一种基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备

本发明涉及一种基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，属于塑料回收利用。

背景技术：

1、我国汽车工业正处于快速发展阶段，汽车保有量逐年增加。报废汽车作为最为重要的城市矿产之一，其科学二次开发，不仅节约大量化石能源，同时能大幅减少环境污染，推动国家循环经济的持续健康发展。普通汽车中聚合物重量已从1970年的6％上升到2020年的18％。聚合物的使用量占总重量的百分比在电动汽车中甚至更高。聚合物材料具有质轻、易成型，耐化学性、耐候性、绝缘性较好等特点，广泛应用于汽车内饰件、外饰件及功能结构件中。聚合物等报废汽车材料回收再利用是节约资源、保护环境、高效利用资源的重要方式，是实现国家汽车产品回收利用目标的重要前提，也是我国经济绿色可持续发展的必然要求。不同聚合物性能差异较大，清洁高效分离不同车用聚合物是其高附加值回收利用的先决条件，因此开发一种聚合物绿色高效分选设备对于节能环保和促进汽车工业的可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，以用于对报废乘用车聚合物颗粒进行高效分选。

2、本发明技术方案是：一种基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，包括真空上料机1、进料管2、螺旋管3、机架4、振动皮带输送机5、辊式电极6、板式电极7、绝缘框架8、导料板9、收料箱10、毛刷11、静电发生器12、控制器13、通风管14、鼓风机15；所述螺旋管3倾斜设置于机架4的上方，所述进料管2左端与螺旋管3右侧的进料口301相连，进料管2右端与真空上料机1相连，所述通风管14上端与螺旋管3右侧的通风口302相连，通风管14下端与鼓风机15相连；所述振动皮带输送机5设置于绝缘框架8的右方，所述辊式电极6设置于绝缘框架8上且位于振动皮带输送机5的左下方，所述板式电极7设置于辊式电极6的左方且设置在绝缘框架8上，所述毛刷11设置于辊式电极6的右侧，并与辊式电极6相接触，所述导料板9倾斜设于收料箱10上部，所述收料箱10设置于辊式电极6与板式电极7形成的辊式静电场的下方，所述静电发生器12与控制器13设置于机架4的中部。

3、作为本发明的进一步方案，所述真空上料机1通过进料管2与螺旋管3连接，使聚合物粒子均匀通过进料口301进入螺旋管3内部。

4、作为本发明的进一步方案，所述螺旋管3倾斜设置于机架4上方，两端设有通风口302，左侧设有出料口303，右侧设有进料口301。

5、作为本发明的进一步方案，所述通风口302内孔均匀排列，孔径小于聚合物颗粒粒径，保证聚合物颗粒只在螺旋管3内部摩擦碰撞，且鼓风机15形成的风均匀进入螺旋管3内部。

6、作为本发明的进一步方案，所述振动皮带输送机5使荷电后的聚合物粒子单层排列进入下方辊式静电场。

7、作为本发明的进一步方案，所述控制器13用于控制真空上料机1、鼓风机15、辊式电极6旋转的启动与停止，还用于控制真空上料机1的传送速度、鼓风机15的风速、辊式电极6的转速。

8、作为本发明的进一步方案，所述静电发生器12通过导线与辊式电极6、板式电极7连接，控制辊式电极6、板式电极7的电压水平与电场的开闭。

9、作为本发明的进一步方案，所述毛刷11设置于辊式电极6的右侧，并与辊式电极6相接触，用于将吸附在辊式电极6上的聚合物粒子刷落。

10、作为本发明的进一步方案，所述辊式电极6、板式电极7与静电发生器12的正负极通过导线连接，转动的辊式电极6和固定的板式电极7形成辊式静电场；荷电后的聚合物粒子进入辊式静电场后，在离心力和库仑力的共同作用下，带和辊式电极6极性相反的聚合物颗粒会紧贴在辊式电极6上，之后被毛刷11从辊式电极6上刷掉落入收料箱10相应的落料槽i101、落料槽ii102，而和其极性相同的聚合物颗粒会脱离辊式电极6表面进入相应的落料槽iii103，实现不同粒子的分离，落料槽i101、落料槽ii102设置在靠近毛刷11一侧，落料槽iii103设置在靠近导料板9一侧；

11、所述导料板9倾斜设于收料箱10上部且位于板式电极7下方，导料板9能使因吸附力不足的聚合物颗粒落入正确的落料槽iii103内。

12、作为本发明的进一步方案，所述收料箱10内部设有落料槽i101、落料槽ii102、落料槽iii103；落料槽i101、落料槽ii102用于收集和辊式电极6极性相反的聚合物颗粒，落料槽iii103用于收集和辊式电极6极性相同的聚合物颗粒。

13、本发明通过控制器13控制振动皮带输送机5、鼓风机15启动，与辊式电极6转动。同时控制真空上料机1输送聚合物粒子，将聚合物粒子经进料管2输送到螺旋管3内腔，聚合物粒子在外加气流的流化作用下发生粒子与粒子碰撞、同时粒子与螺旋管3内壁摩擦碰撞，在两极摩擦荷电下使不同聚合物粒子附带不同电荷，然后聚合物粒子通过振动皮带输送机5均匀进入由转动的辊式电极6和固定的板式电极7形成的辊式静电场。在离心力和库仑力的共同作用下，带和辊式电极6极性相反的聚合物颗粒会紧贴在辊式电极6上，之后被毛刷11从辊式电极6上刷掉落入相应的落料槽i101、落料槽ii102，而和其极性相同的聚合物颗粒会脱离辊式电极6表面进入相应的落料槽iii103，实现不同粒子的分离。收料箱10用于收集辊式静电场分离后的聚合物粒子。

14、本发明的有益效果是：

15、1、荷电效果好。聚合物粒子在流化摩擦两级荷电下可获得很大的电荷量，不同聚合物粒子之间的电荷量差异越大，有效保证了聚合物粒子的分选效果。

16、2、符合环保要求。本发明在分选过程中不产生废水、废气或废渣，不会造成环境二次污染。

17、3、能耗低。所述装置虽然设有高压电场，但由于是静电不产生电流，设备运行时耗能很少。

18、4、本发明结构紧凑、占地面积小，1～2人即可操作，适合中小企业使用。

19、5、物料分选效果好。本发明采用辊式静电场分离的方法，分选后所得物料的纯度可达95％以上。

20、6、本发明操作简便，通过调节静电发生器的输出电压，从而控制辊式电极与板式电极之间的电压差，可以实现分离不同的混合聚合物粒子。

21、7、本发明结构简单，分离效率高，设备安装方便。

22、综上所述，本发明利用不同聚合物荷电特性差异，在流化与摩擦两级作用下聚合物颗粒摩擦碰撞后所带不同电荷，然后在通过辊式电极与板式电极形成的辊式静电场后发生分离。所述基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备具有设备简单、容易操作、能耗低、分选效果好等优点，极大提高了聚合物颗粒的再利用价值，降低环境风险，同时创造巨大的经济效益。广泛应用于塑料行业的回收再利用。

技术特征：

1.一种基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：包括真空上料机(1)、进料管(2)、螺旋管(3)、机架(4)、振动皮带输送机(5)、辊式电极(6)、板式电极(7)、绝缘框架(8)、导料板(9)、收料箱(10)、毛刷(11)、静电发生器(12)、控制器(13)、通风管(14)、鼓风机(15)；所述螺旋管(3)倾斜设置于机架(4)的上方，所述进料管(2)左端与螺旋管(3)右侧的进料口(301)相连，进料管(2)右端与真空上料机(1)相连，所述通风管(14)上端与螺旋管(3)右侧的通风口(302)相连，通风管(14)下端与鼓风机(15)相连；所述振动皮带输送机(5)设置于绝缘框架(8)的右方，所述辊式电极(6)设置于绝缘框架(8)上且位于振动皮带输送机(5)的左下方，所述板式电极(7)设置于辊式电极(6)的左方且设置在绝缘框架(8)上，所述毛刷(11)设置于辊式电极(6)的右侧，并与辊式电极(6)相接触，所述导料板(9)倾斜设于收料箱(10)上部，所述收料箱(10)设置于辊式电极(6)与板式电极(7)形成的辊式静电场的下方，所述静电发生器(12)与控制器(13)设置于机架(4)的中部。

2.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述真空上料机(1)通过进料管(2)与螺旋管(3)连接，使聚合物粒子均匀通过进料口(301)进入螺旋管(3)内部。

3.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述螺旋管(3)倾斜设置于机架(4)上方，两端设有通风口(302)，左侧设有出料口(303)，右侧设有进料口(301)。

4.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述通风口(302)内孔均匀排列，孔径小于聚合物颗粒粒径，保证聚合物颗粒只在螺旋管(3)内部摩擦碰撞，且鼓风机(15)形成的风均匀进入螺旋管(3)内部。

5.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述振动皮带输送机(5)使荷电后的聚合物粒子单层排列进入下方辊式静电场。

6.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述控制器(13)用于控制真空上料机(1)、鼓风机(15)、辊式电极(6)旋转的启动与停止，还用于控制真空上料机(1)的传送速度、鼓风机(15)的风速、辊式电极(6)的转速。

7.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述静电发生器(12)通过导线与辊式电极(6)、板式电极(7)连接，控制辊式电极(6)、板式电极(7)的电压水平与电场的开闭。

8.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述毛刷(11)设置于辊式电极(6)的右侧，并与辊式电极(6)相接触，用于将吸附在辊式电极(6)上的聚合物粒子刷落。

9.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述辊式电极(6)、板式电极(7)与静电发生器(12)的正负极通过导线连接，转动的辊式电极(6)和固定的板式电极(7)形成辊式静电场；荷电后的聚合物粒子进入辊式静电场后，在离心力和库仑力的共同作用下，带和辊式电极(6)极性相反的聚合物颗粒会紧贴在辊式电极(6)上，之后被毛刷(11)从辊式电极(6)上刷掉落入收料箱(10)相应的落料槽i(101)、落料槽ii(102)，而和其极性相同的聚合物颗粒会脱离辊式电极(6)表面进入相应的落料槽iii(103)，实现不同粒子的分离，落料槽i(101)、落料槽ii(102)设置在靠近毛刷(11)一侧，落料槽iii(103)设置在靠近导料板(9)一侧；

10.根据权利要求1所述的基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，其特征在于：所述收料箱(10)内部设有落料槽i(101)、落料槽ii(102)、落料槽iii(103)；落料槽i(101)、落料槽ii(102)用于收集和辊式电极(6)极性相反的聚合物颗粒，落料槽iii(103)用于收集和辊式电极(6)极性相同的聚合物颗粒。

技术总结本发明涉及一种基于流化摩擦两级荷电的聚合物粒子静电分选设备，属于塑料回收利用技术领域。本发明包括真空上料机、进料管、螺旋管、机架、振动皮带输送机、辊式电极、板式电极、绝缘框架、导料板、收料箱、毛刷、静电发生器、控制器、通风管、鼓风机。本发明利用不同聚合物荷电特性差异，在流化与摩擦两级作用下聚合物颗粒摩擦碰撞后所带不同电荷，然后在通过辊式电极与板式电极形成的辊式静电场后发生分离，本发明具有设备简单、容易操作、能耗低、分选效果好等优点，极大提高了聚合物颗粒的再利用价值，降低环境风险，同时创造巨大的经济效益。广泛应用于塑料行业的回收再利用。技术研发人员：张洪申,刘鹏飞受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30