XI. Országos Hulladékhasznosítási Konferencia Budapest, 2009. szeptember 22
A hulladékhasznosítás mechanikai h ik i szeparátorai át i Prof. Dr. CSŐKE BARNABÁS egyetemi t i tanár, t á intézetigazgató i té ti tó Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet
A mechanikai h ik i szeparátorok á k a részecskékből é kékből ((szemcsékből,, cseppekből, pp , buborékokból)) álló többkomponensű diszperz rendszer fi ik i kkeverék fizikai ék állapotát áll tát változtatják ált t tják meg. Eredeti kevertségi állapot
Keverés, homogenizálás
Miskolci Egyetem
Szétválasztás
2
Szétválasztás: A szétválasztás során a többSzétválasztás: többkomponensű k ű diszperz di rendszer d alkotóit lk tóit külön külö -külön, különkülö lényegében a kérdéses alkotóból álló termékekbe (koncentrátumba) nyerjük ki. ki. 1) Szétválasztás S ét ál tá fizikiai fi iki i tulajdonságbeli t l jd á b li eltérés alapján: alapján: dúsítás a1 << a0 << a2
a
SZÉTVÁLASZTÁSTÁS FIZIKAI SAJÁTSÁGOK ALAPJÁN: 0 dúsítás
2)) Szétválasztás szemcseméret szerint: d0 osztályozás d2 < d0 < d1
SZÉTVÁLASZTÁSTÁS RÉSZECSKEméret szerint: osztályozás
a1 a2 d1 d2
Anyagtulajdonság
Ipari eljárások
Sűrűség
- nehézközegben történő úsztató szeparálás - ülepítés - szérelés - csatorna-szeparálás - közegárammal való szétválasztás
Elektromos vezetőképesség, dielektromosság
- elektrosztatikus szeparálás - örvényáramú szeparálás - elektromos válogatás
Mágneses szuszceptibilitás
- mágneses szeparálás - szétválasztás mágneses folyadékban
Optikai p tulajdonságok j g
- optikai p válogatás g ((szín,, fényvisszaverés, y , fényáteresztő képesség alapján)
Hőtani sajátságok
- hővezetés, hőkapacitás, hőtérkép - lágyulási hőmérséklet és tapadó képesség
Sugárzás
- radiometrikus válogatás - röntgensugaras válogatás - infrasugaras válogatás - mágneses, elektromos
Alak szerinti szeparálás
- alak-szeparálás
g törésmechanikai Szilárdsági, tulajdonságok
p ((és osztályozás) y ) - szelektív aprítás
Szétválasztás felületi (adszorpciós, adhéziós) tulajdonságok alapján
- flotálás
Fizikai feltárás: aprítás a dúsítás alapfeltétele l f lé l Személyautó
Aprítás szükséges szemcsemérete, [mm] 65
Akkumulátor u u áto
30
Telefon
5
Komputer
2
Chipek
1
Hulladékfajta
Fémvezetővel rétegelt műanyaglapok (NYÁK)
0,5
100
80
F(x) [%]
60
Vasaló Hajszárító Kézimixer Szendvicssütõ Kenyérpirító
40
20
0 0
5
10
X [mm]
Törés kalapácsos p törővel Feltártság 80…100 %
15
20
Száraz eljárások: 1) Száraz S á sűrűség ű ű é szerinti i i szeparálás á á légárammal é á • Légáramkészülékben Nedves • áramkészülék • Légszérrel • szér és csatorna • Aerocsatornában • ülepítógép • Légülepítőgéppel • nehézközeges szeparátor 2) Mágneses Má szeparálás álá N d Nedves mágneses á éés 3) Elektromos szeparálás magneto-hidrosztatikus szeparátor • Elektrosztatikus szeparálás y szeparálás p • Örvényáramú 4) Válogató eljárások • RöntgenRöntgen és, és infrasugaras • Elektromos és mágneses
Elválasztás mozgó ellenáramú közegáramban
Feladás
a szemcsemozgást a vo és w viszonya határozza meg:
Silo
∆v1
Levegő
Szétválasztó tér Cellás adagoló
v01 > w
↓∆v = v01 - w
v03 = w
lebeg ∆v = 0
v02 < w
↑∆v = w – v02
∆v2
Felsőtermék
W
Silo
Elválasztás mozgó keresztáramú közegáramban Ventilátor
Alsótermék
Légáramkészülék
Q& w
a szemcsemozgást a vo és w vektoriális viszonya határozza meg: A w v0
r r r vs = vo + w v0 h =
Q& A
MIXER KIHOZATALI GÖRBÉI 100
100
80
k[ %] 40
kiho ozatal [%]
60
80
60
Műanyag Al.610 Mûany.610 Al.1016 Mûany.1016 Al.1620 Al610 Mûany 1620 Mûany.1620
Alumínium
40
20
20 0 0
5
10
15
20
Feladás
Mûanyag610 Mû 610 Al1620 25 30 Mûanyag1620
Silo
Levegő
v [m/s]
Szétválasztó S é á ó tér
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Cellás adagoló
légsebesség[m/s]
Vasaló-őrlemény Vasaló őrlemény Qszilárd = At,szilárd vsz,átl [m3/s] Mixer-őrlemény szeparálása A [m2] = At,szilárd/ε szeparálása légáramban légáramban Térkitöltés: ε = 3…10 %
Felsőtermék
Silo
Ventilátor
Alsótermék
Aprított p autóhulladék szétválasztás Alkalmazási terület ellenáramú áramkészülékkel 20 - 30 mm
• Elektronikai hulladékok • Elhasznált autó feldolgozása •Autógumi-feldolgozás: szövetleválasztás • Kábel-előkészítés Kábel előkészítés • Üveg-előkészítés (tisztítás): fémleválasztás • Szilárd települési hulladék: ¾nagyfűtőértékű rész leválasztása, ¾kőzetszemcsék, üveg kinyerése
5-20 mm, 20-30 mm, 30-50 mm
100
100
1
80
4
3
2
1234-
60
40
Műanyag Gumi Alumínium Réz
Tömegeloszlás, (%)
Tőm megeloszlás, (%)
80
2
60
4
3
1
40
20
20
0
0
4
8
12
16
20
Lé b é - vLevegő Légsebesség
0 4
8
12
16
20
24
28
32
24
28
32
36
, (m/s) ( /)
36
, (m/s) Szemcseméret: 5…100 mm
Légsebesség - vLevegő
Prof.Dr.Csőke Barnabás
Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
Légszér L - Légáram A - feladott anyag K - könnyű termék N - nehéz termék 1- lökő-rudazat 2 – Rúgó 3 – Ventilátor 4 – szemipermeábilis asztal
Mindez kutató-fejlesztő munkát igényel
Dalmijn--Handbook of Recycling Dalmijn A N K
Q = 11…2 2
t/h.m /h 2
K
Kt
N
Alkalmazási terület • Elektronikai hulladékok: ¾Nemvas-fémek és a műanyagok egymástól való elválasztása l ál tá • Kábel-előkészítés: ¾Al, Cu és a műanyagok egymástól való elválasztás • Autógumi-feldolgozás: szövetleválasztás • Fahulladék: fémmentesítés • Üveg-előkészítés (tisztítás): fémleválasztás • Műanyagok egymástól való elválasztása • Szilárd települési hulladék: ¾kőzetszemcsék, üveg kinyerése Szemcseméret: 0,5-5, 5-15 mm
Aerocsatorna (Dryflo-sseparator)
Porózus fenéklap
Levegő
Könnyű Nehéz
Kábelhulladék: Szemcseméret: <3 mm Q = 1…2 t/h.m2
Aeroszuszpenziós szeparátor Feladás
•
Alkalmazási terület
Nehéz közegszemcsék Kábel-előkészítés:
Recirkuláló nehéz közegszemcsék F
ρk
Kissűrűségű g termék
ρ1 <_ ρk
¾Al, Cu és a műanyagok egymástólLeülepedett való nehéz elválasztás, > 3 mm Úszó t. ρ > ρ termék • Elhasznált autó autó-feldolgozás: feldolgozás: 44-16 16 mm Al és CU, Zn elválasztás • Égetőműi getőműi salak: fémleválasztás, 10…50 0…50 mm N hé Nehéz-
Nagysűrűségű termék 2
közeg
k
Levegő
Közeg özeg anyaga: a Levegő yaga: 100… 00… 400 µm hematit, e atit, magnetit ag etit Levegő kvarc, cirkon-szilikát
10.ábra. Aeroszuszpenziós készülék F l dá Feladás
Kö Közeg cirkuláció i k lá ió Nehéz közeg
Úszó termék
(Al)
Leülepedett szemcsék
(Hematit)
Nehéz közeg Levegő
Levegő
(Cu, Zn) Levegő
Aprított roncsautó 44-16 16 mm frakciója
V ki álaszt Vaskiv l tó mágneses szeparátorok t k Dobszeparátor
Felső-szalagos szeparátor
Fm Fm
Fc
Fm>Fc + cos αFg L
Fg v0
H
Fg
A mágneses g dobszeparátorok dobszélvényre vonatkoztatott kapacitása: 10…20 t/h.m2. A felsőszalagos szeparátorok kapacitása p 1m szalagszélességre: 50 t/h.m (szalagsebesség: 1 m/s)
Örvényáramú szeparátor Feladás
Alkalmazási terület: Nemvas fémek és nem vezető anyagok Nemvas-fémek anyagok, valamint nemvas-fémek (Al CU Al (Al-CU, Al-sárgaréz) á é ) Nem- Vezető egymástól való elválasztása vezető • Elektronikai hulladék: z autó-feldolgozás f g z • Elhasznált • Hulladéküveg tisztítása •Szilárd települési hulladék Permens mágnesek
l l
Szemcseméret: S é t 3-100 3 100 mm 5-15; 15-35; 35-70 mm
Elektrosztatikus dobszeparátor Finom szemcsés vezető és nemvezető anyagok egymástól való elválasztása Elektronikai hulladék Kábelhulladék Vezető Szemcseméret: <0,02…4 mm szemcse Kapacitás: apacitás: Q = 0,5…1 0,5… t/h.m Feszültség: U = 5…20 kV
Nemvezető szemcse
Elektrosztatikus lapszeparátor Műanyag műanyag Műanyag-műanyag szétválasztás elektrosztatikus Előkezelés Alkalmazási terület lapszeparátorral Finom eltérő anyagú szigetelő szemcsék Feltöltés dörzsöléssel egymástól való elválasztása (dörzselektromosság) Műanyagkeverék
Szétválasztás Elektronikai hulladékfeldolgozás könnyű maradékanyagának feldolgozása Szemcseméret: <0,02…5 mm Feszültség: U = 5…20 kV
Automatikus válogatás
Adagolás
Szemcsék, darabok sorba állítása
A szemcsék, darabok felismerő egységhez történő szállítása
Felismerést szolgáló jel-kisugárzás • normál fény • röntgen sugár • γ - sugár g • infravörös sugárzás • lézer
A válaszjel detektálása
A válaszjel kiértékelése
A szemcsék, darabok további útvonalának meghatározása, az előírt minőségű termékbe való továbbítása
Optikai válogatás
Válogatás CCD kamera-sor segítségével
Válogató eljárások
1 - Feladótartály 2 – Vibrációs adagoló 3 - Agitátor 4 – Kontrol egység 5 – Optikai vizsgáló boksz p sensor 6 – Optikai 7 – Sűrített levegős fúvóka 8 - Kifújt termék tartálya 9 – “Jó” üvegtermék
Örvényáramú válogatás
Válogatás NIR-technológiával (Polysort)
Nyers feladás
Kísérlet tiszta anyaggal
Kísérlet keverékkel
Kiülepedő szemcsék, szemcsék nagysűrűségű termék
Úszó szemcsék, kissűrűségű termék
A kevésbé tiszta termék ismételt szeparálása
Nehézközeges ö é örvénycső ő
Fg
Magneto-hidrosztatikus jelenség
Gép-jellemzők Gyártó Kapacitás, kg/h ( (max) ) Szemcseméret, mm Sű ű é kg/dm Sűrűség, k /d 3 Munkatér mérete - Szélesség, mm - Hosszúság, mm - Magasság, mm M. Indukció, kA/m
USA
JAPÁN
NASA
Buerau Hitachi Uni Tohoku off Mines Mi 2300 2100 500 3500
0,6-80 12 0 12,0
0,3-50 90 9,0
6-50 5,66
6-30 10 8 10,8
200 200 200 650
150 200 200 800
100 250 90
50 150 150 270 Perm.m.
Köszönöm a figyelmet !
Baja Fémtartalom
250…300 kg/h - Nemvas-fémek N fé k > 95…97 95 97 %
150 kg/h
- Fe: > 90 % Fémkihozatal: - Nemvas-fémek 90…95 % - Fe: > 95 %
150 kg/h
Kábel: < 0,8 mm - Cu-tartalom: 90 % - Cu-kihozatal: 75… 80 %
105…240 kg/h
Kisméretű h ll dék hulladék
FÉMTARTALMÚ HULLADÉK
Aprítás-1 (Shredder)
Aprítás-2 (Kalapácsos t.)
<50 mm
Mágneses szeparálás Fe-konc.-1
Magneses szeparálás
Őrvényáramú S Szeparálás álá
Nemvas-fém koncentrátum 1 Prof.Dr.Csőke Barnabás
Kisméret hulladék
Aprítás-3 (Kalapácsos t.)
< 20 mm
Mágneses szeparálás Fe-konc.-2 >12 mm
> 2mm
Szitálás
5-12 mm
Szeparálás légszérrel
Nemvas-fém konc. -2
Szitálás
<5 mm
Szeparálás légszérrel
Nemvas-fém konc.-3
< 2mm Szeparálás légszérrel g
Nemvas-fém konc.-4
Maradvány
Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
Háztartási és ipari hilladék
Háztartási hulladék
>100 mm
Szelektív gyűjtés Feldolgozás, válogatás ál á
CO2 , víz
Hasznosítás anyagában
Mechanikai elõkezelés: - aprítás kalapácsos törõvel - dobszita, 50 mm, 100 mm
> 50 mm < 50 mm
MBH 3A fermentáció < 20 mm
Mechanikai kezelés: dobszita 20 mm és 100 mm
Biogáz
Biostabilát
Pirolízos koksz, másod tüzelőanyg III.
Nemesítés I. >100 mm
- légáramkészülék - mágneses szeparátor - örvényéáramú szeparátor
Fémek
20-100 mm
Fémek Inert
Pirolízis
Nemesítés II. Másodtüzelőanyag II.
Másod Másodtüzelőanyag I/A
Pelletálás:
Másodtüzelőanyag I/B
-síkmatricás pelletáló
FELADATOK 1) Eljárástechnikai alapvizsgálatok (anyagvizsgálatok) 2) Félüzemi szeparációs kísérleti vizsgálatok: a) Repetitív szeparálás b) Kombinatív szeparálás c) Új Ú eljárás kifejlesztése: MHS 3) Műanyag anyagában való hasznosítását szolgáló vizsgálatok (Poliolefinek) 4) Műanyag termikus úton való hasznosítását szolgáló vizsgálatok: pirolízis olaj előállítása 5) Üzemi technológia és berendezés tervezése, megvalósíthatósági tanulmány
Innovatív ov v Energetikai e ge Fejlesztések ej es ése (IEF) ( ) A másodlagos tüzelőanyag kihozatal optimalizálása félüzemi méretű kísérletek alapján Konzorciumi tagok: Kft. • Profikomp Kft • Vertikál Rt. • Terra – Humána Kft. • Szent István Egyetem (Gödöllő) • ME Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet (alvállakozó)
Mechanikai-biológiai kísérleti stabilizálás
Aprítás p Bi t bili álá Biostabilizálás Szitálás 1)
Mágneses Sok a stabilát ! szeparálás
2) Mi a lesz a másodtüzelőanyag termék sorsa ?
Másodtüzelőanyag
Nedvesség, CO2
Komposztstabilát Fe
Prof.Dr.Csőke Barnabás
Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
Atomok és molekulák gerjesztése
Közepes abszorpciós területen felvett infravörös spektrum ( (Aceton) ) Prof.Dr.Csőke Barnabás
Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
