ES2846814T3 - Aparato y método de separación con sensores - Google Patents

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Martinus Cornelis Maria Bakker
Simon Petrus Maria Berkhout
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Abstract

Un aparato de separación (1), que comprende: - un identificador (2) dispuesto para identificar las partículas (3) en un grupo de partículas (4) que tienen una propiedad específica; - un modificador de afinidad (5) dispuesto para modificar una afinidad de las partículas identificadas con relación a esa afinidad de partículas no identificadas (6) en un grupo; - un separador (7, 13) dispuesto para separar las partículas del grupo con base en su diferencia en la afinidad; en donde: - el modificador de afinidad modifica la afinidad de las partículas identificadas al aplicar partículas modificadoras de afinidad a las partículas identificadas; - las partículas modificadoras de afinidad comprenden gotas de líquido, y agua en particular, para hidratar las partículas identificadas para formar un puente de humedad entre las partículas identificadas y el separador; caracterizado porque el separador tiene una superficie de contacto (12) revestida con material hidrófilo sobre la que se fijan partículas identificadas.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y método de separación con sensores
La invención generalmente se refiere a la separación de partículas, en particular en el reciclaje.
Los aparatos de separación son conocidos en la técnica anterior y se usan típicamente en el procesamiento de materias primas para la clasificación de corrientes mixtas de partículas de material reciclado en corrientes con partículas de diferentes tipos de material. El aparato de separación con sensores conocido comprende un identificador, en particular un sensor que analiza un grupo de partículas para evaluar el tipo de cada partícula individual. Después de que las partículas del tipo relevante han sido identificadas por el sensor, se activa un separador que separa físicamente las partículas identificadas del grupo de partículas, por ejemplo se acciona una serie de toberas para que inicien chorros de aire que expulsen las partículas identificadas de la corriente de manera que se separen del grupo de partículas.
Una desventaja del aparato de separación con sensores conocido en la técnica es que no son muy precisos. En particular, los chorros de aire golpearán y expulsarán accidentalmente no solo las partículas identificadas, sino también las partículas vecinas no identificadas que pueden ser de un tipo diferente. Especialmente, cuando las partículas están dispuestas estrechamente en el grupo, esto disminuye la precisión del aparato de separación con sensores conocido. Una solución en la técnica es disponer las partículas muy dispersas en el grupo para evitar golpear y expulsar accidentalmente las partículas vecinas por el chorro de aire. Sin embargo, esto reduce la capacidad y afecta la economía del proceso. Por ejemplo, el reciclaje económico de una corriente mixta de partículas más pequeñas de partículas físicamente similares o idénticas, por ejemplo, partículas trituradas de un material plástico, por ejemplo, PET o PE, que tienen diferentes colores y una dimensión máxima de varios mm, por ejemplo, 10 mm o menos.
El documento EP2343136B1 y la solicitud de patente equivalente US 2010/0261864 describen un método de separación destinado a extraer un objetivo, mediante el uso de la viscosidad de un líquido, de un sujeto de separación en el que se mezclan el objetivo y un no objetivo. El método descrito comprende distinguir el objetivo del no objetivo; obtener información posicional del objetivo distinguido en la distinción, unir un líquido al objetivo en base a la información posicional y extraer el objetivo del sujeto de separación poniendo un miembro de captura en contacto con el sujeto de separación de manera que la viscosidad del líquido provoque el objetivo para adherirse al miembro de captura. Para permitir que la viscosidad del líquido haga que el objetivo se adhiera al miembro de captura, la cantidad de líquido adherido al objetivo, la viscosidad del líquido, el grosor del objetivo, un área del objetivo y la densidad del objetivo necesita satisfacer múltiples expresiones. Se propone como miembro de captura una placa de acero inoxidable, una placa de caucho de silicona o un alambre tejido de acero inoxidable. El período de tiempo durante el cual se colocó el miembro de captura sobre el sujeto de separación es del orden de tres segundos. Este es un tiempo relativamente largo. Además, el miembro de captura debe ejercer una presión suficiente para permitir que la viscosidad del líquido haga que el objetivo se adhiera al miembro de captura.
El documento WO 2008/067589 describe un aparato de clasificación de partículas. El aparato comprende una fuente de iones cuya fuente de iones puede desviarse para intersecar una trayectoria de partículas específicas o para no intersecar la trayectoria. El aparato comprende un detector para detectar una característica de las partículas en la trayectoria de vuelo libre y medios de control para controlar la deflexión del haz de iones. Además, el aparato comprende un campo eléctrico estático para desviar partículas cargadas por el haz de iones.
La invención tiene como objetivo mitigar una o más de las desventajas mencionadas anteriormente, lo que se consigue mediante el aparato de acuerdo con la reivindicación 1 y el método de acuerdo con la reivindicación 10. En particular, la invención tiene como objetivo proporcionar un aparato de separación con sensores con precisión y eficiencia mejoradas. Con ese fin, la invención proporciona un aparato de separación, que comprende un identificador dispuesto para identificar las partículas en un grupo de partículas que tienen una propiedad específica, un modificador de afinidad dispuesto para modificar una afinidad de las partículas identificadas con relación a esa afinidad de partículas no identificadas en el grupo, y un separador dispuesto para separar las partículas en el grupo en base a su diferencia en la afinidad. En este aparato, el modificador de afinidad modifica la afinidad de las partículas identificadas aplicando partículas modificadoras de afinidad a las partículas identificadas, las partículas modificadoras de afinidad forman una capa superficial de recubrimiento sobre las partículas identificadas; y las partículas modificadoras de afinidad son gotas de líquido, que opcionalmente comprenden además partículas de polvo. Las partículas modificadoras de afinidad comprenden gotas de líquido, y agua en particular, para hidratar las partículas identificadas para formar un puente de humedad entre las partículas identificadas y el separador y el separador tiene una superficie de contacto recubierta con material hidrófilo sobre la que se fijan las partículas identificadas.
Al proporcionar al aparato de separación un modificador de afinidad, puede conseguirse que sólo las partículas identificadas que son, por ejemplo, comercialmente relevantes, puedan separarse del grupo en base a una diferencia proporcionada en la afinidad sin perturbar las partículas vecinas no identificadas. De esta manera, puede contrarrestarse la separación accidental de una partícula no identificada y, por lo tanto, puede aumentarse la precisión de la separación. Además, la afinidad de la partícula puede ser, por ejemplo, la tendencia de las partículas a fijarse sobre el separador y, preferentemente, el modificador de afinidad aumenta esta tendencia. Por ejemplo, el modificador de afinidad puede disponerse para modificar la fuerza de atracción o fuerza de unión de las partículas identificadas con relación a esa fuerza de atracción o fuerza de unión de partículas no identificadas en el grupo, de manera que las partículas identificadas puedan ser atraídas hacia el separador. La tendencia puede incrementarse por medios conocidos en la técnica, por ejemplo, aumentando la adhesividad de las partículas, pero también cargando estáticamente las partículas o mediante el uso de magnetización.
Se observa que el modificador de afinidad está dispuesto para modificar la afinidad de las partículas identificadas con relación a la afinidad de las partículas no identificadas. Esto puede comprender, por ejemplo, las siguientes cuatro situaciones: (1 ) el identificador identifica partículas que son comercialmente relevantes y el modificador de afinidad puede entonces disponerse para cambiar la afinidad de las partículas identificadas de manera que un separador pueda separar las partículas identificadas del grupo, por ejemplo, recolectando o acoplando las partículas, o (2 ) el identificador identifica partículas que son comercialmente relevantes y la afinidad puede entonces arreglarse para cambiar la afinidad de las partículas no identificadas de manera que el separador pueda separar las partículas no identificadas del grupo, o (3) el identificador identifica partículas que no son comercialmente relevantes. El modificador de afinidad puede entonces disponerse para cambiar la afinidad de las partículas no identificadas de manera que el separador pueda separar las partículas no identificadas del grupo, o (4) el identificador identifica partículas que no son comercialmente relevantes y el modificador de afinidad puede luego disponerse para modificar la afinidad de las partículas identificadas no comercialmente relevantes de manera que el separador pueda separar las partículas identificadas no comercialmente relevantes del grupo. Se observa que el identificador se acopla selectiva e individualmente a las partículas, es decir, cada partícula del grupo está siendo acoplada e identificada por el identificador.
Al proporcionar al aparato de separación con un separador, puede lograrse que, por ejemplo, las partículas identificadas con una afinidad modificada puedan separarse selectivamente del grupo, y las partículas no identificadas puedan permanecer inalteradas. En consecuencia, las partículas pueden entonces disponerse más juntas, aumentando así la capacidad y la economía del proceso. Como una opción, se observa que una vez que el separador ha separado las partículas identificadas del grupo, puede incluirse adicionalmente un segundo separador o más separadores dispuestos de una vez para separar las partículas restantes de un tipo diferente de material, color o tamaño y así más de un tipo de partícula puede separarse de un solo sistema clasificador.
El grupo de partículas pueden ser pequeñas partículas de, por ejemplo, plástico, metal y/o madera, con un diámetro que puede variar entre 1-20 mm.
El identificador puede identificar las partículas en el grupo sobre la base de una propiedad específica, por ejemplo, tipo de material, peso, color, forma y/o tamaño. Específicamente, propiedades no físicas, por ejemplo, misma densidad pero diferente color o tamaño fuera de un intervalo especificado. Por ejemplo, una partícula del grupo puede identificarse con la propiedad específica de color, mientras que otra partícula del grupo puede identificarse con la propiedad específica de tamaño. Se observa que el identificador puede disponerse para identificar múltiples propiedades específicas, sin embargo, también es posible tener múltiples identificadores alineados en una hilera, cada identificador dispuesto para identificar al menos una propiedad específica.
El aparato de separación puede comprender además un estratificador dispuesto para poner el grupo de partículas en una capa. De esta manera, puede proporcionarse una serie plana de partículas, por ejemplo, una cortina o un lecho, de manera que puede facilitarse la identificación y las partículas pueden proporcionarse con una relación espacial conocida. De esta manera, también puede evitarse que se peguen demasiadas partículas entre sí y/o evitar que, por ejemplo, dos o más partículas se superpongan entre sí de manera que el identificador no pueda identificar las partículas inferiores.
El grupo de partículas puede colocarse en un arreglo de capas y/o lecho, por ejemplo, forzando el grupo de partículas a través de un canal, tamiz, surco, hendidura, ranura o por medio de una barredora. Además, se observa que el estratificador también puede comprender una plantilla que provoca una pulsación de manera que las partículas pueden estar en un arreglo de capas y/o lecho y, por lo tanto, el identificador puede identificar fácilmente al menos una propiedad específica de las partículas.
Preferentemente, el estratificador proporciona a las partículas en la capa una relación espacial conocida, preferentemente constante, por ejemplo, mediante el uso de una cinta transportadora con una superficie de cinta compartimentada, o una superficie de cinta con cargas electrostáticas preimpresas dispuestas espacialmente que fijan temporalmente las partículas recibidas singulares hasta llegar al separador en la capa entre el identificador y el modificador de afinidad. Haciendo esto, la precisión del modificador de afinidad puede incrementarse más y puede prevenirse la modificación accidental de una afinidad de las partículas no identificadas.
El estratificador puede comprender una superficie de cinta transportadora sobre la que se depositan las partículas en una capa plana. Las partículas pueden estar, por ejemplo, en una capa superior en donde las partículas no se solapan, o en una monocapa. Las partículas pueden transportarse a lo largo del identificador, del modificador de afinidad y del separador con una velocidad que puede variar entre 0,5 - 8 m/s, preferentemente entre 1 y 3 m/s y con mayor preferencia a aproximadamente 2,5 m/s.
El identificador puede ser un sensor, por ejemplo, un sensor óptico y/o un dispositivo de procesamiento de imágenes, por ejemplo, una cámara en color (RGB) para evaluación visual, una cámara IR para la evaluación de temperatura y forma, una cámara de infrarrojo cercano (NIR) para la evaluación quimioespectral y de forma (por ejemplo, tipo de plástico), métodos de rayos X tal como la fluorescencia de rayos X (XRF) para la evaluación elemental o la transmisión de rayos X para la evaluación de la densidad y la forma, o la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) para la evaluación elemental. El sensor óptico puede tener, por ejemplo, una resolución en el tiempo mejor que 0,5 ms y una resolución en el espacio mejor que 0,5 mm. Por lo tanto, el sensor óptico puede definir con precisión la posición, el tamaño y/o la forma de las partículas que pasan.
La afinidad de las partículas identificadas que pueden modificarse por el modificador de afinidad puede ser, por ejemplo, la adhesividad, por ejemplo, mediante el uso de agua o de un adhesivo capaz de pulverizar sobre escamas de plástico, carga eléctrica estática o comportamiento magnético de las partículas identificadas. En particular, el modificador de afinidad puede modificar la afinidad de las partículas identificadas aplicando partículas modificadoras de afinidad a las partículas identificadas, donde las partículas modificadoras pueden ser partículas cargadas, por ejemplo, electrones para cargar estáticamente las partículas identificadas.
Preferentemente, las partículas modificadoras de afinidad pueden ser partículas de material, en donde las partículas que cambian la afinidad pueden formar una capa superficial de recubrimiento sobre las partículas identificadas. Adicional o alternativamente, las partículas cambiadoras de afinidad pueden formar, al menos parcialmente, una capa superficial de recubrimiento sobre las partículas identificadas, es decir, sobre una superficie de las partículas identificadas que se enfrenta al modificador de afinidad. Por ejemplo, las partículas modificadoras pueden descargarse del modificador desde arriba del transportador de manera que las partículas modificadoras puedan adherirse a la superficie de las partículas, formando una superficie de recubrimiento pegajosa, hidratada y/o magnética.
Las partículas modificadoras de afinidad descargadas del modificador de afinidad pueden ser gotas de líquido y/o partículas de polvo. El modificador de afinidad puede comprender chorros, por ejemplo, cabezales de impresora de chorro. Cuando el modificador de afinidad descarga gotas de líquido, estas pueden ser, por ejemplo, aceite, alcohol, pero preferentemente agua para hidratar las partículas identificadas. Las partículas identificadas pueden cubrirse luego con una capa de agua de aproximadamente 10-20 micras. Las gotas de líquido sobre la superficie de las partículas identificadas pueden formar entonces un puente de humedad entre las partículas identificadas y el separador, mientras que las partículas no identificadas permanecen sustancialmente secas. Opcionalmente, también es posible que las gotas de líquido en la superficie de las partículas identificadas formen un puente de humedad entre las partículas identificadas y un segundo material, por ejemplo, partículas de polvo, donde las partículas de polvo pueden descargarse por, por ejemplo, otro modificador de afinidad, por ejemplo, pulverización de polvo, después de que las partículas identificadas se hayan humedecido.
El modificador de afinidad se dispone para el acoplamiento individual de partículas. El modificador de afinidad puede suministrar 50 000 gotas por segundo por válvula, en donde cada gota puede tener un diámetro menor de 100 micras y preferentemente de 40 micras. Las válvulas pueden separarse entre sí a una distancia de aproximadamente 0,05 mm o más. En particular, las válvulas están dispuestas preferentemente para proporcionar gotas con una resolución de 100 gotas por pulgada, o de 39 a 40 gotas por centímetro.
Se observa que pueden disponerse múltiples modificadores o un modificador que tenga múltiples válvulas en una hilera que sea transversal a la dirección del transportador, o pueden estar parcialmente comoviéndose en la dirección del transportador para eliminar el movimiento relativo entre el modificador y las partículas durante la acción de modificación (por ejemplo, chorros de pulverización montados en un dispositivo que gira en dirección opuesta a la cinta transportadora). Cada válvula y/o modificador puede contener diferentes partículas modificadoras a descargar. Al modificador ser capaz de entregar 50 000 gotas por segundo por válvula, puede lograrse que la precisión entre el sensor y el separador se coordine mejor. En particular, la resolución del separador puede ser de aproximadamente 0,4 mm y, por lo tanto, coincide fácilmente con la resolución del identificador de 0,5 mm y, por lo tanto, el separador puede funcionar con la misma precisión que el identificador.
Se observa que además de los fluidos mencionados anteriormente, también es posible que el modificador descargue fluidos glutinosos sobre las partículas identificadas, por ejemplo, almidón.
Las partículas de polvo pueden ser un polvo magnético, por ejemplo, ferrosilicio industrial, preferentemente de forma esférica. Preferentemente, el modificador descarga partículas de polvo después de que las partículas hayan sido al menos parcialmente recubiertas por gotas de líquido. Por ejemplo, pueden añadirse partículas de polvo magnético de 40-150 micras por cada partícula identificada humedecida de manera que el polvo se adhiera a las partículas identificadas humedecidas.
Preferentemente, el modificador de afinidad comprende un cabezal de impresión en donde el cabezal de impresión puede ser del tipo de impresora de chorro de tinta para descargar las gotas de líquido. El modificador de afinidad puede comprender además un pulverizador de polvo dispuesto para descargar las partículas de polvo, por ejemplo, ferrosilicio. Por lo tanto, el cabezal de impresión está dispuesto para descargar gotas de agua sobre las partículas identificadas, después de lo cual el pulverizador de polvo pulveriza ferrosilicio de forma esférica sobre las partículas identificadas hidratadas. Las gotas pueden así formar un enlace de agua, con una resistencia comparable con una nota adhesiva amarilla, entre las partículas identificadas y el ferrosilicio. Al proporcionar a las partículas identificadas gotas de líquido y una capa de ferrosilicio, las partículas identificadas pueden ser atraídas selectivamente a un imán o un material magnetizable.
El separador puede tener una superficie de contacto sobre la que se fijan las partículas identificadas. El separador puede disponerse para acoplar individualmente las partículas. El separador puede ser un separador activo, es decir, un separador que se acciona mecánicamente para asegurar que la superficie de contacto se acopla a las partículas identificadas y/o al grupo de partículas. Sin embargo, también es posible tener un separador pasivo, es decir, en donde las partículas identificadas y/o el grupo de partículas caen sobre la superficie de contacto del separador. La superficie de contacto puede revestirse con un material hidrófilo dispuesto para atraer las partículas humedecidas. La superficie de contacto también puede ser un imán o al menos estar recubierta con una capa magnetizable dispuesta para interactuar con las partículas magnéticas de polvo esférico que pueden estar en la superficie de las partículas identificadas, de manera que las partículas identificadas pueden ser atraídas por el separador o adherirse en el mismo. Una ventaja de un separador que tiene una superficie de contacto sobre la cual se fijan las partículas identificadas, en particular con la superficie revestida con un material hidrófilo y/o el separador que tiene propiedades magnéticas, es que no se requiere presionar el separador sobre las partículas identificadas para adherencia de las partículas al separador. Esto permite tiempos de procesamiento cortos. Y en particular en el caso de la fijación por medio de atracción magnética, una ventaja adicional es que las partículas distintas de las identificadas no están en contacto con el separador, lo que reduce las probabilidades de que las partículas no identificadas 6 sean recogidas por el separador.
Preferentemente, el separador puede ser un dispositivo de recogida mecánico que tiene una superficie de contacto que contacta con el grupo de partículas para recolectar las partículas identificadas. El separador puede ser, por ejemplo, un tambor con un eje de rotación transversal a la dirección del transportador. El tambor puede tener una superficie de contacto que está revestida con una capa magnetizable o con material fibroso hidrófilo con fibras que tienen un tamaño que puede variar entre 100-500 micras de diámetro y preferentemente de aproximadamente 300 micras de diámetro. Las fibras pueden tener una parte superior redondeada y estas fibras pueden moverse hacia arriba y hacia abajo individualmente lo suficientemente rápido para conectarse a las partículas hidratadas de manera que las partículas hidratadas se fijen sobre las fibras.
La invención se refiere además al uso de un cabezal de impresión para la separación de partículas identificadas de un grupo de partículas.
La invención se refiere además a un método para la separación de partículas de un grupo de partículas, que comprende las etapas de:
suministrar un grupo de partículas en un arreglo, en donde el grupo de partículas comprende partículas con diferentes propiedades, por ejemplo, material, color, forma y/o tamaño;
identificar partículas en el grupo de partículas que tienen una propiedad específica;
modificar una afinidad de las partículas identificadas con relación a esa afinidad de partículas no identificadas en el grupo con un modificador de afinidad;
separe las partículas en el grupo en base a su diferencia en la afinidad con un separador.
Cuando el modificador ha aplicado partículas de polvo fino, por ejemplo, ferrosilicio a las partículas identificadas, el método puede comprender además una etapa de recuperación después de la etapa de separación, en donde las partículas humedecidas con polvo de ferrosilicio en su superficie se secan y/o se colocan en un campo magnético con un gradiente suficientemente alto para separar el polvo magnético de la superficie de las partículas identificadas de manera que puedan recuperarse las partículas de polvo de ferrosilicio.
Se observa que en el método de separación, el identificador también puede ser un ser humano que identifica las partículas a separar y las marca con un marcador.
La invención se describirá además en base a una modalidad ilustrativa que se representa en los dibujos. En los dibujos acompañantes, los cuales ilustran una o más modalidades ilustrativas:
La Figura 1 muestra una primera vista esquemática del aparato de separación.
La Figura 2 muestra una segunda vista esquemática del aparato de separación.
Se observa que las figuras son simplemente representaciones esquemáticas de una modalidad preferidas de la invención, que se dan por medio de una modalidad ilustrativa no limitante. En la descripción, la parte y los elementos iguales o similares tienen signos de referencia iguales o similares.
En la Figura 1 se muestra un aparato de separación 1 que comprende un identificador 2 dispuesto para identificar las partículas 3 en un grupo de partículas 4 que tienen una propiedad específica. La Figura 2 muestra el aparato de separación 1 que comprende elementos adicionales opcionales.
El aparato de separación 1 está dispuesto para el acoplamiento individual de partículas. Las partículas pueden ser partículas pequeñas tal como PE, PP o PET triturado de diferentes colores o grados diferentes con un tamaño de diámetro que puede variar entre 1-20 mm. Se proporciona un modificador de afinidad 5 que está dispuesto para modificar selectivamente una afinidad de las partículas identificadas 3 con relación a la afinidad de las partículas no identificadas 6 en un grupo 4, y un separador 7 está dispuesto para separar las partículas en el grupo 4 en base a su diferencia en la afinidad. La propiedad específica que mide el identificador 2 puede ser, por ejemplo, un tipo de material, peso, color, forma y/o tamaño.
El aparato de separación con sensores 1 en el ejemplo comprende además un estratificador 8 dispuesto para poner el grupo de partículas 4 en una capa, y preferentemente proporciona a las partículas 4 en la capa una relación espacial constante conocida en la capa entre el identificador 2 y el modificador de afinidad 5. Expresado de manera diferente, las partículas 4 están provistas por el estratificador 8 de manera que se conoce el tiempo de viaje desde el identificador 2 y el modificador de afinidad 5. Esto permite sincronizar el funcionamiento del identificador 2 y el modificador de afinidad 5.
El estratificador 8 en esta modalidad comprende una superficie de cinta transportadora 8A sobre la que se depositan las partículas en una capa plana. La superficie de la cinta transportadora 8A tiene preferentemente una superficie de alta fricción, que comprende por ejemplo caucho sintético y/o natural. Como se muestra en la Figura 1, el grupo de partículas 4 se alimentan a la superficie de la cinta transportadora 8A mediante un alimentador 9. El grupo de partículas 4 puede alimentarse a la cinta transportadora como una cortina continua de partículas o como secciones con una distancia predeterminada. Opcionalmente, el grupo de partículas 4 pasa primero por el eliminador magnético de desechos 15 para eliminar partículas en la alimentación de partículas que tienen propiedades magnéticas. El eliminador de desechos magnéticos puede comprender un imán 20 para atraer partículas que tienen propiedades magnéticas, como partículas que comprenden metal ferromagnético. Las partículas que comprenden metal ferromagnético pueden comprender tal metal ferromagnético en forma pura o en un compuesto, como una sal u otro.
En la Figura 1, el identificador 2 está representado como un sensor óptico 10 en donde se coloca encima del estratificador 7 para identificar el grupo de partículas 4 que tienen una propiedad específica. Por ejemplo, el identificador 2 está dispuesto para identificar el color de las partículas 4 en una corriente de partículas transparentes y en particular translúcidas. El identificador 2 también está dispuesto para identificar un tipo específico de PP a través de un marcador proporcionado en el material de PP. Además, el identificador 2 está dispuesto para identificar la posición de las partículas en la superficie de la cinta transportadora 8A.
Después de que las partículas 4 hayan pasado a lo largo del identificador 2, el modificador de afinidad 5 modifica la afinidad de las partículas identificadas 3 aplicando partículas modificadoras de afinidad 11 a las partículas identificadas 3. Las partículas modificadoras 11 se descargan, por ejemplo, desde arriba de la superficie de la cinta transportadora 8A de manera que las partículas modificadoras de afinidad 11 forman una capa superficial de recubrimiento sobre las partículas identificadas 3. Las partículas modificadoras de afinidad 11 se descargan preferentemente con una componente de su velocidad paralela al movimiento de la superficie de la cinta transportadora 8A. De esta manera, puede evitarse que las partículas identificadas 3 sean pasadas por alto por los efectos del tiempo de vuelo relacionados con las variaciones en la altura de las partículas identificadas por encima de la superficie de la cinta transportadora 8A.
Las partículas modificadoras de afinidad 11 pueden ser en la Figura 1 gotas de líquido y/o partículas de polvo, en donde las gotas de líquido en este ejemplo son agua para hidratar las partículas identificadas para formar un puente de humedad entre las partículas identificadas 3 y el separador 7. El agua puede proporcionarse con una pequeña cantidad de aditivos para mejorar la conductividad eléctrica. Una razón de esto es que algunas impresoras requieren que el líquido que se desecha tenga una cierta conductividad eléctrica para descargar correctamente el líquido. Esto se aplica no solo a la tinta, sino también al agua en caso de que la impresora deba descargar agua. Opcionalmente, también es posible que después de que las partículas identificadas 3 hayan sido humedecidas por gotas de líquido, un segundo modificador 5B o el mismo modificador 5A descargue un segundo material, preferentemente partículas de polvo. Las partículas de polvo en la Figura 1 pueden ser partículas de polvo magnético, por ejemplo, ferrosilicio industrial, en donde preferentemente tienen forma esférica de manera que las partículas identificadas 3 pueden acoplarse individualmente y/o levantarse mediante el separador 7.
Típicamente, se descarga más de una partícula de ferrosilicio por cada partícula identificada 3. Preferentemente, se descarga una cantidad significativa de partículas de ferrosilicio por cada partícula identificada 3. En particular, la cantidad de partículas de ferrosilicio a descargar es al menos el 1 % y preferentemente más del 4 % de la masa de una partícula identificada 3. Para evitar que cualquier partícula de polvo se mueva libremente sobre la superficie de la cinta transportadora 8A, la superficie de la cinta transportadora 8A puede comprender ranuras orientadas sustancialmente perpendiculares a una dirección de movimiento de la superficie de la cinta transportadora 8A. Preferentemente, las ranuras tienen menos de un milímetro. Preferentemente, las partículas se descargan con un componente de velocidad perpendicular a la superficie de la cinta transportadora 8A de menos de 1 m/s. Además, un componente de velocidad paralelo a la superficie de la cinta transportadora 8A se ajusta a la velocidad de la superficie de la cinta 8A.
El modificador de afinidad 5 está representado en la Figura 1 como un cabezal de impresión 5A y/o un pulverizador de polvo, por ejemplo, un pulverizador de ferrosilicio 5B. Con el modificador de afinidad 5 que comprende un cabezal de impresión 5A para distribuir agua u otro líquido para humedecer las gotas de líquido, el cabezal de impresión 5A está dispuesto para proporcionar gotas menores de 100 micras, preferentemente de 30 a 50 micras. Las gotas se proporcionan preferentemente con una resolución de al menos 100 gotas por pulgada, o de 39 a 40 gotas por centímetro. Con esta resolución, es posible depositar líquido solo en partículas identificadas 3. Adicionalmente, las partículas de polvo pueden descargarse solamente sobre las partículas identificadas 3 o sobre todas las partículas. En las partículas identificadas 3, las partículas de polvo están unidas por el líquido a las partículas identificadas 3. Las partículas de polvo de otras partículas 6 pueden eliminarse, por ejemplo, por medio de soplado o un campo magnético. Alternativamente, en una modalidad en la que se descargan tanto líquido como partículas de polvo, el líquido se deposita en todas las partículas 4 de la cinta transportadora y las partículas de polvo solo se descargan en las partículas identificadas 3.
Si las partículas identificadas están hidratadas, esto puede hacerse en forma de manta, desplegando una manta o una película sustancialmente continua de líquido sobre todas las partículas 4 o las partículas identificadas 3. Alternativamente, el líquido se descarga en áreas específicas. Esto puede establecerse, por ejemplo, depositando el líquido en líneas. Estas líneas pueden ser paralelas al movimiento de la cinta transportadora, perpendiculares al movimiento de la cinta transportadora o bajo un ángulo relativo al movimiento de la cinta transportadora.
En ciertas modalidades, puede ser deseable pretratar las partículas 4 para mejorar la adherencia entre las partículas modificadoras de afinidad y el grupo de partículas 4. Con este fin, se proporciona un módulo de pretratamiento 21 (Figura 2) para pretratar el grupo de partículas 4. Si las partículas modificadoras de afinidad comprenden agua, puede preferirse mejorar las propiedades hidrófilas del grupo de partículas 4. En una modalidad específica, se aplica una capa muy fina (de 1 a 10 nanómetros) de carbonato de calcio al grupo de partículas. Tal capa de carbonato cálcico puede aplicarse exponiendo el grupo de partículas a agua que tenga una dureza suficientemente alta (medida, por ejemplo, en grados Alemanes) a una temperatura de al menos 80 grados centígrados. La exposición puede proporcionarse por medio de pulverización o inmersión. La inmersión se realiza preferentemente durante al menos 30 segundos, en agua de suficiente dureza, a una temperatura de al menos 80 grados. Alternativa o adicionalmente, puede proporcionarse un recubrimiento de, por ejemplo, hexametildisilazano y/u otras sustancias hidrófobas como recubrimiento para el grupo de partículas 4. El recubrimiento hidrófilo puede aplicarse a todas las partículas o solo a las partículas identificadas 3.
En una región alrededor de la pulverización de ferrosilicio 5B, u otra unidad de descarga para descargar partículas que tienen propiedades magnéticas, puede aplicarse un campo magnético débil. Las líneas de campo del campo magnético se proporcionan sustancialmente paralelas a la dirección de movimiento del estratificador 8 y a la superficie de la cinta transportadora 8A en particular. La intensidad del campo magnético varía preferentemente entre 0,01 Tesla y 0,05 Tesla. Como efecto del campo magnético, se suprime la rodadura de las partículas de polvo sobre la superficie de la cinta transportadora 8A como resultado de la amortiguación por histéresis magnética. Esto se debe a que la magnetización de una partícula rodante en un campo unidireccional crea una pérdida de energía mecánica en calor. Además, el campo magnético débil aplicado también tiene el efecto de depositar las partículas de polvo sobre las partículas humedecidas dispuestas en hileras cortas, por ejemplo, tres partículas de polvo en una hilera. Esto es favorable para la posterior extracción magnética de las partículas de desechos y permite un uso reducido de polvo magnético.
El separador 7 tiene una superficie de contacto 12 sobre la que se fijan las partículas identificadas 3 de manera que puedan separarse del grupo de partículas 4. El separador 7 aplica partículas individualmente para su separación. Preferentemente, el separador 7 es un dispositivo de recogida mecánico cuya superficie de contacto 12 contacta con el grupo de partículas 4 para recolectar las partículas identificadas 3. Como se muestra en la Figura 1, el separador 7 está representado como un tambor 13 que tiene una superficie giratoria transversal a la dirección de transporte. de otra manera, el eje de rotación del tambor 13 es perpendicular a la dirección de transporte. En este ejemplo, la superficie de contacto 12 del tambor 13 está revestida con un material fibroso hidrófilo de manera que las partículas humectadas identificadas puedan fijarse sobre ella.
Además, también es posible que el separador 7 sea un imán o que su superficie de contacto 12 sea un imán, que tenga propiedades magnéticas, o al menos esté revestido con una capa magnetizable para separar las partículas identificadas 3 que han sido revestidas con polvo magnético. Además, si el separador 7 es un imán o su superficie de contacto 12 es un imán, o al menos está recubierto con una capa magnetizable, el separador puede usarse para recuperar partículas que tengan propiedades magnéticas que puedan haber sido descargadas aguas arriba de la superficie de la cinta transportadora 8A. Pueden ser partículas adheridas a las partículas identificadas 3 y/o partículas no adheridas a las partículas identificadas 3, pero presentes en la superficie de la cinta transportadora 8A y/o presentes en las partículas no identificadas 6 que no han sido provistas de líquido. Las partículas así recuperadas se devuelven a un yacimiento 17 (Figura 2), lo que permite la reutilización de las partículas. Antes de la reutilización, las partículas pueden desmagnetizarse por medio de un desmagnetizador 18 (Figura 2) y/o secar, por ejemplo, en un lecho fluidizado 19 (Figura 2). Se observa en otras modalidades, que el orden del yacimiento 17, el desmagnetizador 18 y el lecho fluidizado 19 pueden ser diferentes.
Además, en la Figura 1 y la Figura 2 se muestra que puede proporcionarse un segundo transportador 14 para transportar las partículas identificadas 3 lejos del grupo de partículas 4 después de que las partículas identificadas 3 hayan sido separadas.
En cuanto al propósito de esta descripción, se señala que las características técnicas que se han descrito pueden ser susceptibles de generalización funcional. Se señala además que, en la medida en que no se mencionen explícitamente, tales características técnicas pueden considerarse por separado del contexto del ejemplo de modalidad dado, y además pueden considerarse por separado de las características técnicas con las que cooperan en el contexto del ejemplo.
Se señala que la invención no se limita a las modalidades ilustradas representados aquí y que son posibles muchas variaciones. Por ejemplo, el identificador también puede ser una estación de identificación que comprende múltiples dentificadores dispuestos en una hilera o el aparato de separación puede comprender múltiples estaciones de dentificadores, preferentemente también dispuestos en una hilera. También puede haber una estación modificadora de afinidad o una estación separadora.
Además, se observa que el separador y el modificador de afinidad pueden acomodarse en un único dispositivo en donde la modificación de la afinidad de las partículas identificadas y la separación puede ser una acción única y puede tener lugar al mismo tiempo en una misma posición.
Se observa además que pueden colocarse múltiples aparatos de separación de una vez, por ejemplo, encima de un transportador, de manera que puedan separarse múltiples partículas diferentes de una única corriente de partículas. Estas y otras modalidades resultarán evidentes para el experto en la técnica y se considera que se encuentran dentro del alcance de la invención tal como se formula en las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un aparato de separación (1), que comprende:
    - un identificador (2) dispuesto para identificar las partículas (3) en un grupo de partículas (4) que tienen una propiedad específica;
    - un modificador de afinidad (5) dispuesto para modificar una afinidad de las partículas identificadas con relación a esa afinidad de partículas no identificadas (6) en un grupo;
    - un separador (7, 13) dispuesto para separar las partículas del grupo con base en su diferencia en la afinidad; en donde:
    - el modificador de afinidad modifica la afinidad de las partículas identificadas al aplicar partículas modificadoras de afinidad a las partículas identificadas;
    - las partículas modificadoras de afinidad comprenden gotas de líquido, y agua en particular, para hidratar las partículas identificadas para formar un puente de humedad entre las partículas identificadas y el separador; caracterizado porque el separador tiene una superficie de contacto (12 ) revestida con material hidrófilo sobre la que se fijan partículas identificadas.
  2. 2. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un estratificador (8) dispuesto para llevar el grupo (4) de partículas (3) en capa.
  3. 3. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el estratificador (8) proporciona a las partículas (3) en la capa una relación espacial conocida, preferentemente constante, en la capa entre el identificador (2 ) y el modificador de afinidad (5).
  4. 4. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en donde el estratificador (8) comprende una superficie de cinta transportadora sobre la que se depositan las partículas en una capa plana.
  5. 5. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las partículas modificadoras de afinidad forman una capa superficial de recubrimiento sobre las partículas identificadas (3).
  6. 6. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las partículas modificadoras de afinidad comprenden además partículas de polvo.
  7. 7. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde las partículas de polvo comprenden partículas de polvo magnético, por ejemplo, ferrosilicio industrial, preferentemente de forma esférica.
  8. 8. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material hidrófilo es fibroso.
  9. 9. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la superficie de contacto (12) comprende un imán o al menos está revestida con una capa magnetizable.
  10. 10. Método para la separación de partículas de un grupo (4) de partículas (3), que comprende las etapas de:
    - suministrar un grupo de partículas en un arreglo (1 ), en donde el grupo de partículas comprende partículas con diferentes propiedades, por ejemplo, material, color, forma y/o tamaño;
    - identificar partículas en el grupo de partículas que tienen una propiedad específica;
    - modificar una afinidad de las partículas identificadas con relación a esa afinidad de partículas no identificadas en el grupo con un modificador de afinidad (5);
    - separar las partículas del grupo con base en su diferencia de afinidad con un separador (7, 13);
    en donde:
    - el modificador de afinidad modifica la afinidad de las partículas identificadas al aplicar partículas modificadoras de afinidad a las partículas identificadas;
    - las partículas modificadoras de afinidad comprenden gotas de líquido, y agua en particular, para hidratar las partículas identificadas para formar un puente de humedad entre las partículas identificadas y el separador; caracterizado porque el separador tiene una superficie de contacto (12 ) revestida con material hidrófilo sobre la que se fijan partículas identificadas.
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