BR112012030439B1 - método e dispositivo para separar um material sintético na forma granular - Google Patents

Abstract

Método e dispositivo para separar partículas de um determinado material sintético de partículas de outros materiais sintéticos diferentes. É descrito um método para a separação de um material sintético na forma granular a partir de uma massa solta de vários materiais sintéticos, incluindo as seguintes operações: conduzir a massa granular ao longo de uma trajetória que compreende uma superfície de atrito, submetendo-se a massa que cai para baixo, a partir da superfície de atrito, a um campo elétrico; coletar pelo menos uma das massas de grânulos separados pelo campo elétrico; em que a massa avança em uma única camada sobre a superfície de atrito, mantendo-se ao mesmo tempo essa camada única em contato com a superfície de atrito; a superfície de atrito é submetida a uma aceleração repetida em sentidos opostos, contida no plano da superfície de atrito ou tangencial a ela, para mover a massa sobre a superfície, a fim de melhorar a carga eletrostática; a superfície de atrito é feita de, ou é revestida com, um material com propriedades tribo-elétricas que são intermediárias em relação às propriedades triboelétricas da massa granular e, de preferência, a dita superfície é revestida com um material idêntico ao (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se à recuperação de artigos feitos de material sintético, presentes na coleta de lixo, onde o principal objetivo é o uso dos materiais para reciclagem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] No estado da técnica anterior, a reciclagem é conseguida, primeiro, triturando-se artigos feitos de materiais que são diferentes uns dos outros, com o objetivo de obter um material granulado tendo um tamanho médio da ordem de 0,5 a 25 mm.

[003] O material granulado compreende uma massa constituída por grânulos de vários materiais que, para serem reutilizados, precisam ser separados, de maneira a obter massas homogêneas compreendendo grânulos do mesmo material.

[004] Já são conhecidas técnicas de separação de grânulos para materiais plásticos, utilizando o efeito tribo-elétrico, o qual baseia-se no seguinte fenômeno.

[005] Ao fazer com que as partículas de um primeiro material A sofram atrito contra as partículas de um segundo material B, as partículas A e B tornam-se eletrostaticamente carregadas com cargas opostas.

[006] Pelo mesmo processo de atrito, as partículas de um mesmo tipo não ficam eletrostaticamente carregadas.

[007] O estado da técnica anterior descreve vários métodos de separação tribo-elétrica de partículas de diferentes materiais, onde tais métodos compreendem: a) A coleta não-diferenciada de objetos feitos de um material plástico; b) A limpeza dos objetos; c) A trituração dos objetos, de modo a reduzi-los a partículas de tamanho homogêneo; d) Uma operação de carregamento eletrostático; e) O trânsito das partículas eletricamente carregadas em um campo elétrico.

[008] A patente U.S. 6.903.294 descreve um dispositivo de separação que compreende uma seção de carregamento eletrostático por meio de atrito recíproco dos diversos tipos de materiais sintéticos, uma primeira estação de separação eletrostática localizada em um nível superior, pelo menos, uma segunda estação de separação eletrostática situada em um nível inferior, e uma estação de coleta para as partículas separadas, onde as estações são providas com um eletrodo metálico de tambor rotativo tendo uma parte na qual as partículas são destinadas a cair, e um eletrodo adjacente com carga oposta de modo a criar um campo elétrico entre os primeiro e segundo eletrodos, de tal modo que as partículas que caem sobre o primeiro eletrodo e passam através do campo elétrico separam-se eletrostaticamente, de acordo com sua polaridade e sua carga.

[009] A patente U.S. 6.927.354 compreende um dispositivo para carregar eletricamente as partículas de um material eletricamente isolante, compreendendo um cilindro de metal interno no qual as partículas são destinadas a transitarem, entre um bocal de entrada e um bocal de saída. O cilindro é colocado em rotação sobre o seu eixo, que está orientado de modo a que as partículas sofram atrito umas contra as outras e contra a parede do cilindro, adquirindo assim uma carga eletrostática. Uma torreta de separação eletrostática a jusante do cilindro separa as partículas de acordo com sua carga.

[010] A patente U.S. 5.289.922 ilustra a separação eletrostática de uma mistura de materiais plásticos através da passagem dos grânulos de material dentro de um cilindro rotativo, que pode ser feito de metal ou constituído por um dos materiais a serem separados, e precisamente pelo material que está presente na menor quantidade de massa granular.

[011] Quando o cilindro é constituído pelo menor material na massa granular, ele tem a tarefa de aumentar a carga eletrostática dos grânulos de material presentes em maior quantidade na massa granular.

[012] A carga eletrostática, no estado da arte anterior, é criada através do avanço da massa de partículas sobre uma superfície, de modo que, quando em contato entre si, elas são obrigadas de alguma forma a sofrerem atrito umas contra as outras, perdendo ou recebendo elétrons de acordo com sua natureza.

[013] O estado da técnica anterior sofre de um certo número de inconvenientes, entre os quais, de não menos importância, é o fato de que geralmente o arrastamento recíproco entre partículas não é suficiente, nem suficientemente homogêneo, para se dar às partículas uma quantidade vantajosa de carga.

[014] A patente U.S. 6.681.938 descreve um separador tribo-eletrostático melhorado ou aperfeiçoado que provê vários meios de saída para os componentes da separação de “cinzas volantes” (produto da separação eletrostática).

[015] Partículas de determinado tamanho entram em contato com uma superfície de carregamento para transmitir cargas positivas, negativas, ou nenhuma carga, às partículas. Algumas das partículas, dependendo da sua composição química, tornam-se carregadas positivamente, outras partículas tornam-se carregadas negativamente, e algumas partículas não ficam carregadas.

[016] As partículas carregadas e as sem carga passam através de um separador eletrostático que consiste em uma pluralidade de eletrodos condutores ou placas com grelhas, carregados eletrostaticamente, nos quais uma alta tensão é aplicada.

[017] WO 00/61292 divulga outro aparelho conhecido no estado da técnica da presente invenção.

[018] Os sistemas conhecidos, em resumo, não permitem que seja feito um controle da densidade de carga assumida pelas diversas partículas, mas apenas a polaridade da carga.

[019] Como a força à qual as partículas são submetidas quando elas atravessam o campo elétrico depende da densidade da carga, que por sua vez depende da massa das partículas sujeitas ao atrito, muitas vezes não é possível separar dois materiais diferentes um do outro, carregados com a mesma polaridade e presentes em proporções tais que eles absorvem a mesma densidade de carga.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[020] O objetivo da presente invenção consiste em disponibilizar um método e um dispositivo para realizar a separação tribo-elétrica de materiais sintéticos, presentes em uma proporção desconhecida em uma massa granular, que superam os inconvenientes acima citados.

[021] Na presente invenção, o método para separar os grânulos de um material específico, a partir de uma massa granular, derivada da trituração de artigos feitos de diferentes materiais sintéticos oriundos de uma coleta de lixo indiferenciada, compreende geralmente as seguintes atividades.

[022] Após a lavagem dos artigos sintéticos, da sua trituração, e secagem, a massa M de grânulos é submetida a uma ação de carregamento eletrostático por meio de atrito contra uma superfície de fricção, constituída por um dos materiais presentes na massa.

[023] A força com a qual os grânulos são mantidos em contato com a superfície de fricção é maior do que a força da gravidade.

[024] A massa, carregada dessa forma, cai através de um campo elétrico, resultando na separação em três pilhas de grânulos, das quais: na primeira pilha, os grânulos não são desviados pelo campo elétrico, tal pilha sendo constituída pelo mesmo material que a superfície de fricção; na segunda pilha, os grânulos estão carregados negativamente, sendo desviados em direção ao eletrodo positivo do campo elétrico; e na terceira pilha, os grânulos estão carregados positivamente, sendo desviados na direção do eletrodo negativo do campo elétrico.

[025] A operação é repetida com os materiais carregados positivamente, utilizando uma superfície de fricção constituída por um dos materiais, e coletando-se a pilha de grânulos que não se desviaram pelo campo elétrico.

[026] As operações acima são repetidas com os materiais carregados negativamente, usando uma superfície de fricção constituída por um dos materiais, coletando-se a pilha de grânulos que não são desviados pelo campo elétrico.

[027] As operações acima descritas são repetidas com as pilhas residuais de materiais carregados positivamente ou negativamente, usando, de cada vez, uma superfície de atrito constituída pelo material a ser separado, até que a massa residual de material seja reduzida a quantidades insignificantes para efeitos de separação. Se, por exemplo, a massa granular inicial M compreender sete materiais identificados nas séries tribo-elétricas com referências a partir de M1 (negativo) até M7 (positivo), a massa é tratada com uma superfície de fricção constituída pelo material M1, que é, assim, separado dos materiais M2 a M7.

[028] Ao operar em sucessão, da mesma maneira, utilizando uma superfície de fricção constituída pelo material M2, então o material M2 é separado dos materiais M3 a M7; utilizando uma superfície de fricção constituída pelo material M3, então o material M3 é separado dos materiais M4 a M7; utilizando uma superfície de fricção constituída pelo material M4, então o material M4 é separado dos materiais M5 a M7; utilizando uma superfície de fricção constituída pelo material M5, então o material M5 é separado dos materiais M6 e M7; finalmente, utilizando uma superfície de fricção constituída pelo material M6, então o material M6 é separado do material M7.

[029] Um esquema de separação diferente para os sete materiais compreende primeiro usar o material M4 para a superfície de atrito, de modo a obter uma pilha constituída pelos materiais M1, M2 e M3, uma pilha constituída pelos materiais M5, M6 e M7, e uma pilha de material M4.

[030] Ao utilizar-se uma superfície de fricção feita do material M2, para a pilha constituída pelos materiais M1, M2 e M3, é possível obter três pilhas, cada uma das quais composta por um único material; um resultado semelhante é obtido pela utilização do material M6 para a superfície de fricção, para a pilha compreendendo os materiais M5, M6 e M7.

[031] Para a realização do método, e em todos os exemplos acima referidos, o ar que passa pelas partículas durante a fase de carregamento tribo-elétrico deve ser condicionado, pelo menos, no que diz respeito à umidade.

[032] A umidade deve ser inferior a 30% se as partículas carregadas devem ser impedidas de perder sua carga para o ar.

[033] Além disso, através da redução da umidade, é possível aumentar o nível do campo elétrico entre as armaduras sem que ocorram descargas elétricas.

[034] Com efeito, nos procedimentos de ensaio, a presença de um elevado grau de umidade os plásticos descarregam-se com intervalos de tempo diferentes: se dois materiais diferentes devem ser carregados de modo semelhante por fricção contra as superfícies de carga, em alguns casos seria possível introduzir uma estação de umidade controlada a fim de descarregar os materiais que são mais sensíveis à umidade, para conseguir separar os materiais restantes na fase seguinte, após a passagem pelas armaduras.

[035] Até agora foi feita referência a um material escolhido para a superfície de fricção que é igual ao material dos grânulos que devem ser separados da massa de grânulos.

[036] No entanto, é evidente que, em especial, mas não exclusivamente, quando a massa de material compreende grânulos de apenas dois materiais, o material escolhido para a superfície de fricção pode ser também um material tendo propriedades tribo-elétricas intermediárias em relação àquelas dos dois materiais a serem separados.

[037] O dispositivo para realizar o método descrito acima compreende, de acordo com a invenção, meios para colocação e avanço, sobre a superfície de fricção, de uma massa de grânulos.

[038] O dispositivo também compreende meios para manter os grânulos contra a superfície de atrito, com uma força maior do que a força da gravidade.

[039] A massa de grânulos é tão fina quanto necessário, para minimizar a fricção recíproca dos grânulos; uma única camada de grânulos é preferida.

[040] São providos meios para sujeitar a superfície de atrito a repetidas acelerações em sentidos opostos, tendo uma componente no plano da superfície, com o objetivo de maximizar a atividade de fricção entre os grânulos individuais e a superfície.

[041] Um campo elétrico localizado a jusante da superfície de fricção, na trajetória seguida pelos grânulos que saem da superfície, é provido.

[042] O campo elétrico é gerado, por exemplo, pela diferença de tensão entre duas armaduras uma em frente à outra.

[043] De preferência, as superfícies das armaduras, planas ou cônicas, devem divergir, para evitar que as partículas, desviadas pelo campo elétrico estabelecido entre as duas armaduras, batam nelas.

[044] Como o campo elétrico diminui à medida que a distância recíproca entre as armaduras aumenta, a fim de maximizar o nível do campo elétrico e com isso a força de desvio que atua sobre as partículas, uma solução preferível consiste em dispor os pares de armaduras em série com a trajetória das partículas, tais armaduras ficando uma em frente à outra e caracterizando-se por terem diferenças de potencial progressivamente crescentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[045] As vantagens e características da presente invenção surgirão a partir da descrição detalhada que se segue, a qual ilustra, a título de exemplo não limitativo, diversas formas de incorporação da invenção, com a ajuda das figuras anexas. - A figura 1 ilustra, esquematicamente a densidade de carga e a polaridade de diversos materiais, de acordo com a natureza da superfície de fricção; - A figura 2 ilustra esquematicamente uma primeira forma de incorporação da invenção; - A figura 3 é uma seção em corte III - III indicada na figura 2; - A figura 4 ilustra esquematicamente uma segunda forma de incorporação da invenção; - A figura 5 é uma ilustração esquemática de uma terceira forma de incorporação da invenção; - A figura 6 é uma seção em corte VI - VI indicada na figura 5; - A figura 7 é uma seção em corte VII - VII indicada na figura 5; - A figura 8 ilustra esquematicamente uma quarta forma de incorporação da invenção; - A figura 9 ilustra uma quinta forma de incorporação da invenção; - A figura 10 ilustra uma sexta forma de incorporação da invenção.

MELHOR MODO DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

[046] A figura 1 apresenta a ordem de densidades de carga e a polaridade assumida por partículas de diversos materiais por fricção contra superfícies feitas de diferentes materiais.

[047] Na figura, os vários materiais são denotados pelas seguintes letras: a. PTFE (politetrafluoro etileno) b. PVC (cloreto de polivinila) c. PP (polipropileno) d. HDPE (polietileno de alta densidade) e. PET (tereftalato de polietileno) f. PMMA (metacrilato de polimetil).

[048] O diagrama mostra que uma partícula de um dado material, quando friccionado contra uma superfície de atrito do mesmo material, tende a carregar-se muito pouco, ou não se carrega.

[049] As outras partículas, quando friccionadas contra a mesma superfície de atrito, carregam-se positivamente ou negativamente, de acordo com suas séries tribo-elétricas.

[050] Tomando como exemplo uma superfície de fricção feita de HDPE, as partículas de PET e PMMA carregam-se positivamente, com uma densidade de carga que é consideravelmente mais elevada para o PMMA.

[051] Friccionadas contra uma superfície de HDPE, por outro lado, as partículas de PP, PVC e PTFE carregam-se negativamente, com densidades de carga progressivamente maiores.

[052] As figuras 2 e 3 ilustram um primeiro modo de realização da invenção. As figuras mostram uma base 1 que suporta um recipiente tronco-cônico 2 que gira sobre o eixo 3.

[053] O recipiente 2 é revestido com uma camada do mesmo material que constitui os grânulos destinados a serem separados da massa de grânulos.

[054] Em particular, a base do recipiente 2 é suportada por um pino axial 31 encaixado no eixo de uma roda dentada não circular 32 acoplada a uma roda similar 33, tendo um perfil anti-simétrico, colocada em rotação com um movimento circular uniforme de um motor elétrico 34 situado na base 1.

[055] Desse modo, a roda 32 é provida com um movimento circular não-uniforme, caracterizado, em cada revolução, por pelo menos uma aceleração e uma desaceleração correspondente.

[056] A base 1 suporta uma cobertura fixa 4, paralela e equidistante do recipiente 2.

[057] A cobertura 4 é provida com um conduto central axial e vertical 41, através do qual o material, na forma de partículas a serem separadas, é introduzido.

[058] Um dispositivo doseador ou regulador 40 do fluxo de partículas está inserido ao longo do conduto central 41.

[059] Uma pá transportadora 42 está presente na base do conduto 41, onde a dita pá 42 empurra o material que cai na periferia para o centro do recipiente 2.

[060] A base 1 compreende duas superfícies tronco-cônicas concêntricas 51 e 52, que definem um espaço 53 que se alarga para baixo, e que se sobrepõe a três câmaras de coleta concêntricas 61, 62 e 63.

[061] Cada uma das superfícies tronco-cônicas 51 e 52 compreende, em uma direção axial, três seções 511, 512 e 513 e, respectivamente, 521, 522 e 523, feitas de material condutor, isoladas mutuamente e submetidas a tensão elétrica através de meios que não estão ilustrados.

[062] As diferenças de tensão elétrica estão em progressão entre os pares de armaduras 511 / 521, 512 / 522 e 513 / 523, de modo a maximizar o campo elétrico entre as armaduras ao longo da trajetória do material.

[063] Paredes 22 e 44 são formadas entre a borda superior do recipiente 2 e a borda superior da cobertura 4, tais paredes servindo para conduzir o material no espaço 53.

[064] Um dispositivo de neutralização 6 da carga de superfície está disposto ao longo de uma geratriz da cobertura 4.

[065] O fluxo de material é facilitado por uma corrente de ar que é conduzida por meios de condicionamento 9, a partir das câmaras de coleta de material 61, 62 e 63 até o tubo central 41 para entrada do material.

[066] A tarefa dos meios de condicionamento 9 é controlar pelo menos a umidade no ar, mantendo-a abaixo de 30%.

[067] A figura 4 mostra uma segunda forma de incorporação da invenção, na qual as partes correspondentes à primeira forma de incorporação ilustrada nas figuras 2 e 3 estão indicadas usando as mesmas referências numéricas.

[068] A única diferença entre a primeira e a segunda formas de incorporação consiste no fato de que, na segunda forma de incorporação (fig. 4), o pino 31 que suporta o recipiente 2 está diretamente encaixado no rotor do motor elétrico 340, compreendendo meios mecânicos ou elétricos para transmissão de movimento.

[069] As figuras 5 a 7 ilustram uma terceira forma de incorporação da invenção. As figuras mostram um funil 100 provido com um bocal de saída 102 tendo meios de obturação 121.

[070] Os meios de obturação 121 deixam um fluxo desordenado de grânulos cair em uma estrutura 210 que dirige o fluxo dentro de um tubo cilíndrico / cônico 300, o qual é livre para girar e é suportado por rolamentos 301 adequados.

[071] O tubo 300 apresenta um eixo inclinado em relação ao plano vertical, de modo a facilitar o avanço dos grânulos por meio da força da gravidade.

[072] O tubo 300 está conectado a meios mecânicos 400 destinados a colocá-lo em rotação em torno do seu eixo a uma velocidade variável ao longo de uma única revolução.

[073] No exemplo, os meios 400 compreendem um alojamento no qual as duas rodas dentadas 402, 403 reciprocamente acopladas estão livres para girar.

[074] As rodas 402 e 403 apresentam, cada uma, um perfil anti-simétrico com respeito ao perfil da outra roda em relação aos respectivos eixos de rotação, de tal modo que durante a rotação em sentidos opostos elas permanecem acopladas, girando com uma taxa de transmissão variável durante cada revolução.

[075] Uma das duas rodas, e precisamente a roda 402, está conectada a um motor elétrico 421 encaixado ao seu eixo de rotação, executando nele um movimento circular uniforme a uma velocidade compreendida entre 100 rad/seg e 500 rad/seg, de preferência 300 rad/seg.

[076] A outra roda 403, acoplada com a primeira, é movida em um movimento circular com a mesma velocidade média angular que a roda 402, mas variável durante cada revolução, e a cada revolução está sujeita a pelo menos uma aceleração brusca, seguida por uma correspondente desaceleração.

[077] O tubo 300 está fixado à roda 403 em posição coaxial em relação ao eixo de rotação; o tubo 300 fica, por conseguinte, sujeito a um movimento circular não-uniforme. As partículas giram dentro do tubo 300 a uma velocidade uniforme, que é a mesma da velocidade média do tubo 300; a força centrífuga irá determinar a força de esmagamento das partículas contra a parede, aumentando a eficiência do carregamento tribo-elétrico e assegurando que as partículas fiquem distribuídas uniformemente sobre a superfície interna 302 do tubo 300. A aceleração e desaceleração angular do tubo 300 determina o arrastamento relativo entre a parede do tubo e as partículas. Além de facilitar o avanço das partículas, o formato cônico do tubo 300 garante a manutenção de uma fina camada de partículas, em todas as etapas da passagem pelo tubo.

[078] Pelo menos um eletrodo pode ficar colocado no interior do tubo 300, tal eletrodo estando aterrado e sendo feito de grafite, protegido nas superfícies de contato com os grânulos.

[079] Uma estrutura elétrica subjacente está localizada a jusante do tubo 300, compreendendo dois eletrodos concêntricos, respectivamente positivo 410 e negativo 420, entre os quais a diferença de potencial é mantida de modo a determinar um campo elétrico máximo entre eles, compreendido entre 100 kV/m e 1.000 kV/m, de preferência 400 kV/m.

[080] Com o objetivo de maximizar o campo elétrico, cada um dos eletrodos e, respectivamente, os eletrodos um em frente ao outro, podem ser constituídos por pelo menos dois eletrodos em sucessão, com as diferenças de potencial entre os pares de eletrodos um em frente ao outro sendo progressivamente crescentes na direção de avanço do material.

[081] Assim é criado um campo elétrico entre os eletrodos, onde a massa de grânulos, eletricamente carregada devido à fricção contra a superfície interna do tubo 300, transita por queda livre.

[082] Durante o curso da queda os grânulos carregados negativamente são desviados para o eletrodo positivo 410, enquanto que os grânulos carregados positivamente são desviados em direção ao eletrodo negativo 420, e os grânulos tendo carga quase nula ou nenhuma carga são substancialmente desviados e seguem uma trajetória vertical.

[083] Assim, três pilhas 500, 501 e 502 são formadas, as quais recolhem os grânulos transportando as cargas acima especificadas.

[084] O tubo 300 tem um comprimento compreendido entre 800 e 1.500 mm, no exemplo ilustrado, 1.000 mm, e um diâmetro interno compreendido entre 50 e 400 mm, sendo de 300 milímetros, no exemplo.

[085] A velocidade angular média do tubo 300 está compreendida entre 100 e 500 rad/seg, sendo, de preferência, de 300 rad/seg.

[086] Todo o processo tem lugar num ambiente condicionado por meios 209, para a manutenção de pelo menos um nível de umidade menor do que 30%.

[087] A quarta forma de incorporação da invenção encontra-se ilustrada na figura 8 e compreende um funil 500, no qual a massa contendo grânulos de diferentes materiais é colocada, em proporções indefinidas, previamente lavada, e seca.

[088] O funil 500 compreende um bocal de saída 502 estreito, cujo formato permite a queda pela força da gravidade de uma linha de grânulos com uma altura um pouco maior do que a dimensão máxima dos grânulos contidos no funil 500.

[089] O bocal 502 é provido com meios de obturação e meios de fechamento 521 de tipo já conhecido, não sendo descritos em detalhes.

[090] Os grânulos que caem do bocal 502 são recebidos por uma superfície 503, em formato de calha 530 e tendo uma base plana 503.

[091] A calha 530 é inclinada, para facilitar o avanço dos grânulos por meio da gravidade. Ela é suportada de modo a ser capaz de oscilar no plano da base plana 503, em uma direção que coincide com o eixo da calha 530, de modo que os grânulos tendem a ficarem dispostos sobre a base plana 503 em uma única camada, com a fricção entre os grânulos adjacentes sendo assim reduzida, e a fricção dos grânulos individuais com a base 503 da calha 530 sendo, portanto, aumentada.

[092] No exemplo ilustrado, a calha 530 é suportada por molas laminares 532 e está conectada a meios 533 que provocam sua vibração, o que leva a acelerações bruscas em sentidos opostos.

[093] Pelo menos um eletrodo 534 pode ficar disposto na calha 530, tal eletrodo 534, de grafite, neutralizando a carga e sendo aterrado. O eletrodo 534 é provido com movimentos recíprocos ao longo da calha 530.

[094] A vibração tem o objetivo de aumentar o atrito dos grânulos sobrepostos sobre a base 503 da calha 530, aumentando a densidade de carga dos grânulos.

[095] Os meios 533 são constituídos, por exemplo, por um vibrador de massa rotativa, destinado a provocar vibrações na calha 530 de 0,1 a 5 mm com um período de 0,01 a 1 segundo.

[096] No exemplo, o comprimento axial da calha 530 é de 3.000 mm, e pode estar vantajosamente compreendido entre 1.000 e 10.000 mm.

[097] A largura da base 503 da calha 530 é de 1.000 mm, e pode estar vantajosamente compreendida entre 500 e 2.000 mm.

[098] A inclinação da base 503 da calha 530 é ajustável em relação à horizontal.

[099] Os meios de obturação do bocal 502 são ajustáveis, de modo a permitirem a queda de uma quantidade de grânulos compreendida entre 100 e 1.000 kg/h.

[0100] A extremidade a jusante da calha 530 está posicionada de modo a sobrepor- se uma estrutura elétrica que compreende dois eletrodos polarizados, respectivamente positivo 541 e negativo 542, entre os quais uma diferença de potencial é mantida de maneira a determinar um campo elétrico máximo entre eles, compreendido entre 100 kV/m e 1.000 kV/m, sendo de preferência de 400 kV/m.

[0101] Assim, um campo elétrico é criado entre os eletrodos, no qual a massa de grânulos carregados eletricamente por fricção contra a base 503 da calha 530 transita por meio da força da gravidade.

[0102] Durante o curso da queda, os grânulos carregados negativamente são desviados em direção ao eletrodo positivo 541, os grânulos carregados positivamente são desviados para o eletrodo negativo 542, e os grânulos que carregam pouca ou nenhuma carga não são substancialmente desviados e seguem uma trajetória vertical. Três pilhas 550, 551 e 552 são assim criadas, recolhendo os grânulos carregados, tal como especificado acima.

[0103] Também neste caso, o ambiente no qual o processo tem lugar é condicionado graças ao dispositivo 561.

[0104] A instalação descrita no exemplo tem uma capacidade de tratamento de 100 / 1.000 kg/h.

[0105] Na forma de incorporação ilustrada na figura 9, a superfície de atrito 901 tem um formato cônico bastante alargado, semelhante a um disco côncavo. Ela é suportada por um eixo 902 localizado no centro. O eixo 902 é livre para girar em relação a um corpo 903 conectado a uma base 904 por meios elásticos, tais como molas elastoméricas 905.

[0106] Dois dispositivos de massa rotativa 906 estão fixados ao corpo 903, tais dispositivos 906 sendo destinados a provocar as acelerações requeridas na superfície de atrito 901.

[0107] Também neste caso são providos meios de condicionamento 907, bem como um dispositivo de ajuste 940 do fluxo de partículas.

[0108] Com referência à figura 10, a sexta forma de incorporação da invenção compreende um funil 600 no qual a massa contendo grânulos de diversos materiais é colocada, em proporções indefinidas, previamente lavada, e seca.

[0109] O funil 600 compreende um bocal de saída 602 estreito, cujo formato permite a queda pela força da gravidade de uma linha de grânulos tendo uma altura um pouco maior do que a dimensão máxima dos grânulos contidos no dito funil 600.

[0110] O bocal 602 é provido com meios de obturação e meios de fechamento 621 de um tipo já conhecido, não sendo descritos em detalhes.

[0111] Os grânulos que caem do bocal 602 são recebidos por uma superfície constituída por uma correia transportadora 603, revestida com um material sintético.

[0112] Uma correia 613 adicional sobrepõe-se à correia transportadora 603, tal correia 613 sendo revestida com um material elastomérico esponjoso, mantido pressionado contra a correia transportadora 603 por rolos de impulsionamento 614 adequados.

[0113] A correia 613 é movida a uma velocidade diferente daquela da correia transportadora 603.

[0114] São providos meios 616 para retirar as partículas que possam ficar ligadas à correia 613, bem como dispositivos 615 e 605 para neutralizar a carga.

[0115] A extremidade a jusante da correia transportadora 603 está posicionada de modo a sobrepor-se a uma estrutura elétrica compreendendo dois eletrodos, respectivamente carregados positivamente 641 e negativamente 642, entre os quais uma diferença de potencial é mantida de modo a determinar um campo elétrico máximo entre eles, compreendido entre 100 kV/m e 1.000 kV/m, de preferência de 400 kV/m.

[0116] Um campo elétrico é assim criado entre os eletrodos, no qual a massa de grânulos é eletricamente carregada pela ação de atrito contra a correia 603.

[0117] Durante o curso da queda, os grânulos carregados negativamente são desviados em direção ao eletrodo positivo 641, os grânulos carregados positivamente são desviados para o eletrodo negativo 642, e os grânulos que carregam pouca ou nenhuma carga não são substancialmente desviados e seguem uma trajetória vertical. Três pilhas 650, 651 e 652 são assim criadas, recolhendo os grânulos carregados, tal como especificado acima.

[0118] Também neste caso o ambiente no qual o processo tem lugar é condicionado graças ao dispositivo 661.

[0119] Ensinamentos adicionais podem ser derivados a partir dos exemplos que se seguem.

Exemplo 1, relativo ao dispositivo da figura 8.

[0120] A massa granular é colocada no funil 500, compreendendo grânulos em proporções desconhecidas, individualmente constituídos por um dos seguintes materiais: PMMA, PTFE, PET, PVC.

[0121] Com a massa de grânulos de PVC devendo ser separada, a superfície de fricção constituída pela base 503 da calha 530 é feita de, ou revestida com, PVC. Os grânulos de PVC não irão adquirir, portanto, nenhuma carga elétrica devido à fricção contra a calha 530.

[0122] Três pilhas são obtidas a jusante do campo elétrico, respectivamente, uma pilha central 550, na qual apenas os grânulos de PVC caem, uma pilha 551 subjacente ao pólo negativo, na qual os grânulos de PMMA e PET caem, e uma pilha 552 subjacente ao pólo positivo, na qual os grânulos de PTFE caem.

Exemplo 2, relativo ao dispositivo das figuras 5 a 7.

[0123] A massa de grânulos no funil 100 compreende, respectivamente, grânulos de PVC, PP e PTFE.

[0124] Com a massa de grânulos de PVC devendo ser separada, a superfície interna do tubo 300 é revestida com PVC e uma pilha 501 de grânulos não desviados pelo campo elétrico é obtida, constituída inteiramente por PVC.

[0125] A invenção não se limita aos exemplos descritos, e quaisquer variantes e aperfeiçoamentos podem ser adicionados à mesma sem fugir do escopo das reivindicações a seguir.

Claims (22)

1. Método para separar um material sintético na forma granular a partir de uma massa solta de diversos materiais sintéticos compreendendo operações de: conduzir a massa granular ao longo de uma trajetória que compreende uma superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) feita de, ou revestida com, um material com propriedades tribo-elétricas que são intermediárias em relação às propriedades tribo-elétricas da massa granular; submeter a massa granular que cai, a partir da superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603), a um campo elétrico; coletar pelo menos uma parte da massa granular separada pelo campo elétrico; caracterizado por a operação de conduzir a massa granular ao longo de uma trajetória que compreende a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) compreender: arranjar as partículas da massa granular em uma única camada sobre a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603), mantendo-se ao mesmo tempo a única camada em contato com a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603); e submeter a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) a uma aceleração repetida em sentidos opostos, contida no plano da superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) ou tangencial a ele, para mover a massa granular sobre a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603), a fim de aumentar a carga eletrostática da massa granular.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a massa granular ser mantida pressionada contra a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) com uma força maior do que a da gravidade.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) ser revestida com um material idêntico ao material destinado a ser separado da massa granular.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a massa granular ser mantida pressionada contra a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300 e 901) por força centrífuga.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser realizado em um ambiente com temperatura e umidade controladas, onde a umidade relativa, de preferência, é inferior a 30%.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma ação destinada a anular uma carga eletrostática dos grânulos individuais antes da massa granular de materiais sintéticos ser submetida à ação de carregamento eletrostático.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) poder ser neutralizada eletricamente.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as massas de grânulos que são desviados pelo campo elétrico ficarem sujeitas a um carregamento elétrico adicional por fricção sobre uma superfície de atrito adicional (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603), constituída por um material escolhido entre os materiais presentes na massa granular e, sucessivamente, elas são submetidas à ação de um campo elétrico, de modo a separar a massa de grânulos do mesmo material que a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o dito método ser repetido um número de vezes que é menor ou igual do que o número de materiais presentes na massa granular menos um.

10. Dispositivo para separar um material sintético na forma granular, conforme o método descrito em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, compreendendo: meios de condução destinados a conduzir uma massa granular ao longo de uma trajetória que compreende uma superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) feita de, ou revestida com, um material tendo propriedades tribo- elétricas que são intermediárias em relação às propriedades tribo-elétricas da massa granular; meios de arranjo das partículas da massa granular em uma única camada sobre a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603); meios para a geração (410, 420; 541, 542 e 641, 642) de um campo elétrico, localizado a jusante da superfície de atrito, através do qual campo elétrico a massa granular passa; e meios para coleta (62; 501; 550; 650) de pelo menos os grânulos da massa granular que não são desviados pelo campo elétrico; caracterizado por compreender meios (33; 340; 400; 533; 906 e 613) para provocar acelerações em sentidos opostos sobre a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603), onde as acelerações estão contidas no plano da superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) ou são tangenciais a ele.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios de condução compreenderem uma calha (530) tendo uma base plana (503) limitada a mover-se somente dentro de um plano da base plana.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios de condução compreenderem um tubo rotativo (300).

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios de condução compreenderem uma correia transportadora (603) tendo uma outra correia de transporte (613) sobreposta à, e exercendo pressão contra a, dita correia transportadora (603), tal correia de transporte (613) tendo uma superfície macia, sendo movida a uma velocidade diferente daquela da dita correia transportadora (603).

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603) ser feita do mesmo material que os grânulos destinados a serem separados da massa granular.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios de condução apresentarem uma superfície de arrasto para os grânulos da massa granular.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios para provocar acelerações consistirem em um vibrador de massa rotativa (533).

17. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 10 e 12, caracterizado por os meios para provocar acelerações compreenderem uma transmissão mecânica (400) destinada a colocar o tubo rotativo (300) em rotação, com uma velocidade média angular uniforme e com uma velocidade angular instantânea que variam ciclicamente em cada revolução individual.

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a transmissão mecânica (400) compreender duas rodas dentadas não circulares (402, 403) acopladas reciprocamente, tendo um eixo de rotação excêntrico, e um perfil antissimétrico em relação ao eixo de rotação.

19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios para geração de um campo elétrico estarem localizados a jusante da superfície de atrito (511, 512, 513, 521, 522, 523; 300; 503; 901 e 603), e são compostos por pelo menos um par de superfícies voltadas uma para a outra, constituindo dois eletrodos opostos (410, 420; 541, 542 e 641, 642) submetidos a diferentes tensões.

20. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por as superfícies de cada par divergirem em relação a uma direção de avanço do material.

21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por compreender pelo menos dois pares de superfícies voltadas uma para a outra, com as diferenças de potencial entre os eletrodos opostos (410, 420; 541, 542 e 641, 642) de cada par sendo crescentes na direção de avanço do material.

22. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por o valor do campo elétrico entre as duas superfícies de cada par estar compreendido entre 100 e 1.000 kV/m, sendo de preferência de 400 kV/m.

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