Elektrostatický separátor plastových materiálů

Ing. Jan KACEROVSKÝ

Doctoral thesis

Abstract:

Disertační práce se zabývá elektrostatickým separátorem plastových materiálů. V úvodu je zaměřena na současné problémy plastového odpadového hospodářství, s tím spojenou nutností separace směsí plastových materiálů, současné technologie a principy elektrostatické separace plastových materiálů a důvody, proč byl zvolen pro téma této práce právě free-fall elektrostatický separátor. Po formulaci problému je v práci definován matematický model free-fall elektrostatického separátoru, který je následně numericky řešen. Je zde představen experimentální jednostupňový free-fall elektrostatický separátor (později po přestavbě i experimentální dvoustupňový free-fall elektrostatický separátor), který byl v rámci této práce vyvinut na základě řešeného numerického modelu, a také stručně popsáno jeho základní konstrukční uspořádání. Dále je na tomto zařízení proveden experiment s cílem ověřit funkčnost a technologii free-fall elektrostatického separátoru, kdy výsledky experimentu jsou porovnány s výsledky řešeného numerického modelu. V práci je vykonán také experiment na separaci plastové směsi, kde byla zkoumána účinnost a čistota výsledné separace. Dále v rámci experimentů se zařízením byly zkoumány vlivy teploty a vlhkosti na vlastní proces separace a v důsledku toho zkoušeno vysoušení směsi plastových částic před jejich nabíjením a vlastní separací. Poté následovaly jiné experimenty na zjištění rozložení elektrického náboje ve vzorku částic a rychlosti částic, při které již částice nejsou významně vychylovány elektrickým polem. Další výzkum navázal na předchozí prvotní experimentální měření a došlo k vykonání více nových experimentálních měření s různými autorovi dostupnými druhy plastů, za účelem zjištění skutečnosti, které plasty je vhodné od sebe separovat a které nikoliv. Jako poslední je v práci učiněna přestavba původního experimentálního jednostupňového free-fall elektrostatického separátoru na nový experimentální dvoustupňový free-fall elektrostatický separátor, aby se mohly vykonat poslední experimenty na ověření i této technologie dvoustupňového free-fall elektrostatického separátoru a prozkoumání, zdali lze s touto technologií dosáhnout ještě lepších výsledků účinnosti a čistoty elektrostatické separace plastových materiálů.

Abstract:

The dissertation deals with the electrostatic separator of plastic materials. In the introduction there are mentioned the current problems of the plastic waste management, coupled with the necessity of separation of mixtures of plastics materials, current technologies and principles of electrostatic separation of plastic materials and the reasons why the free-fall electrostatic separator was chosen as a topic of this work. After formulation of the problem, in the work is defined the mathematical model of the free-fall electrostatic separator, which is then solved numerically. There is introduced the experimental one-stage free-fall electrostatic separator (later after the reconstruction even experimental two-stage free-fall electrostatic separator), which was developed within this work and is based on solved numerical model, and briefly described its basic structural arrangement. Further, it is with this device performed an experiment with the aim to verify the functionality and technology of free-fall electrostatic separator when the results of the experiment are compared with the results of solved numerical model. In the work is also carried out an experiment for the separation of a plastic mixture, where was studied the efficiency and purity of the resulting separation. Moreover, in the experiments with the device were investigated the effects of temperature and humidity on the respective separation process and consequently tested drying of the mixture of plastic particles prior to their own charging and respective separation. Then, there were other experiments to determine the distribution of electrical charge in the sample of particles and the velocity of particles at which the particles were no longer significantly deflected by the electric field. Further research has been linked to previous initial experimental measurements and more new experimental measurements have been carried out with different types of plastic available to author in order to find out the fact which plastics are appropriate to separate from each other and which are not. The last one in the work is made the reconstruction of the original experimental one-stage free-fall electrostatic separator into the new experimental two-stage free-fall electrostatic separator in order to perform the latest experiments to verify even technology of the two-stage free-fall electrostatic separator and to explore if this technology is able to achieve even better results of efficiency and purity of electrostatic separation of plastic materials.

Keywords

Plastový materiál, plastové částice, elektrostatická separace, triboelektrický jev, free-fall elektrostatický separátor, matematický model, numerický model, Agros2D, experiment, účinnost separace, čistota separace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 10. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Pavel Karban, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Doctoral programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Electrical Engineering