CN108311289A - 一种静电分离装置及静电分离系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种静电分离装置及静电分离系统，其中，所述静电分离装置包括：设有入料口和出料口的混料机构，混料机构筒盖入料口接收原始物料，然后将原始物料进行混合搅拌，以生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，并经由出料口输出；电极机构，设置于混料机构的下方，并形成横向电场，以使混合物料在穿过电场落下时进行分离，得到第一物料和第二物料；第一储料仓和第二储料仓，分别设置于电极机构的下方，用于分别接收落下的第一物料和第二物料。本静电分离装置通过将原始物料搅拌后生成第一物料和第二物料相混合的混合物料，然后通过电场分离得到第一物料和第二物料，以实现单次获得高纯度的单种物料。

Description

一种静电分离装置及静电分离系统

技术领域

本申请涉及废物处理技术领域，特别涉及一种静电分离装置及静电分离系统。

背景技术

在日常生产和生活中，废弃或遗弃的电子产品、通讯设备和电器被称为电子废弃物(E-waste)，如常见的报废电脑、手机、电视机、洗衣机、空调、电冰箱、ELV(End-of-LifeVehicle，报废车辆指令)的报废车辆以及其他来源的废塑料。

电子废弃物中包含不同种类的废塑料。由于不同种类的塑料熔化温度不同，熔化参合时相互之间化学不相容，直接影响废塑料的熔融加工以及加工产品的质量和性质。因此，废塑料处理时的关键步骤之一就是将废塑料分离，以获取高纯度单一种类的塑料。

如何获取高纯度的单一种类的塑料，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种静电分离装置及静电分离系统，以解决现有技术中存在的技术问题。

本实施例公开了一种静电分离装置，包括：

设有入料口和出料口的混料机构，所述混料机构通过入料口接收原始物料，然后将所述原始物料进行混合搅拌，以生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，并经由所述出料口输出；

电极机构，所述电极机构设置于所述混料机构的下方，并形成横向的电场，以使所述混合物料在穿过所述电场落下时进行分离，得到所述第一物料和所述第二物料；

第一储料仓和第二储料仓，所述第一储料仓和第二储料仓分别设置于所述电极机构的下方，用于分别接收落下的第一物料和第二物料。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述静电分离装置还包括：

上端进行横向位移的第一分料板，所述第一分料板设置于所述电极机构与第一储料仓之间，以控制落入所述第一储料仓的第一物料的量；

上端进行横向位移的第二分料板，所述第二分料板设置于所述电极机构和第二储料仓之间，以控制落入所述第二储料仓的第二物料的量。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述出料口设置于所述混料机构的下方，且所述出料口为至少一个，所述电极机构包括至少一对正电极辊和负电极辊；

每一对所述正电极辊和负电极辊对应地设置于每个所述出料口下方的左右两侧，以形成所述电场；

每对所述正电极辊和负电极辊的下方对应地设置有一个第一分料板和一个第二分料板。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述静电分离装置还包括：

处理器；

用以分别收集落入第一储料仓的第一物料的参数以及落入第二储料仓的第二物料的参数的传感器，所述传感器均与所述处理器连接，以将获取的参数转换为信号传至所述处理器；

分别与所述第一分料板和所述第二分料板连接的执行机构，所述处理器与所述执行机构连接，所述处理器根据所述信号驱动所述执行机构动作，以带动所述第一分料板或所述第二分料板横向位移。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述执行机构包括：

至少两个旋转轴，每个所述旋转轴分别与一个所述第一分料板或一个所述第二分料板连接；

至少两个驱动电机，每个驱动电机与一个旋转轴连接，以驱动所述旋转轴转动，并带动所述第一分料板或所述第二分料板转动，以实现所述第一分料板的上端或所述第二分料板的上端的横向位移。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述执行机构包括：

齿条，所述齿条沿横向设置；

至少两个齿轮，该至少两个齿轮均与所述齿条啮合连接；

每个所述第一分料板的上端与一个齿轮驱动连接，并在所述齿轮的带动下进行所述横向位移，且所述第一分料板的下端与第一储料仓的内壁相贴合；

每个所述第二分料板的上端与一个齿轮驱动连接，并在所述齿轮的带动下进行所述横向位移，且所述第二分料板的下端与第二储料仓的内壁相贴合。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述执行机构包括：

至少两个推杆电机，每个所述推杆电机分别与一个所述第一分料板或一个所述第二分料板连接，以驱动所述第一分料板或所述第二分料板进行横向位移；

至少两个复位弹簧，每个复位弹簧与一个所述第一分料板或一个所述第二分料板连接，以使所述第一分料板或所述第二分料板复位。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述执行机构包括：

至少两个滑轮组，每个滑轮组与一个所述第一分料板或一个所述第二分料板连接，以驱动所述第一分料板或所述第二分料板进行横向位移；

至少两个复位弹簧，每个复位弹簧与一个所述第一分料板或一个所述第二分料板连接，以使所述第一分料板或所述第二分料板复位。

在本申请的一个示意性的实施方案中，所述传感器包括：温度传感器、重量传感器、颜色传感器、计数传感器、电场强度传感器和带电量传感器。

本申请实施例还公开了一种静电分离系统，包括多级连接的至少两个如上所述的静电分离装置；

位于上级的静电分离装置的第一储料仓与位于下级的静电分离装置的混料机构相连接，以将第一物料进行静电分离；位于上级的静电分离装置的第二储料仓与位于下级的静电分离装置的混料机构相连接，以将第二物料进行静电分离。

本申请提供的静电分离装置，通过将原始物料搅拌后生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，然后通过电极机构产生的电场分离得到第一物料和第二物料，以实现单次获得高纯度的单种物料。

其次，本申请的静电分离装置通过设置可进行横向分离的第一分料板和第二分料板，可以控制落入第一储料仓的第一物料量和落入第二储料仓的第二物料量，进而保证获取的第一物料和第二物料的纯度。

并且，本申请实施例提供的静电分离装置，通过设置传感器获取第一物料和第二物料的参数信号，并通过处理器根据传感器的信号来驱动执行机构动作，从而可以自动地调整第一分料板和第二分料板的横向位移，从而根据需求获取到不同量以及不同纯度的第一物料和第二物料。

附图说明

图1是本申请实施例的一种静电分离装置的结构示意图一；

图2是本申请实施例的一种静电分离装置的结构示意图二；

图3是本申请实施例的静电分离装置的电路结构图；

图4是本申请实施例的另一种静电分离装置的结构示意图；

图5是本申请实施例的另一种静电分离装置的结构示意图；

图6是本申请实施例的另一种静电分离装置的结构示意图；

图7为本申请实施例中第一分料板在平动时实现上端的横向位移的示意图；

图8为本申请实施例中第一分料板在旋转时实现上端的横向位移的示意图。

附图标记

1—混料机构，3—第一储料仓，4—第二储料仓，

5—第三储料仓，6—第一分料板，7—第二分料板，8—旋转轴，

10—出料口，12—入料口，

2—电极机构，21—正电极辊，22—负电极辊，23—齿条，24—齿轮，

31—滑轮组，32—复位弹簧，41—推杆电机，42—复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

为了实现对分塑料的分离，本申请实施例提供了一种静电分离装置，以通过静电分离的作用来实现不同物料的分离。

为了实现上述目的，参见图1和图2，本申请实施例的静电分离装置主要包括：混料机构1、电极机构2、第一储料仓3和第二储料仓4。

在此需要说明的是，为了便于表述，图1和图2中定义了本装置在常规使用状态下的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”方向。下文中，横向即指的是左右方向，纵向即指的是前后方向。该方向的定义仅仅为了用于表示相关部件之间的相对位置关系，而非限定这些相关部件的绝对位置。

其中：

混料机构1设有出料口10，混料机构1接收原始物料，然后将原始物料进行混合搅拌，以生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，并经由出料口10输出。

具体地，混料机构1输出混合物料的方式有多种，例如通过抽取物料、推送物料、或者使物料由下方自由落下等。本实施例中，混料机构1的下方开设有出料口10，使混合搅拌后的物料在重力的作用下落出，而不用额外再设置抽取物料的装置，节省成本，参见图1。

并且，本实施例的出料口10可以设置为一个，也可以设置为至少两个，其个数根据实际需求来设置。本实施例中的静电分离装置，以设置两个出料口10为例进行说明。

电极机构2设置于混料机构1的下方，并形成电场，以使混合物料在穿过电场落下时进行横向的分离，得到第一物料和第二物料。

具体地，电极机构2包括至少一对正电极辊21和负电极辊22，每一对电极辊对应地设置于每个出料口10的下方。具体地，每一对正电极辊21和负电极辊22对应地设置于每个出料口10下方的左右两侧，以形成电场。图1中，两端的电极辊为正电极，中间的电极辊为负电极。当然，电极辊的极性可以根据实际需要而设置。

第一储料仓3和第二储料仓4分别设置于电极机构2的下方，用于分别接收落下的第一物料和第二物料。

由上可见，本申请的静电分离装置通过将原始物料搅拌后生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，然后通过电极机构2产生的电场分离得到第一物料和第二物料，以实现单次获得高纯度的单种物料，同时也减小了分离成本。

具体地，本申请实施例中运用的分离塑料的方法是利用静电分离的原理来实现。即，将废旧塑料粉碎为粒径3～18mm的小块，清洗干燥；然后强力搅拌，使之摩擦带电，不同塑料产生相反电荷。当带电荷的塑料落体经过40～120kV的高压电场时，受到两极的吸引，带正电荷者被吸到负极一侧，带负电荷者被吸到正极一侧，从而实现塑料的分离。

但是，在实际使用时，不同电荷的物料的分离，和物料的多少以及电场的强度大小有着直接的关系。往往越靠近两极，物料的纯度越高，越远离两极，物料的纯度越低。也就是说，在经过电场的横向分离后，两端的靠近电极辊的物料纯度越高，位于中间的物料纯度越低、仍呈混合态。

为了获取靠近电极辊的纯度较高的物料，本实施例的静电分离装置还包括：第一分料板6和第二分料板7。

其中，第一分料板6沿纵向设置于所述电极机构2与第一储料仓3之间，可以进行横向位移，以控制落入第一储料仓3的第一物料的量；第二分料板7沿纵向设置于所述电极机构2和第二储料仓4之间，可以进行横向位移，以控制落入第二储料仓4的第二物料的量。

在此需要解释的是，第一分料板6和第二分料板7的横向位移，可以根据需求获取不同纯度或重量的第一物料和/或第二物料。例如，当需要更高纯度的第一物料时，就将第一分料板6的上端更加靠近第一电极辊即可实现。第一分料板6和第二分料板7实现的横向位移，并不仅限于第一分料板6和第二分料板7在横向的平移，第一分料板6和第二分料板7在空间中的转动，也可以实现在横向的位移。

每对正电极辊21和负电极辊22的下方对应地设置有一个第一分料板6和一个第二分料板7，以实现对横向分离后的物料的分料。具体地，参见图1，一共有两个第一分料板6和两个第二分料板7。两端的两个分料板为第一分料板6，靠近正电辊的第一物料分别落入两个第一储料仓3；靠近中间的两个分料板为第二分料板7，使靠近负电辊的第二物料落入中间的第二储料仓4。

另外，第一储料仓3和第二储料仓4的中间还设置有第三储料仓5，用于接收除去落入第一储料仓3的第一物料和落入第二储料仓4的第二物料的其他物料。由于靠近中间的电场强度会减小，此部分物料的纯度较低，呈混合态。将落入第三储料仓5的物料重新倒入混料机构1，然后重新进行电场的分离。

可选地，为了实现对第一分料板6和第二分料板7的横向位移的控制，参见图3，静电分离装置还包括：处理器、与处理器连接的传感器以及执行机构。其中，

传感器用以分别收集落入第一储料仓3的第一物料的参数以及落入第二储料仓4的第二物料的参数，并将获取的参数转换为信号传至处理器。

传感器可以为多种，例如但不限于：温度传感器、重量传感器、颜色传感器、计数传感器、电场强度传感器和带电量传感器。

本申请一实施例中，可以将重量传感器布置于第一储料仓3或第二储料仓4的底部，以获取物料的重量参数，处理器获取该重量传感器的重量参数信号，若与预先估算的数据有偏差或与实际需求有差距，便会通过执行机构控制第一分料板6或第二分料板7动作，以调整落入第一储料仓3或第二储料仓4的物料量。

本申请另一实施例中，可以将计数传感器布置于第一储料仓3或第二储料仓4的上端，以获取落下的物料的个数参数。处理器获取该计数传感器的物料个数参数信号，若与预先估算的数据有偏差或与实际需求有差距，便会通过执行机构控制第一分料板6或第二分料板7动作，以调整落入第一储料仓3或第二储料仓4的物料量。

对于传感器的个数和种类，本领域技术人员根据实际需要而设置，本实施例便不再一一列举。

执行机构分别与第一分料板6和第二分料板7连接，处理器与执行机构连接，以根据信号驱动执行机构动作，并带动第一分料板6或第二分料板7进行横向位移。由于本申请仅关注于硬件的架构来实现静电分离机中对于第一分料板6和第二分料板7的自动控制，对于处理器如何根据信号驱动执行机构动作，本实施例便不再展开叙述。

具体地，驱动机构可以有多种，下面以四种具体的驱动机构为例来进行说明。

在本申请的一个示意性的实施方案中，参见图1，执行机构包括：至少两个沿纵向方向布置的旋转轴8，每个旋转轴8分别与一个第一分料板6或一个第二分料板7连接；

至少两个驱动电机(图1中未示出)，每个驱动电机与一个旋转轴8连接，以驱动旋转轴8转动，并带动第一分料板6或第二分料板7转动，以实现所述第一分料板6的上端或所述第二分料板7的上端的横向位移。

例如当需要更高纯度的第一物料时，将左侧的第一分料板6朝左转动一个角度，右侧的第一分料板6朝右转动一个角度，即可实现。

参见图4，在本申请的另一个示意性的实施方案中，执行机构包括：

齿条23，所述齿条23沿横向设置；

至少两个齿轮24，该至少两个齿轮24均与齿条23啮合连接；

每个第一分料板6的上端与一个齿轮24驱动连接，并在该齿轮24的带动下进行横向位移，第一分料板6的下端与第一储料仓3的内壁相贴合；每个第二分料板7的上端与一个齿轮24啮合连接，并在该齿轮24的带动下实现横向位移，第二分料板7的下端与第二储料仓4的内壁相贴合。

其中，第一分料板6以及第二分料板7与齿轮24的连接方式有多种，例如通过滑动槽、活动销、连杆连接等。由于第一分料板6的下端以及第二分料板7的下端分别与第一储料仓3和第二储料仓4贴合，通过齿轮24的驱动，第一分料板6和第二分料板7可以实现空间内的转动，进而实现横向的位移。

在本申请的一个示意性的实施方案中，参见图5，执行机构包括：

至少两个推杆电机41，每个所述推杆电机41分别与一个所述第一分料板6或一个所述第二分料板7连接，以驱动所述第一分料板6或所述第二分料板7进行横向位移；

至少两个复位弹簧42，每个复位弹簧42与一个所述第一分料板6或一个所述第二分料板7连接，以使所述第一分料板6或所述第二分料板7复位。

通过上述结构，通过推杆电机41驱动第一分料板6或第二分料板7平移，推杆电机41由处理器驱动，推杆电机41在处理器的电信号的作用下实现驱动位移，并由复位弹簧42实现第一分料板6或第二分料板7的回位。

在本申请的一个示意性的实施方案中，参见图6，执行机构包括：

滑轮组31，每个滑轮组31与一个第一分料板6或一个第二分料板7连接，以驱动第一分料板6或第二分料板7进行横向位移；

至少两个复位弹簧32，每个复位弹簧32与一个第一分料板6或一个第二分料板7连接，以使第一分料板6或第二分料板7复位。

通过上述结构，通过滑轮组31驱动第一分料板6或第二分料板7平移，滑轮组31由处理器驱动转动，并在转动的同时实现横向位移，同时由复位弹簧42实现第一分料板6或第二分料板7的回位。

需要注意的是，上述列举的四种执行机构中，图4、图5和图6中所示的执行机构均是实现第一分料板6和第二分料板7的横向平动来实现其上端的横向位移，但是图1中所示的执行机构是通过第一分料板6和第二分料板7的旋转来实现其上端的横向位移。

具体地，参见图7和图8，图7为本申请实施例中的第一分料板6在平动时实现上端的横向位移的示意图，图8为本申请实施例中的第一分料板6在旋转时实现上端的横向位移的示意图。由图7可见，在平动时，第一分料板6的上端实现的横向位移d1是固定的；由图8可见，旋转时，第一分料板6旋转同样的角度，其上端实现的横向位移d2并不固定，且越偏离竖直方向，每旋转相同的角度而实现的横向位移d2就越大。所以，通过旋转的方式与平动的方式相比，旋转的方式具有响应迅速的优点，但是分辨率较低，控制精度较差。

上述实施例中介绍的静电分离装置，均为一级分离，适用于两种成分的混合物料的分离。实际应用时，混合物料也可以是多种成分混合于一起，此种情况下，就需要应用多级的静电分离装置。

对于多级的静电分离装置，其实质是至少两个一级分离的静电分离装置的结合，即将上一级分离的混合物料再继续投入下一级的静电分离装置中。

本实施例中还公开了一种静电分离系统，包括多级连接的至少两个如上所述的静电分离装置，位于上一级的第一储料仓3与位于下一级的静电分离装置的混料机构的入料口相连接，以进一步将第一储料仓3中的物料进行筛分；位于上一级的第二储料仓4与下一级的静电分离装置的混料机构的入料口相连接，以进一步将第二储料仓4中的物料进行筛分。

本申请提供的静电分离装置，通过将原始物料搅拌后生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，然后通过电极机构2产生的电场分离得到第一物料和第二物料，以实现单次获得高纯度的单种物料。

其次，本申请的静电分离装置通过设置可进行横向分离的第一分料板6和第二分料板7，可以控制落入第一储料仓3的第一物料量和落入第二储料仓4的第二物料量，进而保证获取的第一物料和第二物料的纯度。

并且，本申请实施例提供的静电分离装置，通过设置传感器获取第一物料和第二物料的参数信号，并通过处理器根据传感器的信号来驱动执行机构动作，从而可以自动地调整第一分料板6和第二分料板7的横向位移，从而根据需求获取到不同量以及不同纯度的第一物料和第二物料。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种静电分离装置，其特征在于，包括：

设有入料口(12)和出料口(10)的混料机构(1)，所述混料机构(1)通过入料口(12)接收原始物料，然后将所述原始物料进行混合搅拌，以生成带正电荷的第一物料和带负电荷的第二物料相混合的混合物料，并经由所述出料口(10)输出；

电极机构(2)，所述电极机构(2)设置于所述混料机构(1)的下方，并形成横向的电场，以使所述混合物料在穿过所述电场落下时进行分离，得到所述第一物料和所述第二物料；

第一储料仓(3)和第二储料仓(4)，所述第一储料仓(3)和第二储料仓(4)分别设置于所述电极机构(2)的下方，用于分别接收落下的第一物料和第二物料。

2.根据权利要求1所述的静电分离装置，其特征在于，还包括：

上端进行横向位移的第一分料板(6)，所述第一分料板(6)设置于所述电极机构(2)与第一储料仓(3)之间，以控制落入所述第一储料仓(3)的第一物料的量；

上端进行横向位移的第二分料板(7)，所述第二分料板(7)设置于所述电极机构(2)和第二储料仓(4)之间，以控制落入所述第二储料仓(4)的第二物料的量。

3.根据权利要求2所述的静电分离装置，其特征在于，所述出料口(10)设置于所述混料机构(1)的下方，且所述出料口(10)为至少一个，所述电极机构(2)包括至少一对正电极辊(21)和负电极辊(22)；

每一对所述正电极辊(21)和负电极辊(22)对应地设置于每个所述出料口(10)下方的左右两侧，以形成所述电场；

每对所述正电极辊(21)和负电极辊(22)的下方对应地设置有一个第一分料板(6)和一个第二分料板(7)。

4.根据权利要求2所述的静电分离装置，其特征在于，所述静电分离装置还包括：

处理器；

用以分别收集落入第一储料仓(3)的第一物料的参数以及落入第二储料仓(4)的第二物料的参数的传感器，所述传感器均与所述处理器连接，以将获取的参数转换为信号传至所述处理器；

分别与所述第一分料板(6)和所述第二分料板(7)连接的执行机构，所述处理器与所述执行机构连接，所述处理器根据所述信号驱动所述执行机构动作，以带动所述第一分料板(6)或所述第二分料板(7)横向位移。

5.根据权利要求4所述的静电分离装置，其特征在于，所述执行机构包括：

至少两个旋转轴(8)，每个所述旋转轴(8)分别与一个所述第一分料板(6)或一个所述第二分料板(7)连接；

至少两个驱动电机，每个驱动电机与一个旋转轴(8)连接，以驱动所述旋转轴(8)转动，并带动所述第一分料板(6)或所述第二分料板(7)转动，以实现所述第一分料板(6)的上端或所述第二分料板(7)的上端的横向位移。

6.根据权利要求4所述的静电分离装置，其特征在于，所述执行机构包括：

齿条(23)，所述齿条(23)沿横向设置；

至少两个齿轮(24)，该至少两个齿轮(24)均与所述齿条(23)啮合连接；

每个所述第一分料板(6)的上端与一个齿轮(24)驱动连接，并在所述齿轮(24)的带动下进行所述横向位移，且所述第一分料板(6)的下端与第一储料仓(3)的内壁相贴合；

每个所述第二分料板(7)的上端与一个齿轮(24)驱动连接，并在所述齿轮(24)的带动下进行所述横向位移，且所述第二分料板(7)的下端与第二储料仓(4)的内壁相贴合。

7.根据权利要求4所述的静电分离装置，其特征在于，所述执行机构包括：

至少两个推杆电机(41)，每个所述推杆电机(41)分别与一个所述第一分料板(6)或一个所述第二分料板(7)连接，以驱动所述第一分料板(6)或所述第二分料板(7)进行横向位移；

至少两个复位弹簧(42)，每个复位弹簧(42)与一个所述第一分料板(6)或一个所述第二分料板(7)连接，以使所述第一分料板(6)或所述第二分料板(7)复位。

8.根据权利要求4所述的静电分离装置，其特征在于，所述执行机构包括：

至少两个滑轮组(31)，每个滑轮组(31)与一个所述第一分料板(6)或一个所述第二分料板(7)连接，以驱动所述第一分料板(6)或所述第二分料板(7)进行横向位移；

至少两个复位弹簧(32)，每个复位弹簧(32)与一个所述第一分料板(6)或一个所述第二分料板(7)连接，以使所述第一分料板(6)或所述第二分料板(7)复位。

9.根据权利要求4所述的静电分离装置，其特征在于，所述传感器包括：温度传感器、重量传感器、颜色传感器、计数传感器、电场强度传感器和带电量传感器。

10.一种静电分离系统，其特征在于，包括多级连接的至少两个如权利要求1-9任一项所述的静电分离装置；

位于上级的静电分离装置的第一储料仓(3)与位于下级的静电分离装置的混料机构相连接，以将第一物料进行静电分离；位于上级的静电分离装置的第二储料仓(4)与位于下级的静电分离装置的混料机构相连接，以将第二物料进行静电分离。