DE60006989T2

DE60006989T2 - Verfahren zur trennung von teilchen in einem flüssigen medium und vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE60006989T2
Application number: DE2000606989
Authority: DE
Inventors: Carlo Peter REM; Otto Norbert Fraunholcz; Johannes Arnoldus DE BRUIJN
Original assignee: Technische Universiteit Delft
Current assignee: Technische Universiteit Delft
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: ES2211612T3; ATE255467T1; DE60006989D1; AU7562100A; EP1224030A1; EP1224030B1; JP2003509208A; WO2001021317A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von Teilchen in einem fluiden Medium, das eine Dichte hat, die größer ist, als die der abzutrennenden Teilchen, wobei ein Gemisch der abzutrennenden Teilchen einer Abtrennkammer einer Abtrennvorrichtung zugeführt wird und aus der Abtrennkammer mit einer speziellen Art von Teilchen angereichte Ströme abgeführt werden.
US 2,708,032 für Heyman offenbart ein solches Verfahren zum Abtrennen von Glimmerteilchen, die sich im Verhältnis von Oberfläche zu Masse (d. h. Dicke) unterscheiden. Zur Durchführung dieser Abtrennung wird eine Glimmerflocken enthaltende Flüssigkeit in einen Behälter eingeführt, der mit einem Sieb versehen ist. Ein Hin- und Herbewegen der Flüssigkeit führt dazu, dass dünnere Flocken durch das Sieb hindurchgehen, während dickere Flocken unter dem Sieb zurückgehalten werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem unterschiedliche Arten von Teilchen aufweisende Gemische ausreichend getrennt werden können.
Für diesen Zweck zeichnet sich das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass das Gemisch von Teilchen einer Behandlung unterworfen wird, die den Schritt aufweist, das fluide Medium bezüglich des Gemisches von Teilchen nach oben und unten zu bewegen, wobei über den Teilchen zum Zurückhalten der Teilchen eine Sperre vorhanden ist.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Bewegen eines Gemisches von Teilchen mit einer Dichte, die niedriger ist als die des fluiden Mediums, nach oben und nach unten bezogen auf das fluide Medium (auch bekannt als „Schütteln") eine Schichtbildung bewirken kann, um eine Trennung zu erreichen. Das Schütteln kennt man seit Jahrzehnten, jedoch nicht für die Trennung von Teilchen, die eine Dichte haben, die niedriger ist als die des umgebenden fluiden Mediums. Das Gemisch kann beispielsweise Kork oder Holz aufweisen. Es kann auch ein Gemisch sein, das vom Hausmüll abstammt. Die vorhandene Sperre zum Zurückhalten der Teilchen kann die Fläche des fluiden Mediums sein. Ein Strom, der mit Teilchen einer speziellen Art angereichert ist, weist das fluide Medium und die spe ziellen Teichen auf. Die Trennung nach der vorliegenden Erfindung erfolgt in (in wenigstens) zwei Strömen: einem ersten Strom angereichert mit ersten Teilchen, die eine Dichte haben, die niedriger ist als die des Fluids, und einem zweiten Strom, der mit zweiten Teilchen angereichert ist, die eine Dichte haben, die niedriger ist als die des Fluids.
Die Verwendung eines fluiden Mediums zur Trennung eines Gemisches von Teilchen in zwei oder mehr Fraktionen ist insgesamt Stand der Technik. Wenn die Teilchen eine spezifische Dichte haben, die niedriger ist als die des fluiden Mediums, ist eine solche Abtrennung nicht sehr leicht. Bekanntlich benutzt man die Zentrifugierung, um die Wirkung der Dichtedifferenz zwischen den Teilchenarten zu steigern. Diese Technik ist teuer und führt häufig zu einer nicht zufriedenstellenden Abtrennung.
US 4,119,533 für Saitoh offenbart ein Verfahren zum Separieren von Kunststoffen, die unterschiedliche Dichten haben. PVC, das schwerer als Wasser ist, wird aus Polyolefinen basierend auf ihrem Unterschied in der Hydrophobizität abgetrennt. Die Abtrennung der Teilchen mit einer Dichte, die niedriger ist als die des umgebenden fluiden Mediums, erfordert die Zugabe von einer diese erleichternden Verbindung (beispielsweise Gerbsäure). Dies ermöglicht die Trennung von Polypropylen und Polyethylen.
Gemäß einer bedeutenden Ausführungsform sind die zu trennenden Teilchen Kunststoffteilchen.
Die Trennung von Kunststoffen ist eine sehr wichtige Anwendung, für die natürlich gegenwärtig eine Anzahl unterschiedlicher Verfahren zur Verfügung steht, die jedoch alle einen oder mehrere wesentliche Nachteile haben. Beispielsweise ist es bekannt, Teilchen elektrostatisch zu trennen (dieses Verfahren ist für das Vorhandensein von Feuchte sehr empfindlich), Teilchen unter Verwendung von Infrarotlicht individuell zu messen (dieses Verfahren ist langsam und aufwendig), eine Schwimm-Absink-Trennung in einem Hydrozyklon durchzuführen oder Wasser-Luft-Suspensionen zu verwenden. Die Trennung von Kunststoff ermöglicht es, mehrwertige Kunststoffe zu erhalten, die für die Herstellung neuer Kunststoffprodukte verwendet werden können. Zusätzlich wird die Verwendung von Kompatibilität erzeugenden Stoffen im wesentlichen vermieden oder sogar unnötig. Dies führt nicht nur zu Kosteneinsparungen, sondern auch dazu, dass das aus dem rezyklisierten Material gefertigte Kunststoffprodukt eine höhere Qualität hat und häufiger wiederverwendet werden kann.
Entsprechend einer wichtigen Ausgestaltung sind die Kunststoffteilchen Polyolefine.
Durch Verwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung kann eine Abtrennung schnell und effizient bei sehr ähnlichen Kunststoffen, wie Polyethylen und Polypropylen, durchgeführt werden.
Gemäß einer bedeutenden Ausführungsform ist das fluide Medium ein wässriges Medium, insbesondere Wasser.
Die Verwendung von wässrigen Medien und insbesondere von Wasser, was sehr billige fluide Medien sind, führt nicht zu einer Verunreinigung der Ströme, die mit einer speziellen Art von Teilchen angereichert sind, und gibt keine flüchtigen organischen Verbindungen (oder nur gerade in einem reduzierten Ausmaß) ab. Wenn ein wässriges Medium, wie Wasser, für die Separierung von Kunststoffen verwendet wird, sollte dafür gesorgt werden, das die Teilchen mit dem fluiden Medium gut benetzt sind, um ein Anhaften von Luftblasen zu unterbinden (die eine falsche Änderung in der Dichte der Teilchen herbeiführen). Dies kann durch Verwendung eines Friktionswaschens mit dem fluiden Medium oder durch Zugabe von geringen Konzentrationen an oberflächenaktiven Stoffen erreicht werden. Es ist auch möglich, das Verfahren bei erhöhtem Druck (als Folge davon lösen sich alle vorhandenen Luftblasen auf) oder bei reduziertem Druck auszuführen, (was zu größeren Luftblasen führt, die leichter entweichen können, wonach das Verfahren wieder bei Umgebungsdruck durchgeführt wird).
Gemäß einer bedeutenden Ausgestaltung hat das wässrige Medium eine Temperatur von etwa 0°C.
Bei dieser Temperatur ist das Verhältnis der Dichten der zu trennenden Kunststoffe, wie Polyethylen und Polypropylen, maximal.
Gemäß einer wichtigen Ausgestaltung sind in dem fluiden Medium gesonderte, das Abführen erleichternde Teilchen vorhanden.
Das Vorhandensein von das Abführen erleichternden Teilchen kann insbesondere Bedeutung erlangen, wenn sich die Zusammensetzung der Mischung ändert. Dadurch, dass eine Trennwand im wesentlichen in der Mitte der Schicht der das Abführen erleichternden Teilchen angeordnet wird, kann das Erreichen einer optimalen Trennung gewährleistet werden. Die das Abführen erleichternden Teilchen können aus einem Strom, der mit einer speziellen Art von Teilchen angereichert ist, durch irgendwelche geeigneten Mittel abgetrennt werden, beispielsweise durch die Verwendung von Magnetismus, wenn die das Abführen erleichternde Teilchen ferromagnetisch sind. Natürlich werden die wiedergewonnenen das Abführen erleichternden Teilchen in die Abtrennkammer zurückgeführt.
Auf diese Weise kann die Abtrennung von zwei Arten von Teilchen optimiert werden. Es ist auch vorstellbar, dass mehrere Schichten der das Abführen erleichternden Teilchen zwischen (beispielsweise drei) unterschiedlichen Arten von Teilchen gebildet werden.
Vorzugsweise sind die das Abscheiden erleichternden Teilchen voluminöse Teilchen mit einer Dichte zwischen den Dichten der mit speziellen Teilchen angereicherten Ströme.
Diese Ausführungsform ist äußerst vorteilhaft, wenn die abzutrennenden Teilchen Flocken sind. Die voluminösen Teilchen erfahren eine effektive Dichte ihrer Umgebung, die sowohl durch die Dichte des fluiden Mediums als auch der vorhandenen Teilchen bestimmt ist. Die unterschiedliche Form der abzutrennenden Teilchen einerseits und der das Abführen erleichternden Teilchen andererseits macht es äußerst leicht, die das Abführen erleichternden Teilchen aus dem Strom abzutrennen, der mit Teilchen einer speziellen Art angereichert ist. Die voluminösen das Abführen erleichternden Teilchen können eine maximale Größe haben, die ähnlich der der größten abzutrennenden Teilchen ist, jedoch ist ihre Dicke beträchtlich größer als die der abzutrennenden Teilchen, beispielsweise beträgt sie wenigstens fünfmal mehr. Vorteilhafterweise sind die voluminösen Teilchen beispielsweise annähernd kugelförmige Teilchen, zylindrische Teilchen oder polygonale Körper, wie Würfel usw.
Vorzugsweise wird ein in der Abtrennkammer vorgesehenes Element als Sperre für das Zurückhalten der Teilchen verwendet.
Ein solches Element macht es einfach, den sich nach oben und nach unten bewegenden Strom des fluiden Mediums zu erzeugen, während eine minimale Störung von bereits teilweise getrennten Teilchenschichten verursacht wird.
Vorzugsweise hat das Element zum Zurückhalten der Teilchen Durchlässe für den Durchgang des fluiden Mediums.
Als ein solches Element eignet sich ein Sieb oder Gitter, dessen Öffnungen in geeigneter Weise kleiner als die kleinsten Teilchen des Gemisches sind.
Vorzugsweise bildet das Element einen Winkel mit der Horizontalen, vorzugsweise einen Winkel zwischen 2 bis 45° und besonders bevorzugt zwischen 5 bis 30° oder am meis ten bevorzugt zwischen 5 und 20°, so dass die Teilchen von der Zuführöffnung wegbewegt werden. Dies unterstützt den Transport der Teilchenschichten der Abtrennkammer.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die zum Abtrennen von Teilchen geeignet ist, die eine Dichte haben, die kleiner ist als die eines fluiden Mediums, wobei die Vorrichtung

– eine Abtrennkammer mit einer Zuführöffnung für die abzutrennenden Teilchen,
– Abführöffnungen für abgetrennte Teilchenfraktionen,
– ein Element, das Durchlässe besitzt, die über der Zuführöffnung vorgesehen sind, wobei das Element einen ersten Teil der Abtrennkammer und einen zweiten Teil der Abtrennkammer begrenzt und
– Einrichtungen zum Bewegen eines fluiden Mediums bezüglich der abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten aufweist.

Eine solche Vorrichtung ist, wie oben erwähnt, in der US 2,708,302 offenbart.
Nach der Erfindung ist das Element ein Teilchen zurückhaltendes Element und stehen die Zuführöffnungen und die Abführöffnungen in einer direkten Verbindung miteinander über den ersten Teil.
Die Verwendung einer solchen Vorrichtung ermöglicht auf billige und einfache Weise das Erreichen einer wirksamen Abtrennung der Teilchen mit einer Dichte, die niedriger ist als die des fluiden Mediums. Das Element und die Einrichtungen zum Bewegen des fluiden Mediums nach oben und nach unten können die gleichen sein, nämlich ein Sieb (oder ein Siebrost).
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Element in einem Winkel zur Horizontalen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 2 bis 45°, besonders bevorzugt zwischen 5 bis 30° und am meisten bevorzugt von 5 bis 20° vorgesehen, so dass die Teilchen von der Stelle wegtransportiert werden, wo sie zugeführt werden.
Eine zweite Vorrichtung nach der Erfindung ist eine Vorrichtung, die für das Abtrennen von Teilchen geeignet ist, die eine Dichte haben, die kleiner ist als die eines fluiden Mediums, wobei die Vorrichtung

– eine Abtrennkammer mit einer Zuführöffnung für die abzutrennenden Teilchen,
– eine Abführöffnung für abgetrennte Teilchenfraktionen,
– ein Element, das Durchlässe aufweist, die über der Zuführöffnung vorgesehen sind, wobei das Element den ersten Teil der Abtrennkammer und einen zweiten Teil der Abtrennkammer begrenzt, und
– Einrichtungen zum Bewegen eines fluiden Mediums bezogen auf die abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten aufweist.

Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Element einen ersten Abschnitt mit ersten Durchlässen und einen zweiten Abschnitt mit zweiten Durchlässen hat, wobei die ersten Durchlässe kleiner als die zweiten Durchlässe sind, der erste Abschnitt ein Teilchen zurückhaltendes Element ist, und die Zuführöffnung und eine erste Abführöffnung in direkter Verbindung miteinander über den ersten Teil, den zweiten Abschnitt und den zweiten Teil stehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Element wiederum in einem Winkel zur Horizontalen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 2 bis 45° und besonders bevorzugt zwischen 5 und 30° vorgesehen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine dritte Vorrichtung, die zum Abtrennen von Teilchen geeignet ist, die eine Dichte haben, die kleiner ist als die eines fluiden Mediums, wobei die Vorrichtung

– eine Abtrennkammer mit einer Zuführöffnung für die abzutrennenden Teilchen,
– ein Element, das über der Zuführöffnung vorgesehen ist, wobei das Element eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die den Durchlass der Teilchen zulassen, und
– Einrichtungen aufweist, die vorgesehen sind, um das fluide Medium bezüglich der abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten zu bewegen.

Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zuführöffnung sich in einer im Wesentlichen radialen Richtung erstreckt und dass zweite Einrichtungen vorgesehen sind, um das Element bezüglich des fluiden Mediums in der Abtrennkammer zu drehen.
Im Betrieb wird das Gemisch von zu trennenden Teilchen unter das Abführen erleichternden Teilchen zugeführt. Das Element und das fluide Medium können mit der gleichen Drehzahl (und in der gleichen Richtung) gedreht werden, was einen äußerst einfachen Trennvorgang ermöglicht. Die Teilchen mit größerer Dichte, die nicht durch die Sperre hindurchgehen, die aus den das Abführen erleichternden Teilchen besteht, können aus der Abtrennkammer entfernt werden, beispielsweise zusammen mit den das Abführen erleichternden Teilchen. Die das Abführen erleichternden Teilchen können aus den Teilchen mit größerer Dichte durch ein herkömmliches Verfahren abgetrennt werden, beispielsweise rer Dichte durch ein herkömmliches Verfahren abgetrennt werden, beispielsweise als Trennung nach Größe unter Verwendung von Magnetfeldern usw.
Entsprechend einer interessierenden Ausgestaltung hat die Vorrichtung Einrichtungen zum lokalen Durcheinanderbringen einer Masse, die zugesetzte Teilchen, die nicht in der Lage sind, durch die Öffnungen des Elements hindurchzugehen, und spezielle Teilchen aufweist, die aus den Teilchen abgetrennt sind, die durch die Öffnungen des Elements hindurchgegangen sind.
Dadurch ist es möglich, das Element dazu zu verwenden, die das Abführen erleichternden Teilchen von den Teilchen abzutrennen, die eine größere Dichte haben. Die Einrichtungen können ein Rohr aufweisen, das mit einem Schlitz oder einer Anzahl von Düsen versehen ist, aus dem/denen fluides Medium herausgepresst wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein spezifisches Verfahren zum Abtrennen von Teilchen in einem fluiden Medium, das eine Dichte hat, die höher ist als die der abzutrennenden Teilchen, wobei eine Vorrichtung nach Anspruch 16 verwendet wird, ein Gemisch von abzutrennenden Teilchen unter einer Schicht von Teilchen zugeführt wird, die eine Dicke haben, die es ihnen nicht erlaubt, durch die Öffnungen des Elements hindurchzugehen, das fluide Medium in der Abtrennkammer bezüglich des Elements gedreht wird, das Element nach oben und nach unten bewegt wird, um das fluide Medium bezüglich der abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten zu bewegen und die Teilchen mit der geringeren Dichte dazu zu bringen, durch die erleichternden Teilchen und durch die Öffnungen in dem Element hindurchzugehen und in einem fluiden Medium über dem Element zu enden, von dem aus die Teilchen aus der Abtrennkammer abgeführt werden, während das Abführen erleichternde Teilchen als eine Sperre für die Teilchen mit höherer Dichte wirken und diese zurückhalten, und die Teilchen mit höherer Dichte aus der Abtrennung in dem fluiden Medium unter dem Element abgeführt werden.
Vorzugsweise wird das fluide Medium bezüglich der Wand der Abtrennkammer gedreht.
Gemäß einem alternativen Verfahren zum Abtrennen von Teilchen in einem fluiden Medium, das eine Dichte hat, die höher ist als die der abzutrennenden Teilchen, wird eine Vorrichtung nach Anspruch 17 verwendet, wobei ein Gemisch von abzutrennenden Teilchen unter einer Schicht von Teilchen zugeführt wird, die eine Dicke haben, die es ihnen nicht erlaubt, durch die Öffnungen des Elements hindurchzugehen, das fluide Medium in der Ab trennkammer bezüglich des Elements gedreht wird, das Element nach oben und nach unten bewegt wird, um das fluide Medium bezüglich der abzutrennenden Teilchen zu bewegen, und die Teilchen mit der geringeren Dichte dazu zu bringen, durch die das Abführen erleichternden Teilchen und durch die Öffnungen in dem Element hindurchzugehen und in einem ersten Abschnitt zu enden, der das fluide Medium über dem Element aufweist, von dem ersten Abschnitt aus die Teilchen aus der Abtrennkammer abgetrennt werden, während die das Abführen erleichternden Teilchen als eine Sperre für die Teilchen mit höherer Dichte wirken und diese zurückhalten, die Einrichtungen für ein lokales Durcheinanderbringen der Masse von erleichternden Teilchen und zurückgehaltenen Teilchen mit höherer Dichte es den Teilchen mit höherer Dichte erlauben, durch die Öffnungen in dem Element hindurchzugehen und in dem zweiten Abschnitt über dem Element zu enden, das von dem ersten Abschnitt getrennt ist, und ein Strom, der mit Teilchen angereichert ist, die eine höhere Dichte haben, aus der Abtrennkammer abgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf eine Zeichnung und eine beispielsweise Ausführungsform erläutert, in denen
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt,
2a bis d jeweils ein Bild von vier aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während der Trennung von Teilchen unter Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung zeigen,
3 eine erste alternative schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt und
4 eine zweite alternative schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt.
Die in 1 gezeigte Vorrichtung hat eine Kammer 2, die mit einer Zufuhröffnung 3 versehen ist, durch welche ein Gemisch aus zu trennenden Teilchen zugeführt werden kann. Über der Zuführöffnung 3 ist ein Sieb 4 angeordnet, wobei der unterste Teil des Siebs 4 an die Zuführöffnung 3 angrenzt. In Betrieb befindet sich ein fluides Medium in der Abtrennkammer 2, das unter Verwendung einer Pumpe 5 nach oben und nach unten bewegt werden kann. Für das Abführen von abgetrennten Teilchen sind zwei Abführöffnungen 6, 7 und für das Trennen der Teilchenschichten ist eine Trennwand 8 vorgesehen. Diese Trennwand 8 ist vorzugsweise drehbar, wodurch es leichter wird, ein Gemisch, in welchem sich das Verhältnis der Art der Teilchen ändert, einer Trennung zu unterwerfen.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, den Widerstand zu erhöhen, mit welchem das fluide Medium durch die Durchgänge des Siebs 4 strömen kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Lage von Kugeln auf die Oberseite des Siebs 4 gelegt wird.
Erforderlichenfalls wird das Gemisch von zu trennenden Teilchen zuerst einer Trennung nach Teilchengröße unterworfen, jedoch ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung im Falle von flockenförmigen abzutrennenden Teilchen überraschenderweise gegenüber unterschiedlicher Teilchengröße in dem Gemisch unempfindlich.
Gemäß einer stark interessierenden Ausgestaltung sind Teilchen vorhanden, um das abgetrennte Abführen von unterschiedlichen Teilchen zu erleichtern. Bei einer ersten Ausführungsform erleichtern diese Teilchen die Aufteilung in getrennte Ströme von Schichten mit einer speziellen Art von Teilchen, die sich aus der Abtrennung ergeben. In der Schicht von das Abtrennen erleichternden Teilchen kann eine Trennwand angeordnet werden. Dies ist viel einfacher als die Bestimmung der Grenze zwischen zwei Schichten mit unterschiedlichen Teilchen. Bei einer zweiten Ausführungsform ermöglicht es die Verwendung von das Abtrennen erleichternden Teilchen, ein Sieb mit Öffnungen einzusetzen, das den Durchgang der abzutrennenden Teilchen erlaubt. Wie schematisch in 3 gezeigt ist, lassen beispielsweise die Öffnungen in dem Siebabschnitt 4a den Durchgang von Teilchen nicht zu. Der Siebabschnitt 4b erlaubt den Durchgang von Teilchen geringerer Dichte (die aus der Abtrennkammer 2 durch den Auslass 13, wie in 4 gezeigt, abgeführt werden), während Teilchen mit höherer Dichte, die nicht in der Lage sind, die Schicht von der das Abführen erleichternden Teilchen zu durchdringen, durch Öffnungen im Siebabschnitt 4c hindurchgehen und aus der Abtrennkammer 2 durch einen Auslass 14 (in 4 gezeigt) abgeführt werden.
Die in 4 (Draufsicht) gezeigte Vorrichtung hat ein kreisförmiges Sieb 4 (teilweise gezeigt), das die das Abführen erleichternden Teilchen zurückhält, die eine Dichte haben, die so gewählt ist, dass sie zwischen der von Teilchen mit einer relativ niedrigen Dichte und der von Teilchen mit einer relativ hohen Dichte liegt. Das Gemisch von abzutrennenden Teilchen wird in einer im wesentlichen radialen Richtung durch ein Zuführrohr 9 zugeführt, das eine schlitzartige Zuführöffnung 3 oder eine Vielzahl von Zuführöffnungen 3 aufweist, die über einen wesentlichen Teil der Länge des Zuführrohrs 9 verteilt sind. Sowohl das Sieb 4 als auch das fluide Medium in der Abtrennkammer 2 werden im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Dies kann durch Verwendung eines Wasserstrahls erreicht werden. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung versetzt das drehende Sieb 4 das fluide Medium in Drehung. Um einen nachteiligen Effekt aufgrund einer Turbulenz nahe an der Wand der Abtrennkammer zu ver meiden, kann das Sieb 4 mit einer sich nach unten erstreckenden Umfangswand (nicht gezeigt, aber ähnlich 3 nahe der Zuführöffnung 3) versehen werden, die eine Höhe hat, die größer ist als die Länge des Hubs während des Betriebs.
In Betrieb gehen Teilchen mit einer niedrigeren Dichte durch die Schicht der das Abführen erleichternden Teilchen und durch Öffnungen in dem Sieb 4 hindurch. Ein Strom mit fluidem Medium und Teilchen, die eine niedrigere Dichte haben, können aus der Abtrennkammer 2 von oberhalb des Siebs 4 abgeführt werden. Die das Abführen erleichternden Teilchen wirken als Sperre für die Teilchen, die eine relative höhere Dichte haben. Die letzteren Teilchen können unterhalb des Siebs 4 zusammen mit den das Abführen erleichternden Teilchen (oder einem Teil davon) entfernt werden. Alle das Abführen erleichternden Teilchen, die in einem Strom vorhanden sind, der mit Teilchen mit einer höheren Dichte angereichert ist, können unter Verwendung herkömmlicher Einrichtungen separiert werden und werden zurück in die Abtrennkammer 2 unterhalb des Siebs 4 geführt.
Alternativ kann das Sieb 4 dazu verwendet werden, die dichteren Teilchen von den das Abführen erleichternden Teilchen durch Stören der Schichtung (das Abführen erleichternde Teilchen und dichtere Teilchen) abzutrennen. Dies kann einfach erreicht werden, indem Rohre 12 verwendet werden, die mit Düsen versehen sind, die fluides Medium durchführen, um das subtile Gleichgewicht in der Schichtung zu stören, was dazu führt, dass die dichteren Teilchen durch das Sieb 4 hindurchgehen. In diesem Fall werden über dem Sieb 4 zwei getrennte Abschnitte 10, 11 ausgebildet. Die beiden Abschnitte 10, 11 können sich zusammen mit dem Sieb nach oben und unten bewegen, drehen sich jedoch nicht. Der erste Abschnitt 10 wird zum Sammeln von Teilchen verwendet, die eine niedrigere Dichte haben, während der zweite Abschnitt 11 zum Sammeln von Teilchen mit einer höheren Dichte eingesetzt wird.
Beispiel 1
Es wurde ein Gemisch hergestellt aus 0,8kg HDPE (weiß, Dichte 945 kg/m³) und 0,2 kg PP (blau, Dichte 900 kg/m³). Die Körngröße beider Arten von Kunststoff betrugen 1,7 bis 4 mm. Die verwendete Vorrichtung hatte eine Abtrennkammer mit einem Volumen von 3,1 l und einem Durchmesser von 19 cm. Als fluides Medium wurde Wasser verwendet. Zur Separierung wurde das Wasser während einer Sekunde nach oben und während drei Sekunden nach unten in einer asymmetrischen sinusförmigen Weise bewegt. Die Länge des Hubs war 9 cm. Das stationäre Sieb hatte Durchlässe von 0,5 Quadratmillimeter bei 100 Durchlässen pro cm².
2 zeigt, dass trotz der geringen Dichtedifferenz eine Trennung sehr schnell erreicht werden kann. Die Bilder a bis d wurden innerhalb eines Zeitraumes von 2 min aufgenommen.
Beispiel 2
Bei diesem Versuch wurde eine Vorrichtung, wie sie in 3 gezeigt ist, mit einem Sieb 4 verwendet, das aus Stäben hergestellt ist, die schlitzartige Öffnungen (Breite 6 mm, Länge mehrere cm) bilden. Es wurden das Abführen erleichternde Teilchen mit einer Dichte von 970 kg/m³, einer Länge von 8 bis 12 mm, einem Durchmesser von 8 mm und in einer zwei Schichten entsprechenden Menge verwendet, um Flocken von PP (Dichte etwa 900 kg/m³) und HDPE (Dichte etwa 950 kg/m³) abzutrennen. Bedingungen: Frequenz 10/Minute, Hublänge 45 mm, Siebabschnitt 4a 300 mm, Siebabschnitt 4b 50 mm, Siebbreite 200 mm. Die Trennung tritt in einem Zeitraum von 1 bis 2 Minuten ein. Das erhaltene PE war nahezu rein (weniger als 1% PP). PP wies noch etwa 10% PE auf, was eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem Ausgang von 50/50 ist.

Claims

Verfahren zum Abtrennen von Teilchen in einem fluiden Medium, das eine Dichte hat, die größer ist als die der abzutrennenden Teilchen, wobei ein Gemisch der abzutrennenden Teilchen einer Abtrennkammer einer Abtrennvorrichtung zugeführt wird und aus der Abtrennkammer mit einer speziellen Art von Teilchen angereicherte Ströme abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch von Teilchen einer Behandlung unterworfen wird, die den Schritt aufweist, das fluide Medium bezüglich des Gemisches von Teilchen nach oben und unten zu bewegen, wobei über den Teilchen zum Zurückhalten der Teilchen eine Sperre vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abzutrennenden Teilchen Kunststoffteilchen sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abzutrennenden Kunststoffteilchen Polyolefine sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluide Medium ein wässriges Medium ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Medium Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Medium eine Temperatur von etwa 0°C hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem fluiden Medium gesonderte, das Abführen erleichternde Teilchen vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das Abführen erleichternden Teilchen voluminöse Teilchen mit einer Dichte zwischen den Dichten der mit speziellen Teilchen angereicherten Strömen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre für das Zurückhalten der Teilchen ein Element ist, das in der Abtrennkammer vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zum Zurückhalten der Teilchen Durchlässe für den Durchgang des fluiden Mediums aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in einem Winkel mit der Horizontalen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen zwei bis 42°, besonders bevorzugt zwischen 5 bis 30° so vorgesehen ist, dass die Teilchen von der Stelle der Zuführung weg transportiert werden.
Vorrichtung, die zum Abtrennen von Teilchen geeignet ist, die eine Dichte haben, die kleiner ist, als die eines fluiden Mediums, wobei die Vorrichtung – eine Abtrennkammer (4) mit einer Zuführöffnung (3) für die abzutrennenden Teilchen, – Abführöffnungen (6, 7) für abgetrennte Teilchenfraktionen, – ein Element (4), das Durchlässe besitzt, die über der Zuführöffnung vorgesehen sind, wobei das Element einen ersten Teil der Abtrennkammer und einen zweiten Teil der Abtrennkammer begrenzt, und – Einrichtungen (5) zum Bewegen eines fluiden Mediums bezüglich der abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Element (4) ein Teilchen zurückhaltendes Element ist, und – dass die Zuführöffnung (3) und die Abführöffnungen (6, 7) in einer direkten Verbindung miteinander über den ersten Teil stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in einem Winkel mit der Horizontalen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 2 bis 45°, besonders bevorzugt zwischen 5 bis 30°, vorgesehen ist.
Vorrichtung, die für das Abtrennen von Teilchen geeignet ist, die eine Dichte haben, die kleiner ist als die eines fluiden Mediums, wobei die Vorrichtung – eine Abtrennkammer (1) mit einer Zuführöffnung (3) für die abzutrennenden Teilchen, – Abführöffnungen für abgetrennte Teilchenfraktionen, – ein Element (4), das Durchlässe aufweist, die über der Zurühröffnung vorgesehen sind, wobei das Element einen ersten Teil der Abtrennkammer und einen zweiten Teil der Abtrennkammer begrenzt, und – Einrichtungen (5) zum Bewegen eines fluiden Mediums bezogen auf die abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Element (4) einen ersten Abschnitt (4a) mit ersten Durchlässen und einen zweiten Abschnitt (4b) mit zweiten Durchlässen hat, – wobei die ersten Durchlässe kleiner als die zweiten Durchlässe sind, und – wobei der erste Abschnitt ein Teilchen zurückhaltendes Element ist, – dass eine Zuführöffnung und eine erste Abführöffnung in direkter Verbindung miteinander über den ersten Teil stehen, und – dass die Zuführöffnung und eine zweite Abführöffnung in Verbindung miteinander über den ersten Teil, den zweiten Abschnitt und den zweiten Teil stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in einem Winkel mit der Horizontalen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 2 bis 45°, besonders bevorzugt zwischen 5 bis 30°, vorgesehen ist.
Vorrichtung, die zum Abtrennen von Teilchen geeignet ist, die eine Dichte haben, die kleiner ist als die eines fluiden Mediums, wobei die Vorrichtung – eine Abtrennkammer (1) mit einer Zuführöffnung (3) für die abzutrennenden Teilchen, – ein Element (4), das über der Zuführöffnung vorgesehen ist, wobei das Element eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die den Durchlass der Teilchen zulassen, und – Einrichtungen (5) aufweist, die vorgesehen sind, um das fluide Medium bezüglich der abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Zuführöffnung (3) sich in einer im Wesentlichen radialen Richtung erstreckt, und – dass zweite Einrichtungen vorgesehen sind, um das Element bezüglich des fluiden Mediums in der Abtrennkammer zu drehen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen (12) zum lokalen Durcheinanderbringen einer Masse aufweist, die zugesetzte Teilchen, die nicht in der Lage sind, durch die Öffnungen des Elements hindurchzugehen, und spezielle Teilchen aufweist, die aus den Teilchen abgetrennt sind, die durch die Öffnungen des Elements hindurchgegangen sind.
Verfahren zum Abtrennen von Teilchen in einem fluiden Medium, das eine Dichte hat, die höher ist als die der abzutrennenden Teilchen, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Vorrichtung nach Anspruch 16 verwendet wird, – dass ein Gemisch von abzutrennenden Teilchen unter einer Schicht von Teilchen zugeführt wird, die eine Dicke haben, die es ihnen nicht erlaubt, durch die Öffnungen des Elements hindurchzugehen, – dass das fluide Medium in der Abtrennkammer bezüglich des Elements gedreht wird, und – dass das Element nach oben und unten bewegt wird, um das fluide Medium bezüglich der abzutrennenden Teilchen nach oben und nach unten zu bewegen und die Teilchen mit der geringeren Dichte dazu zu bringen, durch die das Abführen erleichternden Teilchen und durch die Öffnungen in dem Element hindurchzugehen und in einem fluiden Medium über dem Element zu enden, von dem aus die Teilchen aus der Abtrennkammer abgeführt werden, während die das Abführen erleichternden Teilchen als eine Sperre für die Teilchen mit höherer Dichte wirken und diese zurückhalten, – wobei die Teilchen mit höherer Dichte aus der Abtrennung in dem fluiden Medium unter dem Element abgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das fluide Medium bezüglich der Wand der Abtrennkammer gedreht wird.
Verfahren zum Abtrennen von Teilchen in einem fluiden Medium, das eine Dichte hat, die höher ist, als die der abzutrennenden Teilchen, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Vorrichtung nach Anspruch 17 verwendet wird, – dass ein Gemisch von abzutrennenden Teilchen unter einer Schicht von Teilchen zugeführt wird, die eine Dicke haben, die es ihnen nicht erlaubt, durch die Öffnungen des Elements hindurchzugehen, – dass das fluide Medium in der Abtrennkammer bezüglich des Elements gedreht wird, – dass das Element nach oben und unten bewegt wird, um das fluide Medium bezüglich der abzutrennenden Teilchen zu bewegen, und die Teilchen mit der geringeren Dichte dazu zu bringen, durch die das Abführen erleichternden Teilchen und durch die Öffnungen in dem Element hindurchzugehen und in einem ersten Abschnitt zu enden, der das fluide Medium über dem Element aufweist, – wobei von dem ersten Abschnitt aus die Teilchen aus der Abtrennkammer abgeführt werden, während die das Abführen erleichternden Teilchen als eine Sperre für die Teilchen mit höherer Dichte wirken und diese zurückhalten, – wobei die Einrichtungen für ein lokales Durcheinanderbringen der Masse von das Abführen erleichternden Teilchen und zurückgehaltenen Teilchen mit höherer Dichte es den Teilchen mit höherer Dichte erlauben, durch die Öffnungen in dem Element hindurchzugehen und in dem zweiten Abschnitt über dem Element zu enden, der von dem ersten Abschnitt getrennt ist, und – wobei ein Strom, der mit Teilchen angereichert ist, die eine höhere Dichte haben, aus der Abtrennkammer abgeführt wird.