Глубокий анализ проблем процесса переработки ПНД: Различия в конфигурации оборудования для выдувных молочных бутылок, смешанных материалов и химических бочек

Регламент ЕС 2025/40 (PPWR), принятый в конце 2024 года и полностью вступающий в силу в 2025 году, в настоящее время служит основным ориентиром, определяющим конструкцию оборудования для переработки пластика во всем мире. В отличие от предыдущих Директив, этот Регламент имеет прямую юридическую силу для всех государств-членов ЕС, и его влияние быстро распространяется на глобальную цепочку поставок.

Регламент прямо предписывает, что с 1 января 2030 года пластиковая упаковка — за исключением чувствительной к контакту упаковки (например, для пищевых продуктов и косметики) и особых исключений — должна содержать минимум 35% переработанного контента. Это требование напрямую спровоцировало взрывной спрос на высококачественный rHDPE (переработанный ПНД).

Физическая основа для дифференцированной конфигурации линий переработки жесткого ПНД

Отправной точкой для механической конфигурации всегда является глубокое понимание исходного сырья. Как полимер, характеризующийся высокой кристалличностью и сильной химической стойкостью, основная проблема при переработке ПНД заключается не в самом полимере, а в загрязнениях, которые он несет, и его композитных структурах.

Заводы по переработке обычно закупают предварительно обработанное и тюкованное сырье ПНД у предприятий по восстановлению материалов (MRF). Распространенные типы кип ПНД перечислены ниже:

Пост-потребительские молочные бутылки и бутылки для напитков

Это представляет собой наиболее ценный поток переработки, обычно называемый на китайском рынке «Большой белый» (Da Bai) или «Маленький белый» (Xiao Bai).

Физические свойства: Тонкостенные и полые конструкции с низкой насыпной плотностью (до пакетирования). Их легко измельчать, а натуральный (неокрашенный) ПНД более универсален из-за легкости окрашивания для повторного использования.

Основные загрязнения:

Органические остатки: Жиры, белки и сахара.

Системы этикеток: Бумажные этикетки (склонные к превращению в пульпу), самоклеящиеся этикетки из ПП и термоусадочные пленки из ПВХ.

Клеи: Термоклей и клеи на водной основе.

Алюминиевая фольга: Большинство молочных бутылок используют уплотнительные прокладки из алюминиевой фольги.

Крышки: Процесс переработки требует потока мономатериала ПЭ, в то время как большинство крышек для бутылок изготовлены из ПП.

Смешанные жесткие кипы (Разноцветные бутылки от бытовой химии)

Это высокоценный поток переработки, уступающий только молочным бутылкам (обычно состоит из выдувных бутылок для стирального порошка, шампуня, отбеливателя и других бытовых чистящих средств). В Китае его обычно называют «Hua Yi Liao» (Смешанный цветной ПЭ).

Основные загрязнения:

Химическое загрязнение: Остаточные жидкости от моющих средств и шампуней создают значительную пену, влияя на уровень pH.

Физические примеси: Включают ламинированные этикетки, самоклеящиеся этикетки из ПП, термоусадочные рукава (ПЭТ/ПВХ) и уплотнительные вкладыши из алюминиевой фольги.

Клеи: Термоклеи и клеи на водной основе.

Крышки: Процесс переработки нацелен на мономатериал ПЭ, тогда как большинство крышек сделаны из ПП.

Специальное сырье (Бутылки с помпой): Помпа состоит из ПП, пружин из нержавеющей стали и силиконовых резиновых прокладок, все из которых должны быть удалены.

Промышленная упаковка и химические бочки

Обычно получают из синих химических бочек, контейнеров для смазочного масла или кубовых емкостей (IBC).

Физические свойства: Характеризуются толстыми стенками, высокой прочностью и экстремальной жесткостью. Эти материалы имеют тенденцию кувыркаться и простаивать в камере дробления; поэтому для первичного уменьшения размера обычно используется шредер.

Основные загрязнения:

Опасные химикаты: Остатки могут включать опасные отходы, такие как пестициды, сильные кислоты/щелочи, органические растворители и смазочные материалы.

Промышленные жесткие пластики литьевого сорта (Ящики/Поддоны/Трубы)

Физические характеристики: Твердая структура с неравномерной толщиной стенок, часто с ребрами жесткости. Длительное пребывание на открытом воздухе часто приводит к образованию поверхностного слоя фотоокислительной деградации и хрупкой текстуре.

Основные загрязнения:

Инертные примеси: Грязь, пыль, гвозди (в поддонах) и металлические петли.

Полимерные примеси: ПП (ручки, зажимы) и резиновые противоскользящие накладки. Из-за минимальной разницы в плотности между ПП и ПНД (0,90–0,96) традиционное флотационное разделение неэффективно.

Комплексное промышленное оборудование для переработки отходов ПНД

Шредер для ПНД

Одновальный Шредер

Двухвальный Шредер

Принцип работы	Высокоскоростная резка ротором + Гидравлический толкатель + Фиксированная сетка	Два низкоскоростных вала с высоким крутящим моментом, перемалывающие и разрывающие материал
Размер на выходе	Равномерный, определяется размером ячейки сетки (например, 40 мм)	Неровные полосы, обычно без контроля сеткой
Сценарии применения	Слитки (литники), толстостенные трубы, брак литья, куски высокой плотности	Полые контейнеры (бочки, бутылки), тюкованные материалы, крупногабаритные материалы, сложные для подачи
Анализ энергоэффективности	Высокая эффективность резки, но чувствительность к посторонним предметам (металлам)	Чрезвычайно высокий крутящий момент, ударопрочность, подходит для первичного измельчения

Для обработки тюкованных химических бочек настоятельно рекомендуется двухвальный шредер для первичного измельчения из-за его эффективного захвата объемных полых материалов, низкого уровня шума и минимального образования пыли. За ним должна следовать мокрая/сухая дробилка (гранулятор) для тонкого измельчения.

Дробилка (Гранулятор) для ПНД

Мокрая дробилка

Сухая дробилка

Принцип работы	Высокоскоростной ротор приводит в движение вращающиеся и неподвижные ножи для создания силы сдвига, с непрерывным впрыском циркулирующей воды в камеру дробления.	Высокоскоростной ротор приводит в движение вращающиеся и неподвижные ножи для создания силы сдвига; без впрыска воды.
Размер на выходе	Равномерный, определяется размером ячейки сетки (например, 12 мм).	Равномерный, определяется размером ячейки сетки (например, 12 мм).
Сценарии применения	Вторсырье, пригодное для продажи после простой мойки.	Незагрязненные внутренние отходы; оснащена системой вытяжки воздуха и силосом для прямой упаковки в мешки.

Металлургия ножей: Из-за влажной среды обработки и характеристик высокого износа убедитесь, что материалом лезвия является инструментальная сталь D2 (AISI D2) или SKD11. После криогенной обработки эти высокоуглеродистые, высокохромистые стали достигают твердости HRC 58-60, обеспечивая превосходную износостойкость и коррозионную стойкость для предотвращения сколов и увеличения интервалов заточки.

Удобство обслуживания: Проверьте наличие гидравлической системы для облегчения быстрой очистки или замены сетки без демонтажа всего бункера, тем самым минимизируя время простоя.

Линия мойки отходов ПНД

Фрикционная мойка

Высокоскоростная фрикционная мойка использует центробежную силу и удары лопастей для удаления стойких загрязнений.

Характеристики об/мин: Обычно выше 1000–1200 об/мин.

Принцип работы: Материалы подвергаются воздействию высокоскоростной центробежной силы и трения между сеткой и лопастями. Загрязненная вода, бумажная масса и осадок выбрасываются через сетку, в то время как пластик продвигается вперед.

Ванна флотации (Sink-Float Tank)

Использует плотность воды (1.0 г/см³) для физического разделения.

ПНД (Плотность 0.93–0.97): Плавает.
Загрязнения (ПЭТ, ПВХ, Металл, Песок/Грязь, Нейлон): Тонут.
ПП (Плотность 0.90–0.91): Плавает вместе с ПНД.
- Примечание: ПП и ПНД не могут быть разделены методом водной флотации и требуют последующей оптической сортировки.

Система горячей мойки

Это критический этап для удаления жира, клеев и запахов, особенно для молочных бутылок и контейнеров для бытовой химии.

Химический режим:

Гидроксид натрия (NaOH / Каустическая сода): Основной агент. Он преобразует нерастворимые в воде жиры (триглицериды) в водорастворимое мыло и глицерин.
Поверхностно-активное вещество (Детергент): Снижает поверхностное натяжение и эмульгирует минеральные масла, предотвращая повторное прилипание отделенных загрязнений к хлопьям (анти-ресорбция).
Время пребывания: Обеспечивает прохождение материала через эффективное замачивание и перемешивание в течение не менее 10–20 минут.

Центробежная сушилка

Применение: Жесткие хлопья ПНД (бутылочные хлопья).
Принцип: Высокоскоростное вращение (~1500 об/мин) создает центробежную силу для обезвоживания материала.
Ограничения: Эффективна только для удаления поверхностной свободной воды; трудно извлекать влагу из микроскопических трещин. Обычно снижает содержание влаги до 3–5%.

Сушка горячим воздухом

Применение: Вторичная сушка после центробежного обезвоживания.
Принцип: Использует горячий воздух (через электрический нагрев или паровой теплообмен) для испарения остаточной влаги внутри транспортного трубопровода.
Энергосберегающий дизайн: При выборе отдавайте предпочтение системам с рециркуляцией горячего воздуха или теплообменниками для минимизации энергопотребления.

Воздушный классификатор (Зигзаг / Air Classifier)

Использует аэродинамические принципы для удаления примесей низкой плотности.

Принцип: В «Z-образном» канале восходящий поток воздуха уносит более легкие материалы, такие как этикетки, пыль и фрагменты пленки, в то время как более тяжелые жесткие хлопья ПНД опускаются вниз.
Размещение: Обычно устанавливается после сушилки, служа последним этапом физической очистки для удаления остаточных этикеток и мелкой пыли.

Оптический сортировщик

NIR (Ближний инфракрасный диапазон) Сортировка: Сортирует материалы на основе спектральных сигнатур полимеров.

Функция: Выбрасывает остаточные загрязнения, такие как ПЭТ, ПВХ и АБС. Это критично для гарантии значения характеристической вязкости (IV) и стабильности обработки переработанного материала.
Отделение крышек: Хотя ПП и ПНД имеют схожую плотность, NIR может точно различать их. Если клиенту требуется чистый материал ПНД, NIR — единственное решение.

Vis (Видимый свет/Цвет) Сортировка: Использует CCD-камеры для отбраковки по цвету.

Функция: Удаляет разноцветные фрагменты (красные, синие, зеленые, желтые) из потоков натурального/белого ПНД. Разноцветные хлопья приводят к тому, что гранулы становятся серыми или имеют отклонение по цвету, что значительно снижает цену продажи.
(Примечание: Один цветовой сортировщик обычно настраивается на сохранение или отбраковку одной цветовой категории.)

Гранулятор для отходов ПНД (Экструдер)


Характеристика	Однокаскадный экструдер	Двухкаскадный экструдер (Mother-Baby)
Структура	Один длинный шнек (L/D 30-36:1)	Два последовательно: Первичный экструдер (пластикация/дегазация) + Вторичный экструдер (создание давления/фильтрация)
Мощность дегазации	Один порт вентиляции; ограниченная способность удаления летучих веществ.	Двойные зоны вакуумной дегазации. Большая поверхность воздействия на стыке между первичным и вторичным блоками обеспечивает отличную дегазацию.
Мощность фильтрации	Одинарная фильтрация. Высокое противодавление может ухудшить пластикацию.	Двойная фильтрация. Первичная грубая фильтрация (защищает вторичный блок) + Вторичная тонкая фильтрация (обеспечивает качество).
Стабильность расплава	Восприимчив к колебаниям сырья.	Вторичный блок работает на низкой скорости для создания чрезвычайно стабильного давления в головке, что дает однородный размер гранул.
Применимые материалы	Чрезвычайно чистые промышленные отходы; сухие материалы.	Пост-потребительские рециклаты (PCR), содержащие высокую влажность, чернила и летучие вещества.
Анализ TCO (Совокупная стоимость владения)	Низкие первоначальные инвестиции, но среднее качество продукта и быстрый расход сеток.	Высокие начальные инвестиции, но производит плотные гранулы без пузырей с более высокой рыночной стоимостью и превосходным комплексным ROI.

За исключением переработки чрезвычайно чистых промышленных отходов, двухкаскадный экструдер является обязательной инвестицией для любого проекта PCR, чтобы гарантировать конкурентоспособность конечного продукта.

Технология фильтрации расплава

Фильтрация служит последним барьером для перехвата мелких примесей (алюминиевая пыль, песок, нерасплавленные полимеры).

Гидравлическая шиберная пластина: Низкая стоимость, но смена сетки может вызвать колебания давления или краткосрочные остановки производства.
Поршневой тип: Двухпоршневые конструкции позволяют менять сетку без остановки, обеспечивая непрерывное производство; идеально для заводов, работающих 24/7.
Скребковый фильтр: Предназначен для сильно загрязненных потоков (например, с высоким содержанием бумажной массы). Использует вращающееся лезвие для непрерывного соскабливания примесей с поверхности сетки. Хотя это капиталоемкое вложение, оно может справляться с уровнями загрязнения до 5%, значительно снижая затраты на расходные материалы (сетки).

Система гранулирования

Водокольцевая / Горячая торцевая резка: Самый распространенный метод для переработки ПНД. Гранулы нарезаются горячими на торце головки и выбрасываются в охлаждающее водяное кольцо. Отличается простотой эксплуатации, высокой автоматизацией и превосходной формой гранул.
Стренговое гранулирование: Традиционный метод. Требует ручного вытягивания нитей и склонен к обрывам. Из-за высоких затрат на рабочую силу и нестабильности не рекомендуется для высокопроизводительных линий.

Матрица мастер-конфигурации по типу сырья

Чтобы наглядно продемонстрировать сложную логику конфигурации, упомянутую выше, в следующей таблице приведена основная справка для инженерного выбора:

Функциональный модуль	Класс I: Молочные бутылки/Бытовая химия	Класс II: Химические бочки/IBC	Класс III: Литьевые жесткие пластики
Ключевые вызовы	Высококачественный чистый ПНД требует оптической сортировки.	Высокая жесткость, опасные остатки, объемный размер.	Металлы, примеси ПП, резина.
Уменьшение размера	Мощная мокрая дробилка	Двухвальный шредер + Мокрая дробилка	Мощная мокрая дробилка
Среда мойки	Горячая щелочная мойка (NaOH)	Многоступенчатое ополаскивание + Многоступенчатая фрикционная мойка	Фрикционная мойка
Сортировка	Флотация + Оптическая сортировка (Материал, Цвет)	Флотация	Флотация
Технология сушки	Высокоскоростная центробежная + Горячий воздух	Высокоскоростная центробежная + Горячий воздух	Высокоскоростная центробежная + Горячий воздух
Тип экструдера	Двухкаскадный (Сильная дегазация для удаления чернил)	Одно/Двухкаскадный	Однокаскадный
Система фильтрации	Поршневая / Скребковая	Шиберная / Поршневая	Шиберная / Поршневая
Гранулирование	Водокольцевое	Водокольцевое / Стренговое	Водокольцевое / Стренговое