7.2 Методы измельчения отходов фторопластов
В отличие от переработки отходов термопластичных фторполимеров, которая осуществляется традиционными методами: измельчением их на дробилках или грануляцией споследующей экструзией на червячных прессах в изделие, — переработка отходов фторопластов Ф-4 и Ф-4Д является сложной технической проблемой. Основная сложность заключается в том, что для получения высококачественных вторичных изделий, которые по физике-механическим свойствам приближались бы к изделиям из первичного фторопласта, необходима определенная степень измельчения отходов. Экспериментально было установлено, что размеры частиц измельченных отходов для изготовления вторичных изделий должны быть не более 200 мкм. Такая дисперсность обусловлена специфическими особенностями фторопласта-4; отсутствием перехода в вязко-текучее состояние, вые око эластическими свойствами полимера, сохраняющимися вплоть до криогенных температур (температура стеклования —130 °С). ugg baby На протяжении нескольких последних лет отдельными предприятиями предпринимались попытки переработки отходов измельчением с целью регенерации фторопласта, однако из-за несовершенной технологии такие работы не нашли промышленного воплощения. Тем не менее накопленный опыт подсказал, что добиться тонины помола частиц фторопласта до 200 мкм можно только на специально разработанном для этой цели оборудовании, например мельницах-дробилках [85]. В настоящее время используются преимущественно два метода: криогенное измельчение отходов в среде жидкого азота или инертных газов и механическое измельчение отходов методом ударного действия. Выбор способа измельчения отходов фторопласта зависит от требований, предъявляемых к конечному продукту измельчения — порошку: его дисперсности, чистоте и размерам частиц, которые, как определено экспериментально, должны быть от 50 до 200 мкм [86]. Способ измельчения может также влиять на молекулярную массу и форму частиц порошка, определяя тем самым его дальнейшее использование для переработки в изделие. При выборе способа измельчения необходимо учитывать производительность процесса, энерго- и металлоемкость оборудования и другие экономические показатели, определяющие эффективность применения отходов в промышленности. В результате трудов отечественных и зарубежных исследователей, , в основном определена технология измельчения фторопластов в порошок с размером частиц до 200 мкм. Процесс включает следующие основные стадии: грубое дробление отходов на частицы размером до 3—5 мм, осуществляемое преимущественно на дробилках типа ИПР-300, или измельчение на ножевых мельницах; обработка полученного фторопласта с целью придания материалу достаточной хрупкости или изменения его молекулярной структуры с тем, чтобы облегчить дальнейший процесс измельчения; тонкое измельчение материала до размера частиц до 200 мкм; просев, при необходимости, измельченного порошка для отбора определенной фракции. Широко известный способ криогенного измельчения пластмасс заключается в том, что материал подвергается охлаждению хладагентами, такими, как, например, жидкий азот,—для придания ему хрупкости, после чего легко измельчается в дробилках различных конструкций. Преимущества способа криогенного измельчения в том, что получается мелкодисперсный порошок полимера с хорошей формой частиц — в основном сфероидальной, при этом сведена к минимуму возможность термодеструкции полимера и скорость процесса измельчения достаточно велика. Однако способ криогенного измельчения требует применения дорогостоящих материалов, специального оборудования, больших рабочих площадей или помещений для хранения хладагента, а также квалифицированного обслуживающего персонала и в связи с этим находит ограниченное применение, практически только в лабораторных условиях [87]. Так, иногда после криогенного измельчения фторопласт подвергают дополнительной обработке смесью водных паров серной и соляной кислот, в результате чего пелучают высококачественный мелкодисперсный порошок белого цвета [88]. В некоторых случаях перед измельчением отходы фторопласта подвергают облучению ионизирующим радиоактивным излучением мощностью дозы до 5 Мрад, после чего измельчают на механических дробилках. При облучении фторопласта его молекулярная масса снижается до 10 000. при измельчении получается мелкодисперсный порошок, из которого в дальнейшем изготавливаются волокна или смазки [89, 90]. Иногда облучение отходов сочетают с нагревом их, в этом случае отходы облучают дозой до 2 Мрад при температурах 200-300°С, после измельчения получают порошок с размером частиц до 5 мкм [93]. Вообще радиационное облучение отходов фторопласта нерентабельно, так как требует дорогостоящего оборудования, а те второсортные изделия, для которых предназначаются отходы, не оправдывают затрат на это оборудование. С целью уменьшения молекулярной массы ПТФЭ и облегчения его дробления на стандартном оборудовании — шаровых или роторно-ноже-вых мельницах прибегают к высокотемпературному нагреву полимера, который осуществляют при 390-410 «С в течение 1—3 ч. В процессе нагрева образуется порообразный монолит, который легко измельчается в порошок с размером частиц до 100 мкм [93]. Но, как уже указывалось, в результате радиационного облучения или высокотемпературного нагрева уменьшается молекулярная масса ПТФЭ, процесс измельчения облегчаете*, получается тонко дисперсный порошок. Вместе с тем полученный порошок обладает худшими свойствами, чем исходный полимер, и поэтому может быть использован лишь в качестве смазок, наполнителя в композит кш для изготовления неответственных изделий. | Укажем два способа переработки отходов термопластичных фторпо-лимертв, которые отличаются от традиционных способов переработки. По одному из них измельчение отходов термопластов осуществляется в реэультате соударение частиц при транспортировании их встречными струями воздуха, формирование которых происходит в двух разгонных трубах, установленных на одной оси навстречу друг другу. Этим способом получают мелкодисперсный чистый порошок, но способ требует компрессорного оборудования и малопроизводителен [94]. Другой способ дробления термопластов состоит в интенсивном перемешивании их с поваренной солью, нагретой до 500 °С или охлажденной до —130 °С в зависимости от состава отходов. Установка для осуществления этого способа представляет собой вращающийся барабан, ось которого несколько наклонена, барабан имеет винтовые лопасти для лучшего перемешивания. В процессе перемешивания отходы, нагреваясь о кристаллики соли, истираются до мелких фракций либо, охлаждаясь, приобретают хрупкость и тоже разрушаются кристалликами соли на мелкие фракции [95]. Недостаток способа заключается в дополнительной операции очистки измельченных отходов от соли. Анализ различных способов и устройств для переработки отходов фторопластов показал, что для получения дисперсного порошка с оптимальным размером частиц 200 мкм, необходимым для качественного изготовления вторичных изделий, и повышения производительности процесса измельчения наиболее приемлемым в настоящее время является измельчение на центробежных мельницах ударного типа конструкции Ивановского химико-технологического института. В основе процессов измельчения материалов лежит способ последо-вательного приложения статических или динамических нагрузок на материал с целью создания в нем таких напряжений, которые превышали бы внутренние силы сцепления частиц между собой и разрушали бы их. В настоящее время экспериментально установлено, что для измельчения пластичных материалов, каковыми является фторопласт, необходимо не статическое приложение нагрузок — сжатие, а динамическое — удар. В момент приложения динамических нагрузок в вязкоупругом фторопласте протекают одновременно два процесса — накопление потенциальной энергии деформации и рассеяние накопленной энергии. Для измельчения полимера необходимо, чтобы скорость накопления энергии деформации во много раз превышала скорость ее рассеяния, а это возможно только при высокоскоростных деформациях полимера, которые реализуются в мельницах ударного действия. Мельница такого типа состоит из трехступенчатого корпуса, внутри которого на горизонтальном валу расположен ступенчатый ротор с тремя последовательно увеличивающимися дисками, на которых закреплены била, а на внутренней периферии корпуса расположены отбойные плиты. В мельнице имеются загрузочный и разгрузочный патрубки, она может быть снабжена сепарирующим устройством для классификации измельченных частиц. В процессе отработки конструкции для повышения эффективности работы ряд узлов мельницы модернизирован [96—99]. Одним из определяющих параметров успешной работы центробежно-ударных мельниц, влияющих на дисперсность измельченных частиц, является линейная скорость вращения ротора. Поэтому на описанной выше мельнице был определен гранулометрический состав измельченных частиц фторопластовых отходов в зависимости от скорости вращения ротора (рис. 7.!). Из кривых распределения скоростей видно, что дисперсность мелких фракций увеличивается с возрастанием линейной скорости ротора. Была также определена зависимость дисперсности измельченных частиц от числа циклов нагружения порошка — числа пропусков полимера через мельницу при различных скоростях ротора (рис. ugg australia pas cher 7.2). В ходе проведения экспериментов было установлено оптимальное число циклов нагружения, равное 3, для производства измельченных частиц размером 200 мкм. Это значит, что для того, чтобы получить 80-90 % частиц размером 200 мкм, необходимо в мельнице-дробилке иметь трехступенчатый ротор. Удельные энергозатраты на измельчение отходов возрастают с увеличением линейной скорости ротора и производительности процесса измельчения, поэтому с целью оптимизации энергозатрат производительность мельницы принимается в пределах 10-12 кг/ч. 
Процесс деформации и последующего разрушения частиц фторопласта сопровождается выделением большого количества теплоты, с увеличением скорости вращения ротора даже на холостом ходу температура воздуха в мельнице возрастает. nike tn femme В процессе измельчения фторполимера температура газодисперсного потока частиц в мельнице при линейной скорости нагружения 110 м/с и производительности мельницы 15 кг/ч достигает 180 °С, а при скорости 150 м/с и той же производительности — 230—250 °С. Таким образом, дисперсность измельчаемых частиц и производительность мельницы зависят от температуры среды в мельнице. 
200 400 GOO 800 1000 Рис.7.1. Влияние скорости вращения ротора измельчителя на гранулометрический состав измельченных фторопластовых отходов. canada goose women’s Рис.7.2. Влияние числа циклов помола на дисперсность измельченного фторопласта – 4 при скорости вращения ротора 150 ( ) и 110 м/с (——-): 1, 2, 5 — 3 цикла; 3,4 – 2 цикла; 6 – 1 цикл. С целью снижения температуры газодисперсного потока измельчаемых частиц хотя бы до I20—150 °С необходимо уменьшить линейную скорость нагружения ротора и производительность процесса измельчения, а также вести охлаждение корпуса мельницы. Экспериментально установлены оптимальные значения линейной скорости вращения большей ступени ротора — 120 м/с и производительности ~ 12 кг/ч. Одним из путей повышения производительности тонкого измельчения отходов фторопластов является использование в технологической схеме измельчения классификатора частиц, который разделяет измельченный материал на мелкие и грубые фракции и возвращает более грубые фракции обратно в емкость для исходного продукта. Возможность получения 100 % измельченных частиц размером до 200 мкм может быть реализована за счет постоянной сепарации их из зон измельчения с тем, чтобы они не мешали измельчению более крупных частиц, что можег быть обеспечено непрерывной классификацией продукта на каждой стадии измельчения. Конструктивное решение ступеней ротора и корпуса мельницы позволяет изменить аэродинамику газ о дисперсного потока частиц в мельнице и полностью исключить проскок их со ступени на ступень без разрушения. Указанные теоретические и экспериментальные данные процесса измельчения отходов фторопласта послужили техническими предпосылками для разработки и изготовления трехступенчатой мельницы-дробилки — агрегата для подготовки отходов фторопласта к переработке. Агрегат для подготовки отходов к переработке, индекс 545562 {рис. 7.3), Предназначен для измельчения отходов Ф-4 и Ф-4Д с размерами частиц от 2 до 5 мм в тон ко дисперсный порошок с размером частиц до 200 мкм, пригодный для переработки в изделия. Агрегат состоит из следующих основных узлов: загрузочного бункера с дозирующим шнеком, трехступенчатой ударно-сепараиионвой мельницы, разгрузочного вдклон-фильтра с приемным бункером и пульта управления. Загрузочный бункер вместимостью 200 л с дозирующим шнеком имеет индивидуальный электропривод с редуктором с частотой вращения шнека до 25 мин»‘. Шнек диаметром 60 мм обеспечивает непрерывную принудительную подачу дробленых отходов в мельницу. Ударно-сепарационная мельница-дробилка имеет цилиндрический корпус, в котором на подшипниках качения смонтирован трехступенчатый ротор, установленный консольно на валу. Диаметр» ступеней ротора — от 240 до 500 мм, частота вращения ротора — до 5000 мнн~’, окружная скорость на большой стуие^ ни — 120 м/с. Вращение ротора осуществляется от двигатели мощностью 22 кВт через повышающую клиноременную передачу. На каждой ступени ротора установлено по 4 била, которые при вращении ротора откидываются, образуя зазор между внутренней стенкой корпуса и ротором от 5 до 1,5-0,5 мм. adidas gazelle femme Корпус мельницы-дробилки и узел подшипника качения — водоохлаждаемые, С торца мельница имеет откидную крышку с патрубком для выгрузки измельченного порошка фторопласта. Этот патрубок соединен с разгрузочным циклон-фильтром, в приемный бункер которого ссыпается измельченный порошок. Бункер с подготовленным порошком устанавливается на специальные тележки и отвозится на склад. Шумовые характеристики мельниды-дробилки превышают допустимые 85 дБ, поэтому вся ударно-сепарационная мельница монтируется в отдельном звукоизолированном помещении, за пределы которого вынесен загрузочный бункер с дозирующим шнеком и пульт управления мельницей, с которого осуществляется включение отдельных узлов и управление процессом измельчения отходов. Агрегат для подготовки отходов фторопластов работает следующим образом В загрузочный бункер засыпают подлежащие переработке отходы фторопласта 4 или -4Д с размерами частиц не более 5X5 мм, в количестве до 200 кг. asics gel lyte 5 С пульта управления агрегатом включаются привод вращения ротора ударно-сепарационной мельницы и привод вращения дозирующего шнека. Рубленые частицы отходов Ф-4 или Ф-4Д подаются дозирующим шнеком на первую ступень вращающегося ротора с частотой вращения до 4800 мин-1. Откидные била на дисках ротора под действием центробежных сил отводятся вдоль радиуса ротора и образуют минимальный зазор между стенками корпуса мельницы. Частицы отходов, nocтynaя в такой зазор, дробятся на более мелкие, затем под действием центробежных сил поступают на вторую и третью ступени ротора и дробятся до заданных фракций -200 мкм. Быстро вращающийся ротор создает эффект воздушной эжекции, под воздействием которой измельчаемые частицы переходят со ступени на ступень вращающегося ротора. Включается разгрузочный циклон-фильтр, и через выгрузочный патрубок в крышке мельницы измельченные отходы фторопласта отсасываются в приемный бункер. Наполненный бункер устанавливают на специальную тележку и отвозят на склад готовой продукции. В процессе дробления отходов ротор с дисками, корпус мельницы-дробилки с подшипником качения нагреваются до180-200 оС, поэтому для отвода теплоты корпус мельницы с подшипником снабжены водоохлаждаемой рубашкой, которая понижает температуру до 70-90 °С При такой температуре мельница-дробилка может работать непрерывно в течение 3 смен по 6 часов. После остановки проводят профилактическую чистку мельницы. Техническая характеристика Производительность, кг/ч 10- 20 Установленная мощность электродвигателей, кВтч, не более 70 Объемный расход технической под давлением 0.4-0,6МПа, м3/ч 2 Насыпная плотность измельченного тонкодисперсного порошка г/см3 0,6-0,7 Габаритные размеры, мм 3500х2600х2800 Масса, кг, не более 4200 Рис. 7.3. Агрегат для подготовки отходов фторопластов к переработке, индекс 545562: 1 — роторный измельчитель; 2 ~ загрузочный бункер с питателем; 4 — циклон; 4 — приемник для измельченных фракций; 5 — пульт управления. А.К. Пугачев, О.А. Росляков Переработка фторопластов в изделия. Ленинград. Химия , 1987. louboutin chaussures -168 с.
7.3 Техника безопасности
Многие технологические процессы изготовления изделий из фторопластов протекают при температурах от 200 до 400 оС – горячее прессование, литье под давлением, экструзия, горячая штамповка и т.п. и даже механическая обработка в неотработанных режимах. Эти процессы сопровождаются разложением фторполимеров с выделением газообразных продуктов разложения — фтороводорода, оксида углерода, мономеров и других, практически не имеющих запаха и оказывающих различное действие на организм человека. Так, фтороводород при превышении предельно допустимых концентраций вызывает раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и воспалительные процессы в органах дыхания, а при высоких концентрациях — лаже отек легких. Оксид углерода вызывает удушье вследствие образования к арб ок сиге мо глобина, действующего на центральную нервную систему. adidas zx 750 Вдыхание тетрафторэтилена в значительных количествах приводит к полнокровию органов, вызывает кровоизлияние в легких, селезенке, дистрофические изменения печени. Признаки отравления: сразу или через некоторое время после вдыхания продуктов разложения появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство стеснения в груди, кашель, иногда рвота, резь в глазах, бледность, возможно повышение температуры. Такое состояние может быстро пройти, но может и возобновиться через некоторое время в более резкой форме. Ниже приведены предельно допустимые концентрации продуктов разложения фторполимеров в воздухе рабочей зоны производственных помещений; ПДК, мг/м3 Класс опасности фгороводород 0,05 1″ Перфторизобутилен 0,1 1 Оксид углерода ‘ 20,0 4 Аэрозоль фторопласга-4 10,0 3 Для обеспечения безопасности при ведении технологических процессов изготовления изделий из фторопластов необходимо соблюдение общепринятых мер предосторожности: строго выдерживать нормы технологического регламента на всех стадиях процесса; оборудование для переработки фторопластов должно быть максимально герметизировано, снабжено местной вытяжной вентиляцией и заземлено; приборы КИПиА должны быть всегда в исправном состоянии; производственные помещения, в которых ведется термическая обработка фторполимеров, должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию екратностью обмена не менее 15; работу проводить только при работающей приточно-вытяжной вентиляции над нагревателями и в спецодежде в соответствии с установленными нормами; рабочее место содержать в чистоте; курить в специально отведенном месте; после работы принять душ; в помещениях, где хранятся и перерабатываются фторполимеры, запрещается курение и хранение курительных принадлежностей, так как пыль фторполимеров при сгорании табака разлагается и продукты разложения попадают в легкие курящего; воздух производственных помещений, куда возможно попадание продуктов разложения фторполимеров, должен регулярно проверяться на содержание в нем фтор органических веществ; в помещениях должен быть исправный углекислотный огнетушитель или асбестовое одеяло. Помимо соблюдения общих требований техники безопасности к производству, обеспечивающих безопасное ведение технологического процесса, обслуживающий персонал должен быть обеспечен индивидуальными средствами защиты: халатом, хлопчатобумажными перчатками или брезентовыми рукавицами, индивидуальным противогазом марки ЕКФ; около машины должен лежать резиновый коврик.