PL247700B1 - Sposób przetwarzania odpadów wielkogabarytowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób odzysku odpadów wielkogabarytowych, prowadzący do wydzielenia odpadów złomu metalicznego o wysokiej czystości, gdzie odpady wielkogabarytowe po wstępnym rozdrobnieniu korzystnie do frakcji poniżej 20 mm na rozdrabniaczu wstępnym dwuwałowym (2) poddawane są klasyfikacji powietrznej (2) na frakcje lekką i ciężką. Frakcja lekka zawiera głównie tkaniny, gąbkę i tworzywa sztuczne, które następnie poddawane są klasyfikacji na separatorze magnetycznym lub elektromagnetycznym (3). Lekka frakcja niemagnetyczna poddawana jest na klasyfikatorze balistycznym (4) na elementy 2D (płaskie) i 3D (toczące się). Frakcja ciężka wydzielona na klasyfikatorze powietrznym (2) oraz lekka frakcja magnetyczna wydzielona przez separator magnetyczny lub elektromagnetyczny (3) poddawana jest doczyszczeniu w młynie elektromagnetycznym (5) wyposażonym w mielniki, których zadaniem jest oczyszczenie elementów metalowych z zanieczyszczeń niemetalicznych (farby, lakiery, tynki, drewno, tworzywa). Sposób według zgłoszenia polega na wydzieleniu ze strumienia odpadów wielkobarytowych czystego złomu metalicznego i charakteryzuje się tym, że doczyszczanie złomu prowadzi się z wykorzystaniem młyna elektromagnetycznego o średnicy roboczej minimum 300 mm i mielników o długości nie większej niż 40 mm, a także całkowicie rezygnuje się ze wstępnego demontażu i ręcznej selekcji odpadów wielkogabarytowych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania odpadów wielkogabarytowych, prowadzący do wydzielenia ze strumienia odpadów wielkogabarytowych odpadów złomu metalicznego o wysokiej czystości. Rozwiązanie ma zastosowanie do masowego przetwarzania odpadów wielkogabarytowych obieranych zarówno od gospodarstw domowych, jak również przedsiębiorstw produkcyjno-handlowousługowych, stanowiących mieszaninę elementów metalowych, drewnianych, betonowych, szklanych, a także elementów z tworzyw sztucznych.

Powszechnie znane metody odzysku (przetwarzania) odpadów wielkogabarytowych polegają na: ich całkowitej destrukcji w wyniku termicznego przekształcenia w spalarni i finalnego wydzielenia złomu metali z żużli i popiołów; ich składowaniu po uprzednim zagęszczeniu i wydzieleniu surowców nadających się do recyklingu lub bez wydzielania surowców nadających się do recyklingu; ich mechanicznym odzysku z wykorzystaniem ręcznego (ręczny demontaż) lub maszynowego wydzielania surowców (metale, tworzywa, drewno) nadających się do recyklingu oraz zanieczyszczeń kierowanych np. jako RDF (paliwo alternatywne) do termicznego przekształcania w cementowi.

Wielkość składników znajdujących się w mieszaninie jaką są odpady wielkogabarytowe powoduje, że trudno jest je rozdzielić, a ręczny demontaż jest czasochłonny i nie pozwala na uzyskanie wysokiego stopnia czystości separowanych składników. Koniecznym jest więc stosowanie układu maszyn i urządzeń zestawionych w specjalistyczne linie technologiczne, które również nie umożliwiają sprzedaży do procesu recyklingu czystego złomu pozbawionego gruzu, betonu, farb, lakierów i innych domieszek oraz powłok w 100%.

Znanym jest sposób odzyskiwania surowców z odpadów i zestaw urządzeń do odzyskiwania surowców z odpadów, szczególnie wielkogabarytowych opisany w opisie patentowym PL239993. Rozwiązanie ma zastosowanie dla masowego przerobu odpadów mieszanych, zbieranych uprzednio w wielu punktach gromadzenia, z których to odpady dostarczane są do miejsca ich przerobu i po przeprowadzeniu procesu finalnego odzysku następuje uzyskanie wartościowych składników. Sposób odzyskiwania surowców z odpadów, w którym odpady rozdrabnia się, granuluje i separuje, polega na tym, że procesy prowadzi się metodą suchą, wstępną granulację prowadzi się w rozdrabniaczu wolnoobrotowym dwuwałowym przeciwsobnym, granulację właściwą w rozdrabnia czu szybkoobrotowym młotkowym a uzyskiwany granulat separuje się na frakcję lekką i frakcję ciężką. Lekką frakcją jest mieszanina substancji stanowiących paliwo alternatywne RDF, w szczególności tekstyliów, drewna i tworzyw sztucznych, a ciężkimi frakcjami jest frakcja Fe ferromagnetyków oraz frakcja NE metali nieżelaznych. Separację prowadzi się w separatorze wieloczynnościowym, natomiast przynajmniej paliwo alternatywne jako frakcję osusza się. Przed wstępną granulacją kalibruje się w komorze zasypowej masę odpadową za pomocą praso-nożyc, a separację prowadzi się wieloetapowo podczas opadania granulatu z wysokości H w dół, poprzez elementy separatora wieloczynnościowego. Granulat doprowadza się na wysokość H przenośnikiem, a rozseparowany granulat zbiera się bądź grupuje na niżej położonej dla danej frakcji wysokości bądź w odpowiednio przygotowa nym dedykowanym zgrupowaniu, przy czym separuje się w tym czasie w separatorze wieloczynnościowym niezależnie frakcję Fe2O3 tlenków metali oraz frakcję CrNi chr omo-niklu, a także frakcję PRERDF zanieczyszczonej mieszaniny paliwa alternatywnego, którą to P RE-RDF poddaje się oddzieleniu z niej zanieczyszczeń mineralnych na układzie sit, w czasie suszenia bądź przed osuszeniem, uzyskując czystą frakcję RDF. Zanieczyszczenia mineralne stanowiące jedyny odpad końcowy procesu odzyskiwania surowców odrzuca się i usuwa bądź utylizuje. W tym rozwiązaniu niezbędne jest dostarczenie znacznej energii związanej z wykorzystaniem młynów młotkowych oraz procesu suszenia paliwa alternatywnego (RDF).

Znane jest zgłoszenie patentowe o numerze PL436533A1, którego przedmiotem jest sposób odzysku złomu aluminium o wysokiej czystości, gdzie odpady zawierające poza aluminium elementy stalowe oraz niemetaliczne poddaje się rozdrobnieniu w strzępiarce i młynie młotkowym na frakcje poniżej 80 mm, a następnie wydziela się frakcję ferromagnetyczną na separatorach magnetycznych i dalej oczyszczeniu z elementów niemetalicznych w separatorach wiroprądowych. Sposób charakteryzuje się tym, że przed oczyszczeniem w separatorach wiroprądowych poddaje się odpad na klasyfikatorze sitowym podziałowi na frakcję poniżej 30 mm i powyżej 30 mm, a następnie prowadzi proces oczyszczania z frakcji niemetalicznej na dwóch równoległych separatorach wiroprądowych.

Ze zgłoszenia wynalazku PL401657A1 znany jest zestaw linii technologicznej recyklingu odpadów i sposób odzyskiwania surowców użytecznych. Zestaw składa się z połączonych ze sobą: podajnika załadowczego, rozdrabniarki dwuwałowej, podajnika odbiorczego, granulatora z dociskiem hydraulicznym, odbiorczego podajnika ślimakowego dla granulatu, podajnika ślimakowego rozdzielającego granulat w zależności od jego wielkości, podajnika ślimakowego, kosza zasypowego z wygarniaczem do dozowania zaolejonych odpadów, wirówki, podajnika odbiorczego odbierającego granulat z wirówki, stacji separacji metali, taśmy wstrząsającej separatora granulatu metali, taśmociągu odprowadzającego przenośnikiem, a rozseparowany granulat zbiera się bądź grupuje na niżej położonej dla danej frakcji wysokości bądź w odpowiednio przygotowanym dedykowanym zgrupowaniu, przy czym separuje się w tym czasie w separatorze wieloczynnościowym niezależnie frakcję Fe2O3 tlenków metali oraz frakcję CrNi chromo-niklu, a także frakcję PRE-RDF zanieczyszczonej mieszaniny paliwa alternatywnego.

Znany jest także opis patentowy o numerze PL235611, w którym opisano sposób recyklingu i odzysku surowców z maszyn, urządzeń i odpadów RTV-AGD, zgodnie z którym odpady sortuje się i rozdziela według grup w postaci elektroodpadów małogabarytowych, telewizorów/monitorów CRT i LCD, kabli i wiązek elektrycznych, baterii i akumulatorów, elektroodpadów wielkogabarytowych oraz pozostałych, po czym elektroodpady wielkogabarytowe, baterie i akumulatory oraz pozostałe odpady przekazuje się do wyspecjalizowanych zakładów przetwórczych, charakteryzujący się tym, że elektroodpady małogabarytowe kieruje się na linię do recyklingu i odzysku surowców z małogabarytowych urządzeń i odpadów RTV-AGD, gdzie podlegają dalszym procesom przeróbczym, kable i wiązki elektryczne kieruje się na linię do recyklingu kabli i wiązek elektrycznych, gdzie podlegają dalszym procesom przeróbczym, zaś telewizory i monitory CRT kieruje się na linię do recyklingu telewizorów i monitorów CRT, gdzie są demontowane ręcznie, a ich części podlegają dalszym procesom przeróbczym, przy czym odzyskane z tej linii kable i wiązki elektryczne kieruje się na linię do recyklingu wiązek i kabli, zaś odzyskane z tej linii drobne elementy elektroniczne kieruje się na linię do recyklingu i odzysku surowców z małogabarytowych maszyn urządzeń i odpadów RTV i AGD.

Znane jest ze zgłoszenia patentowego PL429562A1 wykorzystanie młyna elektromagnetycznego do usuwania zaprawy cementowej z powierzchni gruzu, w szczególności z betonu rozbiórkowego, charakteryzujące się tym, że gruz o wybranej frakcji podaje się do młyna elektromagnetycznego, przy czym czas przebywania gruzu w strefie mielenia młyna elektromagnetycznego wynosi od 1 do 60 sekund, korzystnie od 2 do 10 sekund, najkorzystniej 3 sekundy.

Żadne z powyższych rozwiązań nie pozwala na 100% oczyszczenie powierzchni metali wydzielonych z odpadów wielkogabarytowych, a znane zastosowanie młyna elektromagnetycznego ogranicza się jedynie do oczyszczania gruzu betonowego z zaprawy cementowej.

Celem wynalazku jest zatem uzyskanie w procesie odzysku z odpadów wielkogabarytowych czystego złomu pozbawionego gruzu, betonu, farb, lakierów i innych domieszek oraz powłok.

Zgodnie z wynalazkiem sposób przetwarzania odpadów wielkogabarytowych na znanych urządzeniach polegający na wstępnym rozdrobnieniu odpadów, korzystnie rozdrabniaczu dwuwałowym, do frakcji o uziarnieniu poniżej 20 mm, poddaniu jej separacji na frakcję ciężką i lekką, a następnie na rozdzieleniu frakcji lekkiej w procesie separacji magnetycznej lub elektromagnetycznej na frakcję magnetyczną i niemagnetyczną. Frakcja niemagnetyczna poddana jest dalszemu procesowi rozdzielenia w etapie separacji balistycznej na elementy płaskie i toczące się. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że frakcję ciężką oraz frakcję magnetyczną poddaje się doczyszczeniu w młynie elektromagnetycznym wyposażonym w stalowe mielniki uzyskując czysty metal i zanieczyszczenia przeznaczone do odzysku.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się również tym, że czas przebywania odpadów w komorze roboczej młyna elektromagnetycznego wynosi od 5 do 15 sekund najkorzystniej 7-8 sekund.

Etap wstępnego rozdrobnienia odpadów do frakcji poniżej 20 mm prowadzi się w znanych urządzeniach między innymi takich jak: rozdrabniarka dwuwałowa, rozdrabniacz dwuwałowy wolnoobrotowy, rozdrabniacz dwuwałowy szybkoobrotowy, strzępiarka, rozrywarka do tworzyw sztucznych. Można to robić także ręcznie i tak się często robi.

Etap separacji powietrznej prowadzi się w znanych urządzeniach miedzy innymi takich jak klasyfikator powietrzny, separator wieloczynnościowy, separator fotooptyczny wyposażony w skaner.

Frakcja ciężka uzyskana po separacji powietrznej to przede wszystkim drewno, gruz oraz ciężkie elementy metalowe zanieczyszczone foliami, tworzywami sztucznymi, farbami i powłokami z tworzyw sztucznych lub osadzone w drewnie, gruzie, itp.

Frakcja lekka uzyskana po separacji powietrznej to głównie tkaniny, gąbka, tworzywa sztuczne, lekkie elementy drewniane czy mineralne, i wszystkie one mogą być zanieczyszczone drobnymi elementami metalowymi zarówno ferromagnetycznymi, jak i nieferromagnetycznymi.

Frakcję lekką poddaje się w następnym etapie separacji magnetycznej, w którym frakcję lekką rozdziela się na frakcję magnetyczną i niemagnetyczną.

Etap separacji magnetycznej prowadzi się w separatorze magnetycznym, elektromagnetycznym, neodymowym lub innymi znanymi urządzeniami.

Frakcja magnetyczna to ferromagnetyki pokryte farbami, oklejone tworzywami sztucznymi lub zagłębione w elementach z tworzywa sztucznego, drewnianych czy mineralnych, a także pokryte tynkiem lub betonem.

Frakcja niemagnetyczna to głównie tkaniny, gąbka, tworzywa sztuczne, lekkie elementy drewniane czy mineralne, które mogą być również zanieczyszczone przez nie ferromagnetyki.

Istotą wynalazku jest skierowanie frakcji ciężkiej i frakcji magnetycznej do młyna elektromagnetycznego z odpylaczem wyposażonego w mielniki, w którym następuje stuprocentowe oczyszczenie metalu z zanieczyszczeń.

Nieoczekiwanie okazało się, że młyn elektromagnetyczny znany z przeznaczenia do oczyszczania gruzu betonowego z zaprawy cementowej doskonale spełnia rolę oczyszczacza elementów metalowych z zanieczyszczeń.

W wynalazku zastosowany został młyn elektromagnetyczny o pionowej komorze roboczej, zasypywanej od góry, o średnicy minimum 300 mm, o przekroju kołowym, mającej postać rury wykonanej z materiału nieferromagnetycznego, umieszczonej w polu elektromagnetycznym, wirującym poprzecznie do osi komory. Polem elektromagnetycznym można sterować. Za proces mielenia i oczyszczania odpowiedzialne są stalowe mielniki znajdujące się w komorze roboczej młyna wprawiane w ruch dzięki wirującemu polu elektromagnetycznemu. Długość stalowych mielników powinna zawierać się w przedziale od 10 do 40 mm, najkorzystniej 40 mm. Mielniki spełniają również rolę skrobaków usuwających zanieczyszczenia z powierzchni metalowych elementów. Na proces mielenia mają wpływ rozmiary geometryczne elementów konstrukcyjnych (np. odległości między biegunami), wartość pola magnetycznego w komorze roboczej, a także rozmiary i kształt mielników. W zależności od właściwości mechanicznych nadawy (kruchość, twardość) oraz od wymaganego stopnia jej rozdrobnienia istotny jest czas działania młyna na rozdrabniany materiał, który może być podawany w sposób ciągły lub też porcjami. W typowych konstrukcjach młyna przy zasilaniu 50 Hz mielniki wirują z prędkością 3000 obrotów na minutę. Jest to jednak stan wyidealizowany, w rzeczywistości wskutek zderzeń mielników ze sobą, rozdrabnianym materiałem i ścianami komory roboczej prędkość ta jest mniejsza. Zderzenia te powodują dość silne nagrzewanie się młyna. Nagrzewanie poch odzi także od prądów wirowych w elementach konstrukcyjnych oraz od prądów płynących w uzwojeniach wzbudnika. Ponieważ nagrzewanie ma negatywny wpływ na oczyszczanie dlatego młyn elektromagnetyczny wyposażony jest w układ chłodzenia.

Dzięki wynalazkowi możliwe jest odzyskanie z odpadów czystego metalu bez angażowania dodatkowych środków, urządzeń wymagających dodatkowego nakładu pracy i energii. Ponadto zastosowanie młyna elektromagnetycznego z odpylaczem w porównaniu z tradycyjnym młynem kulowym o porównywalnej wydajności zużywa około 10 razy mniej energii, emituje mniejszy hałas, umożliwia mielenie do drobniejszej frakcji uziarnienia, jest znacznie mniejszy, a przede wszystkim oczyszcza elementy metalowe z zanieczyszczeń w 100%.

Sposób według wynalazku w przykładzie realizacji jest bliżej objaśniony w oparciu o rysunek Fig. 1, który przestawia schemat sposobu przetwarzania odpadów wielkogabarytowych.

Przykład realizacji wynalazku:

Odpad wielkogabarytowy pochodzący z gospodarstw domowych miejskich i wiejskich zawierający drewniane meble (z elementami szklanymi, metalowymi i plastikowymi), fotele, łóżka, sofy, gruz, tynk, ceramikę sanitarną, kable, rowery, wózki i foteliki dziecięce, zużyty sprzęt AGD i RTV i zanieczyszczenia, poddany został wstępnemu rozdrobnieniu do frakcji poniżej 20 mm na rozdrabniaczu wstępnym dwuwałowym (HAMMEL VB 750 D). Rozdrobniony odpad za pomocą przenośnika taśmowego wbudowanego do rozdrabniacza wstępnego przetransportowano do etapu separacji powietrznej na Separatorze Protechnika o wydajności 15 Mg/h. Został w nim rozdzielony na frakcję lekką i ciężką. Rozdzielone frakcje odpadów trafiły bezpośrednio na dedykowane przenośniki taśmowe, za pomocą których przekazano je do dalszego przetwarzania.

Frakcja lekka zawierała folie, gąbkę, styropian, tekstylia, skóry, drobne elementy z tworzyw sztucznych zwierające elementy metalowe, puszki, kapsle, wióry drewniane i trociny, itp. Została ona następnie podana przenośnikiem taśmowym do etapu separacji magnetycznej i w nim rozdzielona na frakcję magnetyczną i frakcję niemagnetyczną na separatorze magnetycznym marki Steinert: UMP 60 60 WG.

Frakcja niemagnetyczna podana została przenośnikiem taśmowym do etapu separacji balistycznej na separatorze balistycznym (firmy Sutco) i w nim rozdzielona na elementy płaskie 2D, nie odbijające się i o małej gęstości (np. papier i karton, płaskie tworzywa sztuczne, fragmenty folii, tekstylia) przesłane do recyklingu i toczące się (np. puszki aluminiowe, gąbki, styropian), przekazane do procesu odzysku spełniające parametry jakościowe np. do wytwarzania paliwa alternatywnego (RDF).

Frakcja ciężka wydzielona na separatorze powietrznym oraz frakcja magnetyczna wydzielona przez separator magnetyczny zostały przetransportowane przenośnikiem taśmowym wznoszącym do młyna elektromagnetycznego z odpylaczem i tam poddane procesowi doczyszczenia. Młyn elektromagnetyczny zastosowany w przykładzie wykonania posiadał komorę roboczą o średnicy 300 mm i był wyposażony w stalowe mielniki o długości 40 mm, których zadaniem było oczyszczenie elementów metalowych z zanieczyszczeń niemetalicznych takich jak: farby, lakiery, tynki, drewno, tworzywa. Komora robocza była wyposażona w odpylacz oraz system chłodzenia zapobiegający naturalnemu procesowi nagrzewania się młyna. Odpady przebywały w komorze roboczej 8 sekund.

Z młyna elektromagnetycznego otrzymano czysty metal pozbawiony zanieczyszczeń mineralnych, drewnianych, farb lakierów oraz tworzyw sztucznych, który nadawał się do sprzedaży lub recyklingu oraz zanieczyszczenia wydzielone z odpylacza młyna w postaci pyłu nadającego się do dalszego recyklingu lub odzysku.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przetwarzania odpadów wielkogabarytowych na znanych urządzeniach polegający na wstępnym rozdrobnieniu odpadów, korzystnie rozdrabniaczu dwuwałowym, do frakcji o uziarnieniu poniżej 20 mm, poddaniu jej separacji powietrznej na frakcję ciężką i lekką, a następnie na rozdzieleniu frakcji lekkiej w procesie separacji magnetycznej lub elektromagnetycznej na frakcję magnetyczną i niemagnetyczną, która to frakcja niemagnetyczna poddana jest dalszemu procesowi rozdzielenia w etapie separacji balistycznej na elementy płaskie i toczące się, znamienny tym, że frakcję ciężką oraz frakcję magnetyczną poddaje się doczyszczeniu w młynie elektromagnetycznym wyposażonym w stalowe mielniki uzyskując czysty metal i zanieczyszczenia przeznaczone do odzysku.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas przebywania odpadów w komorze roboczej młyna elektromagnetycznego wynosi od 5 do 15 sekund, najkorzystniej 7-8 sekund.