ES2885067T3 - Método y aparato para lavar y separar material plástico - Google Patents

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Abstract

Método para lavar y separar pedazos de material plástico (P) de un material contaminante (C) que también incluye elementos metálicos (M), que comprende las etapas de: a. suministrar a una única cámara de lavado definida por un único recipiente de lavado (2), a través de un puerto de entrada (30), un fluido de lavado (W), que tiene un primer valor de peso específico (γ1), y los pedazos de material plástico (P) con el material contaminante (C); b. accionar, en dicho recipiente de lavado (2), un medio de agitación (3) provisto de palas (4) para generar en el fluido de lavado (W) una acción de agitación turbulenta para eliminar del material plástico (P), a través de una acción mecánica, la parte de material contaminante (C) que se adhiere al mismo, en donde se proporciona c. ajustar la inclinación de dichas palas (4) y ajustar la velocidad de rotación (VR) de dicho medio de agitación (3) para generar una acción de empuje (FT) hacia arriba con el fin de mantener en estado de flotación el material plástico (P) que tiene un segundo valor de peso específico (y2) que es mayor que dicho primer valor (γ1) de dicho fluido (W), y en donde se proporciona d. limitar la fuerza de dicha acción de empuje (FT) a un valor tal que no dificulte la precipitación hacia abajo de dichos elementos metálicos contaminantes (M) que tienen un valor de peso específico adicional (γ3) mayor que dicho segundo valor (y2), y e. accionar un medio de control rotatorio (9), dispuesto en un canal de descarga (25) diametralmente opuesto a dicho puerto de entrada (30) y que sobresale transversalmente hacia fuera de una pared lateral de dicho recipiente de lavado (2), para retener dicho material plástico (P) dentro de dicho recipiente de lavado (2) durante un tiempo que sea tal que se obtenga un grado deseado de pureza y descontaminación para dicho material plástico (P), evitando que el material plástico (P), una vez suministrado al recipiente de lavado (2), salga inmediatamente sin someterse en primer lugar al proceso de lavado a través de una agitación mecánica, estando dicho canal de descarga (25) delimitado lateralmente por dos paredes laterales (26) y, por debajo, por una pared en rampa (27) que sobresale desde una primera altura de la pared lateral del recipiente (2), extendiéndose de manera inclinada hacia arriba hasta una segunda altura más alta, extendiéndose dicho medio de control rotatorio (9) entre las dos paredes laterales (26) y colocándose encima de dicha pared en rampa (27), f. evacuar a través de un desbordamiento controlado, a través de un puerto de salida (5) delimitado por dicho canal de descarga (25) de dicho recipiente de lavado (2), un flujo saliente (Fsalida) del fluido de lavado (W) y una cantidad de material plástico ya descontaminado (P'), en donde dicho material plástico ya lavado y descontaminado (P') se transporta a dicho puerto de salida (5) de una manera controlada a través de la acción de dicho medio de control rotatorio (9), y g. evacuar periódicamente, desde el fondo (6) de dicho recipiente de lavado, el material contaminante pesado (C), incluyendo los elementos metálicos (M), que se acumula en dicho fondo (6) durante el lavado del material plástico (P).

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para lavar y separar material plástico
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un método y un aparato para lavar y separar material plástico, proveniente de residuos domésticos y/o industriales molidos o reducidos en pedazos, de contaminantes de diversos tipos, especialmente de elementos contaminantes de tipo metálico.
Estado de la técnica
Como se conoce, el material plástico que proviene de los residuos sólidos urbanos e industriales se somete a diversos tratamientos que incluyen prelavado, lavado, molienda en pedazos de pequeñas dimensiones y una o más etapas de lavado posteriores más precisas. El material plástico de posconsumo incluye botellas, recipientes, otros objetos, y comprende no solo PET (tereftalato de polietileno) sino también PE (polietileno), P.V.C. (cloruro de polivinilo), P.P. polipropileno, P.S. (poliestireno) y otros materiales plásticos.
Para que dichos materiales plásticos puedan reutilizarse con éxito como material regenerado, se necesita que se sometan a una cuidadosa descontaminación con eliminación de todas las sustancias indeseables acoplados a los mismos originalmente o que inevitablemente se adhieren a los mismos durante el proceso de recogida desde emplazamientos urbanos o industriales hasta las plantas de reciclado de plásticos.
Los aparatos para lavar materiales plásticos se conocen a partir del documento EP2703086, que desvela algunas de las características de las reivindicaciones independientes de la presente invención, a partir de los documentos DE4337206, US5443652, DE2804729 y EP0359106.
Si el material a tratar consiste en, por ejemplo, botellas y/o recipientes fabricados de material plástico, existe un primer etapa de prelavado en equipos provistos de cilindros rotativos en los que las botellas y/o los recipientes se someten a una acción de prelavado para eliminar la contaminación más gruesa, tales como etiquetas, y parte de la suciedad que se ha adherido a las botellas durante la recogida y almacenamiento, etc. Los recipientes/botellas se envían a continuación a un molino para reducirse a pedazos de pequeño tamaño. El material plástico molido se transfiere a continuación a otros aparatos de lavado, tales como unidades de separación centrífugas en donde el material de los pedazos permanece el tiempo necesario para completar las operaciones de lavado y aclarado y evitar la persistencia de residuos contaminantes que de otro modo comprometerían el uso posterior del material recuperado.
Un problema especialmente sentido, grave y difícil de abordar es la presencia indeseada de elementos o fragmentos metálicos que lamentablemente se encuentran en el material plástico a tratar y que proceden, por ejemplo, de bienes de consumo diario, tales como pequeñas botellas de material plástico, tales como botellas de spray, tapones dispensadores/dosificadores, dispositivos de atomización: dentro de tales objetos hay, de hecho, resortes metálicos, bolas de metal y/ u otras piezas metálicas que inevitablemente avanzan, en el proceso de reciclaje, junto con el componente de material plástico.
Debería añadirse que los elementos metálicos se encuentran no solo en los bienes de consumo diario que acabamos de mencionar sino también en toda una serie de tipos de residuos que se originan en sectores tal como, por ejemplo, la industria del automóvil. También deben tenerse en cuenta todos los tipos de desechos clasificados como RAEE (residuos de aparatos eléctricos y electrónicos) y que comprenden una amplia gama de materiales plásticos de los que es necesario separar el cobre, hierro, acero, aluminio, vidrio, plata, plomo, etc.
En esencia, el material plástico del que es necesario separar los metales comprende no solo el PET, PS, PE, PVC, PP, PS citados anteriormente, sino también ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PC (Policarbonato), PMMA (poli (metacrilato de metilo), PA (poliamida), SAN (resina de estireno acrilonitrilo) y muchos otros materiales plásticos.
En algunos tipos de plantas conocidas, tal como, por ejemplo, la planta desvelada en el documento US5948276, se proporcionan unidades de hidrociclón corriente abajo de las cuales pueden proporcionarse unidades de separación centrífuga. En unidades de hidrociclones, el efecto "ciclón" generado por el vórtice hace que pequeños pedazos de material plástico se separen del contaminante pesado, que cae por gravedad al fondo del tanque, del que se elimina periódicamente.
El flujo de vórtice del fluido de lavado fuerza a los pedazos de material plástico a elevarse al borde superior del tanque y salir con el fluido de lavado simplemente mediante desbordamiento para a continuación enviarse a la unidad centrífuga corriente más abajo.
El movimiento de vórtice del fluido en la unidad de hidrociclón, si por un lado tiende a separar la fracción de materiales plásticos más ligeros de los materiales más pesados aprovechando los diferentes grados de flotación, sin embargo, no es satisfactoriamente eficiente en la acción de lavar el material plástico y no consigue el desprendimiento completo de las partes contaminantes adheridas al plástico. Dicho de otro modo, una acción de lavado suave provocada por un simple movimiento de vórtice no permite que el contaminante se separe de los pedazos de material plástico.
Dicho de otro modo, no hay ninguna acción mecánica que desprenda los contaminantes adheridos a los pedazos de material plástico. Por lo tanto, una vez más, es necesario recurrir a una unidad de lavado adicional, en este caso, la unidad centrífuga, dispuestas en serie y corriente más abajo para tratar todo el producto que se ha procesado por el agitador y por la unidad de hidrociclón. Esta configuración de planta, además de ser estructural y funcionalmente más compleja de realizar y gestionar, ni siquiera permite que el material plástico se procese satisfactoriamente y, a menudo, no es capaz de separar de manera efectiva de los plásticos la fracción metálica, una presencia incluso mínima de la cual es extremadamente perjudicial en la medida en que reduce drásticamente la calidad del material a recuperar. Por lo tanto, sigue existiendo una gran necesidad de disponer de un sistema que sea capaz de superar los inconvenientes y los límites de los aparatos de lavado y separación conocidos.
Objetos de la invención
Un objeto de la presente invención es mejorar los actuales sistemas de lavado y separación de materiales plásticos. Otro objeto es proporcionar un método y un aparato que permitan alcanzar altos niveles de eficiencia en el proceso de lavado de materiales plásticos y la separación de los contaminantes, haciendo especial referencia a contaminantes de tipo metálico.
Otro objeto es proporcionar un método y un aparato que sean muy sencillos respectivamente desde el punto de vista funcional y estructural pero al mismo tiempo igualmente eficientes y capaces de proporcionar niveles cualitativamente altos del producto recuperado que sean mayores que con los sistemas tradicionales, garantizando al mismo tiempo un consumo limitado de fluido de lavado y un gasto de energía reducido.
Breve descripción de la invención
Estos y otros objetos y ventajas pueden lograrse mediante un método de acuerdo con la reivindicación 1, y un aparato de lavado y separación para materiales plásticos de acuerdo con la reivindicación 10.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características y ventajas del método y aparato de lavado y separación serán más claras a partir de la siguiente descripción, haciendo referencia a los dibujos, en los que:
las figuras 1 y 2 son dos vistas diferentes de un aparato de lavado y separación de acuerdo con la presente invención;
la figura 3 es una sección longitudinal a lo largo de la línea MI-MI de la figura 2;
la figura 4 es un detalle ampliado de la figura 3;
la figura 5 es una sección longitudinal a lo largo de las líneas V-V de la figura 3;
la figura 6 es una vista superior del aparato;
la figura 7 es un diagrama de bloques del método de lavado y separación de acuerdo con la invención.
Descripción detallada de la invención
Haciendo referencia a las figuras adjuntas, se desvela un aparato de lavado y separación 1 para materiales plásticos P procedentes del prelavado y molienda de diversos objetos de posconsumo. El material plástico P, antes de introducirse en el aparato 1, se reduce en pedazos de pequeño tamaño con dimensiones de unos pocos mm a unos pocos cm; el método y el aparato 1 desvelados a continuación tienen el fin de lavar y separar los contaminantes metálicos y no metálicos del material plástico mencionado anteriormente reducido en pedazos pequeños.
El aparato 1 comprende un recipiente de lavado 2 dispuesto para recibir, desde un puerto de entrada 30, mediante un medio de suministro adecuados 12, un flujo entrante Fentrada de un fluido de lavado W, en particular, agua con posibles aditivos de lavado, y los pedazos de material plástico P a los que se adhiere el material contaminante C a eliminar. Se proporciona un puerto de salida 5 a través del que un flujo saliente Fsalida del fluido de lavado W sale por desbordamiento con el material plástico P' procesado, es decir, lavado, del que los contaminantes C se han desprendido a través de una acción mecánica.
El puerto de salida 5 está delimitado por un canal de descarga 25 que sobresale transversalmente hacia fuera desde una pared lateral del recipiente de lavado 2. El canal de descarga 25 está opuesto diametralmente al puerto de entrada 30 para suministrar el material plástico P y el fluido de lavado W.
Por lo tanto, el aparato 1 comprende un único recipiente de lavado 2, provisto de un puerto de entrada 30 y un puerto de salida 5 que están dispuestos diametralmente opuestos entre sí. El aparato 1, que incluye un recipiente de lavado 2 de este tipo, por lo tanto, está configurado para contener en una única cámara de lavado (delimitada por el recipiente de lavado 2) el fluido de lavado W y el material plástico P a tratar.
El canal de descarga 25 está delimitado lateralmente por dos paredes laterales 26 y por debajo por una pared en rampa 27 que sobresale desde una primera altura de la pared lateral del recipiente 2, extendiéndose de manera inclinada hacia arriba hasta una segunda altura más alta.
La pared exterior que delimita lateralmente el recipiente de lavado 2 es de forma cilíndrica.
Sin embargo, dicha una pared exterior puede tener otra forma adecuada. El diámetro exterior del recipiente de lavado 2 puede variar, a modo de ejemplo no limitante, de 1200 mm a 2200 mm según se necesite.
El recipiente 2 está delimitado por debajo por un fondo de pared 6. El fondo de pared 6 está hacia dentro, es decir, hacia arriba, cóncavo, y esto permite que los cuerpos contaminantes más pesados C, en particular, los elementos metálicos M, se acumulen, una vez que han precipitado por su peso específico, de manera localizada en la zona central del fondo 6, para poder moverse fácilmente de manera periódica. Para este fin, se proporciona un dispositivo de evacuación 11 de los productos contaminantes que se depositan en el fondo 6, en particular, los elementos metálicos M de tipo válvula o bomba.
En particular, puede proporcionarse un sistema de válvula doble 11, es decir, un par de válvulas (por ejemplo, del tipo de válvula de solenoide) dispuestas en un conducto, una debajo de otra y cada una accionada por su propio accionador.
La apertura y cierre selectivo de las dos válvulas permite la descarga periódica de los sedimentos pesados que se han acumulado en el fondo 6, minimizando la salida del fluido de lavado W.
Dentro del recipiente de lavado 2, se proporciona un medio de agitación 3 que está provisto de palas 4 dispuestas para generar en el fluido de lavado W una acción de agitación turbulenta para eliminar del material plástico P, a través de una acción mecánica, el material contaminante C adherido al mismo.
En una primera realización, el medio de agitación comprende un solo agitador 3. En otra realización, mostrada en las figuras adjuntas, el medio de agitación comprende dos agitadores distintos 3A y 3B, dispuestos en lados opuestos a un eje longitudinal X del recipiente de lavado 2. En particular, como se ve en la figura 6, los ejes de los árboles de rotor 7A y 7B, reposan en un plano vertical que se coloca ortogonalmente a un plano medio que atraviesa longitudinalmente el canal de descarga 25, pasando por la abertura de entrada 30.
Las unidades de impulsor 8 tienen unos diámetros Dg comprendidos entre 450 y 650 mm. Los árboles de rotor 7A y/o 7B tienen ejes de rotación colocados de tal manera que durante la trayectoria circular las palas 4 permanecen a una distancia mínima de la pared lateral del recipiente de lavado 2. Esta distancia está correlacionada con el diámetro Dg de las unidades de impulsor 8 y puede variar de 0,1 a 0,4 veces este diámetro Dg . A modo de ejemplo, la distancia mínima "d" entre la trayectoria circular trazada por las palas y la superficie lateral interior del recipiente 2 puede variar desde aproximadamente 45 mm a aproximadamente 260 mm, en función del valor del diámetro Dg mencionado anteriormente.
Los ejes de los árboles de rotor 7A y 7B están desde aproximadamente 350 hasta aproximadamente 550 mm del eje longitudinal central X, de acuerdo con el diámetro del recipiente de lavado 2 y de las unidades de impulsor 8.
Cada agitador 3 comprende un árbol de rotor 7 dispuesto verticalmente y accionado por un motor de velocidad variable 18, tal como un motor eléctrico de tipo inversor.
A partir de numerosas e intensas pruebas experimentales, se encontró que a una velocidad de rotación Vr del medio de agitación 3 comprendida entre 200 y 400 rpm, se obtienen niveles óptimos de eficiencia en el proceso de lavado y separación. Las rotaciones de los dos agitadores 3A, 3B también puede tener dos velocidades diferentes y direcciones opuestas. Interviniendo adecuadamente sobre los valores de velocidad de rotación Vr, la fuerza de empuje puede configurarse de tal manera que sea adecuada para materiales plásticos flotantes con un peso específico mayor o igual que 1 kg/dm3 hasta 2 kg/dm3.
Se proporciona una unidad de control CU que, sobre la base de las necesidades específicas del proceso, las propiedades de los materiales P a procesar, de los contaminantes C y del fluido de lavado W, ajusta de manera óptima la velocidad de rotación Vr incluyendo uno o más agitadores 3.
En cada árbol de rotor del agitador 7 se monta una serie de unidades de impulsor 8, que se colocan una encima de otra, y en un número que varía de 4 a 12, de acuerdo con las dimensiones geométricas del aparato 1 y/o de las necesidades específicas del proceso. Cada unidad de impulsor 8 comprende al menos dos palas 4, en particular, en las realizaciones mostradas en las figuras, para cada unidad de impulsor 8 se proporcionan tres palas 4 que son angularmente equidistantes y sobresalen transversalmente del respectivo árbol de rotor 7. El número de palas 4 puede de todos modos variarse de acuerdo con las necesidades del proceso, siempre que sean adecuadas para lograr los efectos que se desvelados a continuación.
En cada unidad de impulsor 8, las palas 4 están orientadas de manera idéntica entre sí. No obstante, la orientación de las palas de una unidad de impulsor 8 es opuesta a la orientación de la unidad de impulsor adyacente 8 colocada inmediatamente encima o debajo. Dicho de otro modo, las inclinaciones u orientaciones, de las palas 4 varían recíprocamente de una unidad de impulsor 8 a la siguiente. A continuación, considerando la dirección de rotación del agitador 3, hay, por lo tanto, una serie de palas 4 inclinadas hacia arriba y una serie de hojas inclinadas hacia abajo.
Los grupos de palas 4 están orientados con ángulos de inclinación que son tales como para obtener el efecto deseado de generar en el fluido W una acción de agitación y turbulencia que sacude los pedazos de material plástico P, favoreciendo de este modo de manera efectiva la separación del último de los cuerpos contaminantes C, y al mismo tiempo tienen el efecto de imponer sobre el material plástico P un empuje hidrodinámico hacia arriba.
De manera más precisa, haciendo referencia a las figuras 3 y 4, las palas 4 de un primer grupo de unidades de impulsor 8 están inclinadas un primer ángulo de inclinación a l comprendido entre 5° y 30° con respecto a un plano horizontal, y las palas 4 de un segundo grupo de unidades de impulsor 8 están inclinadas un segundo ángulo de inclinación a2 comprendido entre -5° y -30° con respecto al plano horizontal.
El aparato 1 configurado de este modo permite mantener en estado de flotación no solo materiales plásticos con un peso específico muy bajo, sino también materiales plásticos que tienen un peso específico y2 mayor que el peso específico y1 del fluido de lavado W.
Con valores de ángulos de inclinación a1, a2 elegidos entre los intervalos mencionados, en combinación con la velocidad de rotación sVr del medio de agitación 3 comprendido entre 200 y 400 rpm, y las características dimensionales y configuración estructural que se han desvelado anteriormente, se obtiene un excelente rendimiento en términos de eficiencia en la acción mecánica de lavado y en la acción de flotación.
El aparato 1 comprende un medio de control rotatorio 9 configurado para retener, durante un tiempo dado, el material plástico P en el recipiente de lavado 2, evitando que el material plástico P, una vez suministrado al recipiente de lavado 2, salga inmediatamente sin antes someterse al proceso de lavado a través de una agitación mecánica. El medio de rotación 9 rota a una velocidad que se ajusta adecuadamente por la unidad de control CU para hacer avanzar de manera controlada la cantidad de material plástico procesado P' hacia el canal de descarga 25 y a continuación hacia el puerto de salida 5.
El medio de control de rotación 9 es de tipo rodillo o tambor con un eje horizontal, o tipo correa, y se accionan mediante otro medio de motor de velocidad variable 19, tal como un motor eléctrico de tipo inversor. El medio de rotación 9, por ejemplo, el elemento de rodillo 9, se extiende entre las dos paredes laterales 26 del canal de descarga 25 y por encima de la pared en rampa 27 de este canal. El elemento de control rotatorio 9 comprende un árbol rotatorio 28 desde el que sobresalen radialmente, y de acuerdo con los planos axiales, unos deflectores 29 que son adecuados para interactuar con el material plástico P. El elemento rotatorio 9 se coloca en altura con respecto a la pared en rampa 27 de tal manera que los deflectores 29 tocan o penetran parcialmente el fluido de lavado W debajo de la superficie libre L, para interceptar los pedazos de material plástico P.
La unidad de control CU está configurada para hacer rotar el elemento de rodillo 9 a una velocidad que sea tal que se imponga al material plástico P a permanecer en el recipiente de lavado 2 durante un tiempo medio de permanencia que sea suficiente para obtener el grado de pureza y descontaminación deseado del material plástico P.
Como se ha indicado anteriormente, la unidad de control CU está programada para ajustar la velocidad de rotación Vr del medio de agitación 3A, 3B para generar una acción de empuje Ft hacia arriba con el fin de mantener en estado de flotación el material plástico P con un peso específico mayor que el del fluido de lavado W. En particular, si el fluido W comprende sustancialmente agua, con un peso específico y1 de 1 kg/dm3, la velocidad de rotación adecuada del medio de agitación 3, combinado con una orientación específica de las palas 4 como se ha descrito anteriormente, tienen el efecto de empujar hacia arriba en un estado de flotación también los materiales plásticos como el PET (peso específico y2 igual a 1,4 kg/dm3), PVC (y2 igual a 1,3 kg/dm3), nailon (y2 igual a 1,13 kg/dm3), poliestireno (y2 igual a 1,04 kg/dm3) etc. Al mismo tiempo, la velocidad de rotación Vr del medio de agitación 3 debe ser tal que la acción de empuje mencionada anteriormente Ft se limita a un valor tal que no obstaculice la precipitación corriente abajo de los contaminantes pesados, y en particular de los elementos metálicos nocivos M, que tienen mayores valores de peso específico y3, que van desde valores apenas superiores a 2 kg/dm3 (por ejemplo, aluminio), a valores más altos.
Dicho de otro modo, el empuje flotante hacia arriba impuesto por las palas 4 de los agitadores 3, tiene que ser lo suficientemente alto para que, junto con el empuje hidrostático, que por sí solo es insuficiente para vencer la fuerza del peso que actúa sobre los pesados pedazos de plástico, ayude a que estos últimos vuelvan a ascender, permaneciendo en un estado de flotación cerca de la superficie libre L. Al mismo tiempo, sin embargo, la acción de empuje hacia arriba no debe superar un cierto valor con el fin de no evitar que los cuerpos más pesados no deseados, tales como los metales, se precipiten hacia el fondo 6.
Con la ayuda del diagrama de bloques de la figura 7, se desvela el método de lavado y separación de acuerdo con la invención, que se implementa por el aparato de lavado y separación 1 que acaba de desvelarse.
El material plástico P procedente del prelavado y la molienda de los residuos plásticos posconsumo, reducido en pedazos pequeños (dimensiones de unos pocos mm a unos pocos cm) y que contienen contaminantes C, se carga junto con un flujo entrante Fentrada del fluido de lavado W, tal como agua con posibles aditivos, dentro del recipiente de lavado 2 (bloque S1). El bloque S2 muestra la operación de ajuste de la/las velocidad/velocidades de rotación del medio de agitación 3A y/o 3B, y la etapa preliminar de elegir los ángulos apropiados (de inclinación) a i .2 de las palas 4.
A continuación, se produce la etapa de accionar los agitadores 3 (bloque S3) que realizan la acción de agitación turbulenta para frotar el material plástico P vigorosamente y desprender y separar mecánicamente el material contaminante C del material plástico P. Los agitadores 3, además de agitar mecánicamente el material plástico P, inducen al material plástico P a un estado de flotación mientras permiten que se precipiten los contaminantes más pesados C, incluidos los metales M (bloque S4).
Durante el proceso, la etapa (bloque S5) de retener, mediante el medio de control rotatorio 9, el material plástico P en el recipiente 2 se proporciona durante un tiempo adecuado, y se proporciona la posterior liberación controlada, con la consiguiente evacuación por desbordamiento del material plástico descontaminado P' junto con un flujo saliente Fentrada de fluido W (bloque S6).
El flujo entrante Fentrada y el flujo de saliente Fsalida pueden ajustarse de acuerdo con el grado de "refresco" deseado para el fluido de lavado W dentro del recipiente de lavado 2. El grado correcto de "refresco" se determina teniendo en cuenta tanto el grado de pureza y descontaminación previstos como los requisitos específicos de ahorro de consumo que deben cumplirse.
La velocidad del medio de control rotatorio 9 puede ajustarse de acuerdo con los caudales del fluido de entrante/saliente y del grado de pureza que se desea obtener para el material plástico procesado P.
En el caso de una operación con un gran intercambio de fluido de lavado W, por lo tanto, con grandes caudales de entrada y salida y un fuerte efecto de desbordamiento, el medio de control rotatorio 9 para retener y controlar el transporte actúa para ralentizar el flujo de material plástico saliente con respecto al flujo de salida del fluido W, contrastando la acción hidrodinámica de arrastre hacia el puerto de salida 5 y liberando gradualmente el material plástico P hacia el puerto de salida 5.
En el caso de una operación con un flujo de entrada y salida reducido del fluido W y, por lo tanto, un menor efecto de desbordamiento y arrastre, el medio de control rotatorio 9 realiza un efecto de arrastre que permite que el material plástico procesado P' avance hacia el puerto de salida 5.
Durante el lavado, los cuerpos contaminantes pesados caen por gravedad y se acumulan (bloque S7) en el fondo 6 del recipiente 2, del que pueden evacuarse periódicamente accionando el dispositivo de válvula correspondiente 11 (bloque S8).
De lo que se ha desvelado y mostrado en los dibujos, está claro que el método y aparato de lavado y separación de acuerdo con la invención consiguen con éxito los objetivos establecidos.
El método y el aparato desvelados anteriormente permiten obtener altos niveles de pureza en el material plástico recuperado en un tiempo reducido, debido a la eliminación continua e inmediata de los contaminantes del recipiente de lavado 2. Debido a la doble función de agitación mecánica y empuje flotante realizada por los agitadores 3, con una solución sencilla pero eficiente, se obtiene una separación óptima de los contaminantes de los materiales plásticos P, sobre todo una eliminación eficiente de los metales del material plástico a recuperar. Los resultados obtenidos son claramente mejores que con los aparatos tradicionales, en particular, con respecto a los sistemas de hidrociclones que, al no poder realizar una turbulencia mecánica y una acción de agitación en el fluido, son ineficaces en la operación de desprender la suciedad de los pedazos de material plástico a los que se adhiere.
De este modo se consigue el objetivo de proporcionar una solución funcional y constructivamente sencilla que, sin embargo, es capaz de reducir el coste general del proceso y garantizar una eficiencia muy alta en la separación de los contaminantes de los materiales plásticos a reciclar.
Debería observarse que gracias a la presencia de una única cámara de lavado y separación, delimitada por el único recipiente de lavado 2, se consigue una notable sencillez estructural y al mismo tiempo se obtienen excelentes resultados desde el punto de vista de la eficiencia y rapidez del proceso de lavado y separación.
Se entiende que lo que se ha dicho y mostrado haciendo referencia a los dibujos adjuntos se ha dicho simplemente a modo de ejemplo de las características generales del método y del aparato de lavado y separación; por lo tanto, pueden realizarse otras modificaciones o variaciones al método, a todo el aparato, o partes del mismo, sin dejar de estar dentro del alcance de las reivindicaciones. En particular, la conformación geométrica, dimensiones, posiciones y los materiales que componen una o más partes del aparato de lavado pueden elegirse y/u optimizarse sobre la base de las necesidades de uso específicas y los materiales a procesar.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Método para lavar y separar pedazos de material plástico (P) de un material contaminante (C) que también incluye elementos metálicos (M), que comprende las etapas de:
a. suministrar a una única cámara de lavado definida por un único recipiente de lavado (2), a través de un puerto de entrada (30), un fluido de lavado (W), que tiene un primer valor de peso específico (y1), y los pedazos de material plástico (P) con el material contaminante (C);
b. accionar, en dicho recipiente de lavado (2), un medio de agitación (3) provisto de palas (4) para generar en el fluido de lavado (W) una acción de agitación turbulenta para eliminar del material plástico (P), a través de una acción mecánica, la parte de material contaminante (C) que se adhiere al mismo, en donde se proporciona c. ajustar la inclinación de dichas palas (4) y ajustar la velocidad de rotación (Vr) de dicho medio de agitación (3) para generar una acción de empuje (Ft ) hacia arriba con el fin de mantener en estado de flotación el material plástico (P) que tiene un segundo valor de peso específico (y2) que es mayor que dicho primer valor (y1) de dicho fluido (W), y en donde se proporciona
d. limitar la fuerza de dicha acción de empuje (Ft ) a un valor tal que no dificulte la precipitación hacia abajo de dichos elementos metálicos contaminantes (M) que tienen un valor de peso específico adicional (y3) mayor que dicho segundo valor (y2), y
e. accionar un medio de control rotatorio (9), dispuesto en un canal de descarga (25) diametralmente opuesto a dicho puerto de entrada (30) y que sobresale transversalmente hacia fuera de una pared lateral de dicho recipiente de lavado (2), para retener dicho material plástico (P) dentro de dicho recipiente de lavado (2) durante un tiempo que sea tal que se obtenga un grado deseado de pureza y descontaminación para dicho material plástico (P), evitando que el material plástico (P), una vez suministrado al recipiente de lavado (2), salga inmediatamente sin someterse en primer lugar al proceso de lavado a través de una agitación mecánica, estando dicho canal de descarga (25) delimitado lateralmente por dos paredes laterales (26) y, por debajo, por una pared en rampa (27) que sobresale desde una primera altura de la pared lateral del recipiente (2), extendiéndose de manera inclinada hacia arriba hasta una segunda altura más alta, extendiéndose dicho medio de control rotatorio (9) entre las dos paredes laterales (26) y colocándose encima de dicha pared en rampa (27),
f. evacuar a través de un desbordamiento controlado, a través de un puerto de salida (5) delimitado por dicho canal de descarga (25) de dicho recipiente de lavado (2), un flujo saliente (Fsalida) del fluido de lavado (W) y una cantidad de material plástico ya descontaminado (P'), en donde dicho material plástico ya lavado y descontaminado (P') se transporta a dicho puerto de salida (5) de una manera controlada a través de la acción de dicho medio de control rotatorio (9), y
g. evacuar periódicamente, desde el fondo (6) de dicho recipiente de lavado, el material contaminante pesado (C), incluyendo los elementos metálicos (M), que se acumula en dicho fondo (6) durante el lavado del material plástico (P).
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde se proporciona la configuración de dicho medio de agitación con al menos un dispositivo de agitación (3) que tiene un árbol de rotor (7) dispuesto verticalmente y en el que se montan una serie de unidades de impulsor (8) una encima de otra, comprendiendo cada unidad de impulsor (8) un grupo de palas (4), en donde se proporciona la orientación de las palas (4) de una unidad de impulsor (8) con una inclinación opuesta a las palas (4) de una unidad de impulsor (8) colocada inmediatamente encima o inmediatamente debajo.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, y en donde se proporciona la orientación de las palas (4) de una unidad de impulsor (8) con un primer ángulo de inclinación (a l) comprendido entre 5° y 30° con respecto a un plano horizontal y las palas (4) de una unidad de impulsor (8) colocadas inmediatamente encima o inmediatamente debajo con un segundo ángulo de inclinación (a2) comprendido entre -5° y -30° con respecto al plano horizontal.
4. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde dicho medio de agitación (3) se acciona a una velocidad de rotación (Vr) comprendida entre 200 y 400 rpm, con el fin de alcanzar un valor de dicha acción de empuje (Ft ) tal como para mantener en estado de flotación los cuerpos del material plástico (P) con un peso específico (y2) que puede elegirse desde aproximadamente 1 kg/dm3 a aproximadamente 2 kg/dm3, permitiendo que los cuerpos con un peso específico de (y3) > (y2) se precipiten en dicho fondo (6).
5. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde se genera una acción de agitación turbulenta mediante dos agitadores (3A, 3B) localizados en lados opuestos con respecto a un eje longitudinal (X) de dicho recipiente de lavado (2).
6. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde cada árbol de rotor (7A, 7B) de dicho medio de agitación (3A, 3B) está provisto de un número de unidades de impulsor (8) que va de 4 a 12, y en el que cada unidad de impulsor (8) comprende al menos dos palas (4).
7. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde dicho medio de control rotatorio (9) es de tipo rodillo, tambor o correa y se acciona a una velocidad de rotación tal que se retiene dicho material plástico (P) en dicho recipiente de lavado (2) durante un tiempo de permanencia promedio (Tp) que es suficiente para obtener el grado de pureza y descontaminación deseado, y para transportar de manera controlada a dicho puerto de salida (5) los plásticos ya lavados y descontaminados (P') independientemente del avance de dicho flujo saliente (Fsalida) del fluido de lavado (W).
8. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde los pedazos sucios de material plástico (P) se suministran continuamente al recipiente de lavado (2) mediante un flujo entrante (Fentrada) del fluido de lavado (W), que incluye agua, que tiene un caudal correspondiente al caudal del flujo de líquido que sale del puerto de salida (5).
9. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde los contaminantes más ligeros (C) que se han separado del material plástico (P) se transportan y evacuan por el flujo saliente (Fsalida) del fluido de lavado (W), y los materiales contaminantes más pesados (C) que tienen un peso específico más alto (y3), incluyendo los elementos metálicos (M), que se decantan en dicho fondo (6), se eliminan a través de un dispositivo de evacuación de válvula o de bomba (l1).
10. Aparato para lavar y separar pedazos de material plástico (P) de una material contaminante (C) que también incluye elementos metálicos (M), que comprende:
- un único recipiente de lavado (2) que define una única cámara de lavado adecuada para recibir y contener un fluido de lavado (W), que tiene un primer valor de peso específico (y1), y los pedazos de material plástico (P) con el material contaminante (C);
- un medio de suministro (12) adecuado para suministrar, a dicho recipiente de lavado (2), a través de un puerto de entrada (30), un flujo entrante (Fentrada) de dicho fluido de lavado (W) y del material plástico (P) a descontaminar, - un medio de agitación (3) provisto de palas (4) dispuestas para generar en el fluido de lavado (W) una acción de agitación turbulenta para eliminar de los plásticos (P), a través de una acción mecánica, la parte de material contaminante (C) que se adhiere al mismo,
- estando dichas palas (4) orientadas para imprimir sobre dichos plásticos (P) un empuje hidrodinámico hacia arriba,
- un puerto de salida (5), delimitado por un canal de descarga (25) diametralmente opuesto a dicho puerto de entrada (30) y que sobresale transversalmente hacia fuera de una pared lateral de dicho recipiente de lavado (2), para evacuar a través de desbordamiento el material plástico procesado (P') y un flujo saliente (Fsalida) de dicho fluido de lavado (W) con una fracción de contaminantes separados (C),
- estando dicho canal de descarga (25) delimitado lateralmente por dos paredes laterales (26) y, por debajo, por una pared en rampa (27) que sobresale desde una primera altura de la pared lateral del recipiente (2), extendiéndose de manera inclinada hacia arriba hasta una segunda altura más alta,
- un medio de control rotatorio (9), dispuesto en dicho canal de descarga (25) y configurado para retener, durante un tiempo dado, dicho material plástico (P) en dicho recipiente de lavado (2) y hacer avanzar de manera controlada dicha cantidad de plástico (P') hasta dicho puerto de salida (5), extendiéndose dicho medio de control rotatorio (9) entre las dos paredes laterales (26) y colocándose encima de dicha pared en rampa (27),
- un dispositivo de evacuación (11) configurado para eliminar periódicamente el material contaminante pesado (C), incluyendo los elementos metálicos (M), que se acumulan en el fondo (6) de dicho recipiente de lavado (2), - una unidad de control (CU) programada para ajustar la velocidad de rotación (Vr) de dicho medio de agitación (3) para generar una acción de empuje (Ft ) hacia arriba con el fin de mantener en estado de flotación el material plástico (P) que tiene un segundo valor de peso específico (y2) que es mayor que dicho primer valor (y1) de dicho fluido (W),
- estando dicha unidad de control (CU) programada para limitar la fuerza de dicha acción de empuje (Ft ) a un valor que sea tal que no dificulte la precipitación hacia abajo de dichos elementos metálicos (M) y de otros contaminantes (C) que tengan un valor de peso específico adicional (y3) mayor que dicho segundo valor (y2).
11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en donde dicho medio de agitación comprende al menos un dispositivo de agitación (3A; 3B) accionado mediante un medio de motor de velocidad variable (18), teniendo cada dispositivo de agitación (3A; 3B) un árbol de rotor (7) dispuesto verticalmente y en el que se montan una serie de unidades de impulsor (8) una sobre otra, comprendiendo cada unidad de impulsor (8) un grupo de palas (4) que se distribuyen igualmente de manera angular, en donde las palas (4) de una unidad de impulsor (8) están inclinadas opuestas a las palas (4) de una unidad de impulsor (8) colocada inmediatamente encima o inmediatamente debajo.
12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en donde las palas (4) de un primer grupo de unidades de impulsor (8) están inclinadas un primer ángulo de incidencia (a1) comprendido entre 5° y 30° con respecto a un plano horizontal, y las palas (4) de un segundo grupo de unidades de impulsor (8) están inclinadas un segundo ángulo de incidencia (a2) comprendido entre -5° y -30° con respecto al plano horizontal, y en donde dicho medio de agitación (3) está configurado para moverse a una velocidad de rotación (Vr) comprendida entre 200 y 400 rpm.
13. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde dicho medio de agitación (3) comprende dos agitadores (3A, 3B) que tienen unos árboles de rotor respectivos (7) que se extienden verticalmente y se localizan en lados opuestos con respecto a un eje longitudinal (X) de dicho recipiente de lavado (2).
14. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde cada árbol de rotor (7A, 7B) de dicho medio de agitación (3A, 3B) comprende de 4 a 12 unidades de impulsor (8), y en donde cada unidad de impulsor (8) comprende al menos dos palas (4), en particular tres palas (4).
15. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde dicho medio de control rotatorio (9) es del tipo rodillo o tambor o correa y se acciona mediante un medio de motor de velocidad variable adicional (19) y en donde dicho dispositivo de evacuación (11) para metales (M) comprende un dispositivo de válvula o de bomba.
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