ES2408111B2 - Procedimiento de separación de vidrio - Google Patents

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Abstract

La invención describe un procedimiento de separación de vidrio a partir de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos que comprende:#- someter material procedente de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos a tratamiento en un bioreactor rotativo;#- someter el material obtenido del bioreactor rotativo a un primer cribado previo con un filtro de malla de 30 a 120 mm;#- recuperar la fracción filtrada del primer cribado previo;#- someter la fracción filtrada del primer cribado previo a un segundo cribado de finos con un filtro de malla de 5 a 30 mm;#- recuperar la fracción no filtrada del segundo cribado de finos;#- separar mediante aspiración o soplado materiales livianos de la fracción no filtrada del segundo cribado de finos;#- someter material no separado en la etapa anterior a separación de vidrio mediante sistema óptico que actúa conjuntamente con medios de separación.

Description

Procedimiento de separación de vidrio
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo del tratamiento de residuos urbanos, y más concretamente a un procedimiento para la separación automática de vidrio a partir de residuos sólidos urbanos no diferenciados.
Antecedentes de la invención
Desde hace varios años existe un interés creciente por la separación de los residuos urbanos por motivos tanto medioambientales como económicos. En efecto, la separación de los residuos urbanos permite el reciclado de parte de dichos residuos (papel, plástico, vidrio) o su uso para producir compost, combustible sólido recuperado, etc.
La primera separación de los residuos sólidos se realiza a nivel de los hogares, en los que los ciudadanos deben separar los residuos sólidos producidos para posteriormente introducirlos en los contenedores apropiados. Sin embargo, se sabe que esta separación no es óptima, y concretamente en el contenedor de residuos indiferenciados se encuentra una combinación de residuos sólidos de muy diversas naturalezas.
Concretamente en el caso del vidrio, la separación del mismo de los residuos sólidos urbanos no diferenciados, o no se realiza, o se realiza de manera manual. En el caso de la separación manual, unos operarios se dedican a separar físicamente botellas de vidrio y similares del resto de residuos. Este procedimiento requiere evidentemente una gran cantidad de mano de obra y resulta por tanto muy costoso. Además, presenta riesgos evidentes para los operarios que pueden experimentar cortes y contaminaciones consecuentes de las heridas producidas. Por otro lado, incluso tras la separación manual de fragmentos voluminosos de vidrio, siguen existiendo fragmentos de vidrio de menor tamaño en la fracción de rechazo de los residuos sólidos urbanos, que no pueden separarse de manera apropiada mediante medios manuales.
También se conocen en la técnica diversas etapas de procedimiento comunes que facilitan el tratamiento de residuos sólidos en general, tales como cribado, trituración, separación de metales, etc. Sin embargo, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un procedimiento que permita una separación y recuperación automática de vidrio a partir de residuos sólidos urbanos.
Sumario de la invención
La presente invención da a conocer un procedimiento automático de separación de vidrio a partir de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos. El procedimiento de la presente invención se caracteriza por que comprende las etapas de:
-
someter material procedente de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos a tratamiento en un bioreactor rotativo;
-
someter el material obtenido del bioreactor rotativo a un primer cribado previo con un filtro de malla de 30 a 120 mm;
-
recuperar la fracción filtrada del primer cribado previo;
-
someter la fracción filtrada del primer cribado previo a un segundo cribado de finos con un filtro de malla de 5 a 30 mm;
-
recuperar la fracción no filtrada del segundo cribado de finos;
-
separar mediante aspiración o soplado materiales livianos de la fracción no filtrada del segundo cribado de finos;
-
someter material no separado en la etapa anterior a separación de vidrio mediante un sistema óptico que actúa conjuntamente con medios de separación.
Breve descripción de las figuras
La presente invención se entenderá mejor con referencia al siguiente dibujo que ilustra una realización preferida de la invención, proporcionada a modo de ejemplo, y que no debe interpretarse como limitativa de la invención de ninguna manera.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de separación de vidrio según una realización preferida de la presente invención.
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Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Tal como se observa en la figura 1 adjunta, el procedimiento de separación de vidrio de la presente invención parte de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos (RSU). Esta fracción se somete a tratamiento en un bioreactor rotativo, tal como por ejemplo BRS®, Biodrum®, Dano®, etc.
En dicho bioreactor rotativo, el material introducido se desfibra pero no se rompe (es decir, no se tritura). De este modo, el material obtenido a la salida del bioreactor rotativo presenta un aspecto esponjado, al contrario que una etapa de trituración convencional en la que el material obtenido presenta un aspecto más apelmazado. Este aspecto facilita el tratamiento posterior de los residuos urbanos hasta la obtención del vidrio, tal como se verá a continuación en el presente documento.
En general, el tamaño del material orgánico, papel y diversos plásticos introducidos en el bioreactor rotativo se reduce, mientras que el vidrio se ve golpeado por el propio movimiento rotacional del equipo y se rompe. La reducción del tamaño y forma de la fracción orgánica y del papel se debe a un proceso biológico que se produce en el interior del bioreactor rotativo.
A continuación, se somete el material obtenido a la salida del bioreactor rotativo a un primer cribado previo, empleando para ello un filtro de malla de 30 a 120 mm. De este modo se separa la fracción filtrada fina del resto de materiales, ya que en esta fracción fina (de menos de 30 a 120 mm) se encuentra aproximadamente el 90% del vidrio que se desea recuperar. Preferiblemente, se puede emplear un filtro de malla de 30 a 100 mm.
Tras recuperar la fracción filtrada del primer cribado previo, ésta puede someterse opcionalmente (como se indica con líneas discontinuas en la figura 1) a una separación de metales con el fin de garantizar que llegue un flujo libre de materiales férricos, y de esta forma más controlable para la siguiente etapa. Esta separación de metales puede realizarse mediante cualquier medio adecuado conocido en la técnica para extraer los metales presentes en la fracción filtrada del primer cribado. Por ejemplo, puede hacerse pasar dicha fracción por un campo magnético (producido por un electroimán o por un imán permanente) o pueden emplearse las conocidas como corrientes de Foucault. En el caso de emplear un campo magnético se proporciona la separación de materiales férricos, mientras que las corrientes de Foucault facilitan la separación tanto de materiales férricos como de aluminio.
A continuación, se somete la fracción filtrada (tras someterse opcionalmente a la extracción de metales) a un segundo cribado de finos. La elección del diámetro del paso de malla supondrá una mayor o menor pérdida de vidrio al final del procedimiento. Según la realización preferida de la presente invención, se emplea en esta etapa un filtro de malla de 5 a 30 mm.
A continuación se recupera la fracción no filtrada de este segundo cribado de finos, que está principalmente constituida por plásticos, maderas, vidrio, materiales textiles, cerámicas, cascotes y huesos.
Posteriormente puede someterse esta fracción no filtrada del segundo cribado a una segunda separación de metales opcional, para mejorar el rendimiento final del procedimiento. Dicha segunda separación de metales opcional, al igual que la descrita anteriormente, puede ser mediante cualquier medio convencional conocido en la técnica (campo magnético, corrientes de Foucault u otros).
A continuación, se realiza la separación de materiales livianos a partir de la fracción no filtrada del segundo cribado de finos. Esta separación de materiales livianos se realiza mediante cualquier medio apropiado, tal como por ejemplo mediante aspiración o mediante soplado. Los materiales livianos separados en esta etapa pueden enviarse por ejemplo a un sistema de acondicionamiento para convertirlos en un combustible sólido recuperado.
El material más pesado, no separado en la etapa anterior mediante soplado o aspiración, está constituido por cascotes, cerámicas, huesos, vidrio, etc. Este material no separado se somete entonces a una separación de vidrio mediante un sistema óptico que actúa conjuntamente con medios de separación. En concreto, se dispone de un sistema óptico que puede distinguir los materiales que están pasando debido a propiedades de transparencia y similares. Según la realización preferida de la presente invención, se emplea un sistema óptico de visión artificial que comprende una cámara de vídeo de alta resolución, el cual permite distinguir entre vidrio y el resto de materiales que pasan por su campo de visión. Según una realización aún más preferida, la resolución de la cámara de vídeo del sistema óptico también permite separar el vidrio en función de su color.
Según la realización preferida, los medios de separación que actúan conjuntamente con el sistema óptico están constituidos por medios de producción de aire a presión. De este modo, una vez detectado el vidrio por el sistema óptico, éste envía una señal a los medios de separación que entonces envían un chorro de aire a presión para empujar el vidrio que está pasando y desviarlo de su trayectoria inicial (a este tipo de separación se le denomina “clasificación en positivo”).
Según otra realización de la presente invención, se realiza una “clasificación en negativo”. En este caso, como en el anterior, el sistema óptico detecta si el material que está pasando por su campo de visión es vidrio o es otro tipo de residuos. Al contrario que en el caso anterior, el sistema óptico activará los medios de separación para
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empujar, mediante chorro de aire a presión, los residuos distintos de vidrio; de modo que sólo el vidrio continuará su trayectoria inicial.
El procedimiento descrito anteriormente permite recuperar de manera completamente automática al menos el 90% del vidrio presente en la fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos y con una pureza óptima. El rendimiento de la separación y la pureza del vidrio final están determinados, entre otras cosas, por la cantidad de sistemas ópticos empleados al final del procedimiento para la detección del vidrio que va a separarse. Así, según una realización preferida de la presente invención, en lugar de emplear un único sistema óptico en esta etapa del procedimiento, se emplea una pluralidad de sistemas ópticos dispuestos en cascada de modo que se aumenta en consecuencia tanto el rendimiento del procedimiento, como la pureza del vidrio finalmente obtenido.
Aunque se ha descrito la presente invención con referencia a una realización preferida de la misma, el experto en la técnica comprenderá que pueden aplicarse modificaciones y variaciones a la misma sin por ello apartarse del espíritu y el alcance de la presente invención.
Por ejemplo, según una realización adicional no mostrada en la figura, el procedimiento de la presente invención comprende la etapa previa de separar materiales voluminosos de la fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos antes de someterla a tratamiento en el bioreactor rotativo. En esta etapa de separación de materiales voluminosos puede emplearse cualquier medio conocido habitualmente en la técnica. Por ejemplo, pueden emplearse trómeles, es decir, tambores rotativos que presentan perforaciones en su cuerpo de modo que proporcionan una separación por tamaños de los residuos introducidos en los mismos.
Además, tal como se explicó anteriormente, según la realización preferida de la invención el sistema permite realizar etapas opcionales de separación de metales tras los respectivos cribados. Sin embargo, según otras realizaciones alternativas de la presente invención el sistema carece completamente de la posibilidad de realizar tales etapas de separación de metales, o presenta la posibilidad de realizar únicamente una de las mismas.
Según una realización preferida adicional de la presente invención, durante todo el procedimiento se mantiene una humedad inferior al 70%, más preferiblemente comprendida entre el 5% y el 70%, aún más preferiblemente comprendida entre el 30% y el 70%, aún más preferiblemente comprendida entre el 30% y el 60%, lo más preferiblemente comprendida entre el 45% y el 50%.
Por otro lado, aunque se describió anteriormente la detección de vidrio para su separación mediante un sistema óptico de visión artificial, el experto en la técnica entenderá que pueden usarse otros tipos de sistemas ópticos para detectar el vidrio sin por ello apartarse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, realizaciones adicionales de la presente invención emplean sistemas ópticos que distinguen el vidrio de otros residuos mediante el uso de rayos X, láser, etc.
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Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de separación de vidrio a partir de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos, caracterizado por que comprende las etapas de:
    -
    someter material procedente de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos a tratamiento en un bioreactor rotativo;
    -
    someter el material obtenido del bioreactor rotativo a un primer cribado previo con un filtro de malla de 30 a 120 mm;
    -
    recuperar la fracción filtrada del primer cribado previo;
    -
    someter la fracción filtrada del primer cribado previo a un segundo cribado de finos con un filtro de malla de 5 a 30 mm;
    -
    recuperar la fracción no filtrada del segundo cribado de finos;
    -
    separar mediante aspiración o soplado materiales livianos de la fracción no filtrada del segundo cribado de finos;
    -
    someter material no separado en la etapa anterior a separación de vidrio mediante un sistema óptico que actúa conjuntamente con medios de separación.
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material obtenido del bioreactor rotativo se somete a un primer cribado previo con un filtro de malla de 30 a 100 mm.
  3. 3.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende la etapa previa de separar materiales voluminosos de la fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos.
  4. 4.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de separación que actúan conjuntamente con el sistema óptico están constituidos por medios de producción de aire a presión.
  5. 5.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una etapa adicional de separar metales tras el primer cribado previo.
  6. 6.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una etapa adicional de separar metales tras el segundo cribado de finos.
  7. 7.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado por que la etapa de separar metales se realiza mediante la aplicación de un campo magnético.
  8. 8.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado por que la etapa de separar metales se realiza mediante la aplicación de corrientes de Foucault.
  9. 9.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se mantiene una humedad inferior al 70% durante todo el procedimiento.
  10. 10.
    Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que se mantiene una humedad comprendida entre el 5% y el 70% durante todo el procedimiento.
  11. 11.
    Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que se mantiene una humedad comprendida entre el 30% y el 70% durante todo el procedimiento.
  12. 12.
    Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que se mantiene una humedad comprendida entre el 30% y el 60% durante todo el procedimiento.
  13. 13.
    Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que se mantiene una humedad comprendida entre el 45% y el 50% durante todo el procedimiento.
  14. 14.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la separación de vidrio se realiza mediante una pluralidad de sistemas ópticos dispuestos en cascada.
  15. 15.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema óptico es un sistema óptico de visión artificial que comprende una cámara de vídeo de alta resolución.
    ES 2 408 111 A1
    Cribado previo
    NO
    NO
    FIG. 1
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201330562
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 18.04.2013
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : B03B9/06 (2006.01) B07C5/34 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    CALRECYCLE. Integration of Rotary Drum Reactor and Anaerobic Disgestion Technologies for Treatment of Municipal Solid Waste. California Natural Resources Agency, Junio 2010, páginas 3-5. 1-15
    A
    US 3802558 A (RHYS) 09.04.1974, columna 2, línea 40 -columna 4, línea 50; figura 1 1-15
    A
    US 4116822 A (WEBB) 26.09.1978, columna 2, línea 48 -columna 6, línea 32; figura 1 1-15
    A
    US 4276155 A (ROESCHLAUB ET AL.) 30.06.1981, columna 2, línea 57 -columna 4, línea 65; figura 1 1-15
    A
    US 3817458 A (GILBERTO) 18.06.1974, columna 5, línea 5 -columna 6, línea 3; figura 1 1-15
    A
    ZHU et al. Characteristics and biogas production potential of municipal solid wastes pretreated with a rotary drum reactor. Bioresource Technology, Vol.100, 2009, páginas 1122 a 1129, pág. 1123, conclusiones 1-15
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 03.06.2013
    Examinador A. Rua Aguete Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201330562
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B03B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, TXTE, XPESP, CAPLUS
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201330562
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 03.06.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201330562
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    CALRECYCLE. Integration of Rotary Drum Reactor and Anaerobic Disgestion Technologies for Treatment of Municipal Solid Waste. California Natural Resources Agency, Junio 2010, páginas 3-5
    D02
    US 3802558 A (RHYS) 09.04.1974
    D03
    US 4116822 A (WEBB) 26.09.1978
  16. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El objeto de la invención es un procedimiento para la separación de vidrio a partir de una fracción de rechazo de residuos sólidos urbanos mediante las etapas de paso por un biorreactor rotativo, un primer cribado con un filtro de malla grueso, un segundo cribado con un filtro de malla fino, separación mediante aspiración o soplado y separación final del vidrio mediante un separador óptico.
    El documento D1 divulga un procedimiento para la separación de la materia orgánica e inorgánica en residuos sólidos urbanos mediante el paso por un reactor de tambor rotatorio previamente al paso por una criba giratoria. El paso por el reactor tiene como objetivo la ruptura de la fracción biodegradable en los RSU mediante una combinación de reacciones biológicas aerobias y fuerzas mecánicas que facilitan la separación posterior mediante filtración de los plásticos, metales y cristales, mientras que la fracción biodegradable separada sigue un proceso de compost. (Ver pág.3, párrafo 1). El documento D2 divulga un método para la separación del vidrio de los RSU mediante un etapa de triturado, secado, filtro vibratorio, separación magnética, filtros de aire y separación colorimétrica en un separador fotométrico. La pulpa y fracción fibrosa de los residuos se pueden hacer pasar también por un reactor de lecho fluidizado. (Ver figura 1).
    El documento D3 divulga un método de separación selectiva del vidrio mediante molido, tamizado, separación mediante soplado, secado para el control de la humedad, separación magnética de metales y separación final mediante un tambor electrostático rotatorio. (Ver figura 1).
    Ninguno de los documentos D1 a D3 citados o cualquier combinación relevante de los mismos revela un procedimiento para la separación selectiva del vidrio de los RSU mediantes las etapas recogidas en la reivindicación 1 de la solicitud lo que da lugar a una recuperación automática de al menos el 90% del vidrio presente en la fracción de rechazo de los residuos sólidos urbanos.
    Por lo tanto la invención tal y como se recoge en las reivindicaciones 1 a 15 de la solicitud es nueva e implica actividad inventiva. (Art. 6 y 8 de la LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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