AT401020B - Verfahren zur trennung eines heterogenen materialstromes in zwei ströme mit unterschiedlichen physikalischen eigenschaften und vorrichtung zur durchführung desselben - Google Patents

Description

AT 401 020 B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines heterogenen Materialstromes in zwei Ströme mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, welches insbesondere für die Behandlung von festen städtischen, kommerziellen und/oder industriellen Abfällen geeignet ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben.

Es ist bekannt, daß die festen städtischen, kommerziellen und industriellen Abfälle große Mengen an Papier aller Art, Karton, Hartplastik und Folien, Glas, organischem Material und dgl. enthalten, wohingegen nur geringe Mengen an verschiedenen Metallen, unter ihnen Aluminium, welches hauptsächlich in Form von Getränkedosen vorliegt, enthalten sind.

Das organische Material, welches ein nicht unerhebliches Problem in der Beseitigung aufgrund der großen Menge an Haldenmaterial bzw. Rückständen, die es hervorruft, darstellt, kann gewinnbringend in ein geeignetes landwirtschaftliches Düngerprodukt, welches den Namen "Kompost" trägt, umgewandelt werden. Obwohl die Umwandlungsverfahren bekannt sind, ist zu bemerken, daß gegenwärtig Gesetze existieren, welche in präzisen und strengen Grenzen die Materialien festlegen, welche in Kompost enthalten sein dürfen, insbesondere in bezug auf die inerten Materialien und die Schwermetalle, welche auch aus festen, kontaminierten Feststoffen, die in organischem Material, verschiedenen Metallen, Batterien, Glas mit hohem Bleigehalt enthalten sind, stammen und welche während der biologischen Umwandlung auf Grund von komplexen chemischen Reaktionen in das Endprodukt eingebracht werden und dieses verunreinigen.

Das Aluminium, vor allem in Form von Getränkedosen, stellt ein wertvolles Material dar, welches vom Markt, insbesondere wegen seinem hohen Energiewert in bezug auf Bauxit, gefragt ist, und seine Rückgewinnung basiert auf bekannten mechanisierten Verfahren, welche von induzierten Strömen hervorgerufene Magnetfelder anwenden, welche diese Felder passierende, leitfähige Materialien abstoßen. Für eine praktische Anwendung dieser Mittel ist es daher notwendig, das Aluminium herauszupräparieren, das heißt, einen Materialstrom zu besitzen, in welchem der Volumsanteil an Aluminium im Vergleich zu jenem der anderen Abfälle ausreichend ist, so daß die letzteren die Absonderung des Aluminiums nicht behindern.

Die derzeit durchgeführte Auftrennung in Ströme in Abhängigkeit von der Stückgröße der festen, zu behandelnden Abfälle löst das Problem nicht, da eine Stückgröße so gewählt sein kann, daß sie gemeinsam mit vielen anderen Materialien die gebrauchten Aluminiumdosen nicht enthält, worauf man weitere Abtrennungsbehandlungen vornehmen muß, um den nicht vernachlässigbaren Anteil an Aluminium zu erhalten.

Es besteht daher die Notwendigkeit für ein Verfahren zur Trennung von heterogenen Materialien, welches einfach, wirksam und mit geringen Kosten für die Anlage und die Durchführung verbunden ist und schnell und sicher die Trennung des zu behandelnden Materials ermöglicht.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Trennung eines heterogenen Materialstromes in zwei Ströme mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, insbesondere zur Trennung von städtischem, kommerziellen und/oder industriellen Abfall.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens.

Nach dem gegenständlichen Verfahren wird ein heterogener Materialstrom von festen städtischen Abfallen in wenigstens zwei Ströme getrennt, von welchen einer im wesentlichen das weiche, lockere Material, wie das organische, assimilierbare Material, enthält und ein weiterer das harte Material, wie Aluminiumdosen, metallische Gegenstände, Hartplastik und ähnliches, enthält.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen im Verleihen einer bestimmten Quantität an kinetischer Energie an einen heterogenen Materialstrom, im Auftreffenlassen des so beschleunigten Materials auf eine Oberfläche, wobei der Auftreffimpuls in Abhängigkeit von der Härte des Materials variiert, im Behandeln des herabfallenden Materials, nachdem es gegen die Wand geworfen wurde, mit einem Luftstrom und schließlich im Fallenlassen des so getrennten Materials auf eine geneigte, bewegliche Ebene, wo zusätzlich zum Impuls die Reibungskraft und die Geschwindigkeitskomponente ausgenützt werden, welche der Bewegung es Materials entgegengerichtet ist und welche für harte Körper beträchtlich und für elastische Körper nahezu Null ist.

In anderen Worten erleidet der zu trennende Materialfluß gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung drei aufeinanderfolgende Behandlungsphasen: - eine erste Wurfphase und das darauffolgende Auftreffen auf einer Wand, während welchem der Auftreffimpuls nach der Härte des Materials verteilt wird, wodurch verschiedene Fallwege bewirkt werden, wodurch die Auftreffpunkte der unterschiedlichen Materialien und ihre Fallgeschwindigkeiten unterschiedlich werden; - eine zweite Phase, in welcher ein geeignet eingestellter Luftstrom dahingehend über die Fallwege des Materials strömt, daß er über das harte Material zum weichen Material strömt, um die Differenz zwischen den Fallwegen der zwei Materialarten deutlich zu vergrößern; 2 ΑΤ 401 020 Β - eine dritte Phase, in welcher mit einer geneigten, sich in einer vorbestimmten Richtung bewegenden Ebene die auf sie gemäß verschiedenen Bahnen auftreffenden Materialien in Abhängigkeit von der Reibung unterschiedliche Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen erlangen, wobei diese Materialarten definitiv in zwei vollständig unterschiedliche und fast von wechselweiser Verunreinigung freie Ströme getrennt werden.

Wie angedeutet, ist eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung eine Wurfeinrichtung für den ankommenden Materialstrom, eine verschieden neigbare Wand, gegen welche das nach seinen Härteeigenschaften zu trennende Material geworfen wird, eine Quelle für einen Luftstrom, welcher den Materialstrom während des Fallens nach dem Auftreffen auf der Wand auftrennt, einen Förderer, welcher sich in einer mit der Bewegungsrichtung des Luftstromes übereinstimmenden Richtung bewegt, auf welchen Förderer das nach dem Auftreffen auf der Wand herabfallende Material aufgefächert auftrifft, und Abwurfmittel, welche sich ebenfalls der verschiedenen Reibungskräfte, welche die verschiedenen Materialien, welche Bestandteile des ursprünglichen Stromes sind, aufweisen, und deren physikalischen Eigenschaften bedienen.

Die Erfindung und andere Besonderheiten, welche sich aus der Lektüre der im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen abgefaßten Beschreibung ergeben, werden in der Folge besser verständlich. In den Zeichnungen zeigt (zeigen) - Fig.1 schematisch die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung im Aufriß und im Querschnitt; - Fig.2 und 3 die Darstellung der Kräfte, welche auf die Materialien in Folge ihrer verschiedenen Fallwege entsprechend der Neigung des Endförderers wirken.

Mit Bezug auf die genannten Zeichnungen und insbesondere auf Fig.1 weist eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens im wesentlichen folgende Teile auf: ein Abwurfband 3 oder eine andere zweckdienliche Einrichtung, welche beispielsweise von einem Förderband 1 das Material, welchem eine Geschindigkeit und folglich eine kinetische Energie vermittelt werden soll, übernimmt; eine verschieden einstellbare Wand 4, welche in der Folge näher erläutert wird, gegen welche das von der Einrichtung 3 abgeworfene Material geschleudert wird; eine Öffnung 7 für einen Luftstrom, welcher das Material 2 nach dem Aufschlagen auf der Wand 4 entlang des Fallweges auftrennt; eine geneigte Ebene 10, vorzugsweise ein Förderband, welche(s) die Auftrennung des fallenden Materials in zwei sauber getrennte Ströme, von welchen einer aus den harten Materialien 13 und der andere aus den weichen Materialien 15 gebildet ist, vervollständigt.

Im einzelnen kann, während einerseits die Geschwindigkeit der Beschleunigungseinrichtung 3 verstellt werden kann, um so die kinetische Energie des Materialstromes 2 zu verändern, wie angedeutet andererseits die Wand 4, auf welcher das Material nach dem Abwerfen aufschlägt, verschiedene Neigungen zur Vertikalen einnehmen und so den Abstand von der Einrichtung 3 verändern. Man erhält so den besten Rückpralleffekt und daher die optimalen, gewünschten Fallwege. Zu diesem Zweck können der Gehäuseteil 5, welcher die Beschleunigungseinrichtung 3 umschließt und die Wand 4 in bezug auf den Gehäuseteil 6, welcher die verbleibenden Teile der Vorrichtung umschließt, verlagert werden. Mit diesem einfachen Mittel wird der Auftreffpunkt der fallenden Materialien nach dem Auftreffen auf der geneigten Ebene 10 je nach den verschiedenen Fallwegen als Funktion ihrer weichen und harten Materialeigenschaften eingestellt.

Selbstverständlich wandelt sich die dem Material 2 von der Einrichtung 3 verliehene kinetische Energie im Moment des Aufschlagens auf die Wand 4 in elastische Deformationsenergie und plastische Deformationsenergie um. Die harten Materialien erleiden nur eine geringfügige Deformation und erhalten daher den Hauptteil der Energie, welche sie vor dem Aufschlag besaßen, in Form von elastischer Energie und prallen daher zurück, wohingegen die weichen Materialien die ihnen verliehene kinetische Energie nahezu vollständig verlieren, in dem sie sich in Deformationsenergie umwandelt, und sie prallen daher nicht zurück, wodurch verschiedene Fallwege ausgeführt werden.

Daraus ergibt sich, daß die von den verschiedenen behandelten Materialien ausgeführten Fallwege eine Art verkehrten Fächer bilden, welcher vom Auftreffpunkt auf der Oberfläche 4 ausgeht und sich nach unten zu verbreitert.

Wie festgehalten, ist in der Vorrichtung zum Verdeutlichen der verschiedenen Fallwege der Komponenten in vorteilhafter Weise eine Öffnung 7 zur Zuführung eines im wesentlichen normal gerichteten Luftstromes vorgesehen, welcher die verschiedenen Fallwege des Materials 2 nach dem Auftreffen und vor dem Erreichen der geneigten Ebene 10 beeinflußt.

Die Luft wird vor dem Austreten durch die Öffnung 9 durch ein rotierendes Korbfilter 8, welches mit einer Selbstreinigungsvorrichtung mit Gegendruck versehen ist, geleitet. 3

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Die durch die Vorrichtung strömende Luftmenge kann variiert werden und das Gleichgewicht wird auf jeden Fall so eingestellt, daß im Inneren der Vorrichtung immer ein Unterdrück herrscht, so daß durch die Austrittöffnung für das weiche Material 14 und das harte Material 16 keine Luft ausströmt. Aus diesem Grund ist die durch die Öffnung 7 eingeblasene Luftmenge mit Qi bezeichnet und die durch die Öffnung 9 angesaugte Luftmenge muß Cfe = Qi +X betragen, wobei X die Luftmenge anzeigt, welche in die Vorrichtung durch die Austragsöffnungen 14 und 16 und die Öffnung für das zu trennende Material 2 einströmt. Man vermeidet so jedes Entweichen von Luft, aber man kontrolliert auch die durch die verschiedenen Öffnungen der Vorrichtung eingetragene Luftmenge.

Die Vorrichtung ist, wie ebenfalls bereits erwähnt, auch mit einer geneigten Ebene 10 versehen, welche die Auftrennung des Materials in zwei sauber getrennte und gut unterscheidbare Materialströme, von welchen einer die weichen Materialien und einer die harten Materialien darstellt, vervollständigt, wobei die Bildung von Materialströmen, welche keine definierten Eigenschaften haben, vermieden wird. Die geneigte Ebene 10 ist von einem geneigten Förderband gebildet, mit der Möglichkeit den Neigungswinkel und die Geschwindigkeit einzustellen.

Wie aus der Zeichnung ersehen werden kann, weist die Zugwalze 11 des Förderbandes einen großen Durchmesser auf, wohingegen die Laufwalze 12 einen normalen Durchmesser besitzt. Es ist so möglich, den Neigungswinkel der geneigten Ebene in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Material und/oder von dem Ergebnis der Trennung, welches man zu erreichen wünscht, zu verändern. Es ist daher insbesondere die Form, welche die Ebene 10 in Abhängigkeit von der Zugwalze 11 einnimmt, festzustellen. In jenem Punkt, in welchem die Ebene 10 die Walze 11 umwickelt, verändert sich der Neigungswinkel der Ebene 10 progressiv in Richtung zur Horizontalen und bis zum Erreichen der Waagrechten.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, werden, indem der Gehäuseteil 5 in bezug auf den Gehäuseteil 6 unabhängig von der Neigung der Wand 4 und als Funktion des durch die Öffnung 7 einströmenden Luftstromes verlagert wird, die Auftreffpunkte entlang der Ebene 10 von der Verstellwalze 11 (Fig.2) entfernt oder an diese angenähert (Fig.3).

Wenn man insbesondere die zwei extremen Fallwege 17 und 18 des Fallfächers von Fig.2 in Betracht zieht, ist es einfach zu ersehen, daß der Fallweg 17, welcher den harten Materialien entspricht, mit der geneigten Ebene 10 einen geringeren Einfallwinkel 19 enschließt als der Einfallwinkel 20, welcher dem Fallweg 18 des weichen Materials entspricht. Wenn man in Betracht zieht, daß die Geschwindigkeit der Materialien, welche den zwei Fallwegen folgen, verschieden sind und daß die Geschwindigkeit Vi aufgrund der kinetischen Energie, welche von den harten Körpern abgegeben wird, mit Sicherheit über der Geschwindigkeit V2 liegt, kann man leicht durch Aufgliedern der Geschwindigkeit feststellen, wie die Geschwindigkeitskomponenten in Richtung der geneigten Ebene 10 für die zwei Materialarten unterschieden werden. Die Geschwindigkeiten, welche in dem Diagramm mit V15 und V25 bezeichnet sind, sind jene, welche im Moment des Aufschlagens auf der Ebene 10 der Geschwindigkeit der Ebene selbst entgegengerichtet sind, wodurch die gewünschte Trennung in zwei Ströme erreicht wird, von welchen jener, welcher die harten Materialien enthält, in Richtung von V15, entgegengesetzt zu V, fallen wird, wohingegen der andere, welcher die weichen Materialien enthält, der Richtung V, entgegengesetzt zur Richtung V15 folgen wird.

Zur Vergrößerung dieser Differenzierung hilft der Reibungskoeffizient jeder Materialkomponente mit der Oberfläche der Ebene 10 mit. Es ist verständlich, daß das weiche Material, aufgrund seiner plastischen Deformation, besser als das harte Material an der Oberfläche der Ebene 10 anhaftet und daher eine größere Reibungskraft aufweist, welche dazu tendiert, das Material in Richtung der Geschwindigkeit V der geneigten Ebene 10 mitzuschleppen.

Wenn man das Material in jene Zone fallen läßt, in welcher, aufgrund der Krümmung der Walze 11, die Ebene 10 ihre Neigung progressiv in Richtung zur Horizontalen ändert, wie dies in Fig.3 gezeigt ist, fällt das weiche Material 18 dahin, wo der Neigungswinkel minimal ist (Auftreffwinkel 20 = maximal) und folglich ist die Geschwindigkeitskomponente V2S, welche der Geschwindigkeit V entgegengesetzt gerichtet ist, nahezu Null.

Es ist festzuhalten, daß der fächerförmige Strom, welcher auf der mit einer Geschwindigkeit V bewegten, geneigten Ebene auftrifft, sich hier in zwei definierte und getrennte Ströme auftrennt, von welchen einer das harte Material 13 darstellt, welches sich entgegengesetzt zur Richtung der Geschwindigkeit V bewegt und durch die Öffnung 14 austritt, und der andere das weiche Material 15 darstellt, welches sich in Richtung V der geneigten Ebene 10 bewegt und durch die Öffnung 16 ausgetragen wird.

Es soll nochmals deutlich klargemacht werden, daß das Material 13 sämtliche harten Komponenten, wie Glas, Steine, Eisenbehälter, Aluminiumdosen, Plastik etc. enthält und daß damit von dem Materialstrom 15 sämtliche kontaminierenden Materialien, welche in der Verwendung der städtichen Abfälle zur Herstellung von Kompost gefährlich wären, statt dessen in der Schwerfraktion 13 vorliegen und leicht mit bekannten 4

Claims (7)

1. AT 401 020 B Mitteln aus dieser enfernt werden können. Die Erfindung ist auch nützlich, wenn man die Hartfraktion der Abfälle konzentrieren möchte, um von ihr beispielsweise die Aluminiumdosen abzutrennen, was mit den gegenwärtig bekannten und verwendeten Techniken nicht möglich erscheint. Das Verfahren zur Trennung eines heterogenen Materialstromes in zwei Ströme mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, insbesondere zur Behandlung von städtischen, kommerziellen und/oder industriellen Abfällen und die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens werden nur als nicht limitierende Beispiele beschrieben und gezeigt. Offensichtliche Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der oben beschriebenen Lehre möglich. Daher kann selbstverständlich im Rahmen des Umfanges der beiliegenden Patentansprüche die Erfindung auch abweichend von dem, was spezifisch beschrieben wurde, ausgeführt werden. Patentansprüche 1. Verfahren zur Trennung eines heterogenen Materialstromes in zwei Ströme mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, welches insbesondere für die Behandlung von festen städtischen, kommerziellen und/oder industriellen Abfällen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen im Werfen eines heterogenen Materialstromes gegen eine Oberfläche und Fallen des Stromes auf einen mobilen Sammler besteht, wobei sich die Fallwege durch den Impuls des Auftreffens als Funktion der Härte des Materials mit der sich daraus ergebenden Auftrennung des Ausgangsmaterials in zwei getrennte Ströme unterscheiden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu trennende Materialstrom drei aufeinanderfolgende Behandlungsphasen unterworfen wird: - einer ersten Wurfphase und dem darauffolgenden Auftreffen auf einer Wand, während welchem der Auftreffimpuls nach der Härte des Materials verteilt wird, wodurch verschiedene Fallwege bewirkt werden, wodurch die Auftreffpunkte der unterschiedlichen Materialien und ihre Fallgeschwindigkeiten unterschiedlich werden; - einer zweiten Phase, in welcher ein geeignet eingestellter Luftstrom über die Fallwege des Materials strömt, um die Differenz zwischen den Fallwegen der zwei Materialarten deutlich zu vergrößern; - einer dritten Phase, in welcher mit einer geneigten, sich in einer vorbestimmten Richtung bewegenden Ebene die auf sie gemäß verschiedenen Bahnen auftreffenden Materialien in Abhängigkeit von der Reibung unterschiedliche Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen erlangen.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen folgende Teile vorhanden sind: - eine Wurfeinrichtung (3) für den ankommenden Strom des zu trennenden Materials; - eine verschieden orientierbare Wand (4), gegen welche das von der Einrichtung (3) geworfene Material anschlägt; - eine Öffnung (7) zur Zuführung von Luft, welche das Material (2) nach seinem Auftreffen auf der Wand (4) längs des Fallweges auftrennt; - eine bewegliche, geneigte Ebene (10), welche die Trennung der fallenden Materialien in zwei sauber getrennte Ströme vervollständigt, wobei einer das lockere Material (15) und einer das harte Material (13) darstellt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Beschleunigungseinrichtung (3) einstellbar, und so die kinetische Energie des Materialstromes (2) veränderbar ist, daß die Wand (4) verschiedene Neigungen zur Vertikalen einnehmen kann und gleichzeitig der Abstand von der Einrichtung (3) veränderbar ist, und daß die Gehäuseteile (5) und (6), welche Teile die Vorrichtung umschließen, für die Einstellung des Auftreffpunktes der herabfallenden Materialien wechselweise verlagerbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Öffnung (7) ein im wesentlichen normal gerichteter Luftstrom die verschiedenen Fallwege des Materials (2) nach dem Auftreffen auf der Wand (4) und vor dem Erreichen der geneigten Ebene (10) beeinflußt, wobei ein Filter für den Luftaustritt vorgesehen ist und die Vorrichtung unter Unterdrück gehalten ist, um eine 5 AT 401 020 B größere Luftmenge abzusaugen, als zugeführt wurde.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Ebene (10) von einem geneigten Förderband gebildet ist, mit der Möglichkeit den Neigungswinkel und die Geschwindigkeit einzustellen, daß die Zugwalze (11) des Förderbandes (10) einen großen Durchmesser besitzt, wohingegen die Laufwalze (12) einen normalen Durchmesser besitzt, und daß die Ebene (10) bei der Umwicklungsstelle der Walze (11) progressiv den Neigungswinkel in Richtung zur Horizontalen bis zur Waagrechten verändert.
7. 7. Verfahren zur Trennung von heterogenen Materialströmen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, insbesondere für die Behandlung von festen, städtischen, kommerziellen und/oder industriellen Abfällen und Vorrichtung zur Durchführung desselben, gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 6