연간 수천 톤을 처리하는 상황에서는 회수율 1%도 매우 중요합니다. 만약 압축 플라스틱 1,000톤을 구매해서 완제품으로 700톤만 판매한다면, 나머지 300톤은 구매 비용뿐 아니라 가공에 투입된 인건비, 에너지비, 용수비, 폐기비까지 포함한 손실입니다. 따라서 회수율을 높이는 것이 생산량 증대에만 집중하는 것보다 더 빠른 투자 회수로 이어지는 경우가 많습니다.
이 가이드는 실제 생산 환경에서 높은 회수율이 의미하는 바를 설명하고, 수율 손실이 흔히 발생하는 지점을 파악하며, 적합한 원료를 사용하여 95% 이상의 회수율을 꾸준히 달성할 수 있는 장비 선택 및 공정 제어 방법을 제시합니다.
플라스틱 재활용 회수율 이해 (질량수지법)
흔히 발생하는 두 가지 실수는 회수율을 부풀립니다. 하나는 물을 제품 무게로 계산하는 것이고, 다른 하나는 애초에 회수 가능한 폴리머가 아니었던 오염 물질을 처리 라인 탓으로 돌리는 것입니다.
정확한 의사결정을 위해서는 다음 질량수지 정의를 사용하십시오.
폴리머 회수율(%) = (판매 가능한 폴리머 생산량 ÷ 원료 내 폴리머 함량) × 100
이를 위해서는 베일 샘플링, 오염 감사 또는 공급업체 인증을 통해 입고 자재의 실제 폴리머 함량을 추정해야 합니다. 회수율을 보고하십시오. ...을 제외한:
- 비폴리머 오염물질(금속, 돌, 유리, 나무)
- 비표적 고분자(예: PET 스트림 내의 PVC)
- 수분량 (수분 함량은 별도로 보고하십시오. 습중량은 문제를 가릴 수 있습니다.)
플라스틱 재활용 협회(APR)는 상업용 베일에서 허용되는 재료와 허용되지 않는 재료를 정의하는 모델 베일 사양을 발표합니다. 이러한 사양은 판매 가능한 폴리머로 실제로 회수할 수 있는 양에 직접적인 영향을 미칩니다.[1]
플라스틱 재활용 공장에서 흔히 발생하는 수율 손실 지점
대부분의 피할 수 있는 생산량 손실은 몇 가지 주요 고장 원인에서 비롯됩니다. 이러한 고장 원인을 측정하면 해결할 수 있습니다.
| 손실 지점 | 그것은 어떤 모습일까요? | 근본 원인 | 일반적인 해결책 |
|---|---|---|---|
| 미세먼지 및 분진 발생 | 목표 폴리머가 슬러지 형태로 나타나며, 생산 라인이 원활하게 가동되더라도 수율이 감소합니다. | 충격 분쇄, 무딘 칼날, 잘못된 스크린 선택, 취성 재료의 고속 연삭 | 보다 부드러운 크기 감소 순서, 제어된 선별, 칼날 유지 관리 일정, 필요한 경우 습식 분쇄 |
| 분리 오류 | 부유물질은 가라앉고(또는 그 반대의 경우), 배출되는 물질은 너무 "깨끗해" 보인다.“ | 탱크 유량 불균형, 불충분한 습윤, 온도 또는 오염으로 인한 밀도 변화, 잘못된 설정값 | 안정화된 부유-침강 작동, 단계별 분리, 폐액 흐름의 주기적 샘플링 |
| 여과 퍼지 | 스크린 교환기 폐기물은 주로 폴리머로 구성되어 있습니다. | 과도한 퍼징, 조기 스크린 교체, 불안정한 용융 압력 | 최적의 여과 전략, 압력 모니터링, 예측 가능한 스크린 교체 주기 |
| 시작 및 등급 변경 스크랩 | 규격 미달 펠릿이 대량으로 공급됨; 잦은 생산 라인 재시작 | 불규칙적인 공급, 가변적인 건조, 용융 온도 또는 압력 변화 | 공정 안정성(공급 속도, 건조, 용융 제어), 문서화된 시동 절차 |
| 측정 오차 | 숫자가 바닥에 보이는 것과 일치하지 않습니다. | 수분 함량 미측정, 저울 교정 안 됨, 기록 관리 불일치 | 정기적인 저울 점검, 수분 측정기, 간단한 질량 균형 추적 |
플라스틱 재활용 장비 선택 시 수율 손실 감소 방안
크기 축소: 벌금 발생 최소화
높은 수율은 세척 전에 시작됩니다. 분진이 발생하면 라인 전체에서 물질 손실이 발생하며, 하류의 어떤 분리기도 이를 회수할 수 없습니다.
벌금을 줄이는 실질적인 방법:
- 저속 1단 스테이지(예: 단일 샤프트 분쇄기(부피가 큰 물건을 깨뜨리지 않고 줄이기 위해)
- 형상이 확정된 후에만 2단계 분쇄기를 사용하고, 칼날의 날카로움을 정기적으로 유지 관리하십시오.
- 세척 시스템 요구 사항 및 구매자 사양에 따라 스크린 크기를 선택하십시오. 지나치게 미세한 스크린은 종종 먼지 발생량과 잔여물 증가를 초래합니다.
공정 조정 및 유지 보수에도 불구하고 미세 입자 발생량이 여전히 높은 경우, 상류의 분쇄 장비 선택이 제한 요소가 됩니다. 칼날 구성, 로터 속도 및 챔버 설계는 특정 재료 특성에 맞춰야 합니다.
분리: 불량품 품질 모니터링
부유-침강 분리액이 너무 깨끗해 보인다면 설정이 잘못되었을 가능성이 높습니다. 가장 빠른 진단 방법은 분리액 샘플을 일정 시간 동안 채취하여 건조시킨 후 시스템에서 배출되는 목표 폴리머의 양을 측정하는 것입니다.
경질 플라스틱 폐기물의 경우, 단계별 접근 방식(세척 → 부유-침전 → 헹굼)이 일반적입니다. 혼합 베일의 경우, 상류 베일의 품질이 장비만큼 중요합니다. APR과 같은 사양에 맞춰 구매하면 공장으로 유입되는 재활용 불가능한 물질을 줄일 수 있습니다.
건조 및 취급: 압출 과정에서 수분이 들어가지 않도록 하십시오.
습식 플레이크는 공정 불안정성을 야기하여 과도한 퍼지, 스크린 로딩 변동, 규격 미달 펠릿 생산으로 이어집니다. 펠릿화 공정을 진행한다면, 탈수 공정을 단순히 에너지 절약 단계가 아닌 수율 향상 도구로 활용해야 합니다.
일반적인 공정 구성 요소는 다음과 같습니다. 원심 건조기 세척 후, 제품 사양에 따라 추가적인 열 건조 과정을 거칩니다.
운영 조정을 했음에도 불구하고 수분 관련 수확량 손실이 지속적으로 발생하는 공장의 경우, 열 건조가 아닌 기계적 탈수 능력이 플레이크가 압출 공정에 투입될 때 충분히 건조되어 배출 급증을 방지할 수 있는지 여부를 결정하는 경우가 많습니다.
여과: 공정 안정성을 통한 제어 퍼지
여과 공정은 공장에서 종종 의도치 않게 양질의 폴리머를 버리는 과정입니다. 목표는 스크린이 파손될 때까지 가동하는 것이 아니라, 일정한 압력과 예측 가능한 스크린 부하를 유지하여 폴리머 손실을 최소화하면서 스크린을 교체하거나 세척하는 것입니다.
펠릿화 공정이 포함되어 있다면, 오염 수준(산업 폐기물 대 소비자 폐기물, 라벨 및 접착제 존재 여부, 먼지 함량)에 맞춰 여과 전략을 조정하십시오. 아래의 공정 옵션을 검토하십시오. 플라스틱 펠릿화 시스템 여과 방식을 계획할 때.
플라스틱 재활용 수율 감사 실행 방법
가장 큰 생산량 손실을 찾아내는 데 완벽한 SCADA 시스템이 필요한 것은 아닙니다. 한 교대 근무조와 스프레드시트만으로도 시작할 수 있습니다.
| 단계 | 무엇을 측정해야 할까요? | 방법 | 그것이 드러내는 것 |
|---|---|---|---|
| 1 | 유입 질량 | 교대 근무 시간마다 건초 더미 또는 대량 사료의 무게를 측정합니다. | 질량 균형의 기준선 |
| 2 | 유입 오염 추정치 | 시료 채취, 분류, 건조, 무게 측정 (수동 감사) | 회수 가능한 고분자 대 비고분자 |
| 3 | 판매 가능 생산량 | 포장된 펠릿 또는 완제품 플레이크의 무게를 측정하십시오(건조 기준). | 실제 출력 (수분 무게 제외) |
| 4 | 스트림 값을 거부합니다 | 부유-침강 불량품의 시간별 샘플링, 건조 및 분류 | 분리 오류율 |
| 5 | 슬러지 및 미립자 손실 | 슬러지 케이크 질량 추적; 폴리머 함량 검사 | 크기 축소가 지나치게 과도한가 |
| 6 | 여과 퍼지 조성 | 시료 정제; 중합체 대 오염물질 비율 추정 | 화면 교체 시 발생하는 수익은 얼마입니까? |
회수율 개선의 재정적 영향 계산
일반적인 수치를 가정하는 대신, 감사를 실시하고 측정된 기준선을 사용하십시오.
시간당 2,000kg 생산 라인의 간단한 예시입니다.
- 1%의 수율 향상은 시간당 20kg의 추가 판매 가능 생산량을 의미합니다.
- 연간 6,000시간 이상 가동 시 = 120톤
- 톤당 순 공헌이익(판매가격뿐 아니라 모든 변동비용을 고려한 금액)을 곱하십시오.
이 계산은 해당 수율을 달성하기 위해 필요한 장비 또는 공정 변경에 대한 투자 회수 기간을 보여줍니다.
자주 묻는 질문
모든 원료가 98% 회수율을 달성할 수 있습니까?
아니요. 회수율은 유입 스트림에 실제로 포함된 목표 폴리머의 양과 공정의 안정성에 따라 달라집니다. 깨끗한 산업 폐기물은 매우 높은 회수율을 달성할 수 있습니다. 오염도가 높은 소비자 폐기물도 미세 입자 발생, 분리 및 퍼지 공정을 엄격하게 제어하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
회수율을 습식 기준으로 보고해야 할까요, 건식 기준으로 보고해야 할까요?
항상 건조 중량을 기준으로 하십시오. 수분 함량은 문제를 숨기고 비교를 무의미하게 만듭니다. 플레이크 제품을 판매하는 경우, 출하 시 수분 함량을 측정하여 보고한 후 건조 중량으로 계산하십시오.
왜 우리 폐기물 스트림에는 목표 폴리머가 그렇게 많이 포함되어 있을까요?
분리 설정이 잘못되었거나, 상류 공정의 품질 문제(폴리머 혼합, 라벨 오염, 먼지)를 보정하고 있는 것일 수 있습니다. 불량품을 샘플링하여 목표 폴리머 분획의 무게를 측정해 보세요. 일반적으로 이 방법이 문제를 진단하는 가장 빠른 방법입니다.
베일 규격은 회수율에 어떤 영향을 미치나요?
베일 규격은 시장에서 허용 가능한 재료와 금지된 오염 물질로 간주되는 것을 정의합니다. 규격을 벗어난 베일을 구매하면 목표 유통 경로에서 판매 가능한 폴리머로 전환될 수 없는 재료에 비용을 지불하는 셈입니다. 일반적으로 입고 규격이 엄격할수록 회수율과 제품 품질이 모두 향상됩니다.
우리 업무 절차에서 벌금을 줄이는 가장 좋은 방법은 무엇일까요?
첫 번째 크기 축소 단계부터 시작하십시오. 분쇄기 전에 저속 파쇄기를 사용하고, 칼날의 날카로움을 유지하며, 사용 가능한 가장 미세한 크기를 기본으로 선택하기보다는 후속 공정 요구 사항에 맞는 스크린 크기를 선택하십시오. 각 단계에서 미세 입자를 측정하여 어떤 장비에서 미세 입자가 발생하는지 파악하십시오.
우리는 물질수지를 얼마나 자주 확인해야 할까요?
주간 현장 점검을 통해 문제를 조기에 발견할 수 있습니다. 월간 전체 감사를 통해 추세 데이터를 얻을 수 있습니다. 원료를 변경하거나, 장비 설정을 조정하거나, 수율이 감소하는 경우 언제든지 감사를 실행하여 손실 발생 지점을 파악하십시오.
참고 자료 및 추가 읽을거리
- 플라스틱 재활용업체 협회 — 모델 베일 사양
- 4월 — PET 열성형 포장 사양서 (PDF)
- ISO 15270 — 플라스틱: 플라스틱 폐기물 회수 및 재활용 지침
- 폴리프로필렌 재활용 과정에서의 손실 및 배출량 (ScienceDirect, 2024) — 기계적 건조 단계에서 6.6%, 습식 분쇄/마찰 세척 단계에서 4.0%의 손실이 발생하여 총 85%의 PP 수율을 기록한 연구
