定，用于将废弃塑料混合物流分开的可预定的密度在1kg/dm

此外，可以规定，分开成两种组分包括在至少一个第一水力旋流器中积聚轻组分，以及在至少一个第二水力旋流器中积聚重组分。在此，这些水力旋流器可以串联连接。例如可以规定，第一水力旋流器实施分成轻组分和重组分的第一分离阶段，并且设置另外的接收轻组分并且进一步积聚轻组分的轻组分水力旋流器和/或设置另外的接收重组分并且进一步积聚重组分的重组分水力旋流器。重组分水力旋流器可以是平底水力旋流器。

尤其是可以规定，3D份额包括大体积的废弃塑料，如空心体，并且2D份额包括扁平的废弃塑料，如薄膜。

可以考虑，清洗借助于水进行，并且其中在切碎废弃塑料混合物流时使用水作为清洁介质，其中水不含清洁剂和/或絮凝剂。

可以规定，废弃塑料混合物流的清洗和进一步的清洗分别在摩擦清洗器中进行。基于摩擦清洗器的倾斜的定向，将废弃塑料混合物或者说研磨物料在摩擦清洗器中通过摩擦离析器的螺杆轴从下向位于上方的流出口输送，其中在从下向上输送期间实现清洗过程。在此，细物料可以与水并且例如也与软化的纸一起经过包围螺杆轴的细滤网被向外甩出，并且可以通过流出接管流出。如果需要，可以通过入口直接补充额外的水。可以规定，恒定地喷入新鲜水或清洁的循环水，以便防止筛孔的堵塞。可以附加地进行筛表面的不间断的机械清洁。

可以规定，借助于风筛进行2D材料份额与3D材料份额的分离。在此，单个的颗粒可以借助其惯性力和/或重力与空气流中的流动阻力的比率来分离。在此，较细的、尤其是扁平的颗粒跟随流体，粗的颗粒跟随惯性力。在筛分器中，能够将如薄膜或2D的轻组分与其他的如硬塑料或空心体塑料或3D的重组分分离。在此可以规定，也将多于两种的组分彼此分离。风选机可以设计为锯齿形筛分器。在此，将经清洗的和切碎的、具有2D和3D材料的塑料流经由大气密度的供应装置供应给锯齿形的筛分通道。在筛分通道中，根据多级横流筛分方法将轻物料与重物料分离。分离所需的空气从下向上流过筛分器通道。轻的颗粒被气流携带。重的颗粒逆着气流下落，在筛分器底部排出。

此外可以规定，在清洗废弃塑料混合物流前，塑料回收方法具有以下步骤：预切碎废弃塑料混合物流；从预切碎的废弃塑料混合物流离析出重物料和杂质。替代地，清洗也可以在预切碎前已经进行。

在此，废弃塑料混合物流的预切碎、尤其是粉碎可以在废弃塑料混合物流的干燥状态下进行。可以规定，粉碎机具有用于含铁材料的磁离析器和/或用于其他金属的非铁离析器，并且在粉碎机或预切碎过程中已经离析相应的材料。可以规定，粉碎机具有安全联接器，当在废弃塑料混合物流中存在较大的金属部件时，通过安全联接器，粉碎机立即可停止。

此外可以考虑，借助重物料收集器进行重物料的离析，其中，重物料收集器具有浮沉分离器，通过浮沉分离器离析重物料。在重物料收集器中，重物料或杂质由于其较高的密度而在重物料收集器内部沉降并且因此作为沉降物存在。具有较小密度的塑料可以与液体一起作为悬浮液从重物料收集器中导出并且输送至另外的处理部。悬浮液中所含的塑料可以是例如聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)和/或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。

此外，可以在离析重物料前进行生物组分的离析。

此外，可以在离析重物料前进行含金属的材料的离析。塑料混合材料可以通过磁体和非铁离析器清除金属部件。金属则又可以供应用于材料回收利用。

此外，可以在切碎前进行废弃塑料混合物流的预切碎，其中切碎可以产生比预切碎更细的碎片。

该方法还可以具有闭合的工艺用水回路，而无需连续或定期的新鲜水供应。在此，可以在工艺用水回路中集成废弃塑料混合物流的清洗、进一步的清洗和切碎。

与已知的方法不同，在本发明中可以规定，在该方法结束时进行用于塑料种类分离的NIR分类和/或进行用于颜色分离的VIS分类。优点在于，由此仅经清洗的研磨物料混合物作为单一种类经过NIR分离阶段。通过这种方法，能够根据塑料的种类高效地分离塑料。由此不再存在的交叉混合的风险，否则该风险始终存在。塑料种类分离可以包括聚丙烯与HD-聚乙烯之间的分离。两个组分可以分别进行颜色分类。此外，可以将两种组分分类为浅色的、深色的和/或彩色的。

附图说明

借助于下面的附图解释本发明的其他细节。附图示出：

图1示出了根据本发明的塑料回收方法的第一实施方式的流程图；

图2示出了根据本发明的塑料回收方法的第二实施方式的流程图；

图3示出了不同构造的两个水力旋流器的示例性的连接。

具体实施方式

在图1所示的用于处理废弃塑料的塑料回收方法中，首先提供100捆包形式的废弃塑料混合物流。废弃塑料混合物流一方面具有可变的2D材料份额并且另一方面具有可变的3D材料份额。此外，废弃塑料混合物流具有不均匀的密度分布。将捆包状的废弃塑料混合物供应给粉碎机并且将其在粉碎机中预切碎110。在粉碎机中，除了预切碎塑料之外，还从废弃塑料混合物流中离析115含金属的材料。接着，将预切碎的材料进行中间缓冲117。接着，预清洗螺杆用于清洗和浸泡废弃塑料混合物流，并且用于离析20下沉的杂质，例如石头、沙子或玻璃。在此，将废弃塑料混合物在预清洗螺杆的下端部处输入到预清洗箱中并且将其用桨辊在水中挤压。接着，将废弃塑料混合物通过一个或更多个输送螺杆输送到上侧。在运输期间，材料剧烈地运动，使得诸如石头、沙子、玻璃和金属的污染物能够容易地下沉。附加地，塑料上的附着物被浸泡，使得附着物能够更好地脱离。根据污染物类型，可以使用不同的排出系统。简单的小污染物，例如石头或玻璃，可以通过定时控制的推移系统来剔除。在较大或较长的污染物(例如金属丝)的情况下，或在较大量的污染物的情况下，可以使用刮板链式输送机或螺杆以用于排出污染物。接着，将废弃塑料混合物供应给第一摩擦清洗器，以便清洗200。基于摩擦清洗器的倾斜的定向，将废弃塑料混合物或者说研磨物料在摩擦清洗器中通过摩擦离析器的螺杆轴从下向位于上方的流出口输送，其中在从下向上输送期间实现清洗过程。在此，细物料可以与水并且例如也与软化的纸一起经过包围螺杆轴的细滤网被向外甩出，并且可以通过流出接管流出。接着，将废弃塑料混合物流在湿式研磨机中在供应水的情况下切碎300成研磨物料的目标颗粒尺寸。在湿式研磨机中，在供应水的情况下将废弃塑料混合物流同时进行清洗和切碎。在切碎过程中，水被供应到研磨机的研磨室。然后，将废弃塑料混合物供应给第二摩擦清洗器，以便重新清洗200.2。接着借助于水力旋流器将废弃塑料混合物流基于密度地分开400成两个组分。在此，在所示的实施方式中，根据1kg/dm

在图2所示的根据本发明的方法的实施方式与在图1所示的方法相比具有两个区别。一方面，在根据图2的实施方式中的分开根据1.05kg/dm

图3示出了两个水力旋流器10、20的连接示例，其用于在基于密度地分开400废弃塑料混合物流1的过程中获得其他聚合物。将废弃塑料混合物流1供应给第一水力旋流器10，并且在此废弃塑料混合物流例如具有PE、PP、PS、PET、PP-T、ABS和其他成分。在所示的示例中，第一水力旋流器10是锥形的水力旋流器并且将废弃塑料混合物流1分成第一轻组分2和第一重组分3。第一水力旋流器10以1kg/dm

在上面的说明书中、在附图中以及在权利要求中公开的本发明的特征，无论单独地还是以任意组合，对于实现本发明来说都是重要的。

附图标记列表：

1 废弃塑料混合物流

2 第一轻组分

3 第一重组分

4 第二轻组分

5 第二重组分

10第一水力旋流器

20第二水力旋流器

110 预切碎

115 含金属的材料的离析

117 缓冲

120 重物料和杂质的离析

100 废弃塑料混合物流的提供

200 废弃塑料混合物流的清洗

200.2 进一步的清洗过程

300 废弃塑料混合物流的切碎

400 将废弃塑料混合物流基于密度地分开成至少两种组分

500.1 机械地脱水

500.2 热脱水

600 2D材料份额和3D材料份额的分离

700 NIR塑料种类分离

800 颜色分类