TW491732B - A method and device for the dry separation of mixed garbage with waste packaging - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 491732 A7 ______B7__ 五、發明說明（丨） 本發明係關於用於乾式分離具有廢棄包裝的混合廢棄 物之一種方法，該包裝包含不同聚合物群的塑膠於一流動 物質之中〃並使用下列步驟，從該流動物質之中挑選出有 問題的物質：以體積的大小不同來分離物質；以顆粒的形 狀、顆粒的體積和/或比重的不同來分離物質；以磁性的不 同來分離物質；以電力性質的不同來分離物質；以分光鏡 性質的不同來分離物質，藉此每一個分離步驟至少被執行 一次。本發明亦係關於一用於執行此類方法之裝置。 根據本發明，”包裝廢棄物”包含塑膠成分商品包裝、 塑膠容器、塑膠杯、具有一相當地穩定形狀的外殻、膜片 、金屬薄片、鍍錫容器、含鋁包裝和含有或沒含有鋁成分 的液體和飮料紙盒，藉此，該包裝廢棄物污染家庭垃圾或 與殘餘廢棄物混合。殘餘廢棄物成分，例如玻璃與陶瓷的 碎片’植物和食物廢棄物，尿片等，根據本發明此類廢棄 物並不再循環。其係如同玻璃和紙張正規地分開地再循環 ，或其係不包含任何可再循環成分類如植物和食物廢棄物 Ο 塑膠商品包裝從家庭垃圾中分類出來，基本上係藉由 人工或部分機械從整體物質(該物質準備被分離以便再循環 )流動中挑選出物品群，該物品群包括，，塑膠膜片，，，，，塑膠 瓶”和”混合塑膠，，。該混合塑膠代表最大的部分。它們今天 當作原始的材料被幾乎單獨地再循環，雖然它們具有巨大 的潛力價値尙未被完全利用，甚至雖然它們能依據其聚合 物結構相當均勻地被分類。例如，W099/26734公布一方 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 491732 A7 B7 五、發明說明（>) 法和一裝置以便辨認和分類輸送帶傳輸的物件，其中，該 物件物質成分可用NIR分光鏡來被決定。 根據本發明，所謂的”混合塑膠”或”混合塑膠破片”是 指一碎片，其中基本上不含任何大的塑膠膜片，該塑膠膜 片能包含小的膜片殘餘物和瓶子。.此定義乃考慮一事實： 此類塑膠的成分近年來已經改變，因此該雙系統目前可應 用的規範不再相對應於該事實。例如，視覺產品特色例如” 瓶子”逐漸地較少相對應於塑膠定義的型態例如”HDPE” (高 密度聚乙烯）。結果塑膠加工和再循環系統間的界面逐漸地 缺乏在產品規格內的定義。 一分類系統，由Trienekens在”Identiplast”硏討會(4月 26-28，布魯塞爾)綱要”高體積塑膠確認和分類-實務經驗” 中所說明的，首先分離廢棄包裝的是一圓筒篩，該圓桶篩 以一上帶磁鐵過濾320毫米以下的鐵磁性成分碎片；小於 12〇毫米的碎片在另一個圓桶篩中被分離，而該篩子的溢 出則輸入一氣動篩子。從氣動篩子來的重物質碎片在具有 連續、自動分類裝置p—階式槽被分類，這些分類裝置以 NIR從物質流動中根據它們的特有聚合物來分離塑膠物件 。以同樣的方式，紙張、卡紙板和鋁在階式槽的末端被分 離出來，以便依據聚合物挑選出塑膠。隨後，含鐵物質以 一磁鐵圓筒來挑選。循著各種隨後的人工分類站，和個別 成分物質流動的回歸，此方法允許個別成分從整個物質流 動中根據物質組成和/或在篩筒或氣動篩子內的分離行爲選 擇性地分離出來。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 線#< 491732 A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該使用者和創新論壇，Heilbronn經濟領域的AIFU環 境科技’在其網際網路網百(http://www.aifu.de)刊有—部份 自動化分類程序，針對在一有價値的物質袋中的收集物質 ，其中輕碎片首先以氣動篩子分離，然後在一圓筒篩中分 隔開粗和細碎片，而分隔大小大約爲180毫米。該粗碎片 包含塑膠膜片。該細碎片進行磁性分離。然後該非鐵金屬 以類似渦流分離器來被分類。藉由自動分類機構，該含鋁 的飮料紙盒從此有價値碎片中被去除。該廢棄物的細成分 在一下游圓筒篩中被去除。該剩餘的流動廢棄物被輸入一 半自動分類線。一機械臂被使甩以分類出有價値的物質， 此包括塑膠和個別有價値物質，以人工及透過一接觸螢幕 聯絡該機械臂來歸類之。純粹的人工分類亦同時進行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在”Kreislaufwirtxchaft nach dem Muster der Ver-ackungsverordnung: Untersuchungen zu Umsetzung und Perspektiven unter besonderer Berucksichtigung aufbereitungstechnischer und abfallwirtschaftlicher • Gesichtspunkte” [根據具有特殊焦點於處理與廢棄物管理 考慮的包裝法令、調查之執行與遠景範例的再循環經濟學] 當中，Joachim Christiani，Shaker Verlag 1997，Aachen，ρ· 52, 53，說明到Thyssen-Henschel方法，其容許包裝廢棄物 之基本地機械分離。首先，該物質流動在一圓筒篩分離， 該圓筒篩具有一網目寬度寬到足以收集在篩溢流中的寬的 膜片，而該篩溢流在一下游氣動篩子以分離大且穩定形狀 的物品來淸理之。該輕的被篩選過的物質基本上包括膜片 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 491732 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（) ，而重的被篩選過的物質則當作篩選剩餘物質被移除。藉 由上帶磁鐵的協助，馬口鐵從該篩通道中被移除出來，且 含金屬的非鐵物品以渦流分離器來被挑選出來。該非鐵物 品在隨後的一篩分類中被分離，且塗鋁層疊紙盒在該篩溢 流中被收集，而其它含鋁包裝在該篩通道中被收集。在該 渦流分離器的出口進行一初期、自動化挑選，其中沒塗有 鋁的液體紙盒被移除出來，氣動拋出並與含鋁液體紙盒相 混合。在它們被壓成一完成產品之前，具有液體紙盒和含 鋁物質的製成碎片針對錯誤的添加物被人工再分類。剩下 的物質流動被引導於一分類台上面，在那裡紙張、卡紙板 和它們的層疊在一第三分類站被人工挑選出來。物質流動 通過該分類室，以進行額外的氣動篩選以製造一輕的、混 合的塑膠碎片。在一滾輪椅上面被處理之後，針對細微物 質進行過濾，且通過一加速帶，該重的被篩選物質以NIR (近紅外的）偵測進行一兩步驟、自動化挑選。這些分離 步驟的產品係聚乙烯和除聚氯乙烯以外的塑膠型態所作成 的中空物體。來自滾卿椅和篩子的通道與自動挑選出口一 起來分配剩餘物質。 在W099/34927當中所描述的一自動化處理程序。物 質在若干站以自動化分類裝置從廢棄物流動中被挑選出來 。在W099/34927中的裝置在三個地點使用分離器，該三 個地點以幾何形狀光學辨識、NIR光學鏡來工作，藉由光 或色彩之辨識機構，根據聚合物群，辨認與分類從該物質 流動中所挑選出來的該混合塑膠。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ， --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 491732 A7 B7 五、發明說明（4) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

特別地，先前技藝的分離方法選擇性地從物質整體流 動中，使用連續地分離步驟，個別地挑選出物質種類。有 用的物質從物質的整體流動中被挑選出來，乃基於它們的 磁性或電力特性、在氣動篩選器空氣的行爲、或它們的吸 收性，例如近紅外輻射等等。 I 該敘述程序牽涉到，在每一分離步驟中被運輸與被處 理的物質流動所給的體積大小。 本發明的問題爲提出一個方法與裝置以便乾式分離具 包裝廢棄物的混合垃圾，其中，塑膠能被分離和分類成比 以前具更大產量的聚合物類群。特別地，現有的系統能夠 輕易地被轉換成該新方法。 此問題依被根據申請專利範圍第1項的方法所解決。 而執行該方法的一裝置則在申請專利範圍第8項中被提出 來。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明，該混合垃圾成分被挑選出來而留下一物 質流動，該物質流動包含不可再循環家庭垃圾成分（亦稱 爲剩餘廢棄物）和塑-物品。該塑膠物品集體地被當作混 合塑膠部分來分離，且該混合塑膠部分係以一特定聚合物 分離方法選擇地被分離成基本地特定聚合物碎片。 較佳地，在挑選該混合塑膠碎片之前，使用篩子和/或 氣動篩子等工具，來分離大膜片。該氣動篩子能基於顆粒 形狀、顆粒大小和/或比重之不同來分類物質。對氣動篩子 而言，顆粒形狀扮演最重要的角色。 該混合塑膠部分能依據特定聚合物使用NIR分光鏡來 8 本^氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^1732 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（V ) 被分離。特別較佳地，從該混合塑膠部分中挑選出整體地 被分離出的剩餘的膜片成分，因爲它們將在隨後的選擇性 分離中造成惘題。 在分離過程中所得到的基本特定聚合物部分，較佳地 ’被混合在分離的中間儲存筒倉之中。該中間儲存筒倉能 以一交替方式個別地被淸空，且它們的特定聚合物成分能 隨後被檢查。該隨後檢查可包括人工再分類。 乾式處理具包裝廢棄物的混合垃圾的該裝置造作了不 可再循環剩餘廢棄物的一混合和一混合塑膠部分，乃藉助 於篩子、氣動篩子、磁性分離器、渦流分離器和裝置之幫 助，基於它們分光鏡性質之不同來分離該物質，由是在下 游供應一分類裝置集體地從該混合物當中挑選出該混合塑 膠部分，並將其送至一單位，以便依據聚合物群分類該混 合塑膠部分。該單位具有至少一分離器，該分離器使用近 紅外分光鏡選擇性地依據基本均勻聚合物群體分類該混合 塑膠部分。 此分離器可被放置在一氣動篩子或一傾斜帶的下游區 ，以一真空管子將較重碎片送到該分離器。 每一個聚合物群體的一中間儲存亦可放在該分離器的 下游位置。 首先，藉由從該物質整體流動中之挑選出，例如大的 膜片和特別的非塑膠物質，譬如，鐵和非鐵金屬，剩餘廢 棄物的一部份和各種塑膠物品，例如，塑膠杯和外殼被作 成。從此部分的剩餘廢棄物和塑膠物品當中，藉由從該剩 9 ---------；-----------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 491732 A7 B7 五、發明說明（八） 餘廢棄物中分離出塑膠物品，將一混合塑膠部分集體地被 挑選出來，例如藉一簡單的分光鏡方法，例如使用NIR。 此混合塑膠,部分現在基本上無剩餘廢棄物成分，且被選擇 性地區分成個別的聚合物群體。特別地，NIR分光鏡適合 於此類型態的選擇性分離，其造作了基本上均勻或高濃縮 的特定塑膠類型部分，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯 、聚乙烯對苯二酸酯，等。 在一較佳的具體實施例當中，此些高濃縮塑膠成分暫 時被儲存在單獨中間儲存容器之中，直到該容器以一交替 的方式被單獨地淸空，且該部分僅藉由一輸送帶被送至一 隨後的查驗。該隨後的查驗例如可包括人工再歸類以達成 塑膠種類的更大均勻性。在它們被自動地且選擇地分類之 後，在隨後的交替被供應、高濃度塑膠類型的查驗當中， 其特別方便的，僅需要一控制裝置或一個人以便人工再分 類，因此每一個濃縮的塑膠型態能被輸入同樣的查驗地點 〇 根據本發明的方法因此是一集體的和選擇的歸類程序 ，例如，在大膜片被挑選出來之後，不含塑膠的物質從物 質流動中特別地被去除，因此塑膠和剩餘廢棄物留下來， 且被處理以便隨後選擇性地將它分離成單獨的聚合物群體 的該產量與習知技藝方法相比較可被減少大約60至70%之 多。 剩餘物質流動中的剩餘廢棄物被集體地從該塑膠物品 中分離，且能被回歸至一隨後的査驗，例如人工再歸類以 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------I---^---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 491732 A7 B7 五、發明說明（$ ) 便挑出任何有價値的剩餘物質。 該新方法亦能以模組化方式加之於現有系統之中’另 一方面，該所述的高科技方法需要現有系統的重大的重建 0 執行整個分離程序的該裝置具有至少一傳統的篩子’ 例如一棍狀舖，其供應該粗碎片至一傳統氣動篩子。一磁 性分離器從該氣動篩子中分離出該重碎片’該氣動篩子特 別分類馬口鐵。該沒含有金屬的物質流動被送至一自動分 離器（自動分類系統），例如該自動分離器能使用光學鑑 定分類出飮料紙盒。以此方式被分類的物質流通過一渦流 分離器，該渦流分離器能分離出非鐵金屬。物質流動的剩 餘成分包括剩餘廢棄物，例如，玻璃和陶瓷碎片、尿片、 咖啡渣滓和其它家庭垃圾成分，以及塑膠物品例如塑膠杯 、外殻和管子。此些剩餘物質流動的成分之變化，依據經 驗顯示，不含塑膠家庭垃圾成分重量約佔70%，而塑膠物 品成分重量約佔30%。如上所述，該塑交物品現在能使用 一相當粗糙的光學系_ (例如NIR光學鏡）集體地從家庭 垃圾中分離出來。所獲得的混合塑膠部分以一光學歸類程 序被分辨且選擇性地分離出來，例如使用特定聚合物分光 鏡。在一較佳的具體實施例當中，在該混合塑膠部分被選 擇性地分離之前，藉由氣動篩選器將該剩餘膜片從該混合 塑膠部分中分離出來，因此該剩餘塑膠物品具有一相當穩 定的結構。 接下來，本發明將在一範例之中以配合的圖式作進一 11 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐1 -------— II--· I I I I--I ^--— — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 491732 A7 __B7_ 五、發明說明（' ) 步地說明。 〔圖示簡單說明〕 第1圖，係依據本發明的該方法的示意流程圖。 〔元件符號說明〕 、 10 包捆開鬆器 12 筒形篩選器 14 筒形篩選器 16 振動金屬網 20 氣動篩選器 30 磁性分離器 32 壓床 40 飮料紙盒自動分類系統 42 渦流分離器 _ 50 塑膠自動分類系統 60 單位 62 ^ 氣動篩選器 64 NIR單位 66 中間儲存容器 100 查驗站 値得注意的是，所有分類、再循環的物質流動能被送 往一單一查驗站100，例如，以便在它們被暫時儲存在一 個別的儲料倉之前進行人工再分類。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------赢 491732 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明) 〔較佳實施例之詳細說明〕 該輕的包裝物質(LVP)，通常以袋包或包捆形式交遞 ，藉由一包捆開鬆器10自動地打開，然後送至一具有200 毫米孔的筒形篩選器12。在該筒形篩選器12中的粗糙碎 片，例如具有顆粒尺寸大於200毫米的物質，主要包括塑 膠膜片被送至檢查站1〇〇,挑選出來然後個別地處理之。 從該筒形篩選器12中出來的細碎片被送至另一個筒形篩選 器14，其具有的孔直徑約爲50毫米。從該筒形篩選器出 來的粗碎片被送入一氣動篩選器20，在該處實施重力分離 。該輕物質，主要爲膜片剩餘物等，亦被送入查驗站100 且被當作”剩餘混合塑膠”來收集。主要的干擾膜片現在已 經被移除。本發明不再處理分類這些特別大的膜片。 從筒形篩篩選器14中出來的係碎片被送入一振動金屬 網16以便除塵，其孔直徑大約20毫米。移除的微細垃圾 被淸除。從該振動金屬網16中出來的粗碎片與從該氣動飾 選器20中出來的重碎片一起被送入一磁性分離器30。該 磁性金屬主要係包括昂口鐵，該馬口鐵被挑出來且在一罐 子壓床32內被處理，以便被輸送且可當作一有價値的物質 來使用。剩餘的物質流動被送入一塑膠自動分類系統40， 該塑膠自動分類系統40自動地辨認出飮料包裝，並經由該 查驗站1〇〇被送出去。一下游渦流分離器42挑出非鐵金屬 ，該被分離碎片主要包括鋁且它同時經由該檢查站100被 送入暫時儲存。 —下游光學分離器，例如一熟知的塑膠自動分類系統 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 491732 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（八） 50，被使用以在剩餘的物質流動中將剩餘廢棄物成分從塑 膠成分中分離出來。該集體性分離混合塑膠部分被送入該 模組60，以便選擇性地區分成單獨的聚合物群體。從該自 動分類系統50中出來的分離剩餘物通過該查驗站100且被 當作不可再循環來處置。瓶子可從來自自動分類系統50的 該分離混合塑膠流動中被挑選出來，例如使用形狀辨識機 構。 模組60例如可包括一氣動篩選器62，該氣動篩選器 62代表一隨後獨立步驟，且挑選出任何剩餘塑膠膜片和其 它扁平成分，然後當作輕物質被送至該”剩餘混合塑膠”處 。從該氣動篩選器62來的重物質被送入一 NIR單位64， 在該處它被分光鏡處理地分類成獨立的聚合物群體，例如 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、和聚乙烯對苯二 酸脂(PET)。該聚合物群體被送入一中間儲存容器66，且 間歇地輸送到該查驗站100。 在該模組60中不使用或混合使用氣動篩選器，一具有 真空的傾斜帶能被使尽，在其上面該膜片能被抓住且往上 移動。 .本發明的特色在上述說明、圖式和申請專利範圍中被 闡述出來，該特色基本上可經由它們自己本身或其任合組 合來實現本發明。 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂------1— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 491732 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1. 一種乾式分離具有廢棄包裝的混合廢棄物之方法， 該包裝包含不同聚合物群體的塑膠，該方法具有卫烈步驟 顧·_ι ·_η· -------—I ******** B -以體積的大小不同來分離物質； -以顆粒的形狀、顆粒的體積和/或比重的不同來分離 物質； -以磁性的不同來分離物質； -以電力性質的不同來分離物質； -以分光鏡性質的不同來分離物質， 藉此每一個分離步驟至少被執行一次， .其特徵在於： 移除混合垃圾成分產生一剩餘物質流動，該剩餘物質 包含不可再循環殘餘垃圾和塑膠物品，從該剩餘物中將所 有塑膠物品一起挑出來並當作一混合塑膠部分，且 該混合塑膠部分，藉由一特定聚合物分離程序，被分 離成基本特定聚合物部分。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在 該混合塑膠部分被挑出來之前，藉由濾過和/或氣動篩選， 將大的、平的膜片移走。 3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵 在於，該混合塑膠部分的特定聚合物分離係使用NIR分光 鏡完成。 4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，膜 片成分從該混合塑膠部分被移除，且該混合塑膠部分是集 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — — — — — — — — — — — — III — — — — — — — — -1111 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、-口 491732 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 體地被分離。 5·根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，該 基本特定聚合物部分被混合在分離中間儲存筒倉之中。 6·根據申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於，該 中間儲存筒倉被一個接一個地交替淸空，且其中的物品被 供給至一隨後查驗其特定聚合物成分。 7·根據申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於，該 隨後查驗牽涉到人工再分類。 8· —種乾式分離具有廢棄包裝的混合廢棄物之裝置， 該廢棄包裝包含塑膠，該裝置用以實施根據前面申請專利 範圍中任何一項的方法，且該裝置係包含： -至少一篩選器12，14，16，以體積的不同來分離物質； -至少一氣動篩選器20，以顆粒的形狀、顆粒的體積 和/或比重的不同來分離物質； -至少一磁性分離器30，以磁性的不同來分離物質； -至少一渦流分離器42，以電力性質的不同來分離物 質； -至少一裝置40,64，以分光鏡性質的不同來分離物質 其特徵在於： 篩選器12，14，16、氣動篩選器20、磁性分離器3〇、^ 流分離器42和該裝置40產生出一不可再循環殘餘垃圾禾| 一混合塑膠部分之混合物，該混合物係向下游饋入至一夕 類裝置50，該分類裝置50從該混合物中挑選出整個混名 ......................……!……--訂...............>^9. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   491732 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 塑膠部分，且將整個混合塑膠部分送入一模組60，以便根 據聚合物群體分類該混合塑膠部分，因此該模組60具有至 少一分離器64，該分離器64使用近紅外分光鏡來工作， 且選擇性地依據基本均勻聚合物群分類出該混合塑膠部分 〇 9. 根據申請專利範圍第8項之裝置，其特徵在於，該 分離器64之前係爲一氣動篩選器62或一傾斜皮帶，其具 有一真空，以便重的部分送入該分離器64。 10. 根據申請專利範圍第8項或第9項之裝置，其特徵 在於，在分離器64之後，每一個聚合物群有一個中間儲存 容器66。 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)