PT914209E - Processo e dispositivo para a separacao de materiais viscoplasticos tais como materiais plasticos de materiais que se desfibram quando submetidos a esforcos mecanicos como o papel - Google Patents

Description

Descrição “Processo e dispositivo para a separação de materiais viscoplásticos, tais como materiais plásticos, de materiais que se desfibram quando submetidos a esforços mecânicos, como o papel” A invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para a separação de materiais viscoplásticos, à temperatura normal, tais como materiais plásticos e de borracha, de outros materiais que, sob a acção de esforços mecânicos elevados se desfibram, como por exemplo papel, cartolina, cartão e outros produtos com fibras de celulose.

Em especial no tratamento de resíduos e na recuperação dos materiais obtidos a partir dos resíduos, a separação dos materiais plásticos e do papel apresenta problemas importantes. Tais resíduos misturados que contêm não só material plástico como também papel e outros produtos celulósicos, existem em grandes quantidades. Assim, por exemplo, as embalagens de plástico previamente divididas a partir da recolha do sistema dual, em especial a chamada fracção mista, apresentam uma fracção não desprezável de papel que é constituída por etiquetas de papel, partes resultantes de deficiências na separação e materiais compósitos de papel-plástico.

Até agora, a separação dos plásticos, borracha e outros materiais viscoplásticos dos materiais que contêm fibras de celulose, como o papel, a cartolina e o cartão, tem sido feita por um processo de tratamento em húmido, mediante uma separação ampla da matriz de fibras e em seguida a separação, em pelo menos duas correntes de material, designadamente a lama que contém celulose, com um elevado teor de água, e o plástico insolúvel na água. Este processo conduz a uma despesa considerável em energia e equipamentos. A separação do papel é aqui feita, por exemplo, num moinho húmido, ao qual se fornece, para a operação de trituração, um múltiplo do peso de plástico e papel, em água. Em especial, neste caso, consome-se muita energia para acelerar a massa de água. Para a separação de fibras de papel e da lama resultante de materiais de enchimento, sujidades ou outros materiais de plástico, utilizam-se os chamados separadores por fricção. Em qualquer dos casos, em seguida, tem de se eliminar a água da corrente de massa rica em fibras, por exemplo com filtros oscilantes ou filtros de fundo. Adicionalmente, reduz-se o teor de água usualmente por meio de prensas, tais como filtros-prensas de câmara, mas ficando sempre um teor de água elevado, superior a 50%, no produto. No caso de a massa rica em fibras de papel não ser aproveitada, o que é a regra no caso de materiais usados, então, devido ao elevado teor de água, há custos elevados para os descartar ou, no caso da utilização térmica dos resíduos, uma elevada despesa para a secagem. Também o material plástico, em especial quando for rico em folhas, como sucede por exemplo no caso da combinação das folhas usuais de polietileno com papel, tem de ser liberto da água, o que é primariamente feito por secagem mecânica. Utilizam-se para isso centrifugadores ou hidroextractores modificados. Eventualmente será ainda necessária uma secágem ulterior, térmica, de modo que se aumentam os custos totais da separação e é ecologicamente inconveniente pelo elevado dispêndio de energia.

Por isso têm sido feitos inúmeros estudos. Por exemplo, indicam-se aqui: Louis Jetten, Stoffliches Kunststofírecycling und die Rolle des Wassers in Aufbereitungstechnik beim Verwerten von Kunststoffen, VDI-Verlag, Dusseldorf, 1993 e Technologiestudie; Stoffliches Kunststofírecycling, Teil 2, Herausgeber EWvK, Entwicklungsgesellschaft fur die Wiederverwertung von Kunststoffen, 3

Wiesbaden, 1992. São também já conhecidos processos para a separação, em seco, de papel e materiais plásticos, que trabalham com a utilização de carga electrostática. Descreve-se a separação em separadores de queda livre, descrita por exemplo nas patentes DE 32 27 874 e DE 42 25 977. Este processo tem grandes inconvenientes. O produto de saída tem aqui que obedecer a pressupostos muito determinados, relativamente às dimensões geométricas. São também postas grandes exigências ao grau de secagem do produto de saída. São elevados os custos de operação. Além disso, com este processo, não é possível separar materiais compósitos forte ou ffacamente ligados. A patente US 4 440 635 apresenta um processo em húmido para a separação de papel e plástico, no qual o material a trabalhar é levado a um determinado teor de humidade, por adição controlada de humidade, sendo desse modo necessário um controlo para evitar humidade em excesso. O estabelecimento de teores de humidade diferentes dos materiais a separar, devido à diferente capacidade de absorção da humidade é no entanto aqui, como em todos os sistemas que trabalham em húmido, ainda o aspecto essencial do processo. A patente US 3 941 689 apresenta um dispositivo para a trituração e separação classificada de produtos residuais diferentes, mas em si substancialmente produtos residuais homogéneos. Neste caso, as fracções a fornecer são sucessivamente trituradas ou pulverizadas, de acordo com a sua estabilidade, num processo com vários andares, e separadas umas das outras por crivação.

Portanto, o objectivo da presente invenção consiste num processo, ecologicamente vantajoso, simples na sua técnica, para a separação de materiais 4 viscoplásticos, tais como materiais plásticos e borracha, de materiais que, sob a acção de esforços mecânicos se desfibram, tais como, por exemplo, papel, cartolina e cartão. Como exemplos dos materiais plásticos citam-se: LDPE, HDPE, PP, polistireno, PVC, PET e ABS.

Verificou-se, surpreendentemente, que é possível, de uma maneira simples relativamente à técnica do processo, secar materiais viscoplásticos, como os materiais plásticos e a borracha e materiais que contêm fibras, como o papel, sujeitando-se a mistura de materiais plásticos e materiais que contêm fibras a forças intensas de aceleração e choque, sendo o material que contém fibras desfibrado, sob a acção das forças e saindo através de aberturas apropriadas de um cesto de filtro, enquanto que o material plástico, não fibroso, fica no interior da caixa e é retirado na direcção axial. A utilização de forças de aceleração e choque, ou a utilização de um centrifugador para a separação em seco de papel e do material plástico, deve considerar-se como surpreendente, visto que até agora os centrifugadores têm sido usados sempre para a separação de fases sólido-líquido e fases líquido-líquido. O objecto da invenção é portanto um processo para a separação em seco de materiais viscoplásticos, tais como materiais plásticos e borracha, de materiais que se desfibram por aplicação de esforços mecânicos, em especial papel, sujeitando-se os materiais a separar a forças de aceleração e forças de choque elevadas, radiais, axiais e tangenciais, e retirando-se separadamente uma corrente de massa de material de fibras e uma corrente de massa de materiais viscoplásticos, caracterizado por os materiais viscoplásticos e os materiais que se desfibram sob a acção de esforços mecânicos se encontrarem essencialmente como materiais compósitos e apenas o material que contém fibras ser desfibrado sob a acção das forças e separado 5 do material viscoplástico, sendo o material viscoplástico retirado substancialmente num estado não triturado, na corrente de massa. O material separado é, de preferência, previamente triturado, para obter dimensões < 50 mm. É além disso um objecto da invenção um dispositivo para a realização do processo de acordo com a invenção, constituído por um cesto com filtro, que apresenta uma configuração substancialmente cilíndrica e que apresenta numa superfície lateral furos ou saídas para a passagem do material que se desfibra, apresentando os furos, num lado inferior do cesto de furo, arestas vivas, para reforçar a secção de desfibramento e dispondo-se numa zona interior do cesto de filtro, coaxialmente, um veio de accionamento rotativo, no qual se fixam pás ligadas. _ ao veio, podendo ajustar-se a velocidade de rotação das pás num intervalo de 1 000 a 2 000 r.p.m., de modo tal que o material que contém fibras seja desfibrado e separado do material viscoplástico, sendo o material viscoplástico retirado substancialmente num estado não triturado, numa corrente de massa separada. O veio de accionamento é accionado, por exemplo, através de um flange (5), com uma transmissão de correia e um motor eléctrico (não representados). O diâmetro das pás é nestas condições dimensionado de modo tal que é deixada entre a extremidade das pás e o alojamento, uma fenda. As dimensões do material a triturar podem variar em função da geometria.

No lado da saída, as primeiras pás no alojamento, para uma melhor distribuição da mistura de materiais fornecidos para separar, no alojamento, apresentam um diâmetro menor que o das pás seguintes. O alojamento e o veio rotativo, no seu interior, com pás, estão montados 6 numa caixa (6), que apresenta uma abertura de saída (7) para a mistura dos materiais separados e, numa outra extremidade uma abertura de saída (8) para o material plástico que fica no interior do tambor e é fornecido pelas pás rotativas. A caixa (6) apresenta além disso uma abertura de saída (9) para o papel separado. Para melhorar a separação do papel, pode prever-se um raspador rotativo (não representado). O alojamento é feito de preferência de um material muito resistente e não sujeito a corrosão, por exemplo de aço inoxidável, tal como o veio de accionamento e as pás.

Os furos (2), ou saídas, na periferia do cesto de filtro (1) apresentam arestas vivas (não representadas), que servem para o melhor desfibramento do papel triturado centrifugado através dos furos do alojamento, para fora, contra o cesto de filtro (1), sendo o cesto de filtro (1) suportado pelas paredes exteriores da caixa (6).

Para que seja garantido o movimento de progressão das partículas, na direcção axial, com um tempo de permanência suficiente no dispositivo, as pás são de preferência montadas, por exemplo para a fracção de mistura de plástico a partir do sistema dual, com um ângulo no intervalo de 5°-7°. O veio interior com pás roda com velocidades no intervalo de 1 000 a 2 000, de preferência 1 200 a 1 800 r.p.m., sendo a velocidade de rotação ajustada em função da mistura de materiais usada. O tempo de permanência é de 10 segundos a 2 minutos. A dimensão das aberturas de saída variam, de acordo com as dimensões dos grãos do produto de saída e do grau de separação desejado entre 2 e 7 mm. A forma preferida do cesto de filtro (1) é a poligonal, que pode apresentar lados iguais aos lados diferentes. Verificou-se que, quando o cesto de filtro for 7 poligonal, a acção de separação é substancialmente melhor que quando o cesto de filtro é cilíndrico.

Descreve-se o funcionamento do processo e o dispositivo, por exemplo, com referência ao desenho anexo, no qual a fig. 1 é um corte longitudinal de um dispositivo para a realização do processo e a fig. 2 um corte transversal da fig. 1, ao longo da linha (A-A’). Através da abertura de entrada (7) é introduzida a mistura de material plástico e papel, que se distribui no interior do cesto de filtro, através das primeiras pás com menor diâmetro e pelas pás seguintes (4). O veio (3), colocado em rotação por um accionamento, não representado e provido das pás (4), produz uma aceleração e a aplicação de choques às partes, o que conduz finalmente à acumulação do papel desfibrado no cesto de filtro (1) e depois à saída através dos furos (2). Simultaneamente, o material plástico desloca-se na direcção axial, continuamente, e é retirado através da abertura de saída (8). O papel que se acumula no espaço formado pela caixa (6) e o cesto de filtro (1), é aspirado, através da abertura de saída (9), por meio de um aspirador pneumático (não representado).

Um dispositivo de acordo com a invenção tem, por exemplo, as dimensões seguintes: comprimento: 1 500 mm, diâmetro das pás: 950 mm (variável), largura da fenda entre as extremidades das pás e a parede do alojamento, de acordo com a configuração do alojamento: máx 25 mm, número de pás, 4x11, potência absorvida pelo dispositivo 50 - 80 KW. Aberturas de saída: 5 mm, caudal: 1 t/h.

Exemplo:

Triturou-se uma mistura constituída por 90,4% de folhas de embalagem e 9,6% de papel impresso. Fez-se a trituração por meio de um moinho como um cesto de filtro, com um diâmetro de 50 mm. O papel está distribuído no material plástico

8 de maneira homogénea e seca-se a mistura. Depois de uma primeira passagem da mistura através do dispositivo, obteve-se o resultado seguinte da separação:

Fracção boa (%) Fracção má (%)

Rendimento 93,5 6,5

Teor em papel 6,9 47,9

Teor de plástico 93,1 52,1

Uma nova passagem da fracção boa, de acordo com o resultado, conduziu ao seguinte resultado de separação:

Resultado da segunda passagem:

Fracção boa (%) Fracção má (%) Rendimento 96,4 3,6 Teor em papel 4,5 71,5 Teor de plástico 95,5 28,5 Resumindo, em duas passagens, separaram-se portanto 57,6% do papel introduzido, com um rendimento de 90,1%.

Claims (13)

1 Reivindicações 1. Processo para a separação, em seco, de materiais viscoplásticos, tais como materiais plásticos e borracha, de materiais que se desfibram sob a acção de esforços mecânicos, em especial papel, sendo os materiais a separar sujeitos a forças de aceleração e forças de choque elevadas, radiais, axiais e tangenciais e retirando-se uma corrente de massa de material de fibras e uma corrente de massa de materiais viscoplásticos separadas, caracterizado por os materiais viscoplásticos e os materiais que se desfibram sob a acção de esforços mecânicos estarem presentes na forma de materiais compósitos, e apenas o material de fibras se desfibrar sob a acção das forças e ser separado do material viscoplástico, sendo os materiais viscoplásticos retirados substancialmente num estado não triturado, na corrente de massa.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura a separar ser triturada até dimensões das partículas < 50 mm.

3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o material que contém fibras ser desfibrado no interior de um alojamento (l)eo material desfibrado, em especial papel, sair através de furos ou saídas (2) numa superfície lateral do alojamento (1), enquanto que os materiais viscoplásticos ficam no interior do alojamento (1) e serem retirados na sua extremidade, como corrente separada.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por se reforçar a acção de desfibragem por meio de arestas vivas, colocadas nos furos ou saídas (2), numa face interior do alojamento (1).

5. Processo de acordo com as reivindicações 3 ou 4, caracterizado por a acção de desfibração ser reforçada pela formação do alojamento (1) com uma 2 configuração poligonal.

6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 5, caracterizado por o fluxo/transporte do material no interior do alojamento (1) ser produzido pelos dispositivos (1,3,4) que exercem a influência directa das forças de aceleração radiais, axiais e tangenciais.

7. Dispositivo para a realização do processo de acordo com as reivindicações 1 a 6, constituído por um cesto de filtro (1), que apresenta uma configuração substancialmente cilíndrica e que apresenta, numa superfície lateral, furos ou saídas (2) para a passagem do material a triturar, apresentando os furos (2), numa face interior do cesto de filtro (1) arestas vivas, para reforço da acção de trituração, e estando colocado numa zona interior do cesto de filtro um veio de accionamento (3) coaxial e rotativo, no qual estão fixadas pás (4), ligadas ao veio, sendo a velocidade de rotação das pás uma velocidade no intervalo de 1 000 a 2 000 r.p.m., ajustável de modo tal que apenas o material com fibras é triturado e separado do material viscoplástico, sendo o material viscoplástico retirado substancialmente num estado não triturado.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o cesto de filtro apresentar uma configuração poligonal.

9. Dispositivo de acordo com as reivindicações 7 ou 8, caracterizado por as pás (4) estarem ligadas rigidamente ao veio de accionamento.

10. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 9, caracterizado por as pás (4) estarem fixadas no veio de accionamento segundo um ângulo de preferência de 5°-7°.

11. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 10, « «

caracterizado por as pás (4) apresentarem, no lado da alimentação, um diâmetro menor que o das pás seguintes.

12. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 11, caracterizado por as pás (4) estarem colocadas no veio de accionamento de modo que fica uma fenda entre as extremidades das pás e a parede do alojamento.

13. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 12, caracterizado por o alojamento (1), com o veio de accionamento (3) e as pás (4) situados no interior, estarem colocados numa caixa (6), que apresenta, no lado da alimentação, uma abertura de entrada (7) para a mistura a separar e na outra extremidade uma abertura de saída (8) para o material plástico que fica no interior do tambor e é transportado pelas pás rotativas. Lisboa, 18 de Julho de 2000

1 Resumo ‘‘Processo e dispositivo para a separação de materiais viscoplásticos, tais como materiais plásticos, de materiais que se desfibram quando submetidos a esforços mecânicos, como o papel” A invenção refere-se a um processo para a separação de materiais viscoplásticos, tais como materiais plásticos e borracha, a partir de materiais, em especial o papel, que se rasgam ou desfibram quando submetidos a esforços mecânicos, e também a um dispositivo para a realização deste processo. O processo é caracterizado por se sujeitar a mistura dos materiais a separar a forças de aceleração elevadas, radiais, axiais e tangenciais, sendo retiradas separadamente uma corrente de massa do material fibroso triturado e uma corrente de massa de material plástico substancialmente não triturado. O dispositivo para a realização do processo é constituído por um cesto de filtro (1), com uma configuração cilíndrica ou, de preferência, poligonal, que apresenta na sua superfície lateral furos (2), para a passagem do material desfibrado, estando colocado no interior do cesto de filtro, coaxial e rotativamente, um veio de accionamento (3), no qual estão fixadas e ligadas rigidamente, de preferência, pás (4).