NL1025050C1

NL1025050C1 - Werkwijze voor het winnen van non-ferrometaal-houdende deeltjes uit een deeltjesstroom.

Info

Publication number: NL1025050C1
Application number: NL1025050A
Authority: NL
Inventors: Peter Carlo Rem; Renata Dorothea Van De Weijden
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2004-09-21
Also published as: US7726493B2; DE602004002675D1; JP2006520689A; JP4514751B2; WO2004082839A1; PT1606057E; US20070034554A1; ES2274434T3; ATE341399T1; DK1606057T3; EP1606057A1; EP1606057B1; DE602004002675T2

Description

) ·

Werkwijze voor het winnen van non-ferrometaal-houdende deeltjes uit een deeltjesstroom

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het winnen van non-ferrometaal-houdende deeltjes uit een deeltjesstroom onder oplevering van een aan non-ferrometaal verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal ver-5 armde fractie.

Er zijn diverse stromen, zoals afvalstromen waaronder bodemas zoals die onder meer vrijkomt bij de verbranding van huisvuil, welke relatief hoge gehalten aan één of meer metalen bevatten. De aanwezigheid van de metalen beperken de 10 mogelijkheden voor het gebruik van de afvalstroom of· maakt storten ervan relatief duur. Derhalve zijn in de stand van de techniek werkwijzen beschreven voor het afscheiden van de metalen. Ferro-metalen laten zich eenvoudig middels een magneet afscheiden. Het is in de stand van de techniek ook bekend om 15 een over een lopende band getransporteerd non-ferrometaal middels een magneetveld af te scheiden, bijvoorbeeld uit Rem, P.C., Eddy Current Separation, 'Eburon, Nederland, 1999. Hierbij ontstaat een aan non-ferrometaal verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal verarmde fractie. Wanneer in de onderha-20 vige aanvrage wordt gesproken over een metaal, dient daarbij tevens een legering van dat metaal te worden begrepen.

De bekende werkwijze heeft een beperkte doorzet, in de orde van 1 ton / uur per meter bandbreedte van de lopende band.

25 Het doel van de onderhavige uitvinding is om een eenvoudige en goedkope werkwijze te verschaffen waarmee non-ferrometaal-houdende deeltjes uit een deeltjesstroom kunnen worden gewonnen onder oplevering van een aan non-ferrometaal verrijkte fractie welke in principe verkocht kan worden als 30 metaalschroot. Ook de waarde van de aan non-ferrometaal verarmde stroom kan zijn gestegen en, bijvoorbeeld, weer voor hergebruik in aanmerking komen.

Hiertoe verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze volgens de aanhef, welke hierdoor wordt gekenmerkt 35 dat de werkwijze de stappen omvat van: 1025050 a) het in de vorm van een monolaag op een lopende band I brengen van de deeltjesstroom zodanig dat ten minste I de niet non-ferrometaalhoudende deeltjes middels I vloeistof aan de lopende band kleven; I 5b) het onderwerpen van de vochtige monolaag op de lopende band aan een in dezelfde richting als de band draaiend magneetveld voor het afscheiden van non-ferrometaal- I houdende deeltjes onder oplevering van de aan non- ferrometaal verrijkte fractie, en I 10 c) het verwijderen van aan de lopende band klevende deel- tjes onder oplevering van de aan non-ferrometaal ver- I armde fractie.

Gevonden is dat een dergelijke scheiding een uitste- I kende verrijking oplevert van non-ferro-metaal in de non- 15 ferrometaalfractie. Dit mag, gezien de qua grootte en vorm I sterk verschillende deeltjes, zeer verrassend worden genoemd.

Voor een optimale scheiding bestaat gebruikte deeltjesstroom I bij voorkeur voor >90 gew.% en met nog meer voorkeur >98 I gew.% uit deeltjes met een grootte <8 mm. Het van de band I 20 verwijderen van de niet-nonferrometaaldeeltjes geschiedt bij- I voorbeeld door verwarmen (verdampen van de vloeistof), maar I bij voorkeur mechanisch, zoals middels een borstel of mes, of contactloos, zoals met perslucht. Het is vanzelfsprekend van I belang dat de band uit een geschikt materiaal moet zijn ver- I 25 vaardigd opdat de deeltjes aan de band kleven. Verrassender- I wijs blijkt echter dat, mogelijk door verontreinigingen in de I deeltjesstroom, banden bij gebruik vanzelf de gewenste eigen- schap krijgen. Gebruikelijk zal de band een band van al dan I niet synthetisch rubber zijn. Afhankelijk van de uit te νοεί 30 ren scheiding, kan voor een magneetveld worden gekozen met I een sterkte van bijvoorbeeld 0,2 Tesla. Er kan zoveel vloei- I stof worden gebruikt, dat de gebruikte hoeveelheid equivalent I is met een vloeistoflaag op de lopende band van 50-200 mi- I cron. Het is voor de gewone terzake kundige absoluut geen I 35 probleem om te zien of deeltjes aan een band plakken en de I hoeveelheid vloeistof zodanig aan te passen dat de deeltjes I geschikt aan de band kleven. Het vloeistofgehalte van de I deeltjesstroom op de lopende band is bijvoorbeeld ^5%, zoals 3 ^10%, en met voordeel ^12%, betrokken op het totale gewicht van de deeltesstroom op de lopende band. Met de werkwijze volgens de uitvinding blijkt een grotere doorzet (zoals 4 ton/uur per meter bandbreedte) mogelijk, waarbij ook kleine 5 deeltjes (diameter <5 mm) goed kunnen worden gescheiden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de vloeistof water.

Water is een goedkope, inerte, onbrandbare en niet-toxische vloeistof.

10 Bij voorkeur wordt als de deeltjesstroom een deel- tjesstroom gebruikt gekozen uit i) een mengsel van kunststof en metaal, ii) een mengsel van zoutslakken en een metaal gekozen uit a) magnesium b) aluminium, iii) electronica-schroot, en iv) slakken van de verbranding van huisvuil.

15 Deze toepassingsgebieden vragen dringend om de goed kope en doelmatige scheidingswerkwijze volgens de uitvinding.

Een voorkeursuitvoering wordt hierdoor gekenmerkt dat de monolaag met ten hoogste 210 magneetveldwisselingen per seconde aan het draaiende magneetveld wordt blootgesteld.

20 Gebleken is dat een dergelijke frequentie voldoende is voor het losmaken van non-ferrometaal deeltjes van de band, indien de deeltjesstroom op de band ook magnetische (ferro) deeltjes bevat.

Bij voorkeur is de snelheid van de lopende band < 1 25 m/s.

Aldus wordt een goede scheiding verzekerd.

Optioneel kan de vloeistof een toevoeging bevatten welke het hechten van deeltjes aan de band bevorderd. Hierbij kan worden gedacht aan in de vloeistof oplosbare verbindingen 30 zoals zout (bijvoorbeeld natriumchloride) of een polymeer (zoals zetmeel, polyhydroxyalkylcellulose, polyvinylpyrroli-don enz). Vanzelfsprekend wordt de toevoeging gekozen in afhankelijkheid van de uit te voeren scheiding, opdat de toevoeging niet leidt tot een onaanvaardbare verontreininging 35 van een resulterende deeltjesstroom. Overigens volstaan in de praktijk meestal vrij lage concentraties van dergelijke toevoegingen, zo deze toevoegingen al nodig zijn.

De onderhavige uitvinding wordt thans toegelicht aan H de hand van het volgende experiment en onder verwijzing naar de tekening, waarbij de enige figuur een inrichting voorstelt geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uit- vinding.

H 5 De figuur toont een schematisch zijaanzicht van een inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

De in de figuur weergegeven inrichting omvat een I lopende band 1 waarop deeltjes A, bijvoorbeeld afkomstig 10 uit een toevoertrechter 7, op continue wijze verspreid op I de lopende band 1 worden aangebracht, in een zodanige H hoeveelheid dat de deeltjes een monolaag vormen, of minder I (waarbij dus de band 1 niet volledig bedekt is). Indien de I op de lopende band 1 gebrachte deeltjes niet van zichzelf I 15 reeds vochtig zijn is bijvoorbeeld een sproeier 2 aanwezig welke op continue wijze vloeistof B over de lopende band verspreidt, bijvoorbeeld door middel van verstuiven. De vloeistof B zorgt ervoor dat de deeltjes A aan de lopende band kleven. Nabij een uiteinde van de lopende band 1 is I 20 een roterend magnetisch veld verschaft, hier door een binnen de lopende band 1 opgenomen meerpolige rotor 3. De meerpolige rotor 3 draait tegen de draairichting van de I lopende band 1 in, waardoor deeltjes op de lopende band 1 I worden onderworpen aan een draaiend magneetveld (middels I 25 stippellijnen weergegeven) dat in dezelfde richting draait als de lopende band 1. Hierdoor wordt een kracht op non- I ferrometaaldeeltjes op de lopende band 1 uitgeoefend als gevolg waarvan zij van de lopende band 1 afspringen en in I een verzamelbak 4 terechtkomen. Niet-non-ferrometalen, I 30 zoals bijvoorbeeld kunststof, zand, ferro-metalen enz.

I kunnen omvatten, blijven aan de lopende band 1 kleven en I worden met behulp van een schraper 5 van de lopende band 1 I verwijderd. In plaats van een schraper kan ook een borstel I of een luchtmes worden gebruikt. Een luchtmes is een naar I 35 de lopende band 1 gerichte spleet waar lucht onder verhoogde druk uitkomt. Ook de aldus van de lopende band 1 I verwijderde deeltjes worden in een verzamelbak 6 I opgevangeni De afstand a wordt zodanig gekozen dat de in 5 verzamelbak 4 opgevangen fractie zo min mogelijk vervuild raakt door niet-non-ferrometaaldeeltjes, zoals deeltjes die niet of onvoldoende aan de band kleefden. De gewone terzake kundige kan middels eenvoudige routine-experimenten een 5 geschikte afstand a bepalen, afhankelijk van de gewenste zuiverheid van de fracties en de gewenste opbrengst. Het is niet noodzakelijk dat de niet-non-ferrodeeltjes tot zij zich aan de onderzijde van de lopende band 1 bevinden aan de lopende band 1 blijven kleven. Op de lopende band 1 10 hebben deeltjes een horizontale impuls die het risico vergroot dat ook niet-non-ferrometaaldeeltjes in verzamelbak 4 van de non-ferrometaaldeeltjes terechtkomen. Het kleven aan de lopende band draagt er toe bij dat dit niet gebeurd, ook al is dat kleven mogelijk niet voldoende 15 om de zwaartekracht te weerstaan. De wand die verzamelbak 4 en verzamelbak 6 van elkaar scheidt zal in dergelijke gevallen zich voorbij het distale stroomafwaarts gelegen uiteinde van de lopende band 1 bevinden (en dus niet onder de lopende band 1). Optioneel is een verzamelbak 10 20 verschaft voor het opvangen van eventueel in de deeltjesstroom A aanwezig ferrometaal. Ook de afstand b kan eenvoudig door een gewone terzake kundige voor de te scheiden deeltjesstroom A worden bepaald.

Bij de onderstaande experimenten is niet gebruik 25 gemaakt van een sproeier 2, doch werd de lopende band 1 bevochtigd door een sproeier 9, welke zodanig was gericht dat nog aan de lopende band 1 hechtend fijn materiaal en of vloeistof die van de deeltjes A afkomstige opgeloste stoffen bevat van de lopende band 1 wordt afgespoeld.

30 Desgewenst is een roller 8 voorzien voor het gelijkmatig bevochtigen van de lopende band 1 en/of het afvoeren van overmaat vloeistof B op de lopende band 1. Deze roller 8 kan ook de vorm hebben van een borstel en in dat geval ook gemakkelijk tegen de draairichting van de lopende band 1 35 indraaien.

EXPERIMENT 1

Scheiding van non-ferrometalen uit bodemas 1025050 6

Bij het experiment werd bodemas afkomstig van een huisvuilverbrandingsinstallatie eerst gezeefd, en vervolgens onderworpen aan de scheiding volgens de uitvinding.

Zeven 5 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 10 De 2-6 mm fractie (voeding) wordt onderworpen aan een behandeling met een koprol wervelstroomscheider, onder de condities uit Tabel 1. De gegevens van de voeding en de pro-ductstromen, zoals geschat uit analyses, zijn weergegeven in Tabel 2. Bij deze behandeling is gebruik gemaakt van een 15 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 veldwis-seling de volledige rondgang van het magneetveld van de rotor op een vast punt wordt bedoeld, dan is de scheiding uitge-20 voerd bij (9*1000/60=) 150 veldwisselingen 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 opvangbekken (product 1 (non-ferro): ver-25 der dan 45 cm van de rotoras, product 2 (ferro): tussen 30 en 45 cm van de rotoras, en product 3 (niet-non-ferro): 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 30 per seconde is ongebruikelijk laag gezien de deeltjesgrootte van de voeding. Echter, twee referentie-experimenten met kleine hoeveelheden voeding (elk met 20 kg i.p.v. ca. 1 ton; Tabel 3) laten zien dat de hoeveelheid teruggewonnen non-ferro in het concentraat niet wezenlijk wordt verbeterd als 35 de rotorsnelheid wordt vergroot naar 2000 tpm, terwijl bij de hogere rotorsnelheid licht-magnetische deeltjes worden meegevoerd naar de non-ferrofractie, met eventuele nadelige effecten voor de non-ferro producten.

De deeltjes die aan de band bleven kleven werden met behulp van perslucht van de band geblazen en vormen een aan non-ferrometaal verarmde fractie.

7 5 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)__0.75

Niveau schotten (vert. cm__-66

Positie schot 1 (hor, cm__30_

Positie schot 2 (hor, cm__45_

Vochtgehalte voeding %__15 _Voeding (kg)__1118

Voedingssnelheid (kg/s)__8.5 _procestijd (min)__20_ 10

Tabel 2: Voeding, toegevoegd water en producten van voorscheiding.

__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__^5_ 15

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

1025050 Η I Scheiding bij 1000 tmp I Non-ferro Magnetisch Overig non-ferro Tot I __tracer___+ steen__ I Product 1 38.8___311.4__350.2_ I Product 2 40.6___7671.36__7711.96_ I Product 3 0.5__5798.05__5349,95__11148.5_ I [Tot_\ 79.9 5798.05 13332.71 19210.66 I 10 Scheiding bij 2000 tpm I Non-ferro Magnetisch Overig non-ferro Tot ____+ steen__ I Product 1 36.11 58.28__277.92__372.31_ I Product 2 38.86 476.5__6448__6963.36_ I Product 3 0.86__8036__4306__12342.86 I Tot 75.83 8570.78 11031.92 19678.53 15 I Uit het grootschalige experiment blijkt dat 2,5 kg I aluminium (d.w.z. non-ferrometaal) in het niet-non- ferroproduct (836 kg) aanwezig is, derhalve een verontrei- I niging van slechts 0,3%.

I 20 EXPERIMENT 2

Scheiding van electronicaschroot

Tot een deeltjesgrootte mm vermalen lectronica-25 apparatuur, welke onder andere printplaten bevatte, werd aan een scheiding onderworpen. De deeltjesstroom bevatten ) » 9 in hoofdzaak kunststofsnippers en verder aluminium en zeer fijne koperdraadjes (kenmerkende diameter: 0,1 mm). Om de kunststoffractie te kunnen hergebruiken was verwijderen van het metaal essentieel. Eerst werd het deeltjesvormige mate-5 raai gezeefd middels een spleetzeef (breedte 1 mm) voor het verwijderen van het meeste koper. Bij de uitgezeefde koper kwam ook ongeveer 1-2% van de kunststofsnippers mee. Het overige materiaal werd onderworpen aan een scheiding als bij experiment 1, met dit verschil dat de rotor met 2000 10 tpm draaide (300 veldwisselingen per seconde). De hogere rotorsnelheid werd gekozen aangezien de deeltjesstroom geen ferro-metalen bevatte.

j |

102505U

Claims

1. Werkwijze voor het winnen van non-ferrometaal-houdende deeltjes uit een deeltjesstroom onder oplevering van een aan non-ferrometaal verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal verarmde fractie, met het kenmerk/ dat de werk- 5 wijze de stappen omvat van: a) het in de vorm van een monolaag op een lopende band brengen van de deeltjesstroom zodanig dat ten minste de niet non-ferrometaalhoudende deeltjes middels vloeistof aan de lopende band kleven; 10 b) het onderwerpen van de vochtige monolaag op de lopende band aan een in dezelfde richting als de band draaiend magneetveld voor het afscheiden van non-ferrometaal-houdende deeltjes onder oplevering van de aan non-ferrometaal verrijkte fractie, en 15 c) het verwijderen van aan de lopende band klevende deel tjes onder oplevering van de aan non-ferrometaal verarmde fractie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vloeistof water is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat de deeltjesstroom is gekozen uit i) een mengsel van kunststof en metaal, ii) een mengsel van zoutslakken en een metaal gekozen uit a) magnesium b) aluminium, iii) electroni-ca-schroot, en iv) slakken van de verbranding van huisvuil.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de monolaag met ten hoogste 210 magneet-veldwisselingen per seconde aan het draaiende magneetveld wordt blootgesteld.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, 30 met het kenmerk, dat de snelheid van de lopende band < 1 m/s is.