PL241961B1

PL241961B1 - Method of sorting industrial metallic waste

Info

Publication number: PL241961B1
Application number: PL431408A
Authority: PL
Inventors: Robert Kościelniak; Anna Makuch
Original assignee: Makpol Recykling Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2023-01-02
Also published as: PL431408A1

Abstract

Sposób sortowania odpadów przemysłowych metalicznych o różnej wielkości granulometrycznej i morfologii polega na tym, że materiał wejściowy (1) kierowany jest do stacji nadawczej (2) skąd jest przekazywany do separatora nadtaśmowego (3), w którym materiał wejściowy (1) przemieszcza się na taśmie zgodnie z kierunkiem przenoszenia. Nad taśmą separatora (3) znajduje się układ czujników, których sygnał wysyłany jest do układu dysz w przypadku, gdy badany materiał wykazuje właściwości magnetyczne o gdy materiał o różnej morfologii i wielkości granulometrycznej przechodzi nad układem dysz strumień powietrza wydmuchuje materiał ferromagnetyczny do kontenera metali żelaznych (4) z pierwszej separacji, natomiast materiał nieferromagnetyczny jest podawany na przesiewacz kratowniczy dwupokładowy (5). Rozmiar oczek sita pierwszego pokładu przesiewacza kratowniczego (5) wynosi 110 mm a rozmiar oczek drugiego pokładu wynosi 40 mm. Frakcja nadgabarytowa pozostająca na sicie przekazywana jest do stacji selekcji nadgabarytowej (6) podczas gdy frakcja gabarytowa gruba jest przekazywana do separatora wiroprądowego (7) frakcji gabarytowej grubej. W efekcie analizy zidentyfikowane w badaniu metale żelazne zostają wystrzelone na końcówce ECS separatora wiroprądowego (7) w polu wiroprądowym i przekazywane do separatora wiroprądowego (9) z bębnem magnetycznym a metale nieżelazne przekazywane są do kontenera metali nieżelaznych (16) frakcji gabarytowej grubej. Metale żelazne, które znajdą się w obszarze niepodlegającym działaniu pola magnetycznego "odklejają się" od powierzchni walca i spadają grawitacyjnie do kontenera metali żelaznych (10) z drugiej separacji, natomiast frakcja o maksymalnym wymiarze geometrycznym mniejszym niż 40 mm, wyodrębniona na przesiewaczu kratowniczym (5) na drugim pokładzie, jest przekazywana do przesiewacza przerzutowego elastycznego (12), gdzie jest oddzielana frakcja materiału podgabarytowa a oddzielona frakcja gabarytowa drobna jest następnie kierowana do separatora wiroprądowego (9) z bębnem magnetycznym. Frakcja podgabarytowa jest kierowana do separatora wiroprądowego (13) sekcji podgabarytowej, gdzie w wyniku analizy ECS metale nieżelazne kierowane są do kontenera metali nieżelaznych (14) frakcji podgabarytowej, a reszta materiału jest przekazywana do kontenera zanieczyszczeń (15) frakcji podgabarytowej. Materiał z kontenera metali nieżelaznych (16) frakcji gabarytowej grubej i kontenera metali nieżelaznych (11) frakcji gabarytowej drobnej trafia do stacji nadawczej (17) sortowania kampanijnego, skąd jest kierowany do separatora rentgenowskiego (18) gdzie wyodrębniany jest wybrany rodzaj metali nieżelaznych. Następnie materiał jest przekazywany do kabiny sortowniczej (19) gdzie dzielony jest zgodnie z wynikami analizy rentgenowskiej na metale nieżelazne selekcjonowane w danym cyklu do kontenera produktów (20) sortowania kampanijnego oraz na pozostałe metale nieżelazne, które umieszcza się w kontenerze (21) zmieszanych metali ciężkich, przy czym przyjęto następujące określenia dla poszczególnych frakcji granulometrycznych materiału wejściowego: - mniej niż 10 mm - frakcja podgabarytowa, - 10-40 mm - frakcja gabarytowa drobna, - 40-110 mm - frakcja gabarytowa gruba, >110 mm - frakcja nadgabarytowa.The method of sorting industrial metallic waste of various granulometric size and morphology consists in the fact that the input material (1) is directed to the transmitting station (2) from where it is transferred to the over-belt separator (3), where the input material (1) moves on the belt in the direction of transfer. Above the separator belt (3) there is a system of sensors whose signal is sent to the system of nozzles in the case when the tested material shows magnetic properties o when material with different morphology and granulometric size passes over the system of nozzles, the air stream blows the ferromagnetic material into the container of ferrous metals ( 4) from the first separation, while the non-ferromagnetic material is fed to the double-deck screen screen (5). The mesh size of the screen of the first deck of the screen screen (5) is 110 mm and the mesh size of the second deck is 40 mm. The oversize fraction remaining on the sieve is transferred to the oversize selection station (6), while the coarse fraction is transferred to the eddy current separator (7) of the coarse fraction. As a result of the analysis, the ferrous metals identified in the test are fired at the ECS tip of the eddy current separator (7) in the eddy current field and transferred to the eddy current separator (9) with a magnetic drum, and the non-ferrous metals are transferred to the non-ferrous metals container (16) of the coarse sized fraction. Ferrous metals that are in the area not subject to the magnetic field "detach" from the surface of the roller and fall by gravity into the ferrous metals container (10) from the second separation, while the fraction with the maximum geometric dimension of less than 40 mm, separated on the screen screen (5 ) on the second deck, it is transferred to the flexible shift screen (12), where the undersized fraction of the material is separated and the separated fine dimensional fraction is then directed to the eddy current separator (9) with a magnetic drum. The undersized fraction is directed to the eddy current separator (13) of the undersized section, where, as a result of the ECS analysis, non-ferrous metals are directed to the non-ferrous metals container (14) of the undersized fraction, and the rest of the material is transferred to the impurity container (15) of the undersized fraction. The material from the non-ferrous metals container (16) of the coarse sized fraction and the non-ferrous metals container (11) of the fine sized fraction goes to the broadcasting station (17) of the campaign sorting, from where it is directed to the X-ray separator (18) where the selected type of non-ferrous metals is extracted. Then the material is transferred to the sorting cabin (19) where it is divided according to the results of X-ray analysis into non-ferrous metals selected in a given cycle to the product container (20) of campaign sorting and into other non-ferrous metals, which are placed in the container (21) of mixed heavy metals , with the following definitions for individual granulometric fractions of the input material: - less than 10 mm - undersized fraction, - 10-40 mm - fine dimensional fraction, - 40-110 mm - coarse dimensional fraction, >110 mm - oversized fraction.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób sortowania odpadów przemysłowych metalicznych o różnej wielkości granulometrycznej i morfologii z podziałem na 4 frakcje.The subject of the invention is a method of sorting industrial metallic waste of various granulometric size and morphology, divided into 4 fractions.

Obecnie na polskim rynku są wykorzystywane tradycyjne linie do sortowania odpadów, w przypadku których przy pomocy ładowarki surowce/odpady są podawane na przenośnik kanałowy - zasobninę, a następnie przenośnikiem na przesiewacz i dalej na taśmę sortowniczą. W taśmie znajdują się otwory na określone frakcje surowców. Takie linie mogą być wzbogacane w młyn wolnoobrotowy do kruszenia materiału odpadowego na mniejsze frakcje oraz separatory metali nieżelaznych (wykorzystujące zjawisko prądów wirowych, w celu otrzymania strumienia odpadów nieżelaznych), separatory magnetyczne (przeznaczone do automatycznego oddzielania metali ferromagnetycznych od rozdrobnionego surowca), separatory powietrzne (służące do odsiewania mechanicznych odpadów ciężkich) i separatory optyczne. Jednakże czystość odzyskiwanych metali i niemetali wciąż jest na poziomie 12% 20%. Dalsza separacja jest prowadzona na osobnych urządzeniach w krajach UE (Francja, Włochy), co wiąże się z ponoszeniem kosztów podwójnego transportu nim surowiec trafi do polskich odlewni. Przyczyną tej sytuacji jest fakt, że stosowane metody nie pozwalają oddzielić skutecznie w jednym procesie technologicznych frakcji odpadów o różnej charakterystyce granulometrycznej i składzie.Currently, traditional lines for sorting waste are used on the Polish market, in which the raw materials/waste are fed to the channel conveyor - hopper, and then to the screen and then to the sorting belt. There are holes in the belt for specific fractions of raw materials. Such lines can be equipped with a low-speed mill for crushing the waste material into smaller fractions and separators of non-ferrous metals (using the phenomenon of eddy currents to obtain a stream of non-ferrous waste), magnetic separators (intended for automatic separation of ferromagnetic metals from the crushed raw material), air separators ( used to sift heavy mechanical waste) and optical separators. However, the purity of recovered metals and non-metals is still 12% 20%. Further separation is carried out on separate devices in EU countries (France, Italy), which involves incurring the costs of double transport before the raw material goes to Polish foundries. The reason for this situation is the fact that the methods used do not allow to effectively separate technological fractions of waste with different granulometric characteristics and composition in one process.

Z literatury patentowej znanych jest szereg rozwiązań dotyczących postępowania z odpadami przemysłowymi i komunalnymi. Zwyczajowo odpady są sortowane i poddawane obróbce mechanicznej.From the patent literature, a number of solutions for dealing with industrial and municipal waste are known. Usually, the waste is sorted and subjected to mechanical treatment.

W opisie PL191440 B1 opisano urządzenie do neutralizacji odpadów zaopatrzone w dozownik odpadów, dozownik spoiwa, mieszarkę i pompę końcowego mieszania, jednak opis ten nie obejmuje procesu sortowania odpadów.PL191440 B1 describes a waste neutralization device provided with a waste dispenser, a binder dispenser, a mixer and a final mix pump, but does not include a waste sorting process.

W opisie PL 196075 B1 zaprezentowano sposób zagospodarowania odpadów przemysłowych zawierających substancje ropopochodne przez ich mechaniczną obróbkę i unieszkodliwienie w piecu cementowym.The description PL 196075 B1 presents a method of managing industrial waste containing petroleum substances by their mechanical treatment and neutralization in a cement kiln.

Z opisu patentowego EP 2335837 B1 znane jest urządzenie i metoda separacji frakcji ciężkich z niepożądanych mieszanek materiałowych o różnych rozmiarach i kształtach wyposażone w detektor na taśmie transportowej. Urządzenie separujące umieszczone jest poniżej taśmy. Jego zadaniem jest kierowanie grudek na różne ścieżki transportu. Układ jest wyposażony w lampę rentgenowską umieszczoną nad detektorami. Grudki są prześwietlane promieniami gamma w obszarze wykrywania. Urządzenie wykrywające posiada wiele rentgenowskich detektorów fluorescencyjnych umieszczonych poprzecznie do kierunku transportu przenośnika, powyżej taśmy transportera, w odległości większej niż potencjalny największy wymiar grudek. Każdy z detektorów ma wąskie sektory detekcji, nienachodzące na obszar taśmy przenośnika. Przy czym czas detekcji niezbędny do wykonania pomiarów każdej grudki jest nie większy niż 1 sekunda. Proces decyzyjny selekcji materiału jest wspomagana komputerowo. Selekcja materiałów dokonywana jest na podstawie analizy wyników pomiarów geometrii i ilości fluorescencji na ścieżce transportowej każdej bryły.From the patent description EP 2335837 B1 there is known a device and a method for separating heavy fractions from unwanted material mixtures of various sizes and shapes, equipped with a detector on a conveyor belt. The separating device is located below the belt. Its task is to direct the lumps to different transport paths. The system is equipped with an X-ray tube placed above the detectors. The lumps are x-rayed with gamma rays in the detection area. The detection device has a plurality of X-ray fluorescent detectors placed transversely to the transport direction of the conveyor, above the conveyor belt, at a distance greater than the potential greatest dimension of the lumps. Each of the detectors has narrow detection sectors that do not overlap the conveyor belt area. The detection time necessary to measure each lump is no longer than 1 second. The material selection decision-making process is computer-aided. The selection of materials is made on the basis of the analysis of the results of geometry measurements and the amount of fluorescence in the transport path of each solid.

W opisie patentowym EP 2698214 B1 ujawniono metodę i urządzenie do analizy obiektów metalowych z uwzględnieniem zmian właściwości taśmy. W urządzeniach do sortowania metali sortowane przedmioty są przenoszone na taśmie przenośnika i sortowane zgodnie z ich właściwościami elektromagnetycznymi. W celu określenia ich właściwości elektromagnetycznych przedmioty przenoszone na taśmie przenośnika są skanowane za pomocą czujnika elektromagnetycznego. Czujnik elektromagnetyczny rozpoznaje metalowe przedmioty, a procesor aktywuje jedną lub więcej dysz powietrznych umieszczonych poniżej w kierunku przenoszenia, aby przedmuchać metalowe przedmioty do pojemnika, który je zbiera. W przypadku przedmiotów niemetalowych odpowiednie dysze powietrzne nie są aktywowane, a przedmiot spada do pojemnika na niemetalowe przedmioty, gdy przedmioty docierają do końca taśmy przenośnika. Z czasem taśma przenośnika ulega uszkodzeniu w wyniku długotrwałego użytkowania z powodu pyłu metalicznego, gwoździ lub skrawków, które utknęły w taśmie. Uszkodzenie to może wpłynąć na jakość sortowania. Na przykład fałszywe wykrycie może spowodować dmuchanie dysz powietrznych na przedmioty niemetalowe, ponieważ luźny przedmiot niemetalowy leży na metalicznym zabrudzeniu, które utknęło w taśmie, co może prowadzić do zanieczyszczenia w wyniku sortowania.The patent description EP 2698214 B1 discloses a method and a device for analyzing metal objects, taking into account changes in the properties of the strip. In metal sorting equipment, the items to be sorted are conveyed on a conveyor belt and sorted according to their electromagnetic properties. In order to determine their electromagnetic properties, items carried on the conveyor belt are scanned using an electromagnetic sensor. An electromagnetic sensor detects metal objects and the processor activates one or more air jets located below in the conveying direction to blow the metal objects into a container that collects them. For non-metallic items, the corresponding air jets are not activated and the item drops into the non-metallic bin as the items reach the end of the conveyor belt. Over time, the conveyor belt becomes damaged due to long-term use due to metal dust, nails or scraps that get stuck in the belt. This damage can affect the sorting quality. For example, a false detection may cause air jets to blow onto non-metallic items because a loose non-metallic item lies on metallic dirt stuck in the belt, which can lead to contamination from sorting.

Sposób według wynalazku polega na tym, że materiał wejściowy o różnej morfologii oraz wielkości granulometrycznej z zawartością metali ciężkich, kierowany jest do stacji nadawczej skąd jest przekazywany do separatora nadtaśmowego, w którym materiał wejściowy przemieszcza się na taśmie se paratora w pętli zgodnie z kierunkiem przenoszenia pod kontrolą układu czujników, których sygnał wysyłany jest do układu dysz a badany materiał o różnej morfologii i wielkości granulometrycznej przechodzi nad układem dysz. Materiał wykazujący właściwości ferromagnetyczne wydmuchiwany jest strumieniem powietrza do kontenera metali żelaznych ulegając pierwszej separacji, natomiast materiał nieferromagnetyczny jest podawany na przesiewacz kratowniczy dwupokładowy, przy czym rozmiar oczek sita pierwszego pokładu przesiewacza kratowniczego wynosi 110 mm a rozmiar oczek drugiego pokładu wynosi 40 mm. Frakcja nadgabarytowa pozostająca na sicie pierwszego pokładu przesiewacza przekazywana jest do stacji selekcji nadgabarytowej podczas gdy frakcja gabarytowa gruba jest przekazywana do separatora wiroprądowego frakcji gabarytowej grubej, gdzie poddawana jest analizie metodą spektrometrii wychwytu elektronów ECS (Electron Capture Spectroscopy) i zidentyfikowane metale żelazne są wyrzucane na końcówce ECS separatora wiroprądowego w polu wiroprądowym i przekazywane są do separatora wiroprądowego z bębnem magnetycznym, zanieczyszczenia z procesu na separatorze wiroprądowym przekazywane są do kontenera zanieczyszczeń a metale nieżelazne przekazywane są do kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej grubej. Metale żelazne przywierające do powierzchni bębna separatora wiroprądowego wraz z jego ruchem obrotowym są przenoszone do kontenera metali żelaznych, gdzie w obszarze niepodlegającym działaniu pola magnetycznego spadają grawitacyjnie do kontenera metali żelaznych z drugiej separacji. Frakcja o maksymalnym wymiarze geometrycznym mniejszym niż 40 mm, wyodrębniona na przesiewaczu kratowniczym dwupokładowym na drugim pokładzie, jest przekazywana do przesiewacza przerzutowego elastycznego, gdzie oddzielana jest frakcja materiału podgabarytowa od frakcji gabarytowej drobnej kierowanej do separatora wiroprądowego z bębnem magnetycznym a następnie do kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej drobnej. Frakcja podgabarytowa jest kierowana do separatora wiroprądowego sekcji podgabarytowej, gdzie w wyniku analizy ECS metale nieżelazne kierowane są do kontenera metali nieżelaznych frakcji podgabarytowej, a reszta materiału jest przekazywana do kontenera zanieczyszczeń frakcji podgabarytowej. Materiał z kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej grubej i kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej drobnej trafia do stacji nadawczej sortowania kampanijnego, skąd jest kierowany do separatora rentgenowskiego gdzie poddawany jest analizie wykonanej z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego i wyodrębniany jest wybrany rodzaj metali nieżelaznych. W jednym obiegu wyodrębnia się tylko jeden rodzaj metali nieżelaznych i w celu oddzielenia każdego z rodzajów metali nieżelaznych proces powtarza się tyle razy ile rodzajów metali nieżelaznych wymaga wyodrębnienia. Następnie materiał jest przekazywany do kabiny sortowniczej gdzie dzielony jest zgodnie z wynikami analizy rentgenowskiej na metale nieżelazne selekcjonowane w danym cyklu do kontenera produktów sortowania kampanijnego oraz na pozostałe metale nieżelazne, które umieszcza się w kontenerze zmieszanych metali ciężkich, przy czym frakcja podgabarytowa posiada uziarnienie mniej niż 10 mm, frakcja gabarytowa drobna posiada uziarnienie 10-40 mm, frakcja gabarytowa gruba posiada uziarnienie 40-110 mm a frakcja nadgabarytowa posiada uziarnienie >110 mm.The method according to the invention consists in the fact that the input material with different morphology and granulometric size with the content of heavy metals is directed to the transmitting station from where it is transferred to the over-belt separator, where the input material moves on the separator belt in a loop in the direction of conveying under control of the system of sensors whose signal is sent to the system of nozzles and the tested material with different morphology and granulometric size passes over the system of nozzles. The ferromagnetic material is blown with a stream of air into the ferrous metal container undergoing the first separation, while the non-ferromagnetic material is fed to the double-deck screen screen, where the mesh size of the first deck of the mesh screen is 110 mm and the mesh size of the second deck is 40 mm. The oversize fraction remaining on the screen of the first screen deck is transferred to the oversized selection station, while the coarse fraction is transferred to the eddy current separator of the coarse fraction, where it is analyzed by Electron Capture Spectroscopy and identified ferrous metals are ejected at the tip ECS of the eddy current separator in the eddy current field and are transferred to the eddy current separator with a magnetic drum, impurities from the process on the eddy current separator are transferred to the impurities container and non-ferrous metals are transferred to the non-ferrous metals container of the coarse sized fraction. Ferrous metals adhering to the drum surface of the eddy current separator along with its rotation are transferred to the ferrous metals container, where in the area not subject to the magnetic field they fall by gravity to the ferrous metals container from the second separation. The fraction with a maximum geometric dimension of less than 40 mm, separated on a double-deck screen screen on the second deck, is transferred to a flexible shift screen, where the undersized fraction of the material is separated from the fine dimensional fraction, directed to the eddy current separator with a magnetic drum, and then to the non-ferrous metals fraction container dimensional fine. The undersized fraction is directed to the eddy current separator of the undersized section, where, as a result of the ECS analysis, non-ferrous metals are directed to the non-ferrous metals container of the undersized fraction, and the rest of the material is transferred to the impurities container of the undersized fraction. The material from the container of non-ferrous metals of the coarse dimensional fraction and the container of non-ferrous metals of the fine dimensional fraction goes to the campaign sorting station, from where it is directed to the X-ray separator, where it is analyzed using X-rays and the selected type of non-ferrous metals is extracted. Only one type of non-ferrous metal is extracted in one cycle and the process is repeated as many times as the number of non-ferrous metal types needs to be separated in order to separate each type of non-ferrous metal. Next, the material is transferred to the sorting cabin, where it is divided according to the results of X-ray analysis into non-ferrous metals selected in a given cycle to the container of campaign sorting products and into other non-ferrous metals, which are placed in the mixed heavy metals container, with the undersize fraction having a grain size less than 10 mm, the fine size fraction has a grain size of 10-40 mm, the coarse size fraction has a grain size of 40-110 mm and the oversize fraction has a grain size of >110 mm.

Analiza poprzez spektrometrię wychwytu elektronów ECS (Electron Capture Spectroscopy) polega na wychwycie spolaryzowanego elektronu w czasie odbicia dodatniego jonu deuteru od powierzchni namagnesowanego magnetyka (kąt odbicia 0,2 stopnie). Energia stosowanych jonów deuteru wynosi około 150 keV, a zbliżenie do próbki 0.2 nm. Metoda ta występuje w dwóch wariantach: wychwyt jednoelektronowy (OEC) i wychwyt dwuelektronowy (TEC). Pierwszy wariant jest metodą badania namagnesowania samej powierzchni. W OEC w wyniku oddziaływania nadwymiany z pochwyconym, spolaryzowanym elektronem następuje polaryzacja jądra deuteru. Deuter pada następnie na nasyconą trytem tarczę, gdzie zachodzi reakcja T(d, n)a.Analysis by Electron Capture Spectroscopy (ECS) consists in capturing a polarized electron during the reflection of a positive deuterium ion from the surface of a magnetized magnet (reflection angle 0.2 degrees). The energy of the deuterium ions used is about 150 keV, and the approximation to the sample is 0.2 nm. This method comes in two variants: one-electron capture (OEC) and two-electron capture (TEC). The first variant is a method of testing the magnetization of the surface itself. In the OEC, as a result of the interaction of the overexchange with the captured, polarized electron, the deuterium nucleus is polarized. The deuterium then falls on the tritium-saturated target where the reaction T(d, n)a takes place.

Wobec polaryzacji jądra deuteru uprzywilejowana jest emisja cząstki a w określonym kierunku. W przypadku wariantu drugiego TEC wykorzystuje się duże prawdopodobieństwo oddziaływania z kolejnymi elektronami odległymi o około 102 odległości międzyatomowych należącymi do jednej domeny. Metoda TEC znajduje zastosowanie w badaniach lokalnego stanu polaryzacji elektronów w domenie magnetycznej. W efekcie analizy zidentyfikowane w badaniu metale żelazne zostają wyrzucone na końcówce ECS separatora w polu wiroprądowym i przekazywane do separatora wiroprądowego z bębnem magnetycznym, a metale nieżelazne przekazywane są do kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej grubej. Bęben magnetyczny separatora wiroprądowego z bębnem magnetycznym ma postać walca i znajduje się na końcu taśmy. Na powierzchni walca znajdują się magnesy, przy czym rozmieszczone są na części powierzchni, korzystnie na 270 stopniach powierzchni bocznej walca. Pole magnetyczne wytwarzane przez magnesy sprawia, że metale żelazne przywierają do powierzchni walca i wraz z jego ruchem obrotowym są przenoszone. Gdy metale żelazne znajdą się w obszarze niepodlegającym działaniu pola magnetycznego „odklejają się” od powierzchni walca i spadają grawitacyjnie do kontenera metali żelaznych z drugiej separacji.Due to the polarization of the deuterium nucleus, the emission of the a particle in a specific direction is favored. In the case of the second variant of TEC, a high probability of interaction with subsequent electrons separated by about 102 interatomic distances belonging to one domain is used. The TEC method is used to study the local polarization state of electrons in the magnetic domain. As a result of the analysis, the ferrous metals identified in the test are thrown out at the ECS end of the separator in the eddy current field and transferred to the eddy current separator with a magnetic drum, and the non-ferrous metals are transferred to the non-ferrous metals container of the coarse sized fraction. The magnetic drum of an eddy current separator with a magnetic drum is in the form of a cylinder and is located at the end of the belt. Magnets are provided on the surface of the cylinder and are distributed over a portion of the surface, preferably over 270 degrees of the side surface of the cylinder. The magnetic field generated by the magnets causes the ferrous metals to stick to the surface of the cylinder and are transported along with its rotation. When ferrous metals are in the area not affected by the magnetic field, they "stick" from the surface of the roll and fall by gravity into the ferrous metal container from the second separation.

Frakcja o maksymalnym wymiarze geometrycznym mniejszym niż 40 mm, wyodrębniona w wyniku przejścia przez otwory sita drugiego, dolnego pokładu przesiewacza kratowniczego dwupokładowego, jest przekazywana do przesiewacza przerzutowego elastycznego, gdzie jest oddzielana frakcja materiału podgabarytowa od frakcji gabarytowej drobnej. Oddzielona frakcja gabarytowa drobna jest następnie kierowana do separatora wiroprądowego z bębnem magnetycznym a następnie do kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej drobnej. Natomiast frakcja podgabarytowa jest kierowana do separatora wiroprądowego sekcji podgabarytowej, gdzie w wyniku analizy ECS, metale nieżelazne kierowane są do kontenera metali nieżelaznych frakcji podgabarytowej, a reszta materiału jest przekazywana do kontenera zanieczyszczeń frakcji podgabarytowej.The fraction with a maximum geometric dimension of less than 40 mm, separated as a result of passing through the sieve openings of the second, lower deck of the double-deck screen, is transferred to the flexible shifting screen, where the undersize fraction of the material is separated from the fine size fraction. The separated fine sized fraction is then directed to the eddy current separator with a magnetic drum and then to the non-ferrous metals container of the fine sized fraction. The undersized fraction, on the other hand, is directed to the eddy current separator of the undersized section, where, as a result of the ECS analysis, non-ferrous metals are directed to the non-ferrous metals container of the undersized fraction, and the rest of the material is transferred to the impurities container of the undersized fraction.

Materiał z kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej grubej i kontenera metali nieżelaznych frakcji gabarytowej drobnej trafia do stacji nadawczej sortowania kampanijnego, skąd jest kierowany do separatora rentgenowskiego. Dzięki analizie wykonanej z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego możliwe jest wyodrębnienie wybranego rodzaju metali nieżelaznych, np. miedzi, mosiądzu, cynku, ołowiu, aluminium kategorii 8 i 9, przy czym w jednym obiegu można wyodrębnić tylko jeden rodzaj metali nieżelaznych. Aby oddzielić każdy z rodzajów metali nieżelaznych należy proces powtórzyć odpowiednią liczbę razy. Dalej materiał jest przekazywany do kabiny sortowniczej przeznaczonej do podziału materiałów zgodnie z wynikami analizy rentgenowskiej. W wyniku sortowania w kabinie sortowniczej materiał jest dzielony na przeznaczony do kontenera produktów sortowania kampanijnego, gdzie trafiają metale nieżelazne selekcjonowane w danym cyklu oraz na pozostałe metale nieżelazne, które umieszcza się w kontenerze zmieszanych metali ciężkich.The material from the non-ferrous metals container of the coarse sized fraction and the non-ferrous metals container of the fine sized fraction goes to the campaign sorting station, from where it is directed to the X-ray separator. Thanks to the X-ray analysis, it is possible to isolate a selected type of non-ferrous metals, e.g. copper, brass, zinc, lead, category 8 and 9 aluminum, while only one type of non-ferrous metal can be extracted in one cycle. To separate each type of non-ferrous metal, the process must be repeated the appropriate number of times. Next, the material is transferred to the sorting cabin intended for the division of materials according to the results of X-ray analysis. As a result of sorting in the sorting cabin, the material is divided into a container for campaign sorting products, where non-ferrous metals selected in a given cycle go, and other non-ferrous metals, which are placed in a container of mixed heavy metals.

Tak szczegółowy podział w jednym procesie nie był dotychczas możliwy. W obecnie stosowanych procesach sortowania odpadów podobną ilość odpadu można rozdzielić w procesie ręcznym w czasie 8 h, w procesie mechanicznym w ciągu 3-4 h, jednakże część odpadu - w opisanym przykładzie 800 kg aluminium nie zostałaby rozdzielona na klasy, podobnie jak 15 kg frakcji o wielkości granulometrycznej poniżej 40 mm.Such a detailed division in one process has not been possible so far. In the currently used waste sorting processes, a similar amount of waste can be separated in a manual process within 8 h, in a mechanical process within 3-4 h, however, part of the waste - in the example described, 800 kg of aluminum would not be separated into classes, as well as 15 kg of with a granulometric size of less than 40 mm.

Metoda ta pozwala uzyskać w jednym procesie technologicznym efekt czystości końcowych produktów na poziomie 97-98%. Produkty te mogą być wykorzystywane przez odlewnie, przez co eliminuje się konieczność ich międzynarodowego transportu w celu uzyskania odpowiedniej czystości z wykorzystaniem instalacji w innych krajach.This method allows to obtain in one technological process the purity of final products at the level of 97-98%. These products can be used by foundries, which eliminates the need to transport them internationally in order to obtain the appropriate purity using installations in other countries.

Przedmiot wynalazku został zilustrowany na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy instalacji, a Fig. 2 przedstawia w sposób schematyczny separator nadtaśmowy w przekroju podłużnym.The subject of the invention has been illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the installation, and Fig. 2 shows a schematic view of the over-belt separator in a longitudinal section.

PrzykładExample

Materiał wejściowy 1 o różnej morfologii oraz wielkości granulometrycznej z zawartością metali ciężkich, kierowany jest do stacji nadawczej 2 skąd jest przekazywany do separatora nadtaśmowego 3. Poszczególne frakcje granulometryczne materiału wejściowego posiadają następujące uziarnienia:Input material 1 with different morphology and granulometric size with heavy metal content is directed to the transmitting station 2, from where it is transferred to the over-belt separator 3. Individual granulometric fractions of the input material have the following grain sizes:

- mniej niż 10 mm - frakcja podgabarytowa,- less than 10 mm - undersized fraction,

- 10-40 mm - frakcja gabarytowa drobna,- 10-40 mm - fine size fraction,

- 40-110 mm - frakcja gabarytowa gruba, > 110 mm - frakcja nadgabarytowa.- 40-110 mm - thick fraction, > 110 mm - oversized fraction.

W separatorze nadtaśmowym 3 materiał wejściowy 1 przemieszcza się na taśmie 3a między rolkami 3b zgodnie z kierunkiem przenoszenia. Taśma 3a separatora 3 w postaci pętli, wykonana jest z elastomeru. Nad taśmą 3a separatora 3 znajduje się układ czujników 3c, z których sygnał wysyłany jest do układu dysz 3d w przypadku, gdy badany materiał wykazuje właściwości magnetyczne. Gdy materiał o różnej morfologii i wielkości granulometrycznej przechodzi nad układem dysz 3d, strumień powietrza wydmuchuje materiał ferromagnetyczny do kontenera metali żelaznych 4 z pierwszej separacji, natomiast materiał nieferromagnetyczny jest podawany na przesiewacz kratowniczy dwupokładowy 5. Rozmiar oczek sita pierwszego pokładu przesiewacza kratowniczego 5 wynosi 110 mm a rozmiar oczek sita drugiego pokładu - 40 mm. Frakcja nadgabarytowa pozostająca na sicie pierwszego pokładu przesiewacza 5 przekazywana jest do stacji selekcji nadgabarytowej 6. Frakcja gabarytowa gruba jest przekazywana do separatora wiroprądowego 7 frakcji gabarytowej grubej w celu wykonania analizy poprzez spektrometrię wychwytu elektronów ECS (Electron Capture Spectroscopy). Metoda ta polega na wychwycie spolaryzowanego elektronu w czasie odbicia dodatniego jonu deuteru od powierzchni namagnesowanego magnetyka (kąt odbicia 0,2 stopnie). Energia stosowanych jonów deuteru wynosi około 150 keV, a zbliżenie do próbki 0.2 nm. Metoda ta występuje w dwóch wariantach: wychwyt jednoelektronowy (OEC) i wychwyt dwuelektronowy (TEC). Pierwszy wariant jest metodą badania namagnesowania samej powierzchni. W OEC w wyniku oddziaływania nadwymiany z pochwyconym, spolaryzowanym elektronem następuje polaryzacja jądra deuteru. Deuter pada następnie na nasyconą trytem tarczę, gdzie zachodzi reakcja T(d, n)a. Wobec polaryzacji jądra deuteru uprzywilejowana jest emisja cząstki a w określonym kierunku. W przypadku wariantu drugiego TEC wykorzystuje się duże prawdopodobieństwo oddziaływania z kolejnymi elektronami odległymi o około 102 odległości międzyatomowych należącymi do jednej domeny. Metoda TEC znajduje zastosowanie w badaniach lokalnego stanu polaryzacji elektronów w domenie magnetycznej. W efekcie analizy zidentyfikowane w badaniu metale żelazne zostają wyrzucone na końcówce ECS separatora wiroprądowego 7 w polu wiroprądowym i przekazywane do separatora wiroprądowego 9 z bębnem magnetycznym, zanieczyszczenia z procesu na separatorze wiroprądowym 7 przekazywane są do kontenera zanieczyszczeń 8 a metale nieżelazne przekazywane są do kontenera metali nieżelaznych 16 frakcji gabarytowej grubej. Bęben magnetyczny separatora wiroprądowego 9 z bębnem magnetycznym ma postać walca i znajduje się na końcu taśmy separatora. Na powierzchni walca znajdują się magnesy, przy czym rozmieszczone są na 270 stopniach powierzchni bocznej walca. Pole magnetyczne wytwarzane przez magnesy sprawia, że metale żelazne przywierają do powierzchni walca i wraz z jego ruchem obrotowym są przenoszone. Gdy metale żelazne znajdą się w obszarze niepodlegającym działaniu pola magnetycznego „odklejają się” od powierzchni walca i spadają grawitacyjnie do kontenera metali żelaznych 10 z drugiej separacji. Frakcja o maksymalnym wymiarze geometrycznym mniejszym niż 40 mm, wyodrębniona na przesiewaczu kratowniczym 5 na drugim pokładzie, jest przekazywana do przesiewacza przerzutowego elastycznego 12, gdzie jest oddzielana frakcja materiału podgabarytowa. Oddzielona frakcja gabarytowa drobna jest następnie kierowana do separatora wiroprądowego 9 z bębnem magnetycznym a następnie do kontenera metali nieżelaznych 11 frakcji gabarytowej drobnej. Frakcja podgabarytowa jest kierowana do separatora wiroprądowego 13 sekcji podgabarytowej, gdzie w wyniku analizy ECS, metale nieżelazne kierowane są do kontenera metali nieżelaznych 14 frakcji podgabarytowej, a reszta materiału jest przekazywana do kontenera zanieczyszczeń 15 frakcji podgabarytowej. Materiał z kontenera metali nieżelaznych 16 frakcji gabarytowej grubej i kontenera metali nieżelaznych 11 frakcji gabarytowej drobnej trafia do stacji nadawczej 17 sortowania kampanijnego, skąd jest kierowany do separatora rentgenowskiego 18. Dzięki analizie, wykonanej z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego możliwe jest wyodrębnienie wybranego rodzaju metali nieżelaznych, np. miedzi, mosiądzu, cynku, ołowiu, aluminium kategorii 8 i 9. Przy czym w jednym obiegu można wyodrębnić tylko jeden rodzaj metali nieżelaznych. Aby oddzielić każdy z rodzajów metali nieżelaznych należy proces powtórzyć odpowiednią liczbę razy. Dalej materiał jest przekazywany do kabiny sortowniczej 19 przeznaczonej do podziału materiałów zgodnie z wynikami analizy rentgenowskiej. W wyniku sortowania w kabinie sortowniczej 19 materiał jest dzielony na przeznaczony do kontenera produktów 20 sortowania kampanijnego, gdzie trafiają metale nieżelazne selekcjonowane w danym cyklu oraz na pozostałe metale nieżelazne, które umieszcza się w kontenerze 21 zmieszanych metali ciężkich. W przykładowej realizacji procesu według wynalazku z 1 tony odpadu typu ZORBA w czasie 0,5 h, przy przepustowości układu 4-5 t/h uzyskano: 800 kg aluminium i jego stopów (w tym 480 kg klasy VIII i 320 kg klasy IX), 15 kg - żelaza, 15 kg - miedzi, mosiądzu, 150 kg - metali ciężkich (cynk, ołów, stal nierdzewna) i 20 kg zanieczyszczeń (w tym tworzywa sztuczne, guma). W układzie zastosowano przesiewasz kratowniczy o wydajności przesiewania 30-90 m³/h, przesiewacz przerzutowy elastyczny o szerokości 800 mm, z silnikiem 4 kW i dopuszczalnym ciężarze podczas wibracji 2200 kg, oraz separator rentgenowski o konfiguracji czujników dostosowanej do odpadów typu ZORBA.In the overbelt separator 3, the input material 1 moves on the belt 3a between the rollers 3b in the direction of conveying. The belt 3a of the separator 3 in the form of a loop is made of an elastomer. Above the belt 3a of the separator 3, there is a set of sensors 3c, from which the signal is sent to the set of nozzles 3d if the tested material shows magnetic properties. When the material with different morphology and granulometric size passes over the nozzle system 3d, the air stream blows the ferromagnetic material into the ferrous metal container 4 from the first separation, while the non-ferromagnetic material is fed to the double-deck screen screen 5. The screen mesh size of the first deck of the screen screen 5 is 110 mm and the mesh size of the second deck screen - 40 mm. The oversize fraction remaining on the screen of the first screen deck 5 is transferred to the oversized selection station 6. The coarse fraction is transferred to the eddy current separator 7 of the coarse fraction for analysis by Electron Capture Spectroscopy (ECS). This method consists in capturing a polarized electron during the reflection of a positive deuterium ion from the surface of a magnetized magnet (reflection angle 0.2 degrees). The energy of the deuterium ions used is about 150 keV, and the approximation to the sample is 0.2 nm. This method comes in two variants: one-electron capture (OEC) and two-electron capture (TEC). The first variant is a method of testing the magnetization of the surface itself. In the OEC, as a result of the interaction of the overexchange with the captured, polarized electron, the deuterium nucleus is polarized. The deuterium then falls on the tritium-saturated target where the reaction T(d, n)a takes place. Due to the polarization of the deuterium nucleus, the emission of the a particle in a specific direction is favored. In the case of the second variant of TEC, a high probability of interaction with subsequent electrons separated by about 102 interatomic distances belonging to one domain is used. The TEC method is used to study the local polarization state of electrons in the magnetic domain. As a result of the analysis, the ferrous metals identified in the test are discharged at the end of the ECS of the eddy current separator 7 in the eddy current field and transferred to the eddy current separator 9 with a magnetic drum, impurities from the process on the eddy current separator 7 are transferred to the pollution container 8 and non-ferrous metals are transferred to the metal container non-ferrous 16 coarse dimensional fraction. The magnetic drum of the eddy current separator 9 with the magnetic drum has the form of a cylinder and is located at the end of the separator belt. There are magnets on the surface of the cylinder, and they are located on 270 degrees of the side surface of the cylinder. The magnetic field generated by the magnets causes the ferrous metals to stick to the surface of the cylinder and are transported along with its rotation. Once the ferrous metals are in the area not subject to the magnetic field, they "stick" from the surface of the roll and fall by gravity into the ferrous metal container 10 from the second separation. The fraction with a maximum geometric dimension of less than 40 mm, separated on the mesh screen 5 on the second deck, is transferred to the flexible shift screen 12, where the undersize fraction of the material is separated. The separated fine sized fraction is then directed to the eddy current separator 9 with a magnetic drum and then to the non-ferrous metals container 11 of the fine sized fraction. The undersized fraction is directed to the eddy current separator 13 of the undersized section, where, as a result of the ECS analysis, non-ferrous metals are directed to the non-ferrous metals container 14 of the undersized fraction, and the rest of the material is transferred to the impurity container 15 of the undersized fraction. The material from the non-ferrous metals container 16 of the coarse dimensional fraction and the non-ferrous metals container 11 of the fine sized fraction goes to the broadcasting station 17 of the campaign sorting, from where it is directed to the X-ray separator 18. Thanks to the analysis performed with the use of X-ray radiation, it is possible to isolate a selected type of non-ferrous metals, e.g. copper, brass, zinc, lead, aluminum category 8 and 9. Only one type of non-ferrous metals can be extracted in one cycle. To separate each type of non-ferrous metal, the process must be repeated the appropriate number of times. Next, the material is transferred to the sorting cabin 19 intended for the separation of materials according to the results of X-ray analysis. As a result of sorting in the sorting cabin 19, the material is divided into a container for campaign sorting products 20, where non-ferrous metals are selected in a given cycle, and other non-ferrous metals, which are placed in a container 21 of mixed heavy metals. In the exemplary implementation of the process according to the invention, from 1 ton of ZORBA type waste in 0.5 h, with the throughput of the system 4-5 t/h, the following was obtained: 800 kg of aluminum and its alloys (including 480 kg of class VIII and 320 kg of class IX), 15 kg - iron, 15 kg - copper, brass, 150 kg - heavy metals (zinc, lead, stainless steel) and 20 kg of impurities (including plastics, rubber). The system uses a grid screen with a screening capacity of 30-90 m ³ /h, a flexible shift screen with a width of 800 mm, with a 4 kW motor and a permissible weight during vibration of 2200 kg, and an X-ray separator with a sensor configuration adapted to ZORBA type waste.

Claims

Patent Disclaimer

1. A method of sorting industrial metallic waste of various granulometric size and morphology using mixed sorting processes, characterized in that the input material (1) of various morphology and granulometric size with the content of heavy metals is directed to the transmitting station (2) from where it is transferred to the over-belt separator 3, in which the input material (1) moves on the belt (3a) of the separator (3) in a loop in the direction of conveying under the control of a system of sensors (3c), the signal of which is sent to the system of nozzles (3d) and the tested material of different morphology and granulometric size passes over the system of nozzles (3d) and the material showing ferromagnetic properties is blown with a stream of air into the ferrous metal container (4) undergoing the first separation, while the non-ferromagnetic material is fed to the double-deck screen screen (5), the mesh size screens of the first deck of the grate screen (5) is 110 mm and the mesh size of the second deck is 40 mm and the oversized fraction remaining on the screen of the first screen deck is transferred to the oversized selection station (6), while the coarse sized fraction is transferred to the eddy current separator (7) of the coarse sized fraction, where it is analyzed by ECS electron capture spectrometry and identified ferrous metals are ejected at the end of the ECS of the eddy current separator (7) in the eddy current field and are transferred to the eddy current separator (9) with a magnetic drum, impurities from the process on the eddy current separator (7) are transferred to the impurities container (8) and non-ferrous metals are transferred to the non-ferrous metals container (16) of the coarse fraction, while ferrous metals adhering to the surface of the eddy current separator drum (9) along with its rotation are transferred to the ferrous metals container (10) where area not affected by p magnetic field fall by gravity to the container, ferrous metals (10) from the second separation, while the fraction with the maximum geometrical dimension smaller than 40 mm, separated on the double-deck screen screen (5) on the second deck, is transferred to the flexible shift screen (12), where the undersized fraction of the material is separated from the fine oversized fraction, which is directed to the eddy current separator (9) with a magnetic drum and then to the non-ferrous metals container (11) of the fine oversized fraction, while the undersized fraction is directed to the eddy current separator (13) of the undersized section, where, as a result ECS analysis, non-ferrous metals are directed to the non-ferrous metals container (14) of the undersized fraction, and the rest of the material is transferred to the impurities container (15) of the undersized fraction, while the material from the non-ferrous metals container (16) of the coarse dimensional fraction and the non-ferrous metals container (11) of the gab fine aryt goes to the sending station (17) of the campaign sorting, from where it is directed to the X-ray separator (18) where it is analyzed using X-rays and the desired type of non-ferrous metals is separated, with only one type of non-ferrous metals being separated in one cycle and to separate each type of non-ferrous metals, the process is repeated as many times as the types of non-ferrous metals need to be separated, then the material is transferred to the sorting cabin (19) where it is divided according to the results of X-ray analysis into non-ferrous metals selected in a given cycle to the product container (20) campaign sorting and for other non-ferrous metals, which are placed in the container (21) of mixed heavy metals, where the undersized fraction has a grain size of less than 10 mm, the fine size fraction has a grain size of 10-40 mm, the coarse size fraction has a grain size of 40-110 mm and the oversize fraction has a grain size >110 mm.