ES2307279T3 - Instalacion para la recuperacion de metales contenidos en materiales laminares en un horno de tambor giratorio. - Google Patents
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Abstract
Instalación para la recuperación de metales contenidos en materiales laminares, que comprende - medios de almacenamiento para el almacenamiento del material laminar en estado triturado, cuyo material procede de un dispositivo triturador, cuyos medios de almacenamiento comprenden, al menos, una tolva (1) de llenado continuo, que comprende en su base una abertura (2) para la salida del material triturado, - medios de tratamiento del material laminar, que comprenden una cámara de combustión, compuesta por dos tubos situados concéntricamente entre si, un tubo interior (5), giratorio, y un tubo externo (6), que está fijado con el resto de los elementos de la instalación, una pluralidad de elementos (3) de combustión y, al menos, un conducto de salida (4) de los gases resultantes de la combustión, - medios de transporte, destinados al transporte del material laminar a lo largo del interior de la cámara de combustión, - medios de entrada, destinados a la entrada del material laminar, no tratado, en los medios de tratamiento, cuyos medios de entrada comprenden un conducto de entrada (10), que está conectado con la cámara de combustión y un elemento impulsor del material que debe ser tratado, - medios de salida, destinados a la salida del material laminar tratado, desde los medios de tratamiento, cuyos medios de salida comprenden un conducto de salida (10''), que está conectado con la cámara de combustión y un elemento impulsor del material, una vez que éste ha sido tratado y, - medios aislantes de los medios de tratamiento, caracterizada porque los elementos impulsores del material, correspondientes tanto a los medios de entrada del material sin tratar, así como, también, a los medios de salida del material tratado, comprenden sendos pistones (11- 11''), cuyo vástago (12-12'') se desplaza de forma hermética por el interior de los conductos de entrada (10) y de salida (10''), siendo la longitud de los vástagos (12-12'') menor que la longitud total de los conductos de entrada (10) y de salida (10'') respectivamente, de manera que los citados vástagos (12-12'') dejan, en su movimiento de avance, cierta cantidad de material taponando el tramo final del conducto de entrada (10) e impidiendo la entrada de aire hasta el interior de los medios de tratamiento.
Description
Instalación para la recuperación de metales
contenidos en materiales laminares en un horno de tambor
giratorio.
La invención se encuentra en el campo del
reciclaje y, de una manera más concreta, se refiere a una
instalación destinada a la recuperación o al reciclado de metales,
tal como el aluminio, que forman parte de materiales laminares, que
están compuestos por una lámina o capa de material metálico,
recubierta con una o varias capas de material plástico, textil,
celulósico o con otro tipo de recubrimientos, tales como, por
ejemplo, chapas plastificadas, que son empleadas en gran cantidad
en los envases destinados a contener productos de naturaleza
diversa, tales como, por ejemplo, los alimentos, las bebidas, el
material de limpieza, el material sanitario, etc.
En la actualidad son conocidos procedimientos e
instalaciones para la separación de metales de cuerpos laminados
compuestos. Los procedimientos conocidos se basan, en su mayoría, en
someter a los cuerpos laminados compuestos a una temperatura
controlada, que es mayor que la temperatura de vaporización del
material de recubrimiento y que es menor que la temperatura de
fusión de la lámina o capa de material metálico.
En tales procesos, se suele contar con una
instalación que comprende una cámara exterior de material
refractario, en cuyo interior se dispone una cámara de
calentamiento, en cuyo interior se encuentra, a su vez, una cámara
para el tratamiento, que es giratoria con respecto a la cámara de
calentamiento, estando accionada la cámara destinada al tratamiento
por un motor externo. El calentamiento del material, que debe ser
tratado, se lleva a cabo mediante la disposición de quemadores
conectados con la cámara exterior. Para la introducción del
material, que debe ser reciclado, se disponen tolvas que comprenden
sendas válvulas para la entrada del material, que debe ser
reciclado. La cámara destinada al tratamiento comprende un canal
para la salida de los gases producidos por la combustión de los
materiales de recubrimiento.
Por su parte, la cámara de calentamiento suele
estar ligeramente inclinada con el fin de permitir que el material
tratado vaya avanzando por la cámara destinada al tratamiento hasta
llegar al final de la misma, en la cual solo quedará el metal,
habiéndose eliminado por pirólisis los materiales de recubrimiento y
en la que se dispone un canal de evacuación del metal, que saldrá
por gravedad con la ayuda de un transportador interno
helicoidal.
La publicación
DE-A-4304294 describe una
instalación destinada a la recuperación del aluminio, que está
contenido en materiales laminados en forma de triturado, tales como
envases para bebidas, que comprende:
- una tolva, medios de tratamiento (horno de tambor giratorio) para el material laminar, que comprenden tubos situados concéntricamente, uno de los cuales es un tubo interior giratorio y el otro es un tubo exterior, medios de transporte, medios de entrada, que comprenden un tubo de entrada, que está conectado con la cámara de combustión y un elemento de arrastre para el material que debe ser tratado, medios de salida, que comprenden un tubo de salida, que está conectado con la cámara de combustión y un medio de arrastre para el material y medios de aislamiento para los medios de tratamiento. Los elementos de arrastre comprenden un alimentador helicoidal para mover el material, que se encuentra en un estado a granel, en ausencia de compresión y, por lo tanto, no hermética.
Las instalaciones comentadas presentan una serie
de limitaciones y problemas, entre los cuales destacan los
siguientes:
- -
- El proceso de reciclado no puede ser nunca continuo ya que, cuando se acaba el material que debe ser reciclado, que está contenido en cada silo, es necesario detener el proceso para rellenar de nuevo cada silo.
- -
- La hermeticidad de este tipo de sistemas no es completa ya que, al ser introducido el material por una simple válvula en el interior del horno, el aire que está contenido en el silo entra en el interior de la cámara de combustión, lo que provoca que la reacción de pirólisis producida sea poco segura por la combustión del oxígeno del aire, pudiéndose producir incluso pequeñas explosiones.
- -
- En las instalaciones conocidas es estrictamente necesario que la cámara de combustión esté inclinada para que se produzca el avance del material, que debe ser reciclado, a lo largo del horno y, por lo tanto, para que tenga lugar la volatilización de los materiales plásticos o de los materiales que deben ser eliminados, en el caso de que haya algún trozo o porción de material más grande de lo normal se producen atascos en el paso de material con el perjuicio que esto puede ocasionar para el resto del proceso. De igual modo, solo se produce el paso de material en un sentido, sin que se pueda desplazarse el material en sentido inverso, en caso necesario.
Por lo tanto, se ha observado la necesidad de
diseñar una instalación destinada al reciclado de este tipo de
materiales, que pueda evitar, en la medida de lo posible, los
problemas citados, merced a la utilización de un sistema de
alimentación continua del material, que debe ser reciclado, de
medios de introducción en la cámara de combustión del material, que
debe ser reciclado, que permitan la hermeticidad total en el proceso
de introducción y de medios de transporte, destinados al transporte
del material que debe ser reciclado, hasta el interior de la cámara
de combustión.
Este objetivo se consigue por medio de la
invención tal y como está definida en la reivindicación 1,
habiéndose definido en las reivindicaciones dependientes
realizaciones preferidas de la invención.
La presente invención se refiere a una
instalación para la recuperación de metales contenidos en materiales
laminares como se ha definido en la reivindicación 1.
De esta manera, se consigue que tanto la entrada
de material sin tratar como la salida de material tratado, sea
completamente hermética, evitándose, de este modo, la entrada de
aire hasta el interior de la cámara de combustión y evitándose, por
lo tanto, la entrada de oxígeno hasta el mencionado recinto con el
fin de que no se produzca una combustión violenta en el interior de
la misma y evitándose, de este modo, que se produzcan explosiones
peligrosas en el interior de la citada cámara de combustión.
En un segundo aspecto de la invención, los
medios de transporte del material laminar a través del interior de
la cámara de combustión comprenden una pluralidad de paletas, que
están acopladas a la pared interior del tubo interior de la cámara
de combustión, cubriendo una cierta longitud de la longitud total de
dicho tubo y presentando una cierta inclinación con respecto al eje
de rotación del tubo interior.
De esta manera, y merced a la configuración y a
la disposición de las mencionadas paletas, se consigue transportar
el material que va a ser tratado por el interior de la cámara de
combustión sin necesidad de inclinar el tubo interior para que el
material sea transportado por simple efecto de la gravedad.
Por otra parte, con ayuda de las citadas paletas
se consigue provocar, en combinación con la rotación del tubo
interior, la agitación del material que esta siendo tratado, con lo
cual la eliminación por pirólisis de los materiales que recubren al
material laminado metálico se produce con una mayor eficacia puesto
que se presenta una mayor superficie de tratamiento de los trozos
de material que debe ser tratado, que cae de manera continua desde
arriba hacia abajo, siendo la aplicación del calor, que procede de
los quemadores instalados en la cámara de combustión, mucho más
directa y, por lo tanto, se necesita una cantidad menor de
combustible, empleado por los quemadores, con el consiguiente
ahorro energético y económico, que supone este hecho.
Por otra parte, merced a las citadas paletas,
existe la posibilidad de invertir el sentido del avance del
material, que está siendo tratado, simplemente con invertir el
sentido de rotación del motor que acciona la rotación del tubo
interior, con lo cual es posible eliminar pequeños atascos de
material que se puedan producir, con sólo invertir durante unos
instantes el sentido de avance del material y volverlo a restablecer
a continuación.
En otro aspecto de la invención, la rotación de
tubo interior de la cámara de combustión con respecto al tubo
exterior fijo se lleva a cabo mediante la disposición de una
pluralidad de rodillos intermedios, cuyo eje de rotación es
paralelo al eje de revolución del tubo interior y del tubo exterior
y que está fijado a la bancada de soporte de la instalación de tal
forma, que el tubo interior se apoya directamente sobre los citados
rodillos, siendo impulsada la rotación del mismo mediante un motor
situado a la salida del tubo exterior.
De esta manera, se consigue que el tubo interior
no sufra deformaciones tales como retorcimientos, puesto que, al
ser la temperatura en el interior de la cámara de combustión tan
alta, existe un riesgo de que el metal, con el que esta constituido
el mencionado tubo interior, llegue a su punto de fluencia y de que
se produzcan grandes deformaciones del mismo como consecuencia de
la aplicación de pequeños esfuerzos.
Según un último aspecto de la invención, los
medios aislantes de los medios de tratamiento comprenden una
pluralidad de paneles de material aislante, que determinan una
envolvente, que cubre la totalidad del tubo exterior, situándose
sobre dicha envolvente una estructura exterior de material
metálico.
De esta manera, durante el proceso de
tratamiento son bastante pequeñas las pérdidas térmicas y se
consigue un mayor rendimiento energético durante el proceso de
reciclaje.
A continuación se describe brevemente una serie
de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se
relacionan expresamente con unas realizaciones de dicha invención,
que se presentan como ejemplos ilustrativos y no limitativos de
ésta.
La figura 1 representa una vista esquemática de
la instalación para la recuperación de metales contenidos en
materiales laminares, objeto de la presente invención.
La figura 2 representa una vista en sección de
la instalación según el plano de corte I - I de la figura 1.
La figura 3 representa una vista en sección de
la instalación según el plano de corte II - II de la figura 1.
La figura 4 representa una vista esquemática
parcial de la zona de entrada del material que debe ser tratado en
la instalación para la recuperación de metales contenidos en
materiales laminares, objeto de la presente invención.
La figura 5 representa una vista esquemática
parcial de la zona de salida del material una vez tratado en la
instalación para la recuperación de metales contenidos en materiales
laminares, objeto de la presente invención.
Tal como puede apreciarse en la figura 1, la
instalación para la recuperación de metales contenidos en materiales
laminares comprende los siguientes elementos.
En primer lugar, se disponen medios de
almacenamiento del material laminar en forma de triturado, que en el
presente modo de realización de la invención consisten en una tolva
1 de llenado continuo, que está rellena con el material que debe
ser tratado, en estado triturado, que procede de un dispositivo
triturador, que no ha sido representado en la figura. La mencionada
tolva 1 presenta en su base una abertura 2, destinada al paso del
material triturado, que debe ser tratado, hasta los medios de
entrada del mismo, para la entrada en los medios de
tratamiento.
Por otro lado, la instalación dispone de medios
de tratamiento que, a su vez, comprenden una cámara de combustión,
una pluralidad de elementos de combustión que, este caso particular,
son quemadores 3, pudiendo ser de gasoil o de cualquier otra
naturaleza y varios conductos de salida 4 para los gases resultantes
de la combustión que, en el caso de la presente realización, se
situarán en la zona de entrada y en una zona intermedia de la
instalación.
Por su parte, la cámara de combustión comprende
dos tubos de gran longitud, que están situados de forma concéntrica,
un tubo interior 5 giratorio y un tubo externo 6 fijo o
estacionario, que quedará fijado, normalmente, a la bancada 7 de
soporte de la instalación, girando el tubo interior 5 con respecto a
dicho tubo externo 6, siendo accionada su rotación por medio de un
motor situado en el extremo de la zona de salida del material, una
vez que ha sido tratado. Para conseguir la rotación relativa entre
el tubo interior 5 y el tubo exterior 6 se dispone una pluralidad
de rodillos 9 en puntos extremos e intermedios de la instalación,
tales rodillos 9 tienen su eje de rotación paralelo al eje de
revolución del tubo interior 5 y del tubo exterior 6, estando
fijado dicho eje de rotación a la bancada 7 de soporte del resto de
elementos de la instalación, de forma que el tubo interior 5 se
apoya directamente sobre los rodillos 9 y gira merced al
accionamiento del motor 8 con respecto al tubo exterior 6. En la
figura se aprecia en detalle la colocación de los mencionados
rodillos 9, en este caso se disponen dos rodillos, encontrándose,
respectivamente, uno de ellos a cada lado del tubo interior 5.
El material que debe ser tratado, que procede de
la tolva 1, entra en la cámara de combustión a través de los medios
de entrada, que están constituidos por un conducto de entrada 10,
que está conectado con la cámara de combustión, y por un elemento
impulsor del material que debe ser tratado que, en el presente modo
de realización, está constituido por un pistón 11, cuyo vástago 12
se desplaza de forma hermética por el interior del conducto de
entrada 10, siendo la longitud de dicho vástago 12 menor que la
longitud total del conducto de entrada 10 y mayor que la anchura de
la abertura 2 de la tolva 1. Merced a esta circunstancia, el pistón
11 deja, en su movimiento de avance y después de sobrepasar la
citada abertura 2, una primera cantidad de material, que tapona el
tramo final del conducto de entrada 10, y este taponamiento evita
que se produzca entrada de aire hasta el interior de la cámara de
combustión. A continuación, el vástago 12 retrocede hasta un punto
en el que deja abierta por completo, o de manera parcial, la
abertura 2 y, por lo tanto, deja caer una segunda cantidad de
material desde la abertura 2 de la tolva 1 hasta el conducto de
entrada 10 y vuelve a avanzar, empujando a la segunda cantidad de
material que debe ser tratado hacia el extremo del conducto de
entrada 10, esta segunda cantidad de material empuja a la primera,
que estaba taponando el tramo final del conducto de entrada 10,
cayendo dicha primera cantidad hasta el interior de la cámara de
combustión, este mismo proceso se produce de forma continua
consiguiéndose la introducción del material que debe ser tratado
hasta el interior de la cámara de combustión sin que se produzca la
entrada de aire hasta el interior de la misma y, por lo tanto, sin
que se produzca la entrada de oxígeno, que podría provocar
combustiones violentas en el interior de dicha cámara y, por lo
tanto, explosiones peligrosas.
Una vez que el material que debe ser tratado
haya entrado en la cámara de combustión será transportado a lo
largo del tubo interior 5, merced a la rotación del mismo con
respecto al tubo exterior 6 y con la ayuda de medios de transporte
para el transporte del material que, en el presente modo de
realización de la invención, comprenden la disposición de una
pluralidad de paletas 13 sobre la pared interior del tubo interior
5, cubriendo paletas 13 una cierta longitud de la longitud total de
dicho tubo interior 5, presentando una cierta inclinación con
respecto a su eje de rotación y disponiéndose de forma radial sobre
la mencionada pared interior, alternándose unas con otras, como
puede apreciarse en las figuras 4 y 5.
Las citadas paletas 13, en combinación con la
rotación del tubo interior 5, posibilitan el avance del material a
lo largo de la cámara de combustión y además favorecen una agitación
del material durante el proceso de pirólisis del material que
recubre al material que debe ser tratado, haciendo esta agitación
que el proceso de pirólisis sea más eficaz puesto que hay es mayor
la superficie de calentamiento de cada uno de los trozos del
material que esta siendo tratado, sin que apenas queden residuos
pegados al metal.
El material se desplaza a lo largo de la cámara
de combustión, que suele tener varios metros de longitud,
normalmente 15 metros, en la que se produce el calentamiento del
material laminar recubierto de los materiales que deben ser
eliminados a una temperatura comprendida entre aproximadamente 380 y
400ºC, temperatura a la que se volatiliza en forma de gases el
material que debe ser eliminado, que se escapan por los conductos de
salida 4 para los gases de combustión y cuya temperatura es, sin
embargo, menor que la temperatura de fusión del metal, en la
mayoría de los casos el aluminio. Dichos gases de combustión pueden
enviarse hasta una turbina, que los envía hasta una caldera, con lo
que es posible aprovechar el calor de los gases para la generación
de energía, que se empleará de nuevo en la instalación.
El tiempo necesario para la realización del
procedimiento se encuentra comprendido entre 25 y 30 minutos y se
lleva a cabo bajo vacío, por lo que es importante no dejar pasar
nada de aire durante la entrada del material en la cámara de
combustión ni durante su salida desde la misma.
Se dispone una pequeña tolva 14 interior en la
porción final de la cámara de combustión el material, una vez que
haya sido tratado y, por lo tanto, una vez que se hayan eliminado
las impurezas de los materiales que recubrían al material laminar,
en cuya tolva se va acumulando el material tratado y que dispone, en
su parte interior, de una abertura, que está en comunicación con
los medios de salida, que están constituidos, de manera análoga a
la de los medios de entrada, por un conducto de salida 10', que esta
conectado con la citada tolva 14 y un elemento impulsor del
material tratado, que está constituido, de manera concreta, por un
segundo pistón 11', cuyo vástago 12' se desplaza de forma hermética
por el interior del conducto de salida 10', siendo la longitud del
citado vástago 12' menor que la longitud total del conducto de
salida 10' y mayor que la anchura de la mencionada abertura de la
tolva 14. El funcionamiento de este pistón 11' es similar al del
pistón 11 utilizado en los medios de entrada, de tal modo, que
dicho pistón 11', en su movimiento de avance, deja una primera
cantidad de material taponando el tramo final del conducto de salida
10', y este taponamiento evita que se produzca una entrada de aire
hasta el interior de la cámara de combustión. A continuación se hace
retroceder el pistón 11' hasta un punto en el que deja abierta la
abertura de la tolva 14 y, por lo tanto, deja caer una segunda
cantidad de material desde la citada abertura de la tolva 14 hasta
el conducto de salida 10' y vuelve a avanzar, empujando la segunda
cantidad de material que debe ser tratado hacia el extremo del
conducto de salida 10', empujando esta segunda cantidad de material
a la primera cantidad, que estaba taponando el tramo final del
conducto de salida 10', saliendo dicha primera cantidad del conducto
de salida 10' y siendo depositada en recipientes o en cualquier
otro elemento de recogida análogo, este mismo proceso se produce de
forma continua consiguiéndose la salida del material tratado de la
cámara de combustión hacia al exterior, sin que entre aire hasta el
interior de la misma y, por lo tanto, sin que entre oxígeno, que
pudiera provocar combustiones violentas como se ha descrito
precedentemente.
Con el fin de asegurar la hermeticidad de la
cámara de combustión se dispone un prensa estopas 15 en la zona
donde está el motor 7, que acciona el movimiento del tubo interno 5,
tal y como se aprecia en la figura 5.
Para finalizar, y con el fin de que el
rendimiento calorífico de la instalación sea lo mejor posible,
minimizándose las pérdidas de calor, se rodea a los medios de
tratamiento con medios aislantes, que comprenden una pluralidad de
paneles de material térmicamente aislante, que definen una
envolvente 16, que cubre la totalidad de la longitud del tubo
exterior 6 de la cámara de combustión. Dicha envolvente se refuerza
con una estructura exterior que suele ser de material metálico.
Claims (4)
1. Instalación para la recuperación de metales
contenidos en materiales laminares, que comprende
- -
- medios de almacenamiento para el almacenamiento del material laminar en estado triturado, cuyo material procede de un dispositivo triturador, cuyos medios de almacenamiento comprenden, al menos, una tolva (1) de llenado continuo, que comprende en su base una abertura (2) para la salida del material triturado,
- -
- medios de tratamiento del material laminar, que comprenden una cámara de combustión, compuesta por dos tubos situados concéntricamente entre si, un tubo interior (5), giratorio, y un tubo externo (6), que está fijado con el resto de los elementos de la instalación, una pluralidad de elementos (3) de combustión y, al menos, un conducto de salida (4) de los gases resultantes de la combustión,
- -
- medios de transporte, destinados al transporte del material laminar a lo largo del interior de la cámara de combustión,
- -
- medios de entrada, destinados a la entrada del material laminar, no tratado, en los medios de tratamiento, cuyos medios de entrada comprenden un conducto de entrada (10), que está conectado con la cámara de combustión y un elemento impulsor del material que debe ser tratado,
- -
- medios de salida, destinados a la salida del material laminar tratado, desde los medios de tratamiento, cuyos medios de salida comprenden un conducto de salida (10'), que está conectado con la cámara de combustión y un elemento impulsor del material, una vez que éste ha sido tratado y,
- -
- medios aislantes de los medios de tratamiento,
caracterizada porque los
elementos impulsores del material, correspondientes tanto a los
medios de entrada del material sin tratar, así como, también, a los
medios de salida del material tratado, comprenden sendos pistones
(11-11'), cuyo vástago (12-12') se
desplaza de forma hermética por el interior de los conductos de
entrada (10) y de salida (10'), siendo la longitud de los vástagos
(12-12') menor que la longitud total de los
conductos de entrada (10) y de salida (10') respectivamente, de
manera que los citados vástagos (12-12') dejan, en
su movimiento de avance, cierta cantidad de material taponando el
tramo final del conducto de entrada (10) e impidiendo la entrada de
aire hasta el interior de los medios de
tratamiento.
2. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada porque los medios de transporte del material
laminar a través del interior de la cámara de combustión comprenden
una pluralidad de paletas (13), que están acopladas a la pared
interior del tubo interior (5) de la cámara de combustión, que
cubren una cierta longitud de la longitud total del dicho tubo y
que presentan una cierta inclinación con respecto al eje de rotación
del tubo interior (5).
3. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la rotación
de tubo interior (5) de la cámara de combustión con respecto al
tubo exterior (6), fijo, se lleva a cabo mediante la disposición de
una pluralidad de rodillos intermedios (9), cuyo eje de rotación es
paralelo al eje de revolución del tubo interior y del tubo exterior
y está fijado a la bancada de soporte (7) de la instalación de tal
forma, que el tubo interior (5) se apoya directamente sobre los
citados rodillos (9), siendo impulsada la rotación del mismo por
medio de un motor (8), que está situado en la salida del tubo
exterior.
4. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios
aislantes de los medios de tratamiento comprenden una pluralidad de
paneles de material aislante, que determinan una envolvente (16),
que cubre la totalidad del tubo exterior, situándose sobre dicha
envolvente una estructura exterior de material metálico.
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