CN101516518A - 不同材料的拣选方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

一种自动拣选不同材料的系统，具体地，该系统从其它材料中拣选出塑料，并且从相互之间分出不同类型的塑料，根据实施方式，该系统包括下列装置的组合：大小分级机构、摩擦分离器、空气分离器、磁性分离器、介电传感器拣选床、振动筛、冲击式分离器、电感式传感器拣选系统以及漂浮/下沉箱。介电传感器拣选系统可以是模拟或者数字的，这取决于特殊的执行过程。根据实施方式，可以使用一个或者多个漂浮/下沉箱，每一个箱具有不同比重的介质。介质可以是水、或者水加上例如氯化钙的化合物。另外，多个类型大体相同的模块可用于特殊的结构。可以有选择地或者附加地使用重介质系统或者砂石漂浮过程。

Description

不同材料的拣选方法、系统及设备

相关申请的参考

本申请要求2006年3月1日提交的美国临时申请编号60/777,868以及2005年10月24日提交的临时申请编号60/729,966的优先权利益。本申请还要求2005年10月21日提交的美国专利申请编号11/255,850的优先权利益，该美国专利申请又要求2004年10月21日提交的用于““METHOD AND APPRATUS FOR SORTING METAL PIECES(拣选金属块的方法和设备)”的美国临时申请编号60/621,125的优选权利益。本申请还要求2006年10月20日提交的题目为“METHOD ANDAPPARATUS FOR SORTING CONTAMINATED GLASS(拣选混杂玻璃的方法和设备)”的申请号尚未确定的美国专利申请，以及其在前的提交于2005年10月20目的用于“METHOD AND APPARATUSFOR SORTING CONTAMINATED GLASS拣选混杂玻璃的方法和设备”的美国临时申请60/728,581的优选权利益。所有这些美国专利申请都通过引用而并入于此。

技术领域

本发明主要涉及材料的拣选方法及系统，更特别地是，涉及例如为了再利用这种不同材料的一些或者全部而拣选该材料的方法、系统、设备及技术。

背景技术

有许多观点(相当重要的是来自金融和生态学的观点)都非常希望再利用废料。得到适当拣选的可再利用材料通常可以出售以获得巨额收入。许多更有价值的可再利用材料在短期内不会生物降解，因此这些材料的再利用有效减少当地废物填埋的负担。

但是，在许多情形下还没有成本低廉的方式能实现这种必要的拣选。对于例如非铁材料，以及尤其对于例如高密度塑料的非金属更是如此。例如，再利用塑料的一个方法就是沿拣选线设置许多工人，每个工人通过撕碎废物进行手工拣选，并且从拣选线手工选择所需要的可再利用废物。由于人工费用太高，所以这种方法在大多数经济状况下无法支撑。

虽然主要通过使用磁铁，铁的再利用已经自动化一段时间了，但是这种技术对于拣选非铁材料完全无效。

因此，人们需要一种费用低廉、有效的过程、系统及设备来拣选不同的材料(包括塑料)，在某种意义上，这有助于重新获得巨额收入，同时也有助于显著地减少废物填埋。

发明内容

可再利用的木材、橡胶、金属、导线和塑料是所产生的固体废物的主要成分。非常希望的是废物填埋中避免清除木材、橡胶、金属、导线和塑料，而是再利用这些材料。为了再利用混合废物中的不同材料，必须对木材、橡胶、金属、导线和塑料进行识别和拣选。本发明提供一种不需要人工介入就能在至少一些布置中从一组混合材料中拣选不同材料的方法，这些材料例如是木材、橡胶、金属、导线和塑料。这种材料的每一个都会随时或者以任何数量出现在混合物中。另外，本发明提供一种执行该方法的系统，并且还提供一种执行该方法某些步骤的新颖装置。在下文中进行讨论的示范性布置包括多个步骤或者多个模块，并且不是所有的步骤或者模块需要应用在本发明的每个实施方式中。同样地，不同过程步骤执行的顺序可在适当情形下变化而不会脱离本发明。

在一个布置中，该过程包括一系列的拣选步骤以从混合材料流中提取该流的成分或者一组相关成分。由于每个成分或者每组被移除，所以残留物通向下一步骤进行其它的处理。一旦每个初始成分被移除，剩余的残留物也就是理想的成分或者组。

本发明的系统包括多个模块或者阶段，其中每个阶段都典型地执行不同拣选功能，其结果就是不同材料在不同时间从混合物中分离，直至最后每种类型的可再利用材料都从混合物中分出，并且目前残留物的体积基本上典型地小于最初混合物的体积，该残留物可以送至其它的处理，或者被丢弃。

依赖于特定的执行过程，本发明的系统包括虽然不需要全部但是需要多个的一组设备，这些设备包括磁性分离器、可例如是反转摩擦分离器的摩擦分离器、介电传感器拣选床、振动筛、冲击式分离器以及电感式传感器拣选系统。介电传感器拣选系统可以是模拟的也可以是数字的，这取决于特定的执行过程。也可以提供空气分离模块，该模块可以包括气刀或者其它使用空气将较重部分与较轻部分分离的系统。另外，也可以使用多个类型大体相同的模块，尽管可以对每个这种模块的特定构造可以进行优化以选择稍微不同的混合物成分。一个或者多个漂浮/下沉箱也可以得以应用，通过该箱能将高密度材料与低密度材料分离，每个箱的箱介质的比重可得到调节以相对于那些下降的材料选择漂浮的材料。对于一些漂浮/下沉箱来说，介质可以是水或者水加上其它化合物，这取决于将要拣选的特殊材料以及将要处理的体积。可选择地是，可以使用重介质设备。如果优选干燥过程，还可以使用砂石漂浮箱。

取决于执行过程，不同类型的介电传感器以及传感器阵列结构都可以应用于本发明的拣选系统。典型地是，每个传感器阵列包括多个以一定模式穿过混合材料的路径设置的接近度传感器。这些传感器可以是模拟或者数字、屏蔽或者不屏蔽、电容或者电感式接近度传感器。每种类型的传感器具有特定的材料探测特性，并且当金属、玻璃、塑料、木材或者橡胶块如下文所详细讨论的那样得到探测时依次产生不同信号。

另外，在通过确定适当的湿度含量来协助拣选过程的情形下，在适当的模块中可以包含润湿器或者加湿器。当增加湿度能有助于拣选过程的一些步骤时，特别是关于增加吸收材料的介电常数时，某些实施方式的其它拣选步骤中的、具有足够BTU用于“急骤”干燥材料的IR热源可以提供更好的操作一致性，有关这些的细节将在下文中进行讨论。此外，在一些确定实施方式的拣选步骤中，例如在使用介电传感器的实施方式中，传感器周围的温度和湿度控制的使用可以提供改善的操作一致性。

另外，多组模块可以构造成多个拣选线，例如多个拣选不同尺寸的材料的拣选线。在一个这样的布置中，第一拣选线可以在整个预定尺寸上拣选材料，而另一个拣选线所拣选的材料小于该预定的尺寸。这种拣选线的数量不受限制，其可以与希望被拣选的混合物的体积以及混合物的类型相匹配。

附图说明

图1A表示本发明过程执行的过程流程图。

图1B表示本发明特别适合回收导线和金属的过程执行的过程流程图，并且表示可选择的漂浮/下沉箱、重介质系统或者干燥砂石漂浮过程。

图2A-2C一起表示依照本发明系统的前侧视图。

图3A-3B分别表示依照本发明磁性拣选模块的前侧视图和顶视图。

图4A-4B分别表示依照本发明的反转摩擦分离器模块的前侧视图和顶视图。

图5表示依照本发明的低通介电传感器模块的前侧视图。

图6A-6D表示和本发明的电感和介电拣选模块一起使用的接近度传感器的可选择布置的示例，其包括提供减少串扰的布置。

图7A-7B更详细地说明了依照本发明的冲击式分离器模块。

图8说明了依照本发明的电感传感模块的前侧视图。

图9说明了依照本发明的带宽介电拣选模块的前侧视图。

图10说明了依照本发明的漂浮/下沉箱的执行过程。

具体实施方式

首先参照图1A，可以更好地理解主要由100表示的本发明方法的一方面。正如步骤105所表示的那样，混合材料的引入流典型地包括木材、橡胶、铁和非铁金属、包括覆盖有塑料包皮的绝缘导线的导线以及多种类型的包括泡沫、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS等的塑料块。

在举例说明的实施方式中，该过程以分离出磁性材料的方式在步骤110继续进行，磁性材料典型地包括例如铁和钢的铁金属以及某些陶瓷。在大多数情形下，有价值的磁性材料已经从该流中移除，所以该阶段保留的磁性材料大部分是没用的。这些材料被转移进行如在115所指示的特殊执行过程所需求的进一步处理。对于多个流来说，进一步处理可能只不过是清除，尽管这将取决于特殊执行过程以及正被拣选的废物流。该阶段还可以使用空气系统，该空气系统或者被添加到现有模块，或者在某些实施方式中替换现有模块。空气系统包括气刀或者其它使用吹气分离较重部分和较轻部分的装置。对于较重侧来说，所产生的密集部分将包括导线和金属、橡胶、木材以及可能的一些其它密度大的材料，该材料可能包括一些灰尘。较轻的密集物将主要包括塑料、纸、一些泡沫以及可能的其它轻材料。

将磁性材料移除后，所述方法前进到步骤120，在该步骤中，轻或者圆整的材料，例如泡沫和石头被转移进行正如步骤125所表示的进一步处理。再一次地，这种处理在某些情形下可能只是清除。

接下来，正如步骤127所表示的那样，可选择的过程步骤130和140的存在依赖于混合材料流的组成。虽然不是必需的，但是通常希望继续处理混合材料流的大多数部分，并且选择少数部分用于转向其它处理。这可以通过基于介电常数的选择得以实现，因为大多数值得再利用的塑料具有大约3或者更小的介电常数，而其它材料典型地具有更高的介电常数，特别是那些为吸收剂、橡胶等的湿材料，随后会详细讨论这些湿材料。

因此，如果材料流具有少数部分的塑料，那具有低于某个阈值的介电常数的材料被转移进行正如步骤135所示的进一步处理。这些材料例如典型地包括聚丙烯和聚乙烯、聚苯乙烯和ABS以及一些废料。具有较高介电的材料典型地包括湿或者潮湿的木材、泡沫、橡胶等。在一个实施方式中，虽然精确的设定点可以依赖于材料发生显著的变化，但是低介电常数的阈值可以大约为3.0。

可选择地是，正如步骤140所表示的那样，如果大多数部分是塑料，则具有高于预定阈值的介电常数的材料被分离出并转移进行如在步骤145所示的进一步处理。这些材料包括不同形式的木材、橡胶、泡沫等。在一个实施方式中，高介电常数的阈值可以大约为3.4。在这点上应当理解地是，剩余材料只是那些非磁的、适当密度的并且具有低于特定阈值(或者对于模拟传感器来说是特定范围)的介电常数的材料加上非常少量的其它废物。该密集物的绝大部分典型地包括可再利用的聚合物，即在再利用市场上具有相对高价值的、例如聚苯乙烯和ABS的塑料加上其它低密度塑料。

但是，典型地在步骤135和145得到转移的那些材料中的其它材料作为未加工的可再利用材料也可以表现出巨大的价值。为了回收这些材料，可使用附加的处理步骤。正如步骤155所表示的那样，可使用密度分离步骤，在此步骤中，通过使用随后特别接合图1B和10进行讨论的漂浮/下沉箱、重介质过程或者砂石漂浮过程，例如导线的等密度较大的材料被从例如木材和橡胶等低密度材料中分离出来。然后可以收集导线进行如步骤160所示的进一步处理。接着可以如步骤165所示的那样以光学的方式对来自步骤145和155的木材、橡胶和任何其它材料的残留物进行拣选，从而橡胶如步骤170所示的那样被收集，而木材如步骤175所示的那样被收集。本领域技术人员应当理解地是，不是本发明过程的每个执行过程都需要每一个前述步骤，这是因为在材料混合期间或者再利用一定材料的经济利益期间会发生变化，在其中的一些情形中，有些处理步骤会从过程中去除。

接下来参照图1B，可以得到地理解从材料流中回收可再利用导线的过程。应当理解地是，图1B的过程可以和图1A所示的实施方式结合，或者可以依赖于材料流的本质以及关于哪种材料应当被回收的决定独立地运行图1B的过程。方便起见，图1B表示导线回收过程的主要步骤。如图1A所示，在步骤105提供材料流，此处的材料典型地已经得到筛选以确保相对一致的尺寸，尽管这种筛选并不是所有实施方式都必需的。接着磁性材料如110所示得到分离，随后剩余流如步骤175所示被分离成重部分和轻部分。

可以例如通过具有气刀的冲击式传送装置或者通过其它空气分离装置等几种方法实现重部分和轻部分的分离，经过分离后，重部分被送至反转传送装置以去除泡沫和圆整块。在该阶段存在两个选择。在第一个选择中，包含有导线和金属的重部分被送进导线-金属分离的一个或者多个阶段，正如步骤180和185所示的那样，该分离典型地包括使用一个或者多个漂浮/下沉箱，这种箱产生导线和金属密集物作为其输出。虽然单个漂浮/下沉箱工作良好，但是使用多个漂浮/下沉箱可以实现产量体积的增加。

在这种布置中，第一漂浮/下沉箱可以例如使用水作为介质，水使木材、橡胶以及任何剩余的泡沫或者轻橡胶漂浮，而使导线、金属和一些其它材料下沉。第二漂浮/下沉箱可以包括具有大约为1.4的较高比重的介质，该介质也能使导线和金属下沉，使几乎所有例如塑料、纸等材料漂浮。结果正如步骤190所示的那样就是导线集中物，以及塑料的残留物和属于进一步处理的对象的其它材料。

作为在195所示的第二选择，步骤175之后剩余的重部分可以被提供给重介质设备，该设备典型地使用包括铁硅酸盐的介质来执行金属分离。该选择的结果也是导线集中物190。

接下来参照图2A-2C，可以更好地理解执行图1所描述过程的系统。主要由200表示的系统被构造成多个模块，每个模块被选择包含在系统中以适用于特定的材料混合物。另外，一个典型的材料混合物包括木材、橡胶、金属、导线以及多种类型的聚合物块或者塑料块。这些拣选模块可以包括磁性分离器部分215、反转分离器220、低通介电模块225、振动筛230、冲击式分离器235、电感式传感器拣选系统240以及带宽介电模块245。反转分离器220和冲击式分离器235还可以包括气刀或者其它空气分离模块250。可以执行气刀或者空气分离模块，以使空气向上移动或者向下移动，这取决于特殊的执行过程。可以执行一个或者多个转接传送装置255，以使材料混合物流从一个模块移动到另一个模块，传送装置可以是摩擦传送装置或者其它任何适合的传送装置。同样地，可以在模块间执行振动进料装置260以均匀传递材料混合物进行下一模块的处理。

一般情况下，在下文中，结合图3A-9B的描述可以更好地理解模块所具有的以下功能。磁性分离器模块215将材料混合物中的磁性材料与非磁性材料分离。反转分离器20将混合物中的不规则形状的材料与圆整材料(例如泡沫、橡胶和石头)分离。低通介电传感器225将有价值的塑料和不需要的木材、橡胶以及其它介电常数比理想介电常数大的其它材料分离。取决于材料和特别当木材和其它吸收材料潮湿或者湿时，尽管已经发现至少3-5的范围是可行的，但是低通阈值或者范围上限在示例性的实施方式中典型地大约为3.0，。振动筛230分离例如导线的小块，但是该振动筛可能不是所有的实施方式都需要，特别是包括使用有效空气分离模块250的实施方式。冲击式分离器235基于密度和速度将低表面面积的导线与例如碎塑料的较高表面面积的块分离，尽管该功能可以选择性地通过其内的介质允许导线下沉而使塑料和其它材料漂浮的漂浮/下沉箱来执行。

在一些实施方式中，单独的电感式传感器拣选系统240将导线和混合材料的其它非铁金属与木材、橡胶和塑料部分分离。带宽介电传感器245将木材和橡胶与理想介电范围内的剩余塑料分离。这些拣选模块和其它通过引用而并入的申请中描述的模块的一些或者全部可以被一起使用，从而对混合材料进行拣选。另外，对于使导线在较早阶段就得到有效分离的实施方式，并不一定需要这种布置。此外，虽然该模块使导线被有效地分离，但是可以选择性地使用在下文中结合图10描述的漂浮/下沉箱装置。在一些实施方式中，希望使用多个具有不同比重的介质的漂浮下沉箱来进行不同的拣选。

从以下关于图3A-9B的讨论可以更好地理解上述每一个模块。

在典型布置中，将被拣选的混合材料已经通过本领域已知的方式被撕碎和筛选，使它们的物理尺寸优选地位于1″和5″之间。可以使用多个筛选步骤来更好地移除尘土和其它小尺寸的废物，并且可以按照需要对通过筛选被移除的部分进行进一步的处理。在撕碎的过程中，系统产生热，并导致通常存在于废物中的水的大部分蒸发。如果正被处理的混合块中没有足够的水用来借助于已知的介电常数充分区分混合材料，那么在对材料进行拣选之前或者正在对材料进行拣选时，借助于润湿器或者加湿器或者其它常规的加湿装置(未示出)可以将水蒸气引入到混合材料上。来自加湿器的湿气被干燥的木材、泡沫和其它吸收材料吸收(提高介电常数)，但是该湿气不会被塑料材料吸收(导致介电常数实际上保持不变)。通过在拣选过程前使所有木材、泡沫和其它吸收材料湿润而不是干燥，该系统可以更容易地从塑料块中区分木材和其它材料，因此提高了拣选过程的准确性。这和一些实施方式的传感器床特别相关，其中，保持基本恒定的温度和湿度可以至少在一些实施方式中提供更均匀的性能。块具有基本上均匀尺寸的事实也使得操作更一致。但是应当理解地是，这种温度和湿度控制不是所有实施方式都需要。

虽然将被拣选的混合可再利用材料流可由多种源的任何一个供应，但是一个典型的源就是汽车/大型家用电器切碎线。这些切碎线在本领域是已知的。

在本发明系统的实施方式中，该系统被安装成与上述的汽车/大型家用电器的非铁处理线在一条生产线上，混合材料首先由磁性拣选模块215处理，图3A-3B详细表示了该磁性拣选模块，该模块将例如铁、钢以及一些陶瓷的磁性材料与混合材料分离。图3B极好地示出了该混合材料被设置于移动的传送带310上，传送带以能容纳所有来自切碎线的处理流的速度运转。传送带310可以具有与其连接或者插入其内的磁性部件315，磁性部件通过磁力使混合物中的磁性材料320附在传送带310上。可选择地是，由永久或者电磁铁325产生的磁场可按照使磁性块在磁场作用下偏转的方式出现在传送带310端部。当传送带310向下旋转时，磁性金属块被移除并落入分隔区330。在实施方式中，可以包括轻型空气喷射器或者气刀250来协助磁铁使磁性块稍微偏转进入分隔区330。可以看出，由机架335和支腿340以传统方式支撑传送带310。在此举例说明作为第一模块的磁性拣选模块，并且该次序适合于某些实施方式时，本领域技术人员应当理解地是，该次序并不是在所有的实施方式中都是必须的，在某些实施方式中(并且对于某些混合类型来说)可以删除该磁性模块。

非磁性块或者残留物345不会受到磁场的影响，并通过磁性拣选模块以被随后模块进行进一步的拣选。在实施方式中，现在参照说明反转拣选器模块和整个系统的相邻元件的附图4A-4B，非磁性材料前进经过可调节的进料传送带或者辅助摩擦传送带225，该传送带使材料落在反转分离器模块220上。反转分离器模块220将圆整、相对重的材料与相对扁平或者轻的材料分离，并且该模块包括使摩擦传送装置410移动的可调节的斜度，摩擦传送装置上可选择性地设置多个突出部415以协助保持混合物的所需要的部分。可以调节辅助摩擦传送带255的斜度，以控制端部420的高度，材料在端部420处从进料传送带落在反转分离器220上。虽然传送带410按照图中由箭头指示的传送方向向上旋转，但是425所表示的相对圆或者重的物体(例如石头)以及轻的圆整物体(例如泡沫)逆着传送带旋转的方向向下滚落，并且这些物体将会落入分隔收集区430。相反地是，包括塑料、导线、橡胶以及木材的扁平块材料将会粘在分离器220上，并且这些材料从传送带410的上端传送下来落在下一个模块上。还应当理解地是，尽管反转摩擦分离器模块在所说明的实施方式中在次序上处于第二位，但是一些实施方式可适当采用不同的次序，或者根据混合物和/或执行过程，删除该模块。

如前所述，在一些实施方式中，摩擦分离器传送带410的有纹理的表面可包括提供摩擦的圆整凸起图案或者突出部415。凸起的高大约为1.5mm，直径大约为0.5mm。相邻凸起之间的间隔可大约为0.25mm。反转分离器传送带410可由任何适合的、提供足够摩擦以抓住扁平混合块的耐用材料制成，例如可由各种合成橡胶材料制成。辅助摩擦传送带255的角度和速度是可调节的，从而可以精确调节材料的分离，以减少包括介电传感器拣选模块的随后模块中的误差(即如果未受到压缩的空气喷射的一致性偏转，则具有低表面面积的例如石头的圆整材料和例如泡沫的湿材料会产生错误的介电读数)。类似地，传送带410还可以由不同的带材料和有纹理的表面图案替换，这样带的摩擦系数就能得到调节。如果带的角度小、速度低而带的摩擦系数高，那将有更多的物体通过反转分离器220。相反地，角度大、速度高并且较为光滑的带将通过较少的块，但是会导致一些所需的材料的丢失。如果需要，还可以在带410的顶部附近增加气刀250以协助使不希望的材料滑离。应当理解地是，反转分离器模块典型地支撑在与磁性分离器215所示类似的机架和支柱上。为了清楚起见，在示例中没有示出这些元件。

粘附在反转分离器220上的塑料、导线、金属、橡胶以及木材块被传送到振动进料装置260。振动进料装置260具有基本平坦、光滑、倾斜的表面，该表面振动以使材料均匀分布。振动进料装置260可由多个弹性或者可活动的支柱435支撑。电动机(未示出)用来振动振动进料装置260的基本平坦的表面，该表面支撑扁平块的塑料、橡胶、金属和木材。该平坦表面优选倾斜，这样这些块就能从该表面的底端落下。应当理解地是，在这方面，混合物的残留物主要包括非磁性以及通常扁平的块，但是还包括塑料、导线、木材等。

接下来参照图5A-5B，在一个实施方式中，非磁性并且通常扁平的混合材料被送入介电传感器拣选模块225，根据特殊的材料混合物以及特定的执行过程，该模块可包括多个阶段，这些阶段在至少一些实施方式中级连布置。在实施方式中，该模块可包括盘式进料装置510，这种进料装置振动以将材料均匀传递到传动带上、滑板上或者其它平台上，从而使材料经过多级介电传感器床或者阵列515A-B(简单起见图示为两级)。

介电传感器拣选模块可包括数字或者模拟介电传感器，或者二者。虽然任一类型都可用于大多数实施方式，但是至少在一些情形中希望根据正被拣选的废物流的成分来改变所使用的传感器类型。如前所述，通常优选地是丢弃废物流的少数部分，而使多数部分继续前进。因此，在实施方式中，数字介电传感器用于废物流的多数为可再利用塑料的场合。在这种布置中，传感器阈值设定成低通运行，并且阈值设定成可接受材料的最大介电。因此，具有较高介电常数的材料(典型为木材和橡胶以及高介电塑料)被丢弃或者被转移进行其它处理。另一方面，在对多数部分为废弃的木材、橡胶和高介电塑料的材料流进行拣选的实施方式中，可使用模拟传感器床。在这种布置中，传感器阈值被设定成除去那些包含所有需要的塑料的介电常数的范围。包括少数部分的塑料接着被除去并被改变方向用于进一步的处理。在一些实施方式中，可使用这些传感器的组合，或者可以执行具有这两种类型的传感器的床，其中只有一种类型的传感器用来测量材料的特殊流。应当理解地是，虽然在前讨论建议一种布置使用模拟传感器，而另一种布置使用数字传感器，但是事实上，任一类型的传感器都可用于低通或者高通运行，并且这种选择在很大程度上是执行过程的优先选择。因此对于本文给出的每一个实例来说，应当理解地是，关于传感器和哪一个材料部分被选择或者转移的互补布置也是可行的，但是为了简明的目的未明确公开这些布置。

为了提高例如木材、纸、纸板、地毯等吸收材料的介电对比度，这些混合材料可经过加湿器520来湿润外露表面。在一些实施方式中，湿气含量过高，材料可通过IR热源快速干燥。如前所述，在该阶段保持基本恒定的温度和湿度可以提供更一致的性能，因此在一些实施方式中，分离系统的这些阶段可以例如由致冷塑料面板包围，这样，可以对内部区域进行热量调节。

低通介电分离模块225可以包括一个或者多个传送带525A-525B以及空气喷射器阵列530A-530B，其中典型地是，传送带与每一个介电床连接，并且至少一个空气喷射器阵列与每一个介电床连接。可以设定介电传感器阵列515A-B，以探测介电常数大于3.0-5.0的材料。当混合材料传送经过第一阶段的传送带151时，这些材料紧密靠近于介电传感器阵列515A进行传送，传感器阵列515A探测介电常数大于设定值的材料。当探测到高介电物体时，信号被传送至相关联的空气喷射器阵列530A，该阵列发射一股压缩空气来偏转高介电材料在其从第一传送带525A端部掉落在第二传送带535时的路径，第二传送带将转移的材料带走并送至接取的传送装置540进行第二次处理。如果材料经过介电传感器阵列515A并因此被认为具有低介电常数，则这些材料不会受到空气喷射器阵列156的偏转，并会继续通过分离过程。

在可选布置中，不会受到第一数字电容式介电传感器阵列154转移的材料落到传送带525B上，并被传送经过第二介电传感器阵列515B以识别并选择被第一阵列错过的任何材料。第一和第二数字电容式传感器阵列515A-515B的介电设定可近似相同，或者可选择地，第二传感器阵列可被设定成不同的介电阈值。对于低通阵列的示例，介电常数大于第二传感器阵列的设定点的材料被第二空气喷射器阵列530B偏转，并被转移到接取传送带540。接取传送带540上的材料可被传送以进行本说明书其它地方讨论的进一步处理。应当理解地是，虽然在前描述假设具有高介电常数的材料将从被主路径转移以进行所需要的进一步处理，而低介电材料将继续，但是将这种过程反过来也是可能的，这样具有低介电常数的材料被转移进行其它处理，而那些具有较高介电常数的材料继续。因此那些被处理的材料不是本发明的重要方面，目标是处理那些特殊执行过程所需要的任何材料。

电容式接近度传感器

本发明的拣选过程包括材料识别步骤和物理拣选步骤。过去区分橡胶、木材和塑料是非常困难的，这是因为所有这些都具有类似的原子数和比重。人们已经发现，当进行适当的执行过程时，介电常数可用来以可靠的方式区分这些材料。

在本发明的布置中，例如在传感器阵列515A-B中，电容式介电传感器被用来识别每块的不同材料组成并将信号发送到沿不同路径分离不同材料的拣选机构。所有材料的介电常数的范围从例如空气的材料的大约1.0至水的80.0。电容式接近度传感器擅于探测具有相对高介电常数的废料。例如，常见废料的一些已知的介电常数列在下边的表1中。

表1

材料	聚乙烯	聚苯乙烯	聚丙烯	干木材	湿木材	橡胶
							介电常数	2.3	3.0	2.0-2.33	2-7	10-30	2.5-3.5

如上所述，非塑料材料会具有相当高的介电常数，特别是湿的时候。有兴趣注意到干木材具有2-7的介电常数，橡胶的是2.5-3.5，但湿木材具有10-30的介电常数。通过增加吸收材料的湿气，介电传感器床能够分离出几乎所有的非塑料材料，除了具有低介电常数的某些橡胶。另外，令人满意地是，大多数木材和橡胶材料的介电常数范围相对较窄。例如，大多数橡胶废料的范围为15-20。因此，塑料与木材和橡胶之间的介电常数明显不同。结果，电容式接近度传感器可有效探测混合物中不是塑料的那些材料。

电容式接近度传感器典型地包括探针、振荡器、整流滤波器和输出电路。通过产生静电场和探测在块通过传感器表面时该场的变化，电容式接近度传感器探测附近通过的块的介电常数。当没有探测到高介电块时，振荡器不工作，当探测到高介电块时，高介电块可以如上述结合图5所讨论的那样被转移。

可利用不同类型的、具有特定运行特性的电容式接近度探测器。更具体地，由于有更集中的静电场，被屏蔽的电容式接近度探测器极其适用于感测相对低介电常数的材料。未屏蔽的电容式接近度探测器的静电场集中的较少，这使其更适合感测相对高介电常数的材料。但是，对于小颗粒和废物已被移除的流来说，已经证明未屏蔽的介电就足够了。哪个介电传感器适合将至少部分地依赖于特殊的执行过程以及将被处理的废物流。

电容式接近度传感器还可以和数字与模拟输出一起使用。虽然在本发明中可以根据执行过程使用任意类型的传感器，但是数字电容式接近度传感器提供区分介电值高于或者低于设定点或者阈值的材料的能力。例如，数字电容式传感器可以区分介电常数高于和低于3.0或者其它适合的设定点的材料。大多数电容式接近度传感器具有可直接馈送给计算机的数字采集系统的数字输出。这些数字电容式传感器用于图2A的低通介电分离模块225。

相反地是，模拟电容式接近度传感器可用来探测更窄范围的介电常数。例如，一些模拟电容式接近度传感器可以探测介电常数在2.5-3.0之间的材料。这些模拟电容式传感器用于图2C所示的模拟介电传感器模块245。模拟电容式接近度传感器具有可跨越输出电流或者电压范围的模拟输出。在实施方式中，模拟输出电流可以是4-20mA或者输出电压可以是0-10V。这些电流或者电压信号与材料的介电常数成比例。模拟信号由模拟到数字的转换器处理，然后数字信号被馈送至数据处理计算机。大多数普通的电容式接近度传感器能探测宽范围的介电常数，因此能从高介电橡胶中区分出低介电塑料。虽然这种宽范围的介电常数对于一般的混合材料的拣选有用，但是它对于只具有小变化的介电常数的材料的拣选没有用。

因为本发明系统可用来区分具有窄范围介电常数的材料，所以在一些实施方式中，期望使用具有有限探测范围的电容式接近度传感器以更容易地便于区分具有类似介电常数的材料。在其它实施方式中，模拟电容式接近度传感器可以在较窄范围的介电常数上具有延伸或者扩大范围的灵敏度。

对于依照本发明建立的系统来说，该系统用来区分具有差别小的介电常数的材料，使用具有高灵敏度的电容式接近度传感器可以提高一些实施方式的性能。虽然建立了装置的传感器灵敏度，但是改变并提高基于外壳和其它因素的灵敏度也是可能的。在实施方式中，传感器被设置在滑板的加工块中或者设置在安装在传送带下边的磨损增强板上。传感器可以例如设置在滑板或者磨损增强板上表面下边的沉孔内。传感器的灵敏度可通过滑板或者磨损增强板的材料及其厚度、沉孔的直径以及孔的深度得到改变。通过调整这些变量，为了特定材料的探测应用的最佳性能，可以对电容式接近度传感器进行调节。

传感器的运行频率与准确探测被选择用于转移的材料所需的探测时间有关，因此其影响了运行速度。与具有较低运行频率的探测器相比，较高的运行频率能更快速地探测所选择的物体。分辨率与被探测物体的大小有关。具有较高分辨率的探测器比具有较低分辨率的探测器更适合探测大的物体。

虽然电容式接近度探测器可以探测不同类型的木材和橡胶的存在，但是这种能力可以根据传感器和被探测材料的类型进行变化。特定类型的木材和橡胶的灵敏度的差别可通过不同方式进行说明。基于被探测材料的类型的灵敏度变化的一个实例就是修正因子。电容式接近度传感器典型地具有量化不同材料的相关渗透距离的“修正因子”。通过知道基本的渗透距离和被探测材料的修正因子，可以确定任何被探测的木材和橡胶的渗透距离。

为了精确探测所选择的、与其它材料混合的材料的块，探测器必须紧密靠近地设置以确定正被检查的材料块。这可以通过以块不会堆积在彼此上部的方式将混合块分布在表面上并确保块之间存在一定间隔来实现。大量的混合材料可以在一个或者多个探测器下边移动，或者可选择地是，这些块可以在探测器上边移动。基于木材和橡胶的尺寸及材料进行探测。

本发明使用的带和滑板可以由不同材料制成。在一些情形下，希望选择具有在被探测的材料范围以外的介电常数的材料来制成带和滑板，这是因为如果带或者滑板的介电常数太接近于被探测的材料的介电常数，该材料会较难探测。例如，如果探测具有相对高介电常数的木材和橡胶块，那可以使用由具有非常低的介电常数的氨基甲酸乙酯制成的带或者滑板，因为其介电常数在木材和橡胶的范围之外。但是，探测某些具有该布置的塑料可能会困难，因为氨基甲酸乙酯具有和某些正被拣选的塑料大致相同的介电常数。

在可选择的布置中，传送带或者滑板可以例如由具有大约7-8的介电常数的材料制成，该范围位于较低的介电常数塑料和较高的介电常数的橡胶和木材值之间。在该实施方式中，电容式接近度传感器能容易探测塑料、木材以及橡胶块的介电常数。这提供了允许探测甚至不同类型的、在市场上具有不同值的塑料的好处。

可以不同方式“调节”本发明的系统，以获得基于系统传感器结构的最佳结果。通过改变与电容式接近度传感器相关联的变量，系统可以在执行过程之间被调节至特殊应用。这些变量包括：安装孔的深度和直径、用来安装传感器的材料以及所用电容式接近度传感器的类型。作为一个步骤，可以通过使用如上讨论的用于滑板和/或传送带的不同材料来执行调节。用来安装传感器的板材料还可以改变电容式接近度传感器的灵敏度。另外，与滑板和/或传送带有关的传感器的不同位置将影响灵敏度和系统的运行。在实施方式中，混合材料块被放置在移动的传送带上，电容式接近度传感器被安装在与传送带的较低表面接触的磨损增强板上。因此，通过传送带的厚度使停留在传送带顶部的混合材料块与磨损增强板分离。在实施方式中，磨损增强板可由丙烯酸制成，而电容式接近度传感器安装在丙烯酸的埋头孔内。电容式接近度传感器的深度可根据其灵敏度进行变化。正如一些实施方式所希望的，如果在特殊的传感器阵列中可以使用不同类型或者灵敏度的传感器，则不同的传感器可以使用不同的孔深度。

传感器远离支撑混合块的表面的布置将依赖于电容式接近度传感器的范围以及系统的理想运行而变化。具有30mm或者更大的范围的传感器会令人满意，因为该增加的范围提供了更高的分辨率来区分不同材料。因此，具有较长范围的传感器将更深地设置在所述表面下。使用更高灵敏度的传感器使得可靠区分具有类似介电性能的材料成为可能，这可以允许本发明的系统区分并分离不同等级的类似材料，这些材料例如为聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯，这些材料的每一个都具有稍微不同的介电常数。

传感器的灵敏度可至少在一些实施方式中影响拣选系统的准确性，尤其是将被拣选的材料包括具有非常类似的介电常数的材料的实施方式。但是，更灵敏的传感器典型地都更昂贵，并且可能不会被需求用于特殊的执行过程。因此，特殊系统的设计者将典型地使传感器的灵敏度与相关因素相匹配，这些因素与特殊混合物及系统其余部分使用的材料有关。

可使用不同的方法来提高电容式接近度传感器的灵敏度。如上所讨论的，在一些实施方式中，希望将电容式接近度传感器安装在滑板上或者传送带下边的磨损增强板上。另外，安装结构本身可以提高电容式接近度传感器的灵敏度。作为一个实例，如果电容式接近度传感器安装在固体块的材料上，该材料具有和被拣选的材料类似的介电常数，则该传感器可以增强正好位于装有传感器的孔之上的材料的探测，即使安装材料的介电常数会限制材料的外围探测。根据该设计，传感器可以被安装在具有特定介电常数的材料的装配套或者管内，并且该组件接着被安装在例如磨损增强板的适当位置。不同介电常数的材料的套或者管可以在一些情形下被有选择地提供，这样就可以使用在传感器上产生最佳灵敏度的材料。

传感器孔的几何结构也可以影响电容式接近度传感器的灵敏度。较大的孔会需要更多的材料通过以适当探测介电常数，而较小的孔会集中电磁探测，并且需要较少量的材料来探测介电常数。

根据上面讨论的其它因素，孔的深度也可以影响灵敏度。在一个实施方式中，系统被构造来探测木材和橡胶，但不探测塑料。在该实施方式中，孔可以足够深以超过用于塑料材料的传感器的范围。因为木材和橡胶具有较高的介电常数，并能产生较强的探测信号，所以电容式接近度传感器仍能探测这些材料。

在另一个实施方式中，系统可被构造来探测并区分塑料、木材和橡胶。在该实施方式中，低灵敏度的电容式接近度传感器被安装在比探测塑料块的高灵敏度的电容式接近度传感器更浅的孔内。如果要感测不同类型的塑料，则可以要求具有非常高灵敏度的电容式接近度传感器。

在一些实施方式中，使用被精确调节到特定范围、从而提高了区分具有类似介电常数的材料的能力的传感器是令人满意的。例如，如上表1所确定的，聚丙烯塑料具有2.0-2.3的介电常数，聚乙烯具有2.3的介电常数，而聚苯乙烯具有3.0的介电常数。就介电常数不同来说，具有适当灵敏度的传感器可以从聚丙烯和聚乙烯中区分聚苯乙烯，例如在这样的范围介电常数不会重叠。可使用多排或者多阵列的传感器来增加更高的精确度。

本发明所使用的多阵列传感器面临的一个另外的问题是传感器之间的串扰。串扰是这样的情形：打算由一个传感器探测的探测信号会影响其它相邻探测器。通常，本文所讨论的串扰的解决办法就是应用本文大多数实施方式所提及的接近度传感器。参照图6A-6E，由于目标是进行特殊的执行过程以优化该执行过程所需要的阵列选择，所以可以理解具有不同结构的传感器阵列具有不同的串扰和探测特性。如图6A所示，多个探测器610可以布置成跨越滑板或者传送带615宽度的线性一维阵列，该滑板或者传送带传送典型为塑料块620和木材及橡胶块625的混合材料块。该结构通过移动混合块穿过该排探测器610，使得木材和橡胶块625被探测到，该配置基本上加速了木材和橡胶探测过程。如果使用传送带，至少在一些实施方式中，传送带基本上水平或者只稍微倾斜。可选择地是，根据所分离材料的类型，可使用倾斜角度为35-70+度的滑板。

因为电容式接近度传感器的典型探测范围短，所以它们典型地设置成彼此相对靠近，这样所有通过传感器阵列的木材和橡胶块得到探测；精确的尺寸将随着每个特殊执行过程使用的特定传感器的探测范围而变化。优选将这些传感器布置成使木材和橡胶块不能在传感器之间通过，并因此避免被探测到，并且同时不将这些传感器如此靠近在一起的设置，以免出现串扰的问题。

有各种方法能避免或者减少串扰，并与此同时覆盖整个滑板或者传送带的宽度。特别参照图6B，可交错设置传感器630，使得这些传感器不会被彼此靠近地设置，而滑板或者传送带上的任何木材和橡胶块将以靠近至少一个传感器的方式通过。当使用交错结构时，传感器可以被设置成多排传感器630。由于具有多排传感器630，可以延伸每个传感器之间的间隔，从而避免串扰。在实施方式中，可以使用四个或者更多交错排635A-635D的传感器630。通过将这些传感器630设置成四个或者更多的交错排，传感器可以充分地彼此间隔开以避免任何串扰。

避免串扰的另一个手段就是通过使用具有不同运行频率的传感器。串扰典型地只发生在以相同频率运行的传感器之间。参照图6C，通过在一维阵列中使传感器一个接一个地以不同频率运行，相同频率传感器的间隔更大，并且同时如果需要，对于特殊执行过程，允许传感器间隔得更近。如果使用两个不同频率的传感器，具有第一频率的f1探测器640可设置在具有第二频率的f2探测器645旁边。这些探测器640和645可以交替模式布置，或者布置成直排或者交错排。另外，如果使用第三、第四等频率的传感器，可提供增加的间隔。

参照图6D，可看到一种布置，其使频率的交替以及传感器的间隔合并为一个或者多个附加交错排的探测器。第一组传感器650以第一频率运行，第二组传感器655以第二频率运行，而第三组传感器660以第三频率运行。通过使用不同频率和/或使用多个交错排的传感器，探测器650、655、660可跨越检查区的整个宽度设置而不会产生显著的串扰(如果有)。

如上所述，未屏蔽的探测器可以提供一些探测大块的优点，而屏蔽的探测器可以提供一些探测小块的优点。因此，通过使用屏蔽和未屏蔽的电容式接近度传感器可以最有效地从混合材料中分出小和大的木材和橡胶块。参照图6E，其表示本发明拣选系统的实施方式的侧视图。为了快速并准确地探测所有尺寸的木材和橡胶块，混合材料包括塑料块620和木材/橡胶块625。混合材料620、625以紧密接近于至少一个屏蔽的传感器665和/或一个未屏蔽的传感器670的方式通过。如前边所讨论的，传送带应该适当耐用于工业应用，并且该传送带被优选构造成允许传感器易于探测通过传感器阵列附近的材料，该传感器阵列位于带下边或者带上边，但是传感器和正被拣选的材料之间不存在物理接触。

本领域技术人员应当理解地是，至少某些时候被拣选的块会变形和扭曲，在这种情形下，他们可能只提供小的轮廓供传感器探测。另外，至少在一些情形下，不需要的材料会堆积在需要的材料的上边或者下边，这使得探测更加困难。在这种实施方式中，带上边和带下边的传感器阵列可用来提高探测的准确性。应该理解地是，上边的传感器阵列可以和带下边的传感器床相同的方式布置以使串扰最小化和探测最大化。如随后所讨论的，级连的传送装置和多个传感器阵列还能协助减少“错过”的材料，因为在级连中从一个传送装置到另一个传送装置的下落对于重新定位变形或者被俘获的块往往是足够的，这使得传感器更容易识别。

本发明的材料拣选系统可以使用屏蔽的电容式接近度传感器665、未屏蔽的电容式接近度传感器670或者屏蔽和未屏蔽传感器665、670的组合。在任何这些结构中，来自探测器665、670的所有信号被馈送至处理计算机(未示出)。因为屏蔽的传感器665和未屏蔽的传感器670每一个都典型地更擅长于识别特定类型的木材和橡胶块625，对于相同的木材、橡胶或者其它材料块625，这些传感器可以产生不同的探测信号。因为屏蔽的传感器665更擅长于探测小块，所以对于例如小的木材和橡胶块，这些传感器将产生比未屏蔽的传感器670更强的探测信号。类似的，对于较大的块，未屏蔽的传感器670将产生比屏蔽的传感器665更强的探测信号。为了提高材料识别过程的准确性，处理计算机可以执行程序，该程序按优先顺序排列特殊实施方式所选择类型的信号。例如计算机可以执行使用最强的探测器信号来指示被探测块625位置的运算法则。在该实施方式中，混合块620、625可以通过数排传感器665、670，这样被选择的块625可被探测数次。因为被选择块625的位置将被探测器665、670追踪，并且最强的探测信号将提供最精确的位置信息，所以系统将更精确。应当理解地是，计算机包括例如查找表的机构，该机构执行程序使传感器地址和位置联系起来，这样任何被探测材料的物理位置可得到识别并随着时间被追踪。

在实施方式中，在图2B和7中可以更清楚地看出，通过低通数字介电传感器阵列515A-515B的材料优选地被转接传送带255传递至下一个模块，。最初，材料被送至使较小尺寸的块与较大材料分离的振动筛230。振动筛230具有由电机振动并由可移动的支柱支撑的筛选表面710。筛选表面710包括穿孔或者孔阵列以允许较小的块通过筛选表面下落。筛选表面710可稍微倾斜，这样材料移动到一端并落入分开的分隔区181。在一个实施方式中，筛选表面171上的孔直径可大约为18mm，但是孔的尺寸典型地与正被拣选的材料匹配，因此孔的尺寸可在相当大的范围内变化。较大的孔会导致更多的块下落通过振动筛选表面171，并脱离连续的处理流181。小的块可以包括灰尘，而大的块可以包括导线和低介电塑料。可选择地是，结合图10进行描述的下沉/漂浮箱可用来有效地实行这种分离功能。当用于导线分离时，漂浮/下沉箱的介质可以是水或者水加上化合物来增加比重、或者重介质系统、或者砂石漂浮系统。

在实施方式中，由振动筛710拣选的较大块被放置在高速冲击式传送带715上，该传送带从没有被振动筛710分离的较小块中分离出较大的塑料材料。高速冲击式传送带715向上倾斜，高速带上的材料得到加速并由于其密度的作用从带715的一端脱离抛出。对于至少一些实施方式来说，已经发现大约600英尺每分钟的带速合适，虽然该速度可随着正被拣选的材料变化。在一些实施中，安装在带715端部的空气喷射器阵列720被用来射出恒定的压缩空气低压流以帮助从流中分离出较低密度的材料。与较高密度的材料相比，空气喷射器阵列720更容易转移较低密度的材料，这是因为在材料块近似相同大小的情况下较低密度材料的质量较小。因此较低密度的材料，例如导线和灰尘会得到偏移以落入第一分隔区725，而例如高密度塑料等较大密度材料的较大动量赋予该材料一允许其被射出更远而落入第二分隔区730的轨迹。

有不同选择代替该冲击式传送带拣选方法来将塑料与导线分离。作为一个选择，可以使用比重拣选方法。塑料、木材、橡胶等的比重典型地大约为1.4，而导线和其它金属的比重大于2.5。如果这些块设置在具有已知比重的流体材料(例如水、砂石或者重介质)中，塑料和其它材料将会漂浮，而导线和其它金属将会下沉。这种布置结合图10能得到更详细地描述，并且应当理解地是，通过调节介质的比重，图10的漂浮/下沉箱还可以用来分离较轻和较重的塑料部分。可以使用的其它拣选方法包括高清晰度金属探测、水浴以及X射线探测以及在前描述过的重介质系统和砂石漂浮过程。在这方面，应当理解地是材料混合物已被分成其主要成分，并且高密度、低介电常数的塑料已经从所有其它材料中分出以达到相对高的准确度，该准确度典型地大于90％，至少在一些实施方式中超过大约99％。这样，就生产出了在商业上具有吸引力的可再利用产品。

如结合图2C进行简要描述的那样，将被转移的材料进行进一步的拣选也是可能的，这是因为其具有比低通拣选模块225所希望更高的介电常数。参照图8和9可以更好地理解这些附加的拣选步骤。在这种布置中，由低通介电拣选模块225分离的高介电材料可由传送带540传送到与振动进料装置260类似的振动进料装置810。较少量的高介电材料由传送带供应并由带宽传感器模块240拣选，在至少一些实施方式中，该传送带允许以比最初的进料带310低的速度运行。在至少一些实施方式中，带宽传感器模块使用电感式传感器，其特性随后会进行详细讨论。高介电材料通过高频电感式接近度传感器阵列810，该传感器阵列将金属块与非金属块分离。当探测到金属块时，信号被送至空气喷射器阵列193，通过使用映射并跟踪带上物质位置的软件，空气喷射器阵列使金属块偏转进入分隔区195。

在一些实施方式中，仍旧保留相当多的金属部分。对于这种实施方式来说，在图8的布置中，通过电感式传感器阵列810使用的电感式接近度传感器830，带宽传感器阵列240探测非铁金属块。

可以使用不同类型的具有特定的运行特性的电感式接近度探测器。具体地，屏蔽和未屏蔽的电感式接近度探测器执行相同的探测金属的运行，但是它们具有不同的运行特性，这些特性列在表2。

表2

	屏蔽的电感式接近度探测器	未屏蔽的电感式接近度探测器
			运行频率	～100Hz	～300Hz
分辨率	～2.5mps时25mm	～2.5mps时8.325mm
			穿透度	40mm	22mm
直径	～30mm	～30mm
			探测时间	～每循环10ms	～每循环3.33ms
带速	0-4mps	0-4mps

运行频率和探测时间以及金属探测的运行速度相关。较快的运行频率将会比较低运行频率的探测器更快速地探测金属物体。分辨率与被探测物体的尺寸有关。较大分辨率的探测器比较小分辨率的探测器更适合探测大的金属物体。穿透度是指能覆盖金属物体的非金属材料的最大厚度，探测器可以穿透该金属物体并仍然可以适当地探测底层金属，这些底层金属例如是绝缘或者涂覆的导线和金属、或者是堆叠的塑料和金属块。较高穿透深度的探测器能穿透非金属材料，并比较低穿透深度的探测器探测更多的金属块。在至少一些实施方式中，未屏蔽的电感式接近度探测器可以优选用来探测较大的金属块，而屏蔽的电感式接近度探测器可以优选用来探测较小的金属块。使用在前描述过的大小分级步骤的实施方式将减少那些布置中对这些方面的关注需要。

表1的明细适用于典型为30mm直径的电感式接近度探测器。改变直径导致运行特性的改变，并且特别地是，穿透距离可通过扩大传感器的直径得以延长。较大的探测区域还可以导致较慢的探测时间，并且可以在一些实施方式中更易于产生串扰。

除了对小和大块金属进行探测的电感式接近度传感器外，其它电感式传感器提供稍微不同的能力。例如，基于某些线圈的电感式接近度传感器能精确探测例如铝、黄铜、锌、镁、钛和铜的非铁金属。根据金属探测的应用，材料的特定电感式接近度探测器可以和其它传感器一起用来探测大和小的铁金属块和非铁金属块。非铁金属探测器可混杂在屏蔽和未屏蔽的传感器阵列中，或者作为非铁金属探测器的附加排加在该阵列，这类似于在前讨论的电容式传感器的布置。虽然电感式接近度探测器可以探测出不同类型的金属的存在，但是这个能力可根据传感器和以感测领域已知的方式进行探测的金属的类型而变化。

模块240的电感式传感器和在前讨论的电容式传感器一样，为了准确探测与非金属块混合在一起的金属块，这些探测器必须紧密靠近地设置以确定被感测的块的材料。这可以通过在一组混合材料上边移动一个或者多个探测器来实现，或者可选择地使块在探测器上方移动。

如上所讨论的，未屏蔽的传感器比屏蔽的传感器慢，并且需要更多的时间来准确探测金属块。探测器可以被构造成具有多排屏蔽的传感器和较少排的未屏蔽的传感器。通过具有附加排的屏蔽传感器，更可能的是至少数排屏蔽传感器中的一个将探测金属块。

一旦非铁金属已通过带宽拣选模块240从混合物中分离出来，残留物通向模拟介电传感器模块245。由于使用了现有的传感器阵列，模拟介电传感器910阵列可位于运输带上方或者下方，或者即位于上方又位于下方，并且可以被编程序以探测介电常数范围内的材料，这在前讨论过。模拟介电传感器拣选装置245将高介电木材和橡胶材料与塑料材料分离。在材料流的大部分是废物的实施方式中，传感器阵列910使用一组模拟介电传感器，这些传感器可以被设定到大约2.2-3.6的范围或者其它希望的范围。当探测到具有设定范围内的介电值的材料例如构成流的少数部分的希望的塑料时，致动空气喷射器阵列915以将材料喷入第一分隔区920，而具有希望范围以外的介电值的剩余材料通过介电传感器拣选装置进入分开的第二分隔区925。例如，高介电塑料具有3.0-3.8范围内的介电常数，而木材和橡胶材料具有3.0-3.8范围以上的介电常数，因此模拟拣选模块245有效地将木材和橡胶与希望的塑料自动拣选。

木材和橡胶以及塑料块被拣选后，可再利用被拣选的材料。虽然希望对混合材料进行精确拣选，但是拣选过程中总会有一些误差。这些误差可能归于通过传感器的材料的成分、堆叠在彼此上边的块的位置、块的不充分分离、湿度、传感器误差等。模拟拣选的运算法则可以基于模拟探测器信号输出的强度以及环境变量进行调整。希望范围以外的模拟信号就是木材和橡胶的强指示，而希望范围以内的模拟信号就是塑料的强指示。运算法则基于信号强度设定将木材和橡胶块与塑料块分离，并且可以调整该运算法则，这会引起拣选误差的变化。最终用户能控制拣选点并甚至可以使用反复试验或者实验结果数据来优化混合材料的拣选。

虽然所描述的将塑料与木材、橡胶以及其它材料分离的拣选系统可具有非常高的超过90％的准确度，但是提高这个性能也是可能的。有不同方法能提高大多数部分和少数部分的纯度，并能准确地以将近100％的准确率将木材和橡胶与塑料分离，其中一个方法包括使用级连的介电。可通过使用第二基本拣选系统和附加回收单元对材料进行进一步的拣选来进一步净化如上所述的被拣选的大多数部分和少数部分的分离。第二基本单元和回收单元都类似于上述的第一基本木材和橡胶的拣选处理单元。由基本单元拣选的材料被放置在第二传动带上，并靠近通过第二基本拣选单元内的电容式接近度探测器的附加阵列。可如上所述配置这些第二基本拣选和回收单元探测器阵列：具有混合的屏蔽和未屏蔽的探测器、具有交替运行频率的振荡器探测器、交错排的线圈和/或振荡器探测器以及安装在传送带表面上方和下方的阵列。来自第二拣选的废料或者混合材料被运送到回收单元进行最后的拣选过程。

类似于第一基本拣选单元，第二基本拣选和回收拣选的电容式接近度探测器的输出被送至跟踪木材和橡胶块的计算机。计算机将信号传送至拣选机构以再次将木材和橡胶与塑料分离。高速摄相机可以和拣选单元一起使用以更准确地探测块的速度。可使用灯来提高块相对于传送带表面的可视对比度。另外，木材和橡胶块被偏移进入滑板或者传送带端部的不同存储箱。在优选实施方式中，所采用的具有回收单元的拣选系统具有安装在滑板或者传送带较上表面下边的空气喷射器。当塑料块到达滑板或者传送带端部并落入与滑板和传送带端部相邻的塑料存储箱时，不致动空气喷射器。当木材和橡胶块到达滑板和传送带端部时，回收计算机发送信号使空气喷射器致动，将木材和塑料偏移到隔离物上边并进入木材和橡胶的存储箱。因为和较轻的塑料块相比，木材和橡胶比较重并因此具有更大的动量能进一步行进到木材和橡胶的存储箱，所以优选下部安装的空气喷射器是优选的。得到的回收单元的塑料存储箱内的块的准确度上升至99+％。

据估计，在汽车和白色大型家电的切碎机再利用运行中所描述的拣选过程的一般产物是30-50％的磁性材料、20-30％的木材和橡胶以及25-35％的塑料和导线。回收的磁性材料可以压成能在熔化炉过程中再循环以产生碳钢合金的圆盘状物或者块状物。回收的木材和橡胶可用作水泥、给料燃料或者钢合金用碳添加剂的填料。

分离机构

本发明的拣选系统可以和一些或者所有的在前结合图1描述的拣选模块一起使用。当探测到要被拣选的块时，计算机随木材和橡胶块到达塑料滑板或者传送带端部的时间同步致动空气喷射器。可选择地是，高速的数码摄相机可用来跟踪滑板或者传送带上的物体位置，并进行准确拣选。通过分离塑料和非塑料块，于是可以再利用被拣选的塑料块。塑料块还可以被再拣选以分离不同类型的塑料。虽然已经描述了具有安装在滑板或者传送带上方或者下方的空气喷射器阵列的本发明的木材和橡胶拣选系统，但是可以构想，可以使用各种其它拣选机构。例如，真空软管阵列可交叉设置在滑板或者传送带上，并且计算机可在木材和橡胶块通过相应软管下边时致动特定真空管。可选择地是，可以采用具有抽吸、粘合、抓取的机器臂、动力指或者清扫结构来在木材和橡胶块在系统拣选区域下方移动时移除它们。

可如图10所示的方式执行其它的分离阶段。图10以横截面侧视图举例说明了漂浮/下沉箱1000，箱内的介质1005具有使某些材料下沉而使其它材料漂浮的比重。例如，如前所讨论的，某些塑料漂浮在水上，而其它下沉。因此如果水用作介质，则漂浮/下沉箱1000可以将较低密度的塑料和其它残留材料与较高密度的塑料分离。但是依照本发明，可有选择地调整介质1005的比重，以从较轻材料(例如塑料)中分离其它材料(例如铜线)。例如，通过将介质的比重调整为接近1.4(尽管该比重可根据所需的拣选更高或者更低)，这种方法还可以用来分离绝缘铜线和塑料块，甚至在这种绝缘层典型为塑料的情形下。如果水是介质的主要成分，则可通过增加盐、亚硫酸镁和氯化钙或者其它适合材料来调整介质1005的比重。在一些实施方式中，氯化钙目前优选用来调节以水为基础的介质的比重。在其它情形下，介质将是本文其它地方讨论(见图1B)的干砂过程或者重介质过程。本领域技术人员应当理解地是，本发明不限制于湿或者干的过程，也不限制于任何特殊介质、任何特定介质来调整介质的比重。还应当理解地是，一些实施方式包括多个漂浮/下沉箱，每个箱都具有不同比重的介质以更好地拣选例如不同类型塑料的特定材料。使用漂浮/下沉箱和重介质过程或者砂石漂浮过程的组合也是可能的，砂石漂浮过程之后是漂浮/下沉箱或者重介质过程。

在实施方式的运行过程中，可再利用材料1010的流通过任何适合的手段(例如传送装置1015和斜槽1020)被传递至漂浮下沉箱。在需要的地方，斜槽可具有相当陡的角度以使流1010的材料在一进入介质1005时就迅速下沉。那些比重小于介质的材料随后将重新露面，而那些比重较大的材料将保持浸没。应当理解地是不是所有实施方式都需要斜槽1020。

材料在介质已经分离之后，较重的材料将位于箱的底部，而较轻的材料将漂浮在顶部。希望至少在一些执行过程中能提供分别有效移除两组材料的机构。这种布置的一个实例也如图10所示，其中沿着箱的底部设置驱动机构1030以使较重的材料朝着箱的最邻近端部移动，而一系列的叶轮1040沿着介质表面的长度设置以使较轻的材料朝着箱的远端移动。应当理解地是，材料应当能从任何一个端部移除，并且材料被从箱移除的位置的确定只是执行过程的细节。两组分离的材料组接着可以通过任何适合的方式被移除。用于底部的适当驱动机构可包括具有水平设置的板条或者叶片的驱动螺杆，这些板条或者叶片基本上横跨箱的宽度，或者驱动机构可以包括具有附接到其上的板条或者叶片的牵拉链，或者可以包括浸没的传送装置。箱的底部可以是平坦的以供牵拉链或者浸没的传送装置使用。如果使用螺杆驱动，那沿着箱的底部设置有将螺杆置于其中的通道很有用。应当理解地是，可以提供弯曲的出口1050，用于表面材料的移除，叶片在此处的尺寸基本上满足弯曲的出口，并且同时具有足够长的斜槽以使得介质排回到箱内而不是溅出箱外。特定的介质基本上取决于被处理材料的种类。

在本发明的实施方式中，通过使用最初的磁性分离分离出铁材料，随后通过例如图4A-4B所示的分离阶段从典型包括塑料和泡沫的较轻部分分离出典型地包括橡胶、导线和金属的重部分，实现从可再利用材料流中高效回收导线是可行的。这种布置中能典型地使用气刀或者其它空气系统来协助从塑料和泡沫中分离重部分。通过使用图10所描述的漂浮/下沉箱，重部分可以接着被分离成导线和橡胶部分，此处的导线典型地包括重部分。如果重部分包括灰尘和细微颗粒，在将重部分引入漂浮/下沉箱前可包括筛选操作。

应当明白的是，虽然已经参照具体实施方式对本发明进行了描述，但是可以对这些实施方式进行补充、删除和改变而不会脱离本发明的范围。虽然已经描述系统包括非常特定的介电常数的设定，但是很好理解，可以采用各种其它结构来修改和再布置这些设定和所描述的拣选系统单元的结构。

Claims (39)

1、一种将可再利用材料拣选成较轻部分和较重部分的集中器，该集中器包括：

供应材料流的传送装置，至少一些材料是可再利用的；

至少一个分离模块，该模块接收至少一部分材料流，并通过将所述流暴露至移动的空气而使所接收的材料分成较轻部分和较重部分，从而所述部分中的至少一个被从其原始方向转移开；以及

用来从所述部分中的至少一个除去轻重量或者圆整块的反转传送装置。

2、根据权利要求1所述的集中器，其中，所述分离模块包括气刀。

3、根据权利要求1所述的集中器，该集中器还包括至少一个漂浮/下沉箱，该箱接收所述部分中的至少一个，并根据预定的比重进一步将该至少一个部分分成子部分。

4、根据权利要求3所述的集中器，其中，所述至少一个漂浮/下沉箱接收所述较重部分。

5、根据权利要求4所述的集中器，其中，所述较重的部分至少包括导线和金属。

6、根据权利要求5所述的集中器，其中，所述预定比重大约为1.4。

7、根据权利要求5所述的集中器，其中，所述预定比重大约为1.1-2。

8、根据权利要求1所述的集中器，该集中器还包括用于分离材料流中的磁性材料的磁性装置。

9、根据权利要求8所述的集中器，其中，所述流在所述分离模块前被供应到所述磁性装置。

10、根据权利要求4所述的集中器，该集中器还包括从所述较重部分除去灰尘和细微颗粒的筛选模块。

11、根据权利要求3所述的集中器，其中，所述漂浮/下沉箱包含预定比重的介质。

12、根据权利要求11所述的集中器，其中，通过添加包括盐、氯化钙和亚硫酸镁的组中的至少一个来调节所述介质的比重。

13、根据权利要求1所述的集中器，该集中器还包括重介质系统，该重介质系统接收所述较重的部分并根据预定的比重对该较重的部分进行拣选。

14、根据权利要求1所述的集中器，该集中器还包括砂石漂浮系统，该砂石漂浮系统接收较重部分并根据预定的比重对该较重的部分进行拣选。

15、根据权利要求3所述的集中器，其中至少一个漂浮/下沉箱包括两个箱，第一漂浮/下沉箱具有大约1的比重，而第二漂浮/下沉箱具有大约1.4的比重。

16、一种导线回收系统，该系统包括：

用于传送材料流的进料装置，所述材料流的一部分包括导线；

用于将包括导线的一部分材料与密度基本上比导线小的一部分材料分离的空气分离器；

具有比导线小的比重的至少一个比重分离模块，该模块接收包括导线的材料部分，从而该包括导线的材料部分被进一步分离成包括导线的第一子部分和包含密度基本上小于导线的材料的第二子部分。

17、根据权利要求16所述的导线回收系统，还包括位于所述比重分离模块之前的筛选模块。

18、根据权利要求16所述的导线回收系统，其中，所述比重分离模块包括包含漂浮/下沉箱、重介质系统或者砂石漂浮系统的组中的至少一个。

19、根据权利要求18所述的导线回收系统，其中，所述砂石漂浮系统的比重利用空气喷射进行调节。

20、根据权利要求18所述的导线回收系统，其中，所述漂浮/下沉箱包括多个漂浮/下沉箱。

21、根据权利要求20所述的导线回收系统，其中，所述多个漂浮/下沉箱中的每一个包含具有不同比重的介质。

22、一种材料分离模块，该模块包括：

至少一个介电传感器阵列，用于探测具有预定范围以外的介电常数的材料块；

进料装置，用于将具有不同介电常数的材料块流供应到至少一个介电传感器阵列的附近；

跟踪系统，用于识别并跟踪由所述至少一个介电传感器阵列识别的材料块的位置；以及

转移装置，接收来自所述跟踪系统的输入，并通过转移被识别的材料块进行响应。

23、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述介电传感器是包含数字传感器和模拟传感器的组中的一种。

24、根据权利要求22所述的材料分离模块，还包括润湿器，用于增加吸收材料块的含水量。

25、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，由阈值建立所述预定范围。

26、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述预定范围大于3.4。

27、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述预定范围低于3.4。

28、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述预定范围为1.0-3.5。

29、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述至少一个介电传感器阵列是多个阵列，并且所述进料装置包括多个传送装置。

30、根据权利要求29所述的材料分离模块，其中，所述多个传送装置是级连的，并且每个传送装置与传感器阵列相关联。

31、根据权利要求22所述的材料分离模块，还包括温度和湿度控制装置，该控制装置基本上保持所述至少一个介电传感器阵列和与其邻近的通过材料的恒定温度和湿度。

32、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述至少一个介电传感器阵列在所述材料块流的下方。

33、根据权利要求22所述的材料分离模块，其中，所述至少一个介电传感器阵列在所述材料块流的上方。

34、一种塑料分离模块，该模块包括：

至少一个比重分离模块，用于根据预定的比重来分离引入到箱内的材料；

从所述模块的表面移除漂浮材料的第一机构；

从模块的底部移除下沉材料的第二机构。

35、根据权利要求34所述的塑料分离模块，其中，所述第一机构包括包含至少一个叶轮、其上具有叶片的传送装置以及喷水装置的组中的至少一个。

36、根据权利要求35所述的塑料分离模块，其中，所述第二机构包括包含牵拉链、浸没的传送装置以及螺杆驱动装置的组中的至少一个。

37、根据权利要求34所述的塑料分离模块，其中，所述至少一个比重分离模块包括包含漂浮/下沉箱、重介质系统以及砂石漂浮系统的组中的至少一个。

38、根据权利要求34所述的塑料分离模块，其中，所述至少一个比重分离模块包括多个比重分离模块，每一个比重分离模块包含不同比重的介质。

39、一种对可再利用的导线进行拣选的设备，该设备包括：

其内具有比重大约为1.4的介质的箱；

用来接收包括导线的混合材料流的入口，其中，该导线具有在箱内下沉的比重，而基本上所有剩余材料漂浮；

经由第一出口将下沉的材料从所述箱的底部移除的机构；

经由第二出口将漂浮的材料从所述箱的顶部移除的机构。

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