Cómo resolver la pérdida de partículas en el proceso de separación por flotación

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La pérdida de astillas en la separación por flotación es uno de los problemas más persistentes y costosos en una línea de lavado de astillas de botellas PET. Los operadores observan con frecuencia que las astillas de PET más limpias y de mayor valor desaparecen en la espuma, el desbordamiento o el agua de recirculación en lugar de aterrizar en la descarga del sumidero, y se esfuerzan por recuperarlas sin sacrificar el rendimiento o la pureza del producto. En este artículo se explica cómo resolver la pérdida de astillas en el proceso de separación por flotación con un método completamente cuantificado, basado en la ingeniería. Comenzamos con la física de la densidad que define el intervalo de separación, luego dividimos la pérdida en seis fuentes individualmente medibles, damos parámetros ejecutables para el tanque de flotación y su pretratamiento previo y, por último, mostramos una rutina de diagnóstico del equilibrio de masas que cierra en un 98 por ciento o mejor. Al aplicar las recomendaciones aquí, una línea de reciclaje de PET puede aumentar la recuperación de PET desde un 92 al 95 por ciento hasta el 98 al 99,3 por ciento al mismo tiempo que reduce el residuo de PVC por debajo de los 50 ppm y el residuo de PE/PP por debajo de los 100 ppm.

cómo funciona la separación por flotación: la ventana de densidades

La separación por flotación, a menudo escrita como flotación separativa en la industria de reciclado, se basa en un hecho físico único: en un medio acuoso de densidad 1,0 g/cm3, los materiales plásticos que son más densos que el agua hunden y los que son más livianos flotan. El tanque de flotación es, por lo tanto, un clasificador de densidad, no un reactor químico. La calidad de la separación depende casi completamente de lo limpia que es la corriente de alimentación en el límite de 1,0 g/cm3 y de lo bien que el hardware mantiene el producto que se desea en el fondo en lugar de dejar que se escape con la fracción flotante.

El desafío central para la recuperación del PET es que el mismo plástico tiene una densidad de 1,33 a 1,40 g/cm3, confortablemente por encima del agua, por lo que un trozo limpio de PET siempre debería hundirse. El problema de contaminación es que varios plásticos postconsumidores se sitúan cerca o por encima del mismo umbral, y algunos de ellos se superponen tan bien al PET que la sola gravedad no puede separarlos. El PVC es el más difuso: con una densidad de 1,32 a 1,45 g/cm3, también hunde junto al PET y es realmente difícil separarlo mediante la densidad sola. El PS y el PA también se hunden, con una densidad de 1,04 a 1,07 g/cm3 y 1,13 a 1,15 g/cm3, respectivamente, mientras que el PE y el PP flotan, con una densidad de 0,91 a 0,96 g/cm3 y 0,89 a 0,92 g/cm3, respectivamente.

Este mapa de densidad es el fundamento de cada decisión de reducción de pérdidas. Cuando una hoja de PET se pierde, casi nunca se debe al fracaso de la física; es porque la hoja fue transportada a la corriente incorrecta debido al movimiento del agua, a los efectos de la superficie, al tamaño de las partículas o al diseño mecánico. Comprender cómo se comporta cada resina nos dice dónde buscar.

La densidad común de la resina y el comportamiento de flotación/aterrizaje.

Resina Rango de densidad (g/cm3). Comportamiento en agua (1,0 g/cm3) Nota de separación versus PET
Agua (mediana). 1.00 Referencia La línea divisoria entre hundimiento y flotación.
PE: 595 kg/h * 850 $/T = 506 $/h 1,33 a 1,40 horas Caída (producto objetivo) Se requiere en la descarga del horno.
PVC 1,32 a 1,45 horas Lavabo Superposición del PET, difícil de dividir solo por densidad
PS 1.04 a Lavabo Se hunden con PET, separados por ayudas ópticas o de densidad
PA 1.13 a 1.15 Lavabo Se hunden con PET, por lo general la fracción baja en el flujo en botellas
PE 0,91 a 0,96 Floater Flota limpiamente lejos del PET.
PP (Polipropileno) 0,89 a 0,92 Floater Flota limpiamente lejos del PET.

La consecuencia práctica es que la separación por flotación es excelente para expulsar PE y PP de la corriente flotadora, adecuada para hundir PET y PS y PA juntos, y deficiente para separar PET a partir de PVC. Cualquier diseño de flotación que ignora la superposición de PVC nunca alcanzará una pureza de grado alimenticio de primera calidad, sin importar cuán bien esté calibrado el tanque. Por ese motivo, una solución completa para la pérdida de flocs combina la flotación con un clasificador por infrarrojos cerca del comienzo y un hidrociclón en la corriente descendente, los cuales se examinan más adelante en este artículo.

Otro detalle se refiere a la densidad aparente versus la real. Una escama de PET limpia y completamente humedecida se comporta a su densidad real de 1,38 g/cm3 y se hunde. La misma escama que contiene una microburbuja, una película de aceite o una carga estática puede comportarse como si fuera mucho más liviana y flotar en la superficie. Este intervalo entre la densidad real y la aparente es la causa subyacente de la falsificación del flotación, que es la tercera fuente de pérdidas que cuantificamos a continuación. Mantener bajo control la química superficial es tan importante como mantener bajo control el diseño mecánico.

Las seis fuentes de pérdida de partículas, cuantificadas

Antes de cambiar cualquier hardware, la pérdida debe dividirse en componentes que puedan medirse en un punto de muestreo y asignarse un número. En la práctica, la pérdida de fracción en la separación por flotación proviene de seis fuentes diferentes. Tratarlas como una sola pérdida poco clara es la razón más común por la que las líneas nunca mejoran: un operador que ajusta la fuente incorrecta empeora la línea, mientras que cree que se está logrando progreso. El cuadro siguiente asigna una franja de tasa de pérdida típica a cada fuente y la acompaña de un método de diagnóstico y una medida correctiva que se expone en la sección siguiente.

Seis fuentes de pérdida por agregación: tasa de pérdida típica, diagnóstico y contramedida

# Origen de la pérdida. Tasa de pérdida típica Método de diagnóstico Contramedida principal
1 Buena separación de la película de etiquetas y sellos derramados 0,8 a 3,5 por ciento de flocones de calidad. Inspecione la salida de escums; pesa el PET en una muestra de escumos. Ajuste la chimenea de escurrimiento, agregue un tanque de lavado, reduzca la agitación.
2 Fines (<4 mm) lost in overflow and recirculation 30 a 50 por ciento de la pérdida total Sobreflujo de pantalla y devolución de agua para la fracción menor de 4 mm. Control del tamaño de la fragmentación, recuperación de las partículas finas mediante una pantalla de centrifugado.
3 Falso flotación de PET por burbulos, aceite, estática 0,5 a 2 por ciento. Haga que el PET limpio se hunda en el laboratorio; compárelo con el PET de la superficie del tanque. Lavado por fricción, tensioactivo, tensión superficial reducida
4 Pulpa de etiquetas enrollando y transportando las virutas Variable, a menudo personalizado Verificación al microscopio del vello para PET envuelto con fibra. Mejorar el lavado caliente, laválo con más fuerza, haga una cribado más fino.
5 Agitación excesiva: remolque del producto en superficie por la fuerza del vórtex. 0,5 a 2,5 por ciento por encima del óptimo. Medir la velocidad de rotación del impulsor y la velocidad lineal de la punta. Establecer de 12 a 35 rpm, de 0,3 a 0,8 m/s de velocidad del extremo
6 Altura de la presa de desague y fluctuación del nivel del agua Peoramiento brusco por encima de 15 mm de fluctuación Registra la altura del contrapante y la desviación del sensor de nivel Presa ajustable más 20 mm, control de ciclo cerrado del nivel

La fuente 1 es la más visible y la más frustrante: el tanque de separación de etiqueta y tapa está diseñado para escanear los contaminantes flotantes, pero su rebosamiento también lleva entre el 0,8 y el 3,5 por ciento de las virutas de PET perfectamente buenas sobre el dispositivo de desviación. A menudo se diagnostica erróneamente como "rendimiento bajo" en lugar de "producto mal colocado", lo que lleva a los operadores a hacer pasar más material y empeorar la pérdida. El arreglo no es dejar de escanear; es recuperar el PET de la corriente de urna en lugar de desecharla.

La fuente 2 es generalmente el componente individual más grande, representando del 30 al 50 por ciento de toda la pérdida de gamas. Las fracciones inferiores a 4 mm son simplemente demasiado pequeñas para asentarse contra las corrientes de agua hacia arriba y el rebose, por lo que siguen el flujo hacia fuera con la fracción flotante y a través del bucle de recirculación. La especificación de gamas de masa principal de 4 a 12 mm existe precisamente para mantener el producto recuperable en un intervalo de tamaños que se comporta de forma predecible en el tanque. Cuando la fracción inferior a 4 mm supera el 5 por ciento de la alimentación, la pérdida aumenta drásticamente.

La fuente 3, flotador falso, es la más efímera. Un flaco de PET de densidad real 1,38 g/cm3 debe hundirse, pero una superficie recubierta de aceite, que lleva carga estática o contiene microburbujas, puede presentar una densidad aparente cercana o inferior a 1,0 g/cm3. La pérdida aquí es del 0,5 al 2 por ciento y casi siempre es un problema de limpieza de la superficie en lugar de un problema de diseño del depósito. El remedio está en la lavadora de fricción aguas arriba y en la dosis del agente humectante, no en el propio depósito.

Fuente 4, goma de papel, aparece cuando las etiquetas de papel no se eliminan completamente en el lavado caliente. Las fibras de la goma forman una red ligera y aceitosa que se enrolla alrededor del PET denso y hace flotar el paquete. Esta pérdida es variable pero puede llegar al 1,5 por ciento en líneas que procesan un feed con un alto contenido de etiquetas. Fuente 5 es mecánica: un impulsor que gira a más de 35 rpm crea un vórtice suficientemente fuerte para atraer el PET que flota hacia arriba en el lastre. Fuente 6 es hidráulica: si el nivel del agua varía más de 15 mm, la altura efectiva del andamio varía continuamente y el punto de corte de separación se desplaza, esparciendo el producto entre los flujos.

Estadísticas clave:Los finos inferiores a 4 mm representan entre el 30 y el 50 por ciento de la pérdida total de gránulos. El rebosamiento de espuma transporta entre un 0,8 y un 3,5 por ciento de PET de buena calidad. La flotación falsa provoca otro 0,5 a 2 por ciento. En conjunto, estas tres fuentes explican la mayor parte del vacío entre la línea de recuperación del 92 al 95 por ciento y la línea de recuperación del 98 al 99,3 por ciento.

Soluciones sistemáticas: desde el tratamiento previo hasta el diseño del tanque.

Solucionar la pérdida de gránulos en la separación por flotación no es un ajuste único; es una cadena de controles que va desde el triturador hasta el circuito de recirculación. Cada etapa impide que se formen fuentes de pérdida o recupera el producto que de lo contrario se escaparía. La lógica es secuencial: no se puede solucionar la pérdida de gránulos en el tanque si el triturador está produciendo demasiados gránulos, y no se puede solucionar la precristalización en el tanque si la máquina de estripar deja una película de aceite. Por lo tanto, presentamos la solución como un conjunto ordenado de parámetros ejecutables.

Tratamiento previo: control del tamaño en el triturador.

El primer y más económico punto de control es el tamaño de las partículas. La fracción de partículas de tamaño medio debe estar entre 8 y 14 mm, lo que mantiene la mayor parte del producto en el intervalo de recuperación (de 4 a 12 mm), al mismo tiempo que se permite un lavado eficiente. La fracción de polvo ultrafino inferior a 4 mm debe estar entre el 5% y el 10% de la cantidad total. Esto se logra con un grosor de la cuchilla del triturador de 0,2 a 0,5 mm y una rejilla de 12 a 16 mm. Un grosor de la cuchilla más ajustado reduce la proporción de polvo ultrafino, y la rejilla de 12 a 16 mm elimina los fragmentos excesivamente grandes antes de que entren en la máquina de lavado, donde los fragmentos excesivamente grandes podrían proteger la contaminación y también crear fragmentos irregulares durante la manipulación posterior.

Cabe destacar que la mayoría de las líneas que se quejan de la "pérdida de flotación" realmente sufren de sobredimensionamiento o subdimensionamiento de los trituradores. Si la fracción de fina es superior al 5 por ciento, el tanque de flotación está siendo obligado a realizar algo que no puede hacer físicamente, y ninguna cantidad de ajuste del tanque permitirá recuperar esas finas en la etapa primaria. La respuesta correcta es recuperar esas finas aguas abajo con una pantalla de centrifugado y un hidrociclón, como se describe en la sección 5, y no culpar al tanque.

Lavado por fricción y química de superficies

La arandela de fricción es la contramedida para la flotación falsa (fuente 3) y la pulpa de la etiqueta (fuente 4). Haga funcionar la arandela de fricción a 800 a 1200 rpm para fregar mecánicamente la superficie del elemento laminado, eliminando las películas de aceite, la pulpa adherida y la carga estática que atrae la adhesión de microburbujas. Un fregado solo con agua rara vez es suficiente; agregue un agente humectante surfactant del 0,1 al 0,3 por ciento para reducir la tensión superficial del agua a 35 a 45 mN/m. A esa tensión superficial, el aire no puede anclarse fácilmente a la partícula, las microburbujas se colapsan o se desprenden, y la densidad real del PET domina su comportamiento. El resultado es que una partícula de 1,38 g/cm3 se hunde de forma fiable en lugar de flotar sobre la superficie.

La temperatura contribuye a este efecto. Después del lavado con álcali caliente, el agua de procesamiento tiene una temperatura de 40 a 65 grados Celsius, lo que suaviza y libera los aceites y las colas adheridas, y reduce la viscosidad del agua lo suficiente como para dejar que se deposite la materia fina. El mismo agua caliente debe llevarse a la etapa de flotación en lugar de enfriarla, porque el enfriamiento vuelve a espesar las películas superficiales y aumenta la flotación falsa. La temperatura del agua es un parámetro de proceso, no un ajuste para el confort.

Ventana de diseño y operación del tanque de flotación

El propio depósito debe diseñarse y operarse dentro de un intervalo estrecho. El tiempo de permanencia eficaz debería ser de 60 a 180 segundos; por debajo de 60 segundos, las escamas no completan su trayectoria de flotación y, por encima de 180 segundos, el depósito crece de manera ineficaz sin ofrecer ningún beneficio adicional. La profundidad del depósito de 0,8 a 1,5 m proporciona la distancia de sedimentación vertical que necesita la PET densa sin crear una capa inmanejable de agua. La agitación se establece mediante la velocidad del impulsor de 12 a 35 rpm, lo que equivale a una velocidad lineal del extremo de 0,3 a 0,8 m/s, lo que es suficiente para mantener los sólidos en suspensión y separar las etiquetas, pero no suficiente para formar un vórtice que levanta el producto.

La recuperación mecánica dentro del tanque combina un transportador de tornillos en la base, que arrastra el PET hundido hacia la descarga, con un rastrillo en la superficie, que barre la fracción flotante de PE/PP y etiquetas hacia el rebose. El rebose de la compuerta debe ser ajustable mecánicamente en más o menos 20 mm, para que el operario pueda establecer el punto exacto de corte para la alimentación actual y mantenerlo allí. Finalmente, la conexión en serie de 2 a 3 tanques lleva la recuperación hasta un 98,5 a 99,5 por ciento, ya que la descarga de hundimiento de la primera etapa flota nuevamente en la segunda y posteriormente en la tercera, haciendo que cada paso recupere más del PET colocado mal.

Parámetros clave de funcionamiento del tanque de flotación: valores recomendados

Parámetro Valor recomendado Controles / Propósito Modo de fallo si se supera el rango
Tiempo de residencia efectivo 60 a 180 s Tracción completa y flotación Menor de 60 s: separación incompleta
Profundidad del tanque 0,8 a 1,5 m Distancia de asentamiento para PETdenso. Muy poco profundo: las multas escapan hacia arriba
Velocidad del impulsor. 12 a 35 rpm Suspensión sin vórtice Más de 35 rpm: el vórtice levanta el PET.
Velocidad lineal entre 0,3 y 0,8 metros por segundo Control de agitación equivalente. El desajuste con la velocidad de rotación perjudica la separación.
Ajuste de la presa de desague más o menos 20 mm Define el punto de corte. Weir fijo: no puede seguir el cambio de alimentación
Etapas de la serie 2 a 3 etapas Recuperación del 98,5 al 99,5%. Sistema de una sola etapa: recuperación de techo inferior
Temperatura del agua 40 a 65 grados C. Ayuda a disipar los aceites y facilita la sedimentación. Enfriamiento: más flotación falsa.
Sólidos en suspensión en el agua igual o inferior al 3 por ciento Mantenga el medio transparente. Más del 3 por ciento: necesita un hidrociclón.
Dosis de surfactante. Del 0,1 al 0,3 por ciento. Tensión superficial: 35 a 45 mN/m Demasiado bajo: formación de espuma; demasiado alto: falso flotante.

Tenga en cuenta la regla de los sólidos suspendidos: cuando el agua recirculada contiene más del 3 por ciento de sólidos, el medio ya no se puede considerar agua limpia y la densidad aparente de todos sus componentes cambia. En ese momento, se debe insertar un hidrociclón en el circuito para separar los sólidos finos antes de que el agua vuelva al tanque. Esto es tanto un control de la calidad como un control de pérdidas, porque el agua sucia es un importante contribuyente al envolviendo las fibras y a la falsa flotación.

Las recomendaciones anteriores son exactamente el tipo de conjunto de parámetros que Polyretec, una fábrica de Wanplas, incorpora en sus líneas de lavado de botellas de PET y lin­ as de lavado de plástico blando PP/PE. Polyretec combina la tecnología austriaca con la fabricación china para ofrecer sistemas de lavado económicos que no comprometen la recuperación, y la etapa de flotación está diseñada en función de estas ventanas de tiempo de permanencia, agitación y control de rejillas, en lugar dejardela a la intuición del operario.

Diagnóstico de las pérdidas con un plan de muestreo de balance de masa

Un programa de reducción de pérdidas es tan real como sus mediciones. La disciplina más útil es una revisión del balance de masa: muestre el material en puntos definidos, dígalo y pongalo a pesarse, y confirme que lo que entra en la etapa coincide con lo que sale de ella en todas las corrientes combinadas. Una etapa de flotación que no pueda cerrar su balance de masa es una etapa que nadie entiende, y ninguna decisión de ajuste en ella puede ser confiable. La tasa de cierre deseada es del 98 por ciento o superior; por debajo de esa cifra, la discrepancia es en sí misma un hallazgo, generalmente una falta de muestreo o una corriente de drenaje no contabilizada.

Establezca cuatro puntos de muestreo. El primero es la salida de la grasa, donde se recoge el PE/PP flotante, las etiquetas y cualquier PET colocado mal. El segundo es el agua de rebosamiento, la corriente delgada que sale por encima del tercio y transporta finos y sólidos disueltos. El tercero es la descarga del sumidero, el producto de PET deseado. El cuarto es la devolución de la recirculación del agua, que vuelve al tanque y es el escondite de los finos que nunca salieron del sistema. En cada punto, tome de 5 a 10 kg de muestra, seca hasta alcanzar un peso constante y anote la masa seca. Convierte cada flujo en una velocidad utilizando el flujo medido, luego somete las salidas y compáralas con la entrada seca.

Puntos de muestreo de equilibrio en masa y cálculo

Punto de muestreo Lo que descubre Tamaño de muestra. Paso de cálculo.
Salida de la capa de suciedad. PET flotado incorrectamente (fuentes 1, 3, 4) 5 a 10 kg, peso seco PET en la grasa separada por PET en la corriente.
Agua de desague Pérdida de multas (fuente 2) 5 a 10 kg, filtrado y seco Masa seca de las multas multiplicada por el caudal
Haga que se hunda la descarga. Producto de PET recuperado. 5 a 10 kg, peso seco Numerador de recuperación primaria
Retorno de recirculación Acumulación de multas ocultas (fuente 2, 6) 5 a 10 kg, filtrado y seco Agregar a las salidas antes de la prueba de cierre
Verificación del cierre Validez de la totalidad del saldo. Todos los puntos tienen el mismo desplazamiento. Suma de salidas dividida entre entradas, objetivo del 98 por ciento o más.

El equilibrio de masa hace más que confirmar la recuperación; localiza la pérdida. Si la salida de escoriación contiene PET limpio y de tamaño completo, el problema es la flotación falsa o la agitación excesiva, y deberías analizar la dosis de tensioactivo y la velocidad del impulsor. Si el rebose y la devolución de recirculación están dominados por partículas de menos de 4 mm, el problema son los residuos, y deberías analizar la rejilla del triturador y la recuperación de residuos en el tramo posterior. Si el escoriación contiene grupos envueltos en fibra, el problema es la eliminación de las etiquetas en el lavado en caliente. Cada patrón indica una contramedida diferente, y el equilibrio evita que gastes esfuerzo en la que no vale la pena.

Realice esta comprobación semanalmente durante la producción estable y de inmediato cuando la recuperación cae o el color del producto cambia. Se trata de un procedimiento de escasa dificultad y bajo costo que se amortiza muchas veces porque garantiza la veracidad de todas las demás decisiones de calibración. Trate cualquier cierre inferior al 98% como una medida fallida, no como un resultado real, y repita la muestra antes de cambiar el equipo.

Recuperación secundaria, hidrociclones y detección en línea.

Incluso en una etapa de flotación primaria bien calibrada, se echa un poco de producto al corriente de restos y al de finos, y la diferencia entre una línea del 95 % y el 99 % radica casi exclusivamente en lo que se hace con estos últimos. El objetivo es dejar de considerar los restos y sobres, como desechos, y empezar a tratarlos como un ingrediente de baja calidad que todavía contiene PET recuperable.

Dispositivos de recuperación secundarios.

El tanque de recría de la espuma, o tanque de recría, recoge la fracción flotante eliminada y la reemasca con agua caliente y dosificada con tensioactivos, después la vuelve a flotar a la superficie. Como la PE/PP y las etiquetas ya están separadas en el primer paso, el segundo paso permite la liberación de una cantidad significativa del PET que había quedado atrapado mecánicamente en el primer paso de recría. Una pantalla de centrifugación recoge las microchispas del agua de rebose y recirculación centrifugando la mezcla y presentando una pantalla fina que la tanque principal no puede. En el circuito de agua, instale una pantalla vibratoria de 60 a 100 mallas y un eliminador de espuma para que el agua que retorna quede libre de sólidos finos y de residuos flotantes antes de volver a entrar en el tanque.

Suplemento de hidrocilindro

El hidrociclón, o separador hidrociclónico, es el instrumento de precisión de la cadena de recuperación. Su precisión de separación es mejor que la del flotación gravitacional, ya que clasifica por fuerza centrífuga en un campo fuertemente acelerado en lugar de por deposición lenta en una columna inmóvil. Un hidrociclón bien ajustado puede eliminar los residuos de PVC por debajo de 50 ppm al mismo tiempo que recupera las microflanchas que el tanque perdió. Es especialmente valioso porque ataca la sobreposición de PVC que la flotación sola no está en condiciones de resolver: donde la gravedad deja que el PET y el PVC se mezclen en la corriente de desecho, el hidrociclón los separa por las pequeñas diferencias de densidad y forma que el aceleramiento centrífugo amplifica.

El hidrociclón no es una sustitución para la flotación. Es ineficiente como única etapa primaria para la corriente de partículas gruesas completa, y funciona mejor como una etapa de precisión y recuperación suplementaria situada en el flujo residual y en el circuito de recirculación. En esa posición, tanto limpia el producto como recupera los finos, apoyando directamente los objetivos KPI que se especifican a continuación.

Detección en línea y control en bucle cerrado

Los balances de masa manuales son esenciales pero lentos. Para mantener la ventana de flotación continuamente, se puede añadir detección en línea. Un clasificador por infrarrojos (NIR) ubicado antes de la etapa de flotación elimina la mayor parte de PVC del alimentado mientras aún está seco y es barato clasificar, protegiendo la ventana de densidad de flotación y reduciendo la carga sobre el hidrociclón. La monitorización en línea de la densidad en la suspensión confirma que el medio se mantiene cerca de 1,0 g/cm3 y alerta si la contaminación lo altera. Los sensores de nivel en el tanque y los sensores de turbidez en la alimentación de agua de recirculación alimentan un circuito cerrado que mantiene automáticamente la consola y la claridad del agua, atacando directamente las fuentes de pérdidas 5 y

Estos ahorros aumentan entre un 10% y un 15% cuando se combinan con una línea de lavado POLYRETEC (eliminando el sobrecalentamiento para la eliminación de humedad).

KPI objetivo y estándares relevantes

Métricas Antes de la aplicación típica Objetivo después de Palanca principal
Tasa de recuperación del PET 9. 92 a 95 por ciento. 98 a 99,3 por ciento. Todas las seis fuentes contempladas
Residuo de PVC Mayor, variable. menos de 50 ppm Clasificación previa mediante NIR más hidrociclón.
000 a Mayor, variable. menos de 100 ppm Recuperación mediante flotación y aclarado adicional
Consumo de agua (abierto) 2 a 4 t por t de escamas entre 0,3 y 0,8 t por t de escamas (cerrado) Recirculación con tamiz y removedor de escamas
Cierre del balance en masa Suele no medirse 98 por ciento o superior. Disciplina de muestreo de cuatro puntos.

El marco de estándares es importante porque la recuperación sola no es suficiente; el PET recuperado debe ser certificablemente reciclable. La norma EN 15343 define el método de trazabilidad y cálculo del contenido reciclado para el reciclaje de plásticos, y EuCertPlast certifica el cumplimiento de esta norma. La UE 2022/1616 regula el plástico reciclado destinado para contacto con alimentos, que es el mercado de alta calidad que la mayoría de las líneas de lavado de PET se dirigen. El ASTM D7611 proporciona el sistema de identificación y codificación de resinas usado para verificar cuáles son realmente los trozos, y la ISO 15270 proporciona las directrices generales para el reciclaje de residuos plásticos. Diseñar la etapa de flotación y recuperación para cumplir con estos estándares es lo que convierte una línea funcional en un producto comercializable y certificable. Competidores como EREMA y Sorema construyen en marcos similares, y igualar sus números de recuperación y pureza es el benchmark práctico para una línea Polyretec.

En la etapa de granulación posterior, la fábrica de Kerke de Wanplas suministra extrusoras de husillo combinado que se integran con sistemas de lavado Polyretec, de modo que una línea completa puede pasar de la viruta limpia al pellet bajo un mismo principio de calidad. Esa integración es un tema de selección independiente y no se expande aquí; el enfoque de este artículo es el control de las pérdidas en la etapa de flotación que lo alimenta.

Preguntas frecuentes

¿Por qué a veces el PET flota a pesar de que su densidad es mayor que la del agua?

La verdadera densidad del PET, de 1,33 a 1,40 g/cm3, es mucho mayor que la del agua, por lo que una escamota limpia y completamente mojada siempre se hunde. El falso flotador se produce únicamente cuando la superficie contiene aire atrapado, microburbujas, películas de aceite o carga estática que disminuye la densidad aparente efectiva. El lavado por fricción adecuado a 800-1200 rpm y una dosis de tensioactivos del 0,1 al 0,3 por ciento que disminuye la tensión superficial a 35-45 mN/m elimina estos efectos y deja que la verdadera densidad domine.

¿Qué tamaño de trozo es demasiado pequeño para recuperar de manera económica en la flotación?

Los granillos de menos de 4 mm, la fracción fina, son la mayor fuente de pérdidas individuales, y representan entre el 30 y el 50 por ciento de todas las pérdidas de granos porque siguen el flujo de rebosque y recirculación. El objetivo de control práctico es mantener la fracción inferior a 4 mm en o por debajo del 5 por ciento de la alimentación y taponar el flujo principal a 4 a 12 mm. Las finas que ya están formadas deben recogerse en la zona inferior con un tamiz de centrifugado y un hidrocilindro en lugar del tanque primario.

¿Qué velocidad de agitador debo utilizar en el tanque de separación por flotación?

Mantenga la hélice de agitación a una velocidad de 12 a 35 rpm, lo que corresponde a una velocidad lineal de punta de 0,3 a 0,8 m/s. Por encima de este rango, la formación de vórtices arrastra hacia arriba el PET que se hunde en la superficie creando vaho, lo que incrementa las pérdidas entre un 0,5 y un 2,5 por ciento respecto al óptimo. Por debajo de este valor, las impurezas suspendidas y los sellos no se desprenden de la superficie de las escamas, lo que empeora el envoltamiento de las fibras y el falso flotamiento. La velocidad debe configurarse desde el inicio como un parámetro fijo, no ajustarse a lo largo del proceso.

¿Puede un hidrocilindro reemplazar totalmente la separación por flotación?

No. Los hidrociclones ofrecen una precisión de separación mucho más fina que la flotación por gravedad y pueden reducir los residuos de PVC a menos de 50 ppm al tiempo que recuperan los fragmentos finos, pero no pueden procesar económicamente el flujo de virutas gruesas por sí solos. La mejor práctica es utilizar la flotación como etapa primaria y los hidrociclones como etapa de precisión y recuperación adicional en el circuito de subflujo y recirculación, donde su clasificación por centrifugación resuelve la superposición de PVC que la gravedad no puede lograr.

¿Cómo sé si la pérdida de recuperación proviene de impurezas o de flotación falsa?

Realice un balance de masa con cuatro puntos de muestreo: la salida de escumas, el agua de desborde, la descarga del sumidero y la vuelta de la recirculación. Si las escumas y el agua desbordante llevan mayoritariamente partículas de menos de 4 mm, la pérdida está dominada por materiales finos y las levas son la pantalla del triturador y la recuperación de la centrifugadora. Si las escumas llevan PET puro, denso y de tamaño completo, la pérdida es de flotación falsa debido a la contaminación de la superficie o la agitación excesiva, y las levas son la lavadora de fricción y la velocidad del impulsor.

¿Qué parámetros de la calidad del agua son los más importantes para controlar las pérdidas de fragmentos?

Los tres que más importan son la temperatura, el contenido de materias en suspensión y la tensión superficial. Mantenga el agua a una temperatura de 40 a 65 grados Celsius después del lavado alcalino en caliente, mantenga las materias en suspensión en un nivel de 3 % o inferior y use un tensioactivo para llevar la tensión superficial a 35 a 45 mN/m. Superar cualquiera de estos límites aumenta considerablemente tanto el transporte de finos como el falso flotación, y las materias en suspensión superiores al 3 % deben disparar la descontaminación del bucle con hidrociclón.

¿Es necesario el clasificado por near-infrared antes de la separación por flotación?

No es estrictamente obligatorio, pero se recomienda ampliamente cuando la alimentación contiene PVC significativo. Debido a que la densidad del PVC, que va de 1,32 a 1,45 g/cm3, se superpone al PET, la flotación por gravedad sola no puede separarlos con fiabilidad. Un clasificador de NIR frontal elimina la mayoría del PVC antes de la tanque, protegiendo la ventana de flotación y ayudando a alcanzar el objetivo de residuos de PVC inferior a 50 ppm, al tiempo que reduce la carga en el separador hidrociclónico posterior.

¿Con qué frecuencia debo realizar una comprobación de la pérdida de equilibrio de masa?

Realice un balance de masa completo semanalmente durante la producción estable y inmediatamente cuando las tasas de recuperación disminuyen o cambie el color del producto. Cada comprobación muestra de 5 a 10 kg por punto, seca y pesa el material, y debe estar cerca del 98 por ciento o más. Un cierre inferior al 98 por ciento indica una brecha en la muestra o la medición, no un resultado real del proceso, y el cheque debe repetirse antes de decidirse cualquier cambio en el equipo.

Conclusión

La pérdida de partícula en la separación mediante flotación es solucionable, porque no es un misterio de la física, sino un conjunto de seis fuentes medibles y abordables. Comience con la ventana de densidad: el PET con una densidad de 1,33 a 1,40 g/cm3 debe hundirse, el PE y el PP deben flotar, y el PVC con una densidad de 1,32 a 1,45 g/cm3 debe manejarse mediante clasificación y medios de centrifugación, en lugar de solo por la densidad. Luego ataca las seis pérdidas en orden: recupere el PET del rebose de escamas, controle las partículas finas en la trituradora y reclámelas hacia abajo, elimine la falsa flotación con lavado por fricción y tensioactivos, desprenda la pulpa de etiqueta en el lavado en caliente, mantenga la velocidad del impulsor a entre 12 y 35 rpm, y mantenga la válvula de paso y el nivel del agua estables dentro de un margen de más o menos 20 mm y 15 mm, respectivamente.

La ventana de ingeniería que ofrece todo esto es concreta: escombros de flujo principal de 8 a 14 mm, tiempo de residencia de 60 a 180 s, profundidad del tanque de 0,8 a 1,5 m, agua de 40 a 65 grados Celsius, tensioactivo del 0,1 al 0,3 %, 2 a 3 etapas de la serie y un circuito de recirculación limpiado por un tamiz de 60 a 100 mallas y un hidrociclón. Mide todo con un equilibrio de masa de cuatro puntos que se cierra en 98 por ciento o más, y automatiza la suspensión con un preordenador NIR, supervisión de la densidad, circuitos cerrados de nivel y turbidez. Realizados de forma consistente, estos pasos elevan la recuperación del PET del 92 al 95 por ciento al 98 al 99,3 por ciento, reducen los residuos de PVC hasta 50 ppm y los residuos de PE/PP hasta 100 ppm, y ahorran agua de 0,3 a 0,8 t por t de escombro en circuito cerrado, todo dentro del marco de EN 15343, EuCertPlast, EU 2022/1616, ASTM D7611 e ISO 15270.

Polyretec, una fábrica de Wanplas, diseña sus líneas de lavado de PET y PP/PE en torno a estos parámetros exactos, combinando la tecnología de proceso austriaca con la fabricación china para proporcionar recuperación y pureza sin un nivel de costo adicional. Wanplas, como marca matriz, respalda esto con estándares de calidad compartidos y compromisos postventa en toda su red de fábricas especializadas. Si su etapa de flotación está descargando PET de buena calidad en el lodo o en el circuito de agua, el camino descrito anteriormente es el que transforma la pérdida en producto recuperado, turno tras turno.


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