19. 10. 2022
Извлечение алюминия из смешанных отходов (анализ конкретной ситуации)
- Отделение алюминиевых банок от пластика и других неметаллических смешанных отходов. Материал, который он перерабатывает, уже прошел магнитную сепарацию и не содержит магнитных металлических примесей, однако, чтобы использовать содержащиеся в материале цветные металлы, клиенту необходимо отделить их от остальных бытовых отходов (бумага, дерево, пластик и т. д.).
- Отделение асептических картонных коробок из-под напитков (типа тетрапак) от смешанных отходов, не содержащих магнитных примесей. Асептические картонные коробки из-под напитков состоят из шести слоев, но только один из них изготовлен из алюминия (четыре слоя полиэтиленовые, один – бумажный. Алюминий защищает содержимое коробки от света, бумага придает упаковке прочность, а полиэтилен делает ее непроницаемой). Полная переработка отдельных компонентов до настоящего времени осуществляется довольно редко; в большинстве случаев извлекаются главным образом бумажные волокна на бумажных фабриках (где тара из-под напитков измельчается на водяной бане, и впоследствии эти волокна используются для производства переработанной бумаги). Сравнительно распространенным (и относительно простым) является использование целых картонных коробок для производства строительных и изоляционных плит (которые приобретают свойства, аналогичные гипсокартону), иногда из коробок извлекается также полиэтилен для производства вторичного пластика. В наименьшей степени до сих пор используется алюминиевый компонент, однако его экономический потенциал весьма значителен, особенно учитывая текущую цену на алюминий и огромное количество асептической тары из-под напитков в смешанных отходах. Необходимым условием для извлечения алюминия из асептических упаковок является высококачественная сортировка. Этот материал затем измельчается, и с помощью электростатических сепараторов алюминий отделяется от пластика и бумаги (что позволяет достичь переработки до 99 % алюминия, содержащегося в асептической таре из-под напитков!)
- Параллельное отделение алюминиевых банок и асептических картонных коробок из-под напитков от смешанных отходов, не содержащих магнитных частиц.
Принцип работы сепаратора цветных металлов
Вихретоковый ("eddy current") магнитный сепаратор для извлечения цветных металлов оснащен короткой конвейерной лентой, в ее приводном барабане с неметаллической оболочкой установлен высокоскоростной магнитный ротор (с концентрическим или эксцентрическим расположением магнитного ротора относительно оси барабана). Отделение немагнитной металлической частицы происходит, когда частица на конвейерной ленте попадает в магнитное поле вращающегося магнитного ротора. Это магнитное поле намагничивает ее в течение ограниченного периода времени, и ее полярность будет такой же, как полярность магнитного поля ротора - поэтому намагниченные материалы отталкиваются и автоматически сбрасываются с конвейерной ленты сепаратора цветных металлов. Условием достижения наилучших результатов сортировки немагнитных металлических отходов является равномерный поток и (по возможности) однослойность (= монослой) материала, перемещаемого на конвейерной ленте. Исходя из этого, рекомендуется устанавливать вибрационный питатель перед вихретоковым сепаратором. Следует также иметь в виду, что перед сортировкой цветных металлов нужно удалить из материала включения черного металла (например, с помощью предустановленного магнитного барабана или подвесного железоотделителя).
Описание проблемы
Вихретоковый магнитный сепаратор, таким образом, используется для выделения тонких цветных металлов из непроводящих материалов. Алюминий является одним из легких цветных металлов с хорошей проводимостью, и его отделение с помощью вихретокового сепаратора обычно не вызывает проблем. Но на электропроводность влияет не только тип самого материала, но и его форма и объем, поэтому, например, алюминиевыe листы или банки сепарировать легче, чем короткие провода. По этой же причине проблематичен с точки зрения электропроводности и очень тонкий слой алюминия в асептических упаковках Tetra Pak... Кроме того, поскольку электропроводность алюминиевых банок и коробок из-под напитков сильно отличается, разделение обоих типов материалов с помощью одного вихретокового сепаратора может быть затруднено, что также требовалось проверить в ходе испытаний.
Решение проблемы
Используя четырехполюсный концентрический сепаратор цветных металлов ECS-C, сначала мы при скорости 1,5 м/с протестировали отбраковку отдельных алюминиевых банок. Тест продемонстрировал 100 % надежность сепарации данного типа материала с помощью ECS-C (вихретоковый сепаратор отбрасывал все банки далеко за пределы оси отбраковки), поэтому мы перешли к испытаниям по отделению алюминиевых банок от смешанных отходов и в результате снова получили извлечение всех алюминиевых банок из тестируемого материала. После этого мы провели тот же тест с упаковкой тетрапак – сначала без примеси каких-либо других материалов, а затем проверили извлечение этой тары из смешанных отходов. В обоих тестах выяснилось, что хотя ECS-C в большинстве случаев и способен отсортировать тетрапак с алюминиевым покрытием, очень тонкий алюминиевый слой не позволяет при четырехполюсном концентрическом варианте добиться стопроцентно надежной сепарации.
Далее мы проверили отделимость как алюминиевых банок, так и тетрапака с помощью 12-полюсного эксцентрикового сепаратора цветных металлов ECS-E. На первый взгляд было очевидно, что кинетическая энергия, передаваемая сепаратором банкам и коробкам тетрапак, намного превышала ту энергию, которую при сортировке мог им передать четырехполюсный концентрический сепаратор. Таким образом, для банок и тетрапака достигался 100 %-й захват, и, кроме того, поскольку оба типа материала отбрасывались на большее (чем нужно) расстояние, было можно увеличить отверстие для немагнитного материала в сортировочном модуле. Это существенно увеличило общую производительность сортировочной линии, что оказало значительное положительное влияние на общие экономические результаты сортировки смешанных отходов.
Оценка возможных технических решений
Если необходимо отделить алюминиевые банки, например, от смеси других немагнитных отходов, лучшим решением представляется применение вихретокового низкополюсного сепаратора с концентрическим расположением магнитного ротора, а именно по следующим причинам:
- Очень быстрая окупаемость инвестиций (в случае более высокого процентного содержания алюминиевых частиц и больших объемов, подлежащих обработке, окупаемость может составлять несколько недель)
- Надежная сепарация алюминиевых банок
- В данном случае речь идет о полном эквиваленте более дорогим многополюсным эксцентрическим сепараторам = привлекательное соотношение цены и производительности
- Сепаратор с автоматической очисткой без прерывания потока материала (24/7) = непрерывный процесс обработки
- Высокая эффективность даже при высоких скоростях очистки материала
- Рабочая ширина до 2000 мм = высокая пропускная способность
Если клиенту необходимо отделить от смешанных немагнитных отходов асептические картонные коробки из-под напитков со слабой электропроводностью или захватить как коробки из-под напитков, так и алюминиевые банки, то лучшим решением будет использование многополюсного сепаратора цветных металлов с эксцентрично установленным ротором, предлагающего, в частности, следующие преимущества:
- Надежное отделение асептических картонных коробок (несмотря на очень тонкий алюминиевый слой)
- Универсальность решения в случае отделения немагнитных металлических материалов даже со значительно отличающимися свойствами
- Сепаратор с автоматической очисткой без прерывания потока материала (24/7) = непрерывный процесс обработки
- Высокая эффективность даже при высоких скоростях очистки материала
- Рабочая ширина до 2000 мм + заброс алюминиевых упаковок на дальнее расстояние = высокая рабочая мощность
Преимущества предлагаемого технического решения:
- использование ценного вторичного сырья
- снижение нагрузки на окружающую среду при производстве алюминия из бокситов
- значительное повышение производительности труда, рентабельности и прибыльности при сортировке смешанных отходов