Полиэтилен — один из самых распространенных ненатуральных материалов, используемых в большинстве продуктов. Широкое использование этого материала привело к образованию значительной доли полиэтиленовых отходов в структуре твердых бытовых отходов (ТБО), равной 3-10%. Только в России потребляется более миллиона тонн полиэтилена, большая часть которого оказывается на свалках. При сжигании на свалках полиэтиленовые отходы образуют опасные токсичные пары. Чтобы исключить негативное воздействие, полиэтилен перерабатывают, и в результате получается сырье для вторичного производства.

Разновидности полиэтиленовых отходов

Отходы полиэтилена отличаются друг от друга по двум характеристикам: длина молекулы, разветвленность. Показатели зависят от используемого метода полимеризации этилена: крекинг масла, дегидрирование этана, дегидратация этилового спирта. Способы различаются условиями проведения химических реакций, главная из которых — давление. В результате полимеризации получается полиэтилен одного из видов:

Тип полиэтилена Давление, МПа Температура производства, ° C Описание Пример Подвиды
Высокое давление (HPP) 150–300 103-110 Прозрачный, мягкий, с низким сопротивлением, эластичный Пленочная упаковка, посылки Хлорсульфонат (HSPVD) со сверхвысокой молекулярной массой (UHMWPE)
Среднее давление (PSD) 3-4 100–120 Прочный и мягкий материал, созданный за счет сочетания свойств LDPE и HDPE Толстопленочные, надувные мешки
Низкое давление (HDPE) 0,1-2 125-132 Прочный материал, полученный плавлением в духовке Трубки (без давления), емкости для кислот и масел, мешки для мусора Сшитый (PEX), расширенный (PP), хлорсульфонатный (HSPND)
Линейное высокое давление (LPHP) 150–300 120–130 Самый прочный и устойчивый к проколам и разрывам, легко красится. Стретч-пленка ламинированная

Отходы полиэтилена образуются в результате двух видов деятельности:

  • производство (отходы производства, отходы, отходы);
  • бытовое (остатки упаковки, бывшие в употреблении товары).

Остатки полиэтилена после производства легче утилизировать благодаря отсутствию примесей и грязи, характерных для бытовых отходов.

Ущерб окружающей среде

Опасность полиэтиленовых отходов для окружающей среды связана со значительной долей (до 10%) материала среди бытовых отходов. Подсчитать точные значения сложно из-за того, что в статистике учитываются все полимеры — пластик, поливинилхлорид и другие. Широкое использование полиэтиленовой упаковки привело к тому, что переработанный материал попадает на свалки вместе с органическими веществами и другими видами твердых отходов. Это значительно затрудняет сортировку и разделение материала для дальнейшей обработки.

Находясь в зоне повышенного риска возгорания (свалки), полиэтилен подвержен возгоранию и выделяет в атмосферу вредные токсичные вещества. Кроме того, материал, полученный химическим путем, разлагается в естественных условиях в течение 500-1000 лет.

Куда брать эти отходы

Из-за особенностей использования полиэтилена становится сложно подвергать его обработке. Полиэтилен часто используется в качестве упаковки для товаров, что приводит к контакту с грязью, органическими веществами, жидкостями, химикатами. Для обработки необходимо полностью очистить поступающее сырье от примесей. Организация переработки полиэтилена возможна только при отделении материала от остальных отходов в момент образования.

Вариантов доставки полиэтилена немного: пункты приема вторсырья (10-35 руб. За 1 кг), тара для раздельного сбора. Еще одна проблема доставки в пункты приема — это минимальный вес доставляемого сырья. Как правило, приемные пункты принимают 1 кг сырья. С учетом веса одной единицы полиэтиленового продукта (5-20 грамм) возникает необходимость накопления нескольких десятков или сотен единиц полиэтиленовых отходов.

Переработка полиэтилена: технология, оборудование, продукция

Типы отходов, пригодных для вторичной переработки

Главное требование к состоянию отходов — чистота. Весь поставляемый полиэтилен необходимо очистить от различного рода загрязнений: жира, клея, органических остатков. Кроме того, чтобы ускорить передачу мусора в раздельный сбор, необходимо произвести сортировку: по цвету, плотности, размеру. Маркировка, обычно на швах или на спине, может облегчить сортировку.

Способы переработки полиэтилена

Сортировка входящего сырья необходима для определения способа переработки полиэтилена. Используются разные методы производства, в результате чего получаются материалы, отличающиеся друг от друга по характеристикам. По этой же причине различаются применяемые методы обработки:

  • термомеханическая обработка для производства гранул;
  • пиролиз;
  • дробление.

Превращение в пеллеты

Один из самых распространенных способов переработки полиэтилена — производство гранул. Для этого отобранное сырье проходит различные операции, при которых гранулы получаются под действием механической и химической обработки. Переработка полиэтилена в гранулы включает в себя последовательно следующие этапы:

  • Сортировка, если сырье прибыло несортированным.
  • Измельчение измельчителями или измельчителями до необходимого размера.
  • Очистка сырья от грязи и примесей центрифугированием.
  • Термическая сушка для полного исключения влажности.
  • Переплав сухой фракции в агломераторах при заданных значениях давления и температуры.
  • Из переработанного сырья образуются пеллеты — гранулы. Фильтры используются для выпуска гранул необходимого размера с производственной линии.

    • Пиролиз

    Химический метод переработки полиэтиленовых отходов — пиролиз. Для этого сырье помещается в печь, из которой удаляется весь кислород, что является благоприятной средой для проведения реакций химического расщепления. В бескислородной среде масса нагревается до температуры 600 ° С, при которой образуются 3 вещества:

    • газ;
    • пепел.

    Оба вещества являются побочными продуктами сгорания, которые используются в качестве топлива для работы самой печи или всего производственного комплекса. Доля продуктов пиролиза зависит от состава поступающего сырья.

    Переработка сшитого полиэтилена

    При дальнейшей переработке полиэтилена низкого давления образуется сшитый полиэтилен. Этот материал устойчив к плавлению и используется в качестве внешнего изоляционного слоя при производстве кабелей. В силу прочностных характеристик такой материал сложнее обрабатывать, поэтому используются оба метода:

    • механическое воздействие (дробление и переплав);
    • пиролиз (размещение в печах).

    Исследования по выявлению наиболее эффективных способов переработки сшитого полиэтилена продолжаются. На сегодняшний день освоены следующие технологии: горячая резка, алкоголиз, ультразвуковая обработка.

    Лечебное оборудование

    При эксплуатации завода по переработке полиэтилена используется несколько видов оборудования:

    • линия сортировки;
    • измельчители: измельчители, измельчители, измельчители;
    • раковины для очистки сырья;
    • центрифуга;
    • сушильная камера;
    • печь для пиролиза или гранулятор;
    • фильтры.

    При переработке полиэтиленовых отходов предприятия не могут снизить затраты на оборудование из-за того, что операции можно проводить только в производственных условиях. Это связано с неоднородным составом поступающего сырья и их загрязнением. При сдаче сырья на переработку горожане проводят только первичную сортировку и очистку без применения химических реакций.

    Производство изделий из гранул

    Вторичный полиэтилен используется как вторичная добавка для производства других товаров или как первичное сырье. Вторичная продукция из полиэтиленовых гранул имеет более низкие характеристики, чем первичная продукция. Вторичный товар имеет более низкие прочностные характеристики, поэтому гранулы чаще используют в качестве добавки для производства первичной продукции. Среди вторичных продуктов: пленки, тубы (не под давлением), наполнители.

    Факторы, от которых зависит качество вторичного материала

    На характеристики вторичного сырья влияет ряд факторов, связанных с обработкой сырья. Попадание в гранулы не вытесненного из печи кислорода снижает плотность и прочность сырья, что не позволяет широко использовать его во вторичном производстве. Недостаточная очистка сырья на ранних стадиях обработки приводит к сохранению и развитию примесей, негативно влияющих на характеристики материала.

    Для устранения негативных факторов, возникающих при нарушении технологии обработки, в обрабатываемое сырье включают добавки. За счет этого может быть достигнуто повышение прочности или эластичности вторичного сырья. Добавки: порошки, резина, эластомеры.

    Этапы работы

    Для производства готовой продукции полиэтиленовые гранулы вместе с расплавленным сырьем подвергаются одной из двух форм обработки: экструзии или литью под давлением. В процессе экструзии расплавленное сырье вместе с гранулами проходит формовку необходимого сечения. Таким способом производятся разные виды продукции: окна, трубы, профили. При литье под давлением расплав с гранулами выливается в форму, где при термическом охлаждении затвердевает.

    Виды вторичной продукции

    Сфера применения вторичного сырья, получаемого при переработке полиэтилена, — производство полимерных изделий. Существует две группы товаров, в которых используются вторичные полиэтиленовые отходы: мерные и штучные. Измеряемые товары: упаковочные пленки, тубы, стройматериалы. Куски продукции получают путем отливки вторичной массы: бутылок, тары и другой полимерной тары.