NL1022953C2 - Werkwijze voor het scheiden van deeltjes en inrichting daarvoor. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het scheiden van deeltjes en inrichting daarvoor

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het scheiden van deeltjesfractie uit een deel-tjesstroom waarbij de deeltjes van de deeltjesstroom in een in een vat aanwezig vloeibaar medium onder invloed van de 5 zwaartekracht op basis van verschil in verticale snelheid worden gescheiden, en op een eerste plaats een eerste, relatief zware deeltjesfractie wordt verzameld, en op afstand van de eerste plaats op een tweede plaats een tweede relatief lichte deeltjesfractie wordt verzameld in respectievelijke 10 opvangmiddelen.

Een dergelijke werkwijze is in het vak bekend.

De onderhavige uitvinding beoogt de bekende werkwijze te verbeteren, en in het bijzonder een verbeterde scheiding mogelijk te maken waarbij de tweede fractie minder is 15 verontreinigd met deeltjes die eigenlijk in de zware deel-tjesfractie thuis horen en/of omgekeerd.

Hiertoe wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het vloeibare medium ten opzichte van de opvangmiddelen wordt bewogen hetgeen een relatieve bewegings-20 richting definieert, waarbij middelen aanwezig zijn voor het beperken van het bewegen van de te scheiden deeltjes ten opzichte van het vloeibare medium in de relatieve bewegingsrichting.

Verrassenderwijs is gevonden dat bij het scheiden 25 van deeltjes welke niet allen qua dichtheid maar ook qua grootte en/of vorm van elkaar verschillen kunnen worden gescheiden. In de onderhavige aanvrage wordt onder de uitdrukking "scheiden onder invloed van de zwaartekracht op basis van verschil in verticale snelheid" verstaan dat een oscille-30 rende beweging in verticale richting (zoals bekend van jig-gen) wordt vermeden en, meer algemeen, turbulentie, die spreiding van deeltjes in het horizontale vlak veroorzaakt, wordt vermeden. Derhalve zullen in de praktijk de deeltjes een baan beschrijven die slechts door de zwaartekracht en in-35 teractie met de vloeistof wordt bepaald, en niet door door de 1022953 I inrichting op de deeltjes uitgeoefende krachten. Ten aanzien I van de voorgaande bespreking van turbulentie wordt opgemerkt I dat hierbij turbulentie ten gevolge van het toevoeren van I deeltjes aan het vloeibare medium buiten beschouwing dient te I 5 worden gelaten. Met andere woorden, turbulentie heeft betrek- I king op de turbulentie van het vloeibare medium in het vat in I afwezigheid van de deeltjes.

I Het is mogelijk om het vloeibare medium stil te la- I ten staan en de opvangmiddelen te bewegen. In een dergelij 10 geval dient de werkwijze zodanig te worden uitgevoerd dat de I deeltjesstroom pulsgewijs dient te worden toegevoerd of met I de opvangmiddelen meedraait. De precieze dimensionering van I de parameters behoeven voor de gewone vakman geen toelich- I ting, aangezien zij middels routine-experimenten kunnen wor- I 15 den vastgesteld. Echter, volgens een voorkeursuitvoering wordt het vloeibare medium dwars op de verticaal gevoerd.

I De toevoer van de deeltjesstroom en de opvangmidde- I len kunnen daarbij stationair blijven, terwijl de turbulentie H minimaal is.

I 20 Bij voorkeur wordt het vloeibare medium door de mid- I delen meegevoerd.

I Aldus vervullen de middelen twee functie, namelijk I het meevoeren van het vloeibare medium en het verbeteren van de scheiding.

I 25 Aldus kan een uitstekende scheiding worden bewerk- I stelligd. Bij voorkeur worden de deeltjes in een vat gebracht I met een in hoofdzaak cirkelvormige horizontale doorsnede, en I het medium in omtreksrichting uniform in het vat wordt rond- I gevoerd. In een dergelijk geval worden de deeltjes bij voor- I 30 keur radiaal verdeeld in het vloeibare medium gebracht. In de praktijk zal een doelmatige scheiding in de buurt van de ro- tatie-as niet doelmatig zijn en wordt dit deel van het vat I voor scheiding uitgesloten. Dit kan bijvoorbeeld door de aan- wezigheid van een in het vat geplaatste cilinder. Bij voor- 35 keur draait deze verticaal geplaatste cilinder mee en de I schotten aan de cilinder bevestigd.

I Het gebruik van een vat met een in hoofdzaak cirkel- I vormige horizontale doorsnede is goedkoop en levert weinig 3 turbulentie op die de scheiding kan verstoren.

Volgens een voorkeursuitvoering worden de middelen gevormd door radiaal vanaf een centrale, verticaal in het vat geplaatste as naar de omtrekswand van het vat verlopende 5 schotten.

Bij voorkeur zijn de schotten op een afstand geplaatst ten hoogste 3, bij voorkeur ten hoogste 2 en met de meeste voorkeur kleiner dan 1 keer de spreidingsdiameter van de zich het meest verspreidende deeltjes van de zich het 10 meest verspreidende deeltjesfractie.

Volgens een zeer gunstige uitvoeringsvorm is het vloeibare medium een waterig medium, in het bijzonder water.

Water is een goedkoop en niet-toxisch vloeibaar medium.

15 Volgens een belangrijke toepassing wordt de deel- tjesstroom gevormd door deeltjes van een afvalstroom. Daarbij zijn de af te scheiden deeltjes volgens een eerste uitvoeringsvorm metaal-omvattende deeltjes. Het metaal kan worden verkocht waardor een deel van de afvalstroom ten gelde kan 20 worden gemaakt.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm zijn de deeltjes kunststofdeeltjes.

Aldus verschaft de uitvinding een werkwijze voor het scheiden van kunststoffen, zoals versnipperd afvalplastic.

25 Voor een verder verbeterde scheiding worden de deel tjes onderworpen aan een klasseerbehandeling alvorens in het vloeibare medium te worden gebracht.

Ofschoon de werkwijze volgens de uitvinding batch-gewijs kan worden bedreven, wordt deze bij voorkeur continu 30 uitgevoerd. Hiertoe worden, volgens een voorkeursuitvoering, de eerste relatief zware en de tweede relatief lichte deel-tjesfracties aan de onderzijde van het vat gescheiden via een respectievelijke afvoeropening in het vat afgevoerd.

Om op de bodem van het vat aangekomen deeltjes doel-35 matig af te voeren, geschiedt dit bij voorkeur onder gebruikmaking van een jet-stroom.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het scheiden van deeltjes, welke inrichting een vat 1 022953 I 4 I omvat voorzien van radiaal vanaf een centrale, verticaal in I het vat geplaatste as naar de omtrekswand van het vat verlo- I pende schotten en het vat aan de onderzijde van het vat van I ten minste twee opvangmiddelen is voorzien met eigen afvoer- 5 middelen.

I Bij voorkeur zijn middelen aanwezig voor het aan- drijven van de schotten, welke in dat geval een voor bedrijf in het vat gebracht vloeibaar medium kunnen meevoeren.

I Bij voorkeur zijn ten minste 10 schotten aanwezig, 10 bij voorkeur ten minste 20 en met meer voorkeur ten minste I 30.

De onderhavige uitvinding wordt thans toegelicht aan I de hand van het volgende experiment.

De onderhavige uitvinding wordt thans toegelicht aan I 15 de hand van het volgende experiment en onder verwijzing naar I de tekening, waarbij de enige figuur een inrichting voorstelt I geschikt voor het uitvoeren van behandeling b).

I De enige figuur toont een deels opgewerkte inrich- I ting 1 geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens I 20 de uitvinding. De inrichting omvat een vat 2, met wand 3. In het vat 2 is een binnencilinder 4 aangebracht welke is voor- I zien van schotten 5 (slechts een beperkt aantal is weergege- I ven. De gebruikte inrichting, met een diameter van 1 m had er I 50). De binnencilinder 4 wordt aangedreven door een motor I 25 (niet weergegeven). Via een toevoergoot 6 kan over althans I nagenoeg de volledige afstand tussen de buitenwand 3 van het I vat 2 en de binnencilinder 4 een te behandelen deeltjesstroom I worden toegevoerd. Het door de schotten 5 meegevoerde vloei- I bare medium, zoals water, is tussen de schotten weinig turbu- I 30 lent en er kan een uitstekende scheiding worden bereikt. On- I derin vat 2 bevinden zich stationaire opvangbakken 7, waarin I de verschillende fracties worden opgevangen. De bodem van el- I ke opvangbak 7 kan taps toelopen en een op een afvoerleidign I aangesloten aan een bovenzijde open kanaal bevatten waar mid- I 35 dels een jet-stroom uit een mondstuk in het kanaal terechtge- komen deeltjes worden afgevoerd (niet weergegeven). Tenslotte is (schematisch) een toevoeropening 8 weergegeven welke kan I worden gebruikt voor het toevoeren van een vloeibaar medium 5 dat te scheiden kunststof deeltjes bevat. In een dergelijk geval zijn aan de bovenzijde van het vat 2 opvangmiddelen voorzien voor het afvoeren van de gescheiden kunststof deeltjes .

5 Bij het experiment werd bodemas eerst gezeefd, on derworpen aan een eerste scheiding (magnetisch) en vervolgens aan valscheiding.

Zeven 10 In een grootschalig experiment is bodemas van een afvalverbrandingsinstallatie nat gezeefd waarbij, naast een zeer grove en een zeer fijne fractie, een fractie 2-6 mm en een fractie 50 micron - 2 mm zijn geproduceerd.

Magnetische scheiding 15 De 2-6 mm fractie is voorafgaand aan de scheiding op valsnelheid in water eerst behandeld met een koprol wervel-stroomscheider, onder de condities uit Tabel 1. De gegevens van de voeding en de productstromen, zoals geschat uit analyses, zijn weergegeven in Tabel 2. Bij deze behandeling is ge-20 bruik gemaakt van een scheider met een magneetrotor met 18 polen (9 noordpolen en 9 zuidpolen), waarbij de rotor tegen de gebruikelijke richting in draaide met 1000 rotaties per minuut. Als met een veldwisseling de volledige rondgang van het magneetveld van de rotor op een vast punt wordt bedoeld, 25 dan is de scheiding uitgevoerd bij (9*1000/60=) 150 veldwis-selingen per seconde. De veldsterkte was ca 0,3 Tesla op het oppervlak van de transportband die het materiaal over de magneetrotor voert. Het materiaal werd opgevangen op een niveau ca 66 cm onder de as van de rotor in drie opvangbakken (1: 30 verder dan 45 cm van de rotoras, 2: tussen 30 en 45 cm van de rotoras, en 3: dichter dan 30 cm van de rotoras). Bij het voeden werd ca 100 kg water aan de nat-gezeefde fractie toegevoegd, teneinde het vochtgehalte te verhogen tot 15%. Het aantal veldwisselingen per seconde is ongebruikelijk laag ge-35 zien de deeltjesgrootte van de voeding. Echter, twee referen-tie-experimenten met kleine hoeveelheden voeding (Tabel 3) laten zien dat de hoeveelheid teruggewonnen non-ferro in het concentraat niet wezenlijk wordt verbeterd als de rotorsnel- 1022953 I 6 I heid wordt vergroot naar 2000 tpm, terwijl bij de hogere ro- I torsnelheid licht-magnetische deeltjes worden meegevoerd naar I de non-ferrofractie, met eventuele nadelige effecten voor de non-ferro producten.

I 5 Scheiding in vloeibaar medium (behandeling b)) I De producten 1 en 2 van deze eerste behandeling zijn I samengevoegd en een deel daarvan, te weten ca 80 kg, is ge- scheiden op valsnelheid in water door het materiaal te voeden I over de breedte van een ringvormige goot, met als zijkanten I 10 een buitencilinder met een diameter van 1 m en een concentri- I sche binnencilinder met een diameter van 0.5 m, beide met I vertikale (samenvallende) as en 1.0 m hoog, gevuld met water I dat in een homogene rondgaande beweging werd gebracht en aan I de onderzijde voorzien van zes gelijke opvangbekken, geordend I 15 in de omlooprichting. De waterbeweging werd opgewekt door een I ronddraaiende waaier van radiaal uitstekende schotten beves- I tigd aan de eveneens ronddraaiende binnencylinder (motorver- I mogen 2 kW). De ronddraaisnelheid bedroeg 5 tpm. De zware I non-ferrofractie werd opgevangen in de eerste bak na het voe- I 20 dingspunt, en het lichte, aan non-ferrometaal verarmde pro- duet werd opgevangen in de twee volgende bakken. Belangrijk is dat deze natte scheiding er ook toe leidde dat de aan non- I ferrometaal verarmde fractie aan organisch materiaal werd verarmd. Dit betekent dat dit materiaal, dat met name zand en I 25 steen bevat, minder risico heeft om door uitloging metalen I aan de omgeving af te geven. Het is daarmee beter bruikbaar geworden als materiaal voor wegenbouw en dergelijke. Het or- ganische materiaal werd deels over de rand van het vat afge- voerd, en kwam deels in andere op de bodem van het vat aanwe- I 30 zige opvangbakken terecht. Tabel 4 geeft het gewicht aan niet-metaal, aluminium en zware non-ferro in het lichte en zware product. Te zien is dat meer dan 90% bestaat uit zwaar H non-ferrometaal, dat weinig aluminium bevat (iets dat zeer H gunstig is voor de verkoopbaarheid van het zware non- 35 ferrometaal). De lichte fractie bevat vooral zand en enig H non-ferro, welke door middel van Magnusscheiding tot een alu- miniumconcentraat kunnen worden gescheiden. De grootte- fractie tussen 3,5 en 7 mm werd niet geanalyseerd aangezien 7 deze overduidelijk zeer weinig non-ferro bevatten en vooral aluminium. Samengevat maakt de beschreven inrichting en de werkwijze een uitstekende scheiding mogelijk, met grote doorzet, weinig slijtage en onder gebruikmaking van weinig ener-5 gie in vergelijking met bekende werkwijzen.

Tabel 1: procescondities voorscheiding. Posities t.o.v. de as van de rotor.

Rotor snelheid (tpm) -1000

Aantal polen 18

Band snelheid (m/s) 0.94

Bandbreedte (m) 0.7S

Niveau schotten (vert. cm -66

Positie schot 1 (hor. cm 30

Positie schot 2 (hor. cm 45

Vochtgehalte voeding % 15

Voeding (kg) TÏÏ8

Voedingssnelheid (kg/s) 8.5 procestijd (min) 20 10

Tabel 2: Voeding, toegevoegd water en producten van voor-15 scheiding.

1 f) ? ? 9 E O

8

Gewicht (kg)

Invoer gezeefd nat 1015

Water (toegevoegd) 103

Invoer droog 943

Water (totaal) 175

Totaal Invoer 1118

Product 1 droog 28

Product 2 droog 96

Product 3 droog 836

Zwaar non-ferro in 3 Niet detecteerbaar Aluminium in 3 2.5

Tabel 3: Resultaten bij 1000 tpm (boven) en bij 2000 tpm (onder) voor producten 1, 2, en 3.

5 I 1-1^1^1 >££ I Tet 1 21 17.4 / 311.4 350.2 / 76713- r?ll~ «Γ ~Z CT 5798. 5349.9 11148.

3 5 ' 05 5 5 36 5798. 13332. 19210.

® .9 43 05 71 66 I “ \~ίν i | 55 I ** 1 1'υ 58.28 277.92 372.31 2 ”· 21.3 47-6.5 6448 «63.3 49 7 o 3 ü ‘J- 0.73 8036 4306 lz 342 * --T5~.--TüTI 8Έ7ΤΓ; 11031! 19 6787"

Tot 7 3 78 92 53 1022953 9

Tabel 4: Resultaten van de scheiding op valsnelheid in water van ca 80 kg voorconcentraat van 2-6 mm nat gezeefde bodemas.

XI Zn/Cu steen Tot

Zwaar (g) (g) (g) (g) ITT. 3ΊΓ36Τ0- +5.6 mm 3824.81 877.57 65 3 -5.6 +4 48.0 3160.04 3253.1 45.02 mm 33 7 -in 7 ZJZV--7--Z3CTÖ- ---nW9i-

Tot 13 5 XI Zn/Cu steen Tot

Licht (g) (g) (g) (kg) 459.1 4504.8 -3.5 mm 177.741 5.141 08 0 ~-7 +3.5----- 37.38 +7 mt ......22.75- 65.27- tot 1022953

Claims (16)

1. Werkwijze voor het scheiden van deeltjesfractie I uit een deeltjesstroom waarbij de deeltjes van de deeltjes- I stroom in een in een vat aanwezig vloeibaar medium onder in- I vloed van de zwaartekracht op basis van verschil in verticale I 5 snelheid worden gescheiden, en op een eerste plaats een eer- I ste, relatief zware deeltjesfractie wordt verzameld, en op I afstand van de eerste plaats op een tweede plaats een tweede relatief lichte deeltjesfractie wordt verzameld in respectie- velijke opvangmiddelen, met het kenmerk, dat het vloeibare I 10 medium ten opzichte van de opvangmiddelen wordt bewogen het- I geen een relatieve bewegingsrichting definieert, waarbij mid- delen aanwezig zijn voor het beperken van het bewegen van de I te scheiden deeltjes ten opzichte van het vloeibare medium in I de relatieve bewegingsrichting. I 15

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, I dat het vloeibare medium dwars op de verticaal wordt gevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, I dat het vloeibare medium door de middelen wordt meegevoerd.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het ken- I 20 merk, dat de deeltjes in een vat worden gebracht met een in hoofdzaak cirkelvormige horizontale doorsnede, en het medium I in omtreksrichting uniform in het vat wordt rondgevoerd.

5. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, I met het kenmerk, dat de middelen worden gevormd door radiaal I 25 vanaf een centrale, verticaal in het vat geplaatste as naar de omtrekswand van het vat verlopende schotten.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de schotten op een afstand zijn geplaatst ten hoogste 3, bij voorkeur ten hoogste 2 en met de meeste voorkeur kleiner I 30 dan 1 keer de spreidingsdiameter van de zich het meest ver- spreidende deeltjes van de zich het meest verspreidende deel- H tjesfractie.

7. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat als vloeibaar medium een medium wordt 35 gebruikt met een dichtheid geringer dan dat van de deeltjes. Η ^

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vloeibare medium een waterig medium is.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, 5 met het kenmerk, dat de deeltjesstroom wordt gevormd door deeltjes van een afvalstroom.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk/ dat de af te scheiden deeltjes metaal-omvattende deeltjes zijn.

11. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk/ dat de deeltjes kunststof deeltjes zijn.

12. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de deeltjes worden onderworpen aan een klasseerbehandeling alvorens in het vloeibare medium te wor- 15 den gebracht.

13. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste relatief zware en de tweede relatief lichte deeltjesfracties aan de onderzijde van het vat gescheiden via een respectievelijke afvoeropening in het 20 vat worden afgevoerd.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het afvoeren geschiedt onder gebruikmaking van een jet-stroom.

15. Inrichting voor het scheiden van deeltjes, welke 25 inrichting een vat omvat voorzien van radiaal vanaf een centrale, verticaal in het vat geplaatste as naar de omtrekswand van het vat verlopende schotten en het vat aan de onderzijde van het vat van ten minste twee opvangmiddelen is voorzien met eigen afvoermiddelen.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het ken merk, dat ten minste 10 schotten aanwezig zijn, bij voorkeur ten minste 20 en met meer voorkeur ten minste 30. ï 222953 -