NL2001322C2 - Werkwijze en inrichting voor het scheiden van vaste deeltjes met een onderling dichtheidsverschil. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het scheiden van vaste deeltjes met een onderling dichtheidsverschil.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het scheiden van vaste deeltjes met een onderling dichtheidsverschil onder toepassing van een magnetische procesvloeistof.

5 Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Nederlandse octrooi 1 030 761. Dit octrooi beschrijft een werkwijze en inrichting voor het scheiden van vaste deeltjes in een magnetische procesvloeistof, waarbij de magnetische vloeistof wordt geleid door een magnetisch veld, opgewekt met permanente magneten.

10 Opgemerkt wordt dat de bekende werkwijze en inrichting weliswaar geschikt is voor het scheiden van vaste deeltjes met grote dichtheidsverschillen, waarbij wordt gedacht aan vaste deeltjes met dichtheidsverschillen van 1000 kg/m3 of meer, bijvoorbeeld koper 8900 kg/m3 versus aluminium, 2700 kg/m3. Zulke 15 deeltjes worden met een grote drijvende kracht van elkaar gescheiden met het gevolg dat turbulentie in de procesvloeistof of eventueel samen geklonterde delen, als gevolg van uitzakking nauwelijks invloed hebben op de scheiding van de vaste deeltjes.

Gebleken is dat bij de scheiding van vaste deeltjes zo-20 als kunststofdeeltjes, zaden en diamanten, met kleine dichtheidsverschillen in de orde van grootte van tot 10 kg/m3 turbulentie van de procesvloeistof of samen geklonterde delen als gevolg van uitzakking zeer nadelig is.

De bekende methoden en inrichtingen zijn niet geschikt 25 voor het scheiden van vaste deeltjes met geringe dichtheidsverschillen in de orde van grootte van tot 10 kg/m3, zoals vaste polypropyleen en vaste polyethyleendeeltjes.

De uitvinding beoogt thans een werkwijze en inrichting te verschaffen, waarbij de nadelen van de bekende werkwijze en 30 inrichting op doeltreffende wijze worden opgeheven.

Verrassenderwijze is gebleken dat dit probleem kan worden opgelost door twee aparte deelstromen procesvloeistof het magneetveld in te leiden, waarbij de verreweg grootste deelstroom bestaat uit de magnetische procesvloeistof zonder deel-35 tjes, die onder laminaire condities instroomt, terwijl de tweede aanzienlijk kleinere deelstroom in turbulente toestand en gemengd met de te scheiden deeltjes aan de procesvloeistof wordt toegevoegd.

2

Gebleken is dat de onderhavige uitvinding leidt tot het tot een minimum beperken van de turbulentie van de totale vloeistof stroom in het magneetveld en laat toe dat de deeltjes starten op of in de buurt van het niveau van de splitter, zodat zij 5 een minimale afstand (in verticale richting) moeten afleggen, om aan de juiste zijde van de splitter te worden teruggewonnen.

De onderhavige uitvinding voldoet aan de steeds meer toenemende behoefte aan het scheiden van vaste deeltjes met geringe onderlinge dichtheidsverschillen zoals kunststofmateria-10 len, zaden, diamanten enz. met een dichtheidsverschil van slechts tot 10 kg/m3.

Hiertoe verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het scheiden van vaste deeltjes met een onderlinge dichtheidsverschil in een magnetische procesvloeistof, waarbij 15 de vaste deeltjes met een geringe onderlinge dichtheidsverschil worden gescheiden door eerst de te scheiden vaste deeltjes intensief te mengen in een kleine deelstroom van de procesvloeistof, welke kleine turbulente deelstroom wordt toegevoegd aan een grote laminaire deelstroom van de procesvloeistof, waarna 20 het verkregen mengsel van de respectieve deelprocesvloeistoffen wordt geleid boven, onder, of te midden van twee magneet configuraties, waarbij de scheiding plaatsvindt in lichtere deeltjes bovenin de laminaire procesvloeistof en zwaardere deeltjes onderin de laminaire procesvloeistof, die vervolgens elk met be-25 hulp van een splitter worden verwijderd, waarbij voorts de materialen met kleine dichtheid en de materialen met grote dichtheid van de respectieve processtromen worden afgezonderd, gedroogd en opgeslagen en tenslotte de processtromen worden teruggevoerd in de oorspronkelijke uitgangsprocesvloeistofstroom.

30 Het is essentieel volgens de onderhavige werkwijze dat de te scheiden vaste deeltjes met geringe dichtheidsverschillen afzonderlijk met elkaar worden gemengd in een significant kleinere deelprocesvloeistofstroom alvorens te worden toegevoerd aan de procesvloeistof, die zich bevindt in een laminaire stromings-35 toestand. De verenigde procesvloeistoffen worden vervolgens geleid, boven, onder of te midden van twee magnetische configuraties, waarbij de lichtere deeltjes terecht komen boven in de laminaire procesvloeistof, terwijl de zwaardere deeltjes zich verplaatsen naar een lagere laag van de laminaire procesvloeistof. 40 Vervolgens worden de aldus gescheiden deeltjes met behulp van een splitter verwijderd. Dan worden de gescheiden vaste deeltjes 3 aan de respectieve procesvloeistoffen onttrokken en na drogen opgevangen en opgeslagen.

De van de vaste deeltjes bevrijde procesvloeistof wordt vervolgens voor hergebruik in het systeem teruggevoerd.

5 De onderhavige werkwijze is bijvoorbeeld bijzonder ge schikt voor het scheiden van polypropyleendeeltjes met een dichtheid van 880-920 kg/m3 en vaste polyethyleendeeltjes met een dichtheid van 930-960 kg/m3. In de kunststofindustrie is er een toenemende behoefte aan het terugwinnen van dergelijke mate-10 rialen, die dan vervolgens opnieuw kunnen worden gebruikt voor toepassing in de kunststof verwerkende industrie.

De procesvloeistof volgens de uitvinding bestaat gewoonlijk uit een suspensie van ijzeroxidedeeltjes.

In het algemeen maakt de deelprocesvloeistof, waarin de 15 te scheiden vaste deeltjes zijn ingemengd circa 10% van de totale procesvloeistof uit.

Volgens de onderhavige werkwijze worden goede schei-dingsresultaten verkregen door toepassing van permanente magneten, elektromagneten of supergeleidende magneten, dit in tegen-20 stelling tot het Nederlandse octrooi 1 030 761, waar alleen sprake is van toepassing van permanentemagneten.

De uitvinding heeft vervolgens betrekking op een inrichting voor het scheiden van vaste deeltjes met een gering onderlinge dichtheidsverschil in een magnetische procesvloeistof, 25 waarbij de inrichting 1 is voorzien van een mengvat 2 voor de te scheiden vaste deeltjes in een klein deel van de magnetische procesvloeistof, welk mengvat 2 is voorzien van een roerder 3, waarbij 4 de turbulente deeltjes bevattende kleine procesvloei-stofstroom voorstelt, 5 en 6 laminatoren zijn voor het verkrij-30 gen van laminaire procesvloeistof 8, 9 .meedraaiende band zonder einde is, 10 een splitter voorstelt voor het splitsen en verwijderen van de lichtere deeltjes bevattende procesvloeistofstroom 11 enerzijds en de zwaardere deeltjes bevattende procesvloeistofstroom, 12 en anderzijds. Een meebewegende gootvormige band 35 zonder einde 13 zorgt voor het afvoeren van bezonken zware deeltjes en voor het in stand houden van de laminaire stroming.

Gewoonlijk is het mengvat 2 trechtervormig dat wil zeggen taps toelopend uitgevoerd, met daarin roerder 3 voor het met elkaar vermengen van de deeltjes met geringe dichtheidsverschil-40 len met een klein deel van het procesvloeistof.

Het is bijzonder gunstig als de vaste deeltjes vooraf 4 worden bevochtigd bijvoorbeeld met behulp van stoom om te voorkomen dat bij het mengen van de deeltjes in de turbulente vloei-stofstroom luchtbellen aan de deeltjes vasthechten die de deeltjes effectief lichter maken, waardoor zware deeltjes ten on-5 rechte naar de lichte productstroom kunnen worden afgescheiden. Het contact van de koele deeltjes met de hete stoom produceert een microscopisch dun laagje condens op het gehele oppervlak van de deeltjes, waardoor luchtbellen geen kans zien om zich aan het vaste stofoppervlak te hechten en zo de scheiding niet kunnen 10 verstoren.

De laminatoren 5 en 6 zijn aangebracht voor de magneet 7. De laminatoren 5 en 6 zorgen voor het tot stand brengen van een laminaire procesvloeistofstroom 8, met het gevolg dat in de laminaire procesvloeistofstroom 8 geen of nauwelijks turbulentie 15 voorkomt, opdat een adequate scheiding kan plaatsvinden tussen de lichte deeltjes en de zwaardere deeltjes.

Volgens de uitvinding kan de magneet 7 een permanente, elektro of een supergeleidende magneet zijn.

De uitvinding wordt nader toegelicht door middel van de 20 bijgaande Fig. 1-3.

Fig. 1 stelt een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting 1 volgens de uitvinding voor.

De inrichting 1 is voorzien van een taps toelopende mengvat 2, waarin is ondergebracht een gebruikelijke roerder 3 25 voor het intensief mengen van de te scheiden vaste deeltjes met een geringe onderlinge dichtheidsverschil, waarin de zwarte deeltjes polyethyleendeeltjes zijn (PE) en de witte deeltjes po-lypropyleendeeltjes (PP) voorstellen. De in turbulente toestand aanwezige procesvloeistof 4 met daarin de te scheiden vaste 30 deeltjes passeren de laminatoren 5 en 6 en komen terecht in de laminaire procesvloeistof 8 tussen de magneten 7, in dit geval een elektromagneet.

Voor het realiseren van een geschikt laminair effect worden de laminatoren 5 en 6 bij voorkeur aangebracht aan de in-35 gangszijde van de vloeistroom.

Voorbeelden van laminatoren zijn een poreus materiaal met een homogene permeabiliteit en een materiaal met parallelle kanaaltjes met oriëntatie in de stroomrichting.

Onder invloed van het magneetveld vindt thans een 40 scheiding plaats tussen de polyethyleendeeltjes met grotere dichtheid en de polypropyleendeeltjes met kleinere dichtheid.

5

Ongeveer aan het eind van de magneten 7 bevindt zich de splitter 10, om bij voorkeur op het zelfde niveau als de invoeropening van de turbulente procesvloeistofstroom. De splitter 10 zorgt voor de afvoer van de gescheiden PP en PE deeltjes resp. 11 en 5 12, die dan na drogen worden opgeslagen voor nadere toepassing.

De procesvloeistof met de te scheiden deeltjes erin loopt via een meebewegende gootvormige band zonder einde 13, die vervolgens de bezonken deeltjes afvoert en de laminaire stroming in stand houdt.

10 Fig. 2 stelt een schematische weergave voor van de deeltjesverdeling tijdens het bekende scheidingsproces.

Volgens het bekende scheidingsproces, zoals beschreven in het Nederlands octrooi 1 030 761 wordt een slurry van kunst-stofdeeltjes (PE) en (PP) en magnetische vloeistof met elkaar 15 gemengd en in turbulente toestand in het magneetveld tussen de magneten 1 gebracht. De zwarte deeltjes 4 zijn de zwaardere PE deeltjes en de witte deeltjes 3 zijn de lichtere deeltjes PP.

De procesvloeistof loopt van links naar rechts zoals door de pijlen 5 aangegeven. De splitter 6 bevindt zich aan het 20 einde van de magneten 1.

Uit de scheidingsresultaten blijkt dat de PP deeltjes niet volledig in de lichte fractie worden teruggewonnen, hoewel dit in een laminaire stroming wel het geval zou moeten zijn. Blijkbaar is in één deel van het magneetveld de stroming niet 25 voldoende laminaif en/of moeten de deeltjes vanuit sommige beginposities een te grote verticale afstand afleggen vanaf de positie waarop zij het veld binnenstromen, tot het niveau van de splitter.

Dit probleem wordt thans volgens de uitvinding opgelost 30 door twee aparte vloeistofstromen in het magneetveld te leiden. Hierbij bestaat verreweg de grootste vloeistofstroom voor circa 90% uit magnetische vloeistof zonder deeltjes, die onder laminaire condities instroomt, terwijl de tweede veel kleinere stroom circa 10% turbulent is met daarin gemengd de te scheiden 35 deeltjes.

Fig. 3 toont de gesimuleerde trajecten van drie paren PP en PE deeltjes bij laminaire condities in een vloeistofpro-cesstroom van links naar rechts. De ononderbroken lijnen zijn PE deeltjes en de stippellijnen stellen PP deeltjes voor. Uit de 40 resultaten blijkt dat de scheiding het meest efficiënt is wanneer de te scheiden deeltjes in een kleine turbulente stroom van 6 ca. 10% in de procesvloeistofstroom worden ingevoerd ongeveer ter hoogte van de splitter, waardoor bijzondere goede scheiding van de PP en PE deeltjes wordt gerealiseerd.

De uitvinding wordt vervolgens nader toegelicht aan de 5 hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld 1

Een mengsel van ca 70% PP en ca 30% PE, wordt verkregen door middel van drijfzinkscheiding in water van een partij auto-10 motive shredder residu, gemalen tot deeltjes van ca. 10 mm diameter, en daarna met stoom (10 kg stoom per ton plastics) benat. De benatte plastics worden vervolgens gemengd met een magnetische procesvloeistof op basis van water en ijzeroxidedeeltjes met een verzadigingsmagnetisatie van ca. 300 A/m in een verhou-15 ding van 10 kg plastics op 100 liter procesvloeistof. Dit mengsel wordt geroerd en ingespoten ter hoogte van de splitter, tussen twee laminaire stromingslagen, in het veld onder een magneet als in Figuur 1, waarbij het magneetveld onder de magneet in goede benadering exponentieel afneemt met de afstand tot het on-20 deroppervlak van het magneet. De (horizontale) snelheid van de vloeistofstromen en de transportbanden is 0,3 m/s en de verblijftijd van de deeltjes in het veld tot de splitter is ca. 2 seconden. Boven en onder de splitter worden PP en PE producten onttrokken met een zuiverheid die beter is dan 95%.

25

Voorbeeld 2

Een mengsel van diamant- en mineraaldeeltjes met kor-relgroottes tussen 0,5 mm en 2,0 mm wordt benat met stoom en vervolgens gemengd met een magnetische procesvloeistof op basis 30 van water en ijzeroxidedeeltjes met een verzadigingsmagnetisatie van ca. 6000 A/m in een verhouding van 10 kg mengsel op 100 liter procesvloeistof. Dit mengsel wordt geroerd en ingespoten ter hoogte van de afzuigmond voor de aan diamant verrijkte stroom, tussen twee laminaire stromingslagen, in het veld boven een mag-35 neet als in Figuur 1, waarbij het magneetveld boven de magneet in goede benadering exponentieel afneemt met de afstand tot het bovenoppervlak van de magneet. De (horizontale) snelheid van de vloeistofstromen en de transportbanden is 0,3 m/s en de verblijftijd van de deeltjes in het veld tot aan de splitter is ca. 40 2 seconden. Door middel van de zuigmond onder de splitter wordt de aan diamant verrijkte stroom afgezogen.

7

Opgemerkt wordt dat de uitvinding geenszins is beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het scheiden van vaste deeltjes met een onderlinge dichtheidsverschil in een magnetische procesvloeistof, met het kenmerk, dat vaste deeltjes met een geringe onderlinge dichtheidsverschil worden gescheiden door eerst de te 5 scheiden vaste deeltjes intensief te mengen in een kleine deelstroom van de procesvloeistof, welke kleine turbulente deelstroom wordt toegevoegd aan een grote laminaire deelstroom van de procesvloeistof, waarna het verkregen mengsel van de respectieve deelprocesvloeistoffen wordt geleid boven, onder, of te 10 midden van twee magneetconfiguraties, waarbij de scheiding plaatsvindt in lichtere deeltjes bovenin de laminaire procesvloeistof en zwaardere deeltjes onderin de laminaire procesvloeistof, die vervolgens elk met behulp van een splitter worden verwijderd, waarbij voorts de vaste deeltjes met kleine dicht-15 heid en de vaste deeltjes met grote dichtheid van de respectieve processtromen worden gescheiden, gedroogd en opgeslagen en tenslotte de van de deeltjes bevrijde procesvloeistof wordt teruggevoerd in de oorspronkelijke uitgangsprocesstroom.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 20 de vaste deeltjes aan een stoombenatting worden onderworpen voorafgaand aan menging in de turbulente vloeistofstroom.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat de turbulente deeltjesstroom wordt ingevoerd ter hoogte van de splitter.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat in de procesvloeistofstroom bezonken zware deeltjes worden opgevangen en afgevoerd onderin tot een goot gevormde lopende band zonder einde.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, 30 dat een mengsel van polypropyleendeeltjes met een dichtheid van 880-920 kg/m3 en polyethyleendeeltjes met een dichtheid 930-960 kg/m3 wordt gescheiden.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de procesvloeistof bestaat uit een suspensie van ijzeroxide- 35 deeltjes.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de kleinere deelstroom ca. 10% van de procesvloeistof uitmaakt .

8. Werkwijze volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat als magneet een permanent magneet, elektromagneet of een supergeleidend magneet wordt toegepast.

9. Inrichting voor het scheiden van een mengsel van ma-5 terialen met onderling geringe dichtheidsverschillen volgens de werkwijze van conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de inrichting (1) is voorzien van een mengvat (2) voor de te scheiden deeltjes, welk mengvat (2) is voorzien van een roerder (3), waarbij (4) turbulente deeltjes bevattende deelprocesstroom voorstelt, 10 (5) en (6) laminatoren zijn voor het creëren van een laminaire processtroom (7) een magneet voorstelt voor het magnetiseren van de laminaire procesvloeistof (8), waarbij (9) een meedraaiende band zonder einde is, (10) een splitter voorstelt voor het verwijderen van de lichtere deeltjes (11) enerzijds en de zwaardere 15 deeltjes (12) anderzijds, en (13) een meebewegende gootvormige band zonder einde voorstelt voor het afvoeren van de bezonken zwaardere deeltjes en voor het in standhouden van de laminaire vloeistofstroom.

10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, 20 dat het mengvat (2) taps toeloopt.

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de laminatoren (5) en (6) zijn aangebracht aan de in-gangszijde van de vloeistofstroom.

12. Inrichting volgens conclusies 9-11, met het ken- 25 merk, dat magneet (7) een permanente magneet, een elektromagneet of een supergeleidende magneet is.