CN107443621B - 一种沉水料清洗分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沉水料清洗分离装置及方法，所述装置的结构包括破碎初洗机构、搓揉式水洗机构和脱水机构，本发明将破碎、清洗、分离三个过程整合到一起，通过喷淋初洗、气旋分离、搓揉清洗、初级脱水、高速脱水、终极分离这六道工序，实现了沉水料与水、泥沙、轻质杂质的完全分离，达到了优异的清洗分离效果，经本发明清洗分离后得到的沉水料的杂质含量趋近于零。本发明通过抽提上清液、气旋回流和脱水回流，将水池中的“死水”变成三向循环的“活水”，无需污水回收处理设备就能够实现清洗水的循环使用，大大降低了用水量。

Description

一种沉水料清洗分离装置及方法

技术领域

本发明涉及一种废旧电缆料再生过程中的清洗分离设备及方法，具体地说是一种沉水料清洗分离装置及方法。

背景技术

在废旧电缆塑料回收再生过程中，需要将塑料进行粉碎，然后再进行热熔再生。由于废旧塑料上一般均粘附有较多泥沙、标签等杂物，且掺杂有轻质塑料，因此在进行热熔再生之前还需要对其进行清洗和分离，以提高再生塑料的质量。沉水料是指密度大于水的电缆塑料，例如聚氯乙烯、氟塑料等，该料在进行清洗时，会与泥沙等脏物一同沉落在清洗水槽的底部，难以与泥沙分离，因而清洗起来比较麻烦。

现有的清洗装置通常采用喷淋式清洗，其耗水量巨大，清洗成本高，清洗效果一般。CN105107777A公开了一种塑料清洗机，包括清洗仓、喷淋装置、集水槽、水泵和电机，喷淋装置固定于清洗仓的上部，清洗仓侧面设有电机，电机连接搅拌装置，搅拌装置位于清洗仓内部，集水槽位于清洗仓下部，集水槽通过水管连接水泵一端，水泵另一端通过水管连接喷淋装置，在清洗仓内设有收集盒，在收集盒底壁上设有通水孔，便于水流通过通水孔流入集水槽。该清洗机全程对塑料进行喷淋冲洗，同时对冲洗水进行收集并回送到喷淋装置中循环利用，可在一定程度上节省清洗用水。

但是，上述清洗机中，由于集水槽中收集的水是含有泥沙、纸屑等杂物的水，因而，将其回用到喷淋装置后，其清洗效果远远达不到要求，且杂物的存在极易堵塞喷淋装置，增加了装置的维护成本。也有将冲洗水进行处理后再回收利用的，然而水处理设备的设置无疑增加了设备投入，耗时耗力，提高运行成本，不便于推广应用。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种沉水料清洗分离装置，以解决清洗设备耗水量大、清洗成本高的问题。

本发明的目的之二就是提供一种沉水料清洗分离方法，以减少耗水量、降低清洗成本、提高清洗分离效果。

本发明的目的之一是这样实现的：一种沉水料清洗分离装置，包括破碎初洗机构、搓揉式水洗机构和脱水机构；所述破碎初洗机构包括破碎单元、设置在破碎单元顶部的喷淋单元和设置在破碎单元底部的储料箱，所述储料箱与水平螺旋输送绞龙相连，在所述水平螺旋输送绞龙的出料端设有风车型甩料叶片组；

所述搓揉式水洗机构包括长方体水池、设置在水池进料端的气旋分离仓、沿轴向并排设置在所述水池内部的两根输送螺旋以及用以驱动输送螺旋的驱动装置；所述气旋分离仓的进料口通过上料管与所述水平螺旋输送绞龙的出料端相连，在所述气旋分离仓的进料口设置有导流板，所述气旋分离仓的底端与所述水池相通，在所述气旋分离仓的顶部设有排气管；在所述水池的中部水平设置有网板，所述输送螺旋位于网板的上方，所述输送螺旋包括靠近水池进料端的铰刀段和远离水池进料端的输送段，两根输送螺旋的输送段的螺旋叶片螺旋方向相同，且为交错设置，在所述水池的出料端设置有隔板，所述隔板的上沿与所述网板的端沿相接，所述隔板与水池出料端的侧壁围合成集料槽；在所述水池的出料端设有上清液抽出管，所述上清液抽出管与喷淋单元的进水口相连；

所述脱水机构包括第一脱水机和第二脱水机，所述第一脱水机的进料端设置在所述水池的集料槽内，在所述第一脱水机上设有排水管，所述排水管的底端位于所述水池的出料端上方，所述第一脱水机的出料管与湿料仓的进料口相连，所述第二脱水机的进料端设置在所述湿料仓内，在第二脱水机的出料管上设有抽风管。

所述网板是在矩形平板上开设有若干通孔，所述通孔的孔径为1~2mm，所述网板的前端连接在水池的进料端壁上，所述网板的后端向水池出料端方向延伸，所述网板的两侧分别连接在水池的侧壁上，所述网板与水池底面的间距为0.8~1m。

脱水机包括吸料螺旋、套设在吸料螺旋外部的机筒和用以驱动吸料螺旋转动的脱水驱动装置，在第一脱水机的吸料螺旋外套设有筛网。

本发明的目的之二是这样实现的，一种沉水料清洗分离方法，包括如下步骤：

a、设置一套如上所述的沉水料清洗分离装置，向水池中通入清洗水，使水面没过输送螺旋，且低于排水管的底沿；

b、启动破碎初洗机构、搓揉式水洗机构和脱水机构，将废旧电缆料加到破碎单元中进行破碎，于此同时，来自水池出料端的上清液通过上清液抽出管进入喷淋单元中，对废旧电缆料进行喷淋初洗，经过初洗的破碎废旧电缆料和水进入储料箱中暂存；

c、水平螺旋输送绞龙将储料箱内的水和破碎废旧电缆料向外输送，水和破碎废旧电缆料到达水平螺旋输送绞龙的出料端时，被该处的风扇型甩料叶片组甩至上料管中进而进入搓揉式水洗机构的气旋分离仓；进入气旋分离仓内的水和破碎废旧电缆料经导流板导流后沿仓内壁螺旋上升，形成气旋，破碎废旧电缆料和水中的轻质杂质碎屑在气旋作用下经排气管排出，其余物料在自身重力作用下落入水池的进料端；

d、进入水池进料端的破碎废旧电缆料在输送螺旋的作用下向水池出料端移动，在移动过程中，料与输送螺旋之间、料与料之间物料形成摩擦搓揉，使得附着在破碎废旧电缆料表面的泥沙脱离，脱离下来的泥沙经网板上的网孔沉积在水池底部，破碎废旧电缆料中的沉水料被输送至水池出料端的集料槽内，轻质料和轻质杂质漂浮在水面上；

e、进入集料槽内的沉水料被第一脱水机提升至其机筒内，经初步脱水后进入湿料仓，脱出的水经过排水管返回水池内，并将漂浮在水面上的轻质料和轻质杂质冲回水池进料端，进行集中收集；

f、进入湿料仓的经初步脱水的沉水料被第二脱水机提升至其机筒内，经二次脱水后得到干燥的沉水料，干燥的沉水料经第二脱水机的出料管排出，在出料管处，干燥的破碎料中残留的轻质杂质被抽风管抽走，即完成沉水料的清洗分离。

本发明将破碎、清洗、分离三个过程整合到一起，通过喷淋初洗、气旋分离、搓揉清洗、初级脱水、高速脱水、终极分离这六道工序，实现了沉水料与水、泥沙、轻质杂质的完全分离，达到了优异的清洗分离效果，经本发明清洗分离后得到的沉水料的杂质含量趋近于零。

本发明通过抽提上清液、气旋回流和脱水回流，将水池中的“死水”变成三向循环的“活水”，无需污水回收处理设备就能够实现清洗水的循环使用，按照15~20吨/天的清洗生产量计算，一池水可连续使用15~20天，与传统的喷淋式冲洗方式相比一年可节约用水30000多吨，大大降低了用水量。

本发明结构简单，设计巧妙，设备成本低，自动化程度高，操作方便，大幅度降低了工人劳动强度和生产运行成本，维护方便，使用寿命长，适于大范围推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是水平螺旋输送绞龙与上料管连接处的结构示意图。

图3是气旋分离仓进料口处结构示意图。

图4是输送螺旋的结构示意图。

图中：1、破碎初洗机构，2、搓揉式水洗机构，3、脱水机构，4、破碎仓，5、储料箱，6、水平螺旋输送绞龙，7、风扇型甩料叶片组，8、上料管，9、水池，10、气旋分离仓，11、网板，12、输送螺旋，13、上清液抽出管，14、排气管，15、导流板，16、隔板，17、集料槽，18、铰刀段，19、输送段，20、第一脱水机，21、第二脱水机，22、排水管，23、湿料仓，24、抽风管，25、成品仓。

具体实施方式

实施例1：沉水料清洗分离装置。

如图1所示，本发明主要由破碎初洗机构1、搓揉式水洗机构2和脱水机构3等部分组成。

破碎初洗机构1包括破碎单元、喷淋单元和储料箱5，用以对破旧电缆料进行破碎和喷淋初洗。破碎单元包括破碎仓4、设置在破碎仓4内的转轴和设置在转轴上的若干刀架，转轴与破碎驱动装置连接，在破碎仓4上设有加料斗，在破碎仓4的底部设有排料口。喷淋单元包括若干设置在破碎仓4内部顶壁上的喷头，用以向破碎仓4中正在破碎的电缆料进行喷淋初洗。储料箱5设置在破碎仓4的排料口下方，用以暂存破碎料和清洗水（统称物料）。

在储料箱5的一侧设置有水平螺旋输送绞龙6，水平螺旋输送绞龙6的进料端伸入储料箱5内，用以将储料箱5内的物料输送至搓揉式水洗机构2中，在水平螺旋输送绞龙6的出料端设置有上料管8。如图2所示，在水平螺旋输送绞龙6的输送轴的末端设有风车型甩料叶片组7，该叶片组与上料管8的下端口相对，包括四片叶片，四片叶片以输送轴为中心按照类似叶片风扇的形式排布，用以改变物料的运行输送方向，使物料在离心力的作用下甩向上料管8，并经上料管8进入搓揉式水洗机构2中。

搓揉式水洗机构2包括长方体水池9、设置在水池9上方的气旋分离仓10、设置在水池9内部的网板11和输送螺旋12以及用以驱动输送螺旋12的驱动装置。

水池9作为整个清洗过程的主要清洗场所，其靠近破碎初洗机构1的一端为进料端，靠近脱水机构3的一端为出料端，在水池9的出料端设有上清液抽出管13，上清液抽出管13与喷淋单元的喷头相连通，用以将水池9内的干净的清洗水输送到破碎初洗机构1中对电缆料进行喷淋初洗。气旋分离仓10设置在水池9的进料端，其下部仓体为圆柱形，上部仓体为锥形。在下部仓体上设有进料口，该进料口与上料管8的上端口相连通，下部仓体的底端开口为出料口，该出料口与水池9相通。如图3所示，在气旋分离仓10的进料口设置有导流板15，导流板15与进料口处的仓壁的切线所成夹角为锐角，以对来自上料管8的物料进行导向，使物料进入气旋分离仓10内后沿仓内壁螺旋上升，形成气旋。在气旋分离仓10的顶部设有排气管14，仓内的气旋将纸屑等较轻的杂质通过排气管14排出（为进一步提高纸屑排出效果，可在排气管14上设置抽风装置），水和破碎料在自身重力作用下沉降，经气旋分离仓10的底端出料口进入水池9中。

网板11是在矩形平板上开设有若干通孔，通孔的孔径为1~2mm，通孔在平板上成列均布。网板11水平设置在水池9的中部，其与水池9底面的竖直间距为0.8~1m，其前端连接在水池9的进料端壁上，后端向水池9的出料端延伸，两侧分别连接在水池9的侧壁上，由此将水池9分隔成上下两层，上层为物料输送清洗层，下层为泥沙沉积层。在网板11的末端与水池9的出料端底部之间设有斜置的隔板16，隔板16与水池9的出料端侧壁围合成集料槽17，作为沉水料容置区。

输送螺旋12为并排设置的两根，位于网板11的上方，分别称为第一输送螺旋12和第二输送螺旋12。输送螺旋12包括转轴以及设置在转轴上的刀片和螺旋叶片，转轴通过轴承轴向安装在水池9内。输送螺旋12上的螺旋叶片的最低沿与网板11的间距为0.5~1cm，螺旋叶片的侧沿与水池9的侧壁的间距为0.5~1cm。如图4所示，每根输送螺旋12分为前后两段，前段靠近水池9的进料端，设置有刀片，称其为铰刀段18，后段靠近水池9的出料端，设置有螺旋叶片，称其为输送段19，铰刀段18占整个输送螺旋12长度的1/4~1/6，加强刀与料之间的搅动摩擦作用。两根输送螺旋12的输送段上的螺旋叶片交错安装（相差半个螺距），第一输送螺旋12转动的时候第二输送螺旋12的螺旋叶片正好在第一输送螺旋12的相邻两个叶片的正中间。驱动装置为输送螺旋12提供动力，使其旋转，两根输送螺旋12通过皮带和皮带轮同步传动连接。

启动驱动装置，两根输送螺旋12同步转动，破碎料从水池9进料端向出料端移动，且在输送螺旋12的铰刀段18形成强烈的搅动摩擦，第一输送螺旋12向出料端推料，第二输送螺旋12相对于第一输送螺旋12向进料端回料，由此将破碎料分散开，形成对破碎料的反复揉搓，加剧刀与料之间、料与料之间的相互摩擦，使料上粘附的泥沙或标签纸屑等杂质从料上脱落，脱离下来的泥沙穿过网板11上的网孔沉积在水池9的底部，沉水料（附着有部分纸屑）被输送至水池9出料端的集料槽17内，密度小于水的轻质料和部分纸屑杂质漂浮在水面上。

如图1所示，脱水机构3包括第一脱水机20和第二脱水机21，第一脱水机20用以进行初步脱水，实现水和料的初步分离，第二脱水机21为高速脱水机，实现料的彻底干燥。脱水机包括铰刀吸料螺旋、套设在铰刀吸料螺旋外部的机筒和用以驱动铰刀吸料螺旋转动的脱水驱动装置。

第一脱水机20的铰刀吸料螺旋的底端（进料端）伸入水池9出料端的沉水料容置区内，在铰刀吸料螺旋外套设有筛网，在第一脱水机20的机筒上设有排水管22，排水管22的底端口位于水池9的出料端的上方，且高于池内水面。脱出的水穿过筛网经排水管22回流到水池9内，以保持水池9内的水量平衡，而且，从排水管22排出的水对漂浮在水池9水面上的轻质料（密度小于水的破碎料）和纸屑进行反向冲除，使轻质料和纸屑向水池9进料端聚集，便于操作者集中清除，同时使上清液露出，便于抽调上清液，避免将轻质料和纸屑抽至喷淋单元内堵塞喷头。在第一脱水机20的机筒的顶部设有下探的出料管，出料管的末端与湿料仓23相连，经初步脱水的沉水料通过出料管进入湿料仓23中。

第二脱水机21的铰刀吸料螺旋的底端（进料端）伸入湿料仓23内，在第二脱水机21的机筒顶部设有下探的出料管，出料管的末端与成品仓25相连。在出料管上和机筒上设有抽风管24，用以将脱出的水汽和残余的纸屑等抽出，保证最终的破碎料的含水量低于0.1%，实现破碎料的彻底洁净。抽风管24和排气管14的末端分别与集尘罐相连，以集中收集纸屑等杂质。

实施例2：沉水料清洗分离方法。

本发明的沉水料清洗分离方法包括如下步骤：

a、设置一套实施例1所述的沉水料清洗分离装置，向水池9中通入清洗水，使水面没过输送螺旋12；

b、启动破碎初洗机构1、搓揉式水洗机构2和脱水机构3，将废旧电缆料从破碎单元的加料斗加到破碎仓4中，由破碎仓4内的刀架对其进行破碎，于此同时，来自水池9出料端的上清液通过上清液抽出管13进入喷淋单元的喷头中，对正在进行破碎的废旧电缆料进行喷淋初洗，在破碎和喷淋过程中，粘附在废旧电缆料表面的泥沙和标签纸等受到刀架的振动击打和喷淋水的溶解，粘着力下降，部分泥沙和标签纸从电缆料表面脱落，经过初洗的破碎废旧电缆料、脱落的泥沙纸屑和水（统称物料）一并进入储料箱5中暂存；

c、水平螺旋输送绞龙6将储料箱5内的物料向外输送，物料到达水平螺旋输送绞龙6的出料端时，被该处的风扇型甩料叶片组7改变运动方向，在叶片转动形成的离心力的作用下，物料被甩至上料管8中进而进入搓揉式水洗机构2的气旋分离仓10，气旋分离仓10进料口处的导流板15对物料进行导流，进入气旋分离仓10后物料在残余离心力作用下沿仓内壁螺旋上升，形成气旋，质量较轻的杂质碎屑（纸屑）经排气管14排出，其余物料最终在自身重力作用下落入水池9进料端；

d、进入水池9进料端的破碎废旧电缆料在输送螺旋12的作用下向水池9出料端移动，在输送螺旋12的铰刀段形成强烈的搅动摩擦，第一输送螺旋12的输送段向出料端推料，第二输送螺旋12的输送段相对于第一输送螺旋12向进料端回料，由此将破碎料分散开，形成反复搓揉，加剧刀与料之间、料与料之间的相互摩擦，使料上粘附的泥沙或标签等杂质从料上脱落，脱离下来的泥沙穿过网板11上的网孔沉积在水池9底部，破碎废旧电缆料中的沉水料（附着有部分纸屑）被输送至水池9出料端的集料槽17内，密度小于水的轻质料和轻质杂质（部分纸屑杂质）漂浮在水面上；

e、进入集料槽17内的沉水料被第一脱水机20的铰刀吸料螺旋提升至机筒内，在螺旋转动离心力的作用下，水从筛网的网孔穿过，进入排水管22中，沉水料则从吸料螺旋的顶部排出，经出料管进入湿料仓23中暂存，进入排水管22的水回流到水池9内，并对漂浮在水池9水面上的轻质料和纸屑进行反向冲除，使轻质料和纸屑向水池9进料端聚集，便于操作者集中清除，同时使上清液露出，便于抽调上清液，避免将轻质料和纸屑抽至喷淋单元内；

f、进入湿料仓23的经初步脱水的沉水料被第二脱水机21的铰刀吸料螺旋提升至其机筒内，经高速脱水后，湿料得到完全干燥，残留的纸屑与沉水料完全分离（即不会粘附在沉水料表面），干燥的沉水料从第二脱水机21的出料管排入成品仓25，在出料管处，干燥的破碎料中残留的轻质杂质（纸屑）经抽风管24抽走，从而达到破碎料的彻底洁净。

Claims (4)

1.一种沉水料清洗分离装置，其特征是，包括破碎初洗机构、搓揉式水洗机构和脱水机构；所述破碎初洗机构包括破碎单元、设置在破碎单元顶部的喷淋单元和设置在破碎单元底部的储料箱，所述储料箱与水平螺旋输送绞龙相连，在所述水平螺旋输送绞龙的出料端设有风扇型甩料叶片组；

所述搓揉式水洗机构包括长方体水池、设置在水池进料端的气旋分离仓、沿轴向并排设置在所述水池内部的两根输送螺旋以及用以驱动输送螺旋的驱动装置；所述气旋分离仓的进料口通过上料管与所述水平螺旋输送绞龙的出料端相连，在所述气旋分离仓的进料口设置有导流板，所述气旋分离仓的底端与所述水池相通，在所述气旋分离仓的顶部设有排气管；在所述水池的中部水平设置有网板，所述输送螺旋位于网板的上方，所述输送螺旋包括靠近水池进料端的铰刀段和远离水池进料端的输送段，两根输送螺旋的输送段的螺旋叶片螺旋方向相同，且为交错设置，在所述水池的出料端设置有隔板，所述隔板的上沿与所述网板的端沿相接，所述隔板与水池出料端的侧壁围合成集料槽；在所述水池的出料端设有上清液抽出管，所述上清液抽出管与喷淋单元的进水口相连；

所述脱水机构包括第一脱水机和第二脱水机，所述第一脱水机的进料端设置在所述水池的集料槽内，在所述第一脱水机上设有排水管，所述排水管的底端位于所述水池的出料端上方，所述第一脱水机的出料管与湿料仓的进料口相连，所述第二脱水机的进料端设置在所述湿料仓内，在第二脱水机的出料管上设有抽风管。

2.根据权利要求1所述的沉水料清洗分离装置，其特征是，所述网板是在矩形平板上开设有若干通孔，所述通孔的孔径为1~2mm，所述网板的前端连接在水池的进料端壁上，所述网板的后端向水池出料端方向延伸，所述网板的两侧分别连接在水池的侧壁上，所述网板与水池底面的间距为0.8~1m。

3.根据权利要求1所述的沉水料清洗分离装置，其特征是，脱水机包括吸料螺旋、套设在吸料螺旋外部的机筒和用以驱动吸料螺旋转动的脱水驱动装置，在第一脱水机的吸料螺旋外套设有筛网。

4.一种沉水料清洗分离方法，其特征是，包括如下步骤：

a、设置一套权利要求1所述的沉水料清洗分离装置，向水池中通入清洗水，使水面没过输送螺旋，且低于排水管的底沿；

b、启动破碎初洗机构、搓揉式水洗机构和脱水机构，将废旧电缆料加到破碎单元中进行破碎，与此同时，来自水池出料端的上清液通过上清液抽出管进入喷淋单元中，对废旧电缆料进行喷淋初洗，经过初洗的破碎废旧电缆料和水进入储料箱中暂存；

c、水平螺旋输送绞龙将储料箱内的水和破碎废旧电缆料向外输送，水和破碎废旧电缆料到达水平螺旋输送绞龙的出料端时，被该处的风扇型甩料叶片组甩至上料管中进而进入搓揉式水洗机构的气旋分离仓；进入气旋分离仓内的水和破碎废旧电缆料经导流板导流后沿仓内壁螺旋上升，形成气旋，破碎废旧电缆料和水中的轻质杂质碎屑在气旋作用下经排气管排出，其余物料在自身重力作用下落入水池的进料端；

d、进入水池进料端的破碎废旧电缆料在输送螺旋的作用下向水池出料端移动，在移动过程中，料与输送螺旋之间、料与料之间形成摩擦搓揉，使得附着在破碎废旧电缆料表面的泥沙脱离，脱离下来的泥沙经网板上的网孔沉积在水池底部，破碎废旧电缆料中的沉水料被输送至水池出料端的集料槽内，轻质料和轻质杂质漂浮在水面上；

e、进入集料槽内的沉水料被第一脱水机提升至其机筒内，经初步脱水后进入湿料仓，脱出的水经过排水管返回水池内，并将漂浮在水面上的轻质料和轻质杂质冲回水池进料端，进行集中收集；

f、进入湿料仓的经初步脱水的沉水料被第二脱水机提升至其机筒内，经二次脱水后得到干燥的沉水料，干燥的沉水料经第二脱水机的出料管排出，在出料管处，干燥的破碎料中残留的轻质杂质被抽风管抽走，即完成沉水料的清洗分离。