Оборудване за рециклиране на ел. кабели

Eлектрическите кабели типично представляват метални електрически проводници, обвити в изолация от токонепроводим материал. Те намират широко приложение за електрозахранването, в битовото и индустриално електрическо и електронно оборудване, в телекомуникационния, автомобилния сектор и др.

Най-често използваният материал за електрически проводници е медта, като в зависимост от приложението на пазара са достъпни кабели и с алуминиеви, сребърни проводници и др. Кабелната изолация обикновено е направена от пластмаса, каучук, поливинилхлорид (PVC), различни технологични полимери или друг токонепроводим материал.

Излезлите от употреба ел. кабели са многокомпонентни отпадъци, които оказват негативен ефект върху околната среда при депониране. Най-общо можем да поделим компонентите им на метал и изолация. В по-големи количества и сепарирани тези материали имат добър финансов еквивалент и са подходящи за повторно използване в индустрията. Всичко това превръща ел. кабелите в подходяща за рециклиране суровина.

Технология на рециклиране
В България всяка година излизат от употреба десетки хиляди тонове електрическо и електронно оборудване, като тази цифра нараства до десетки и дори стотици милиони тонове годишно в световен мащаб. Следователно, огромни са и обемите излезли от употреба ел. кабели, които се озовават на сметищата. Рециклирането на ел. кабелите и превръщането им от вреден за околната среда отпадък в ресурс е дейност, която носи големи екологични и икономически ползи.

Технологията и оборудването, необходими за рециклирането на ел. кабели, варират значително в зависимост от приложението. На пазара е достъпна богата гама от решения – от ръчни или настолни хидравлични и пневматични инструменти (ножове, ножици, клещи и машини за рязане и сваляне на изолацията от проводника и др.), до големи индустриални съоръжения за цялостна обработка и рециклиране на кабелите с капацитет десетки тонове на час до получаване на готова за повторна употреба суровина (метал, пластмасови гранули и др.).

Цените на тези решения също варират в изключително широки граници, като най-практичната стратегия при избор на оборудване е съобразяване на размера на инвестицията и капацитета на уреда/машината с обема и изискванията на приложението. Търси се конфигурация, която е с възможно най-висока екологична и технико-икономическа ефективност за съответната организация.

Самата технология на рециклиране се изразява в отделяне на метала от изолацията, обикновено чрез обелване на кабела, дезинтегриране (смилане, раздробяване, наситняване, шредиране на металния скрап или изолацията и др.), гранулиране, сепариране на двата компонента, стопяване, отливане и др.

Широко разпространен метод в индустриалните линии за рециклиране на ел. кабели, използвани от фирмите, които предлагат услуги по събиране и рециклиране на отпадъци от бита, търговията и предприятията, е директното нарязване или шредиране на кабела в машини с дискови, ножови или валцови механизми без предварително обелване на изолацията.

Получените парченца в последствие се подлагат на обработка в т. нар. гранулатори, от които излизат под формата на гранули с много малки размери. След гранулиране частиците се подават към магнитни, вихровотокови или друг вид сепаратори, чрез които изолацията се отделя от метала.

Рециклиране на ел. кабели с медни проводници
Медта е най-масово използваният материал за изработката на проводници поради отличната електропроводимост на този метал. Ел. кабели с медни проводници с различни сечения (и съответно – различно количество мед на единица дължина) се използват в широк набор от приложения, включително за всякакви видове електрическо и електронно оборудване, електрозахранване на домакинства, търговски и промишлени обекти, телекомуникационни мрежи, в автомобило- и приборостроенето и др.

Рециклирането на медта е с добра икономическа ефективност, тъй като осигурява големи количества преработена суровина, подходяща за повторно използване в производството на електрически уреди, електрониката и други производствени сектори. Тази дейност се явява много по-ефективен екологичен и икономически аспект аналог на добива и производството на нов материал чрез извличането му от руда. Поради постоянното търсене на този метал цената му в пунктовете за изкупуване на скрап остава сравнително постоянна. Подобна е ситуацията и с алуминия, също широко прилаган в производството на проводници.

В зависимост от чистотата и качествата си, медта, използвана за проводници на ел. кабели, се поделя основно на два класа. Висококачествената мед не съдържа други метални примеси и е най-ценна при рециклиране. Медта от второ качество съдържа примеси, получени от галваничната обшивка, спойката, месинговите конектори на проводниците и изолацията. Тези примеси намаляват цената на рециклирания метал и е добре да бъдат предварително премахнати от кабелите, ако това е възможно.

Линии за рециклиране на ел. кабели и проводници
Цялостните линии за рециклиране са подходящи за преработка на всякакви видове стандартни кабели и проводници, включително автомобилни, силови, комуникационни, кабели от електрическо и електронно оборудване, както и на некласифицирани кабели, които не могат да бъдат обработени в машини за предварително сваляне (обелване) на изолацията.

В тези линии обикновено се извършва дезинтегриране, пулверизация и електростатична сепарация под високо налягане, при което металът (медта, алуминият и др.) и изолацията (пластмаса, каучук и т. н.) биват напълно отделени помежду си. В някои линии се прилагат вибрационно пресяване и вибрационна сепарация. Цели се максимално пълноценно последващо оползотворяване на двата компонента и постигане на оптимална икономическа и екологична ефективност без отделяне на прахово и вторично замърсяване.

Конфигурациите от машини (мелници, трошачки, пулверизатори, гранулатори, сита, сепаратори, конвейерни ленти за транспортиране и др.) варират в широки граници в зависимост от вида на рециклираните кабели, капацитета и изискванията на приложението. Достъпни са линии за обработка на кабели с различни сечения и диаметри (от 0,1 мм до няколко сантиметра), различни материали на проводника и изолацията, различни дължини и вид на изходната суровина.

Гамата налични решения обхваща както по-малки инсталации с капацитет от няколкостотин килограма на час, така и мащабни индустриални съоръжения, които могат да преработват и рециклират десетки тонове кабели на час. Някои производители предлагат и модулни решения, които позволяват изграждане на персонализирани линии и преконфигуриране на функциите на линията чрез подмяна на някои от модулите за различни партиди кабели.

Иновации в технологичните линии за рециклиране
Методът, използван в линиите за рециклиране, остава сравнително непроменен с времето и се използва от години, но все повече и повече иновации се внасят в технологиите за реализация на отделните етапи на процеса и в използваното в тези фази оборудване. Съвременните технологични линии за рециклиране на кабели и проводници включват мелници, трошачки, пулверизатори, гранулатори, сепаратори и други машини с микропроцесорно управление, ЦПУ, високо ниво на автоматизация, включително логически контрол, човеко-машинен интерфейс и др., както и огромни работни капацитети.

Най-модерните линии за рециклиране обхващат всички етапи на процеса и при тях подаването на изходна суровина става само веднъж – в началото на линията. Отделните етапи на технологичната линия се управляват и наблюдават от сложни компютърни системи с необходимия специализиран софтуер и хардуер. Най-често системите разполагат с иновативни технологии за охлаждане, шумоизолация, гасене на вибрациите, улавяне на праховото замърсяване и др.

С всяка изминала година на пазара се появяват все по-ефективни, икономични и екологосъобразни решения, които улесняват и оптимизират процеса на рециклиране на ел. кабели, позволяват осъществяването му във все по-големи мащаби и спомагат за реализиране на глобалните и национални стратегии за намаляване на въглеродния отпечатък на индустрията, кръгова икономика и ресурсна ефективност.

Основни етапи и компоненти на линиите за рециклиране на ел. кабели
Линиите за рециклиране на ел. кабели биват условно два типа – с предварително отделяне (обелване) на кабелната изолация и за обработка на необелени кабели. Първият тип линии започват с етап на оголване на кабела и разделяне на метала от пластмасата или каучука чрез машина за белене, като двата компонента се подават поотделно към две разклонения на технологичната линия – едно за обработка и рециклиране на метала и второ – за пластмасата или каучука. Вторият тип линии обработват кабелите директно, като отделянето на двата компонента се извършва на последващ етап от рециклирането.

Тези линии обикновено започват с мелници или шредери за нарязване или смилане на кабелите и намаляване на размера на отделните парчета. Прилагат се различни технологии като сухо и мокро смилане, като при сухото смилане се използва триенето между отделните частици. Следва етап на гранулиране, по време на който в специално проектираните за целта гранулатори парченцата допълнително се надребняват до получаване на частици с размер от няколко милиметра.

На следващата фаза на процеса се осъществява сепариране на двата основни компонента на кабелите в различни видове сепаратори според целите на приложението (линейни, барабанни, с вибрационни сита, магнитни, вихровотокови, гравитачни и др.). Различните технологии са базирани на различни характеристики и свойства на металния и неметалния компонент на гранулите при рециклиране на ел. кабели – размери, специфично тегло, магнитни свойства, електростатично привличане и т. н.

Важен елемент от линиите за рециклиране на ел. кабели е системата за обезпрашаване, която намалява вредното влияние на праха върху околната среда, рисковете за здравето на персонала и замърсяването на атмосферата (системи с водна мъгла, електростатични или циклонни филтърни инсталации, мокри ръкавни филтри за обезпрашаване и др.).

Машини за сваляне на изолацията на излезли от употреба ел. кабели
За редица приложения с по-малък мащаб в областта на рециклирането на кабели машините за сваляне на изолацията се явяват по-ефективно решение в разходен аспект от цялостните линии за рециклиране, като на пазара са достъпни машини за обелване на кабели с външен диаметър от един до няколкостотин милиметра.

Като алтернатива на шредирането на кабели без предварително сваляне на изолацията, обелването типично подобрява чистотата на получените след рециклиране суровини – метал и изолация. Ако е извършено прецизно предварително сортиране на кабелите, след сваляне на изолационния материал суровините могат да се групират по вид на метала (мед, алуминий и др.) и на изолацията (пластмаса, каучук, различни технологични полимери и др.).

По-достъпната цена е друго предимство на тези машини. Тя позволява на по-малки фирми и организации с разумна инвестиция предварително да разделят компонентите на излезлите от употреба ел. кабели и впоследствие да ги рециклират поотделно в собствени линии или да ги предават на фирмите за рециклиране срещу по-високо заплащане в сравнение с целите необработени кабели.

Гранулатори с мокро и сухо гранулиране
След краткото описание на различните видове гранулатори за кабели и техните функции тук ще разгледаме предимствата и принципните разлики между двете основни технологии за гранулиране – мокро и сухо.

Основна разлика между двата метода е средата, в която се извършва процесът. При мокрото гранулиране обработката се осъществява във флуидна среда, най-често вода. След приключване на този етап от рециклирането на кабелите готовият материал се изсушава, обикновено с помощта на вентилатори, преди да се подаде към следващия етап на технологичната линия.

При сухото гранулиране се получава известно количество остатъчна прах, която при мокрите гранулатори се извежда от системата чрез флуида. Тук тя обикновено бива извеждана от бункера на гранулатора чрез специална смукателна система.

Гранулаторите със сухо гранулиране типично са подходящи за по-големи обеми изходна суровина, но основен техен недостатък е наличието на примеси в гранулата (например медни остатъци в пластмасата или полимерни примеси в метала) и сравнително по-ниското качество на готовия материал.

Мокрите гранулатори извършват по-прецизно сепариране на двата компонента, но със значително по-нисък капацитет. Необходимостта от използването на големи количества вода и допълнителна енергия за транспортиране на флуида и последващо изсушаване в такива машини е причина за внимателна преценка на съотношението между ползите, които предлагат, ефективността им и екологичните им показатели.

За сравнително по-икономични и екологосъобразни се считат машините за сухо гранулиране. Производителността на модерните решения на пазара е значително подобрена посредством интегриране на системи за управление с програмиеруем логически контрол, двойно натрошаване (раздробяване) на материала и други иновативни технологии, чрез които се постига ефективност на процеса до 100%.

Електростатични сепаратори със сух процес
Едни от широко използваните сепаратори за излезли от употреба ел. кабели са моделите, които разделят двата основни компонента на суровината чрез сух процес. Преди прилагането на електростатична сепарация традиционно кабелите се обработват в мелници до отделянето на проводника от изолацията.

Следва фино гранулиране на металните проводници, за да се наруши механичната връзка между метала и останалите парченца изолация. Двата материала се разделят един от друг посредством сепарация, като се цели сепарираният метал да е с максимална чистота.

Електростатичните сепаратори позволяват икономична и прецизна сепарация дори на най-фините частици метал от общото количество скрап. Те са базирани на разликата в електропроводимостта на метала и изолацията в изходната суровина. След електростатично зареждане на фракциите под високо напрежение те се подлагат на разряд върху специални валяци.

Металните частици се разреждат мигновено и падат от валяците в специални контейнери, монтирани под линията, докато пластмасовите частици, които се разреждат много по-бавно, остават полепнали по валяците. Те ги отвеждат в друга секция на линията отделно от метала, като за постигане на оптимална чистота на сепарираните фракции се използват т. нар. сплитери.