JP2010504208A - プラスチック材料を比重に基づき分ける際に、水浴における浮遊によりプラスチックより重い材料を、好適には金属を分離するためのプロセスおよび装置 - Google Patents

Abstract

本発明の目的の１つは、液体浴内における浮選プロセスによって、異なる比重のプラスチック材料を分離するための実施形態を開発することである。浮選の水浴に入れられたプラスチックの集合体は、プラスチックより重い金属（鉄および非鉄成分やその他の物質）を含むことが多い。分離が行われるべき集合体内のこのような物質は、プラスチックより重いためすぐにスクリーン底部（１）に沈殿するが、プラスチック粒は依然として浮遊している。まだ浮遊しているプラスチック粒は浮選の第２ステージへ移行され、その異なる比重に応じて分離される。第１ステージで沈殿する集合体における比較的重い物質は、スクリーン底部（１）を液体が通る開口部を詰まらせやすくしてしまう。したがって、本発明の目的の１つは、スクリーン底部（１）に多くの場合小片として沈殿するこの物質を排出し、その際に沈殿している物質が再度浮遊して、まだ浮遊しているプラスチック粒と混ざることを回避するために浮遊タンク（２７）内の浮選液の望ましくない動きを防止することである。本発明は、可動であるスクリーン底部（１）が、スクリーン底部（１）の縁部と浮遊タンクの壁部との間にある溝を縮小する方向へゆっくりと動かされ、その後最終位置に達すると迅速かつ急速に反対方向へ動かされることを提案する。この動作は間隔を空けて行われる。スクリーン底部（１）のこの急速な動作は、金属片およびその他の重い物質に蓄積される運動エネルギーによって物質を溝縁部（Ｓ）へ向かって動かし、溝（７）を通りスクリーン底部（１）の下部にある回収コンテナへ移動させる。ここからこの物質は容易に排出可能である。

Description

シュレッダにより裁断された物質の集合体を再利用の準備のため、個別の物質に分離するプロセスおよび装置は公知である。物質の集合体からは、異なる化学成分および比重を有するプラスチック材料が浮遊選別により分離され、比較的重いプラスチック材料は浮遊タンクのスクリーン底部に沈み、そこから除去される。浮選液は通常、純水である。純水において異なる比重のプラスチック材料の明確な分離を達成するために、浮選液の望ましくない動きは回避されるか、または少なくとも最小限に制限されなくてはならない。

シュレッダにより準備されたプラスチック材料の集合体と共に、プラスチックより重い強磁性金属および非磁性金属類またはその他のものが浮遊タンクに入り、スクリーン底部に、好適には小片として沈殿する。こうした集合体の中の比較的軽いプラスチック材料は、重い小片より沈殿に時間がかかるため、浮選液と共に浮遊タンクの上部分から除去される。この段階では、プラスチック材料の比重による分離はまだ行われていない。比重に応じたプラスチック材料の分離は、次の第２段階において行われる。第１段階においてスクリーン底部に沈殿したプラスチックより重い物質は、スクリーン底部の開口部を閉鎖してしまい浮選液の自由な流れを阻害してしまうため深刻な問題となる。これにより様々な物質の集合体の分離プロセスの効率に深刻な影響が及んでしまう。

したがって、本発明の目的の１つは、プラスチック材料を金属またはその他の重い物質から分離するプロセスに悪影響を与えずに、作動時にスクリーン底部の金属片を除去することである。これらの小片をすくい取る、または洗い流すことは、浮遊タンク内で好ましくない動きが生じ、これにより比重の異なるプラスチック材料を別の物質から分離するプロセスに悪影響を与えてしまうため避けるべきである。

この問題は、プラスチック材料より重い物質を選別するために、浮遊タンクの第１壁部に対向するタンク壁部における最終位置の方向へスクリーン底部が移動する際に、浮遊タンクの壁部とスクリーン底部の縁部との間に溝があくように、浮遊タンク内のスクリーン底部を第１の分離段階で水平に移動させることにより解消される。スクリーン底部は、水平移動を行うための駆動部と組み合わされている。この駆動部は、油圧、磁気、機械または電気式であることが可能である。

このために、スクリーン底部を支持する少なくとも２つのガイドビームおよび支持バーが設けられる。これらのスクリーン底部を移動する際に浮選液の動きを最小限にとどめるために、この支持バーは流線形に形成され、これにより回転運動が生じることを回避される。制御装置がこの駆動部と協働し、これによりスクリーン底部が溝を狭める方向へゆっくりと動き、この方向での最終位置に達すると、反対方向へ急に加速し、反対方向への最終位置に達すると急に停止する。こうした動きが間隔を空けて繰り返され、連続的に反復される速く急速な加速が生じ、その後急激な減速が、運動エネルギーの蓄積により金属片が収集容器内へと溝を通り落下するまで溝に向かってスクリーン底部上を移動させるようにスクリーン底部が完全に停止するまで行われる。ここからは排出路を通り排出される。この作動は、スクリーン底部が金属の小片の下部で急に停止されるプロセスと類似である。金属片の質量の慣性が、これらがスクリーン底部で溝へ向い、収集容器内へ動くために利用される。この工程は、間隔をあけて最終的にすべての金属片が、スクリーン底部の一
端と浮遊タンクの対応する壁部との間に形成される溝を通り、収集容器内へ落下するまで必要な回数繰り返される。このような工程により金属粒がスクリーン底部から排出され、再利用プロセスに供給されることが可能になる。

本発明の、さまざまな比重のプラスチック材料をプラスチックより重い物質から分離するための浮選ユニットのスクリーン底部（１）上の金属の沈殿物を除去するための装置を示す図である。 中でシリンダ（３０）を相互に２つの高圧室（２３および２４）に分離するピストン（２２）が摺動するシリンダ（３０）を備える油圧モータ（６）を示す図である。 可動のスクリーン底部（１）を吊るし、支持するための１つの可能性を示す図である。 浮遊タンク（２７）の中央部分の上部に配置されるとともに、浮遊タンク（２７）の壁部に取り付けられるサポータ（３４）により支持されるローラレール（３）上を摺動するローラによりスクリーン底部（１）を支持するための可能性の１つを示す図である。

図の説明
図１
本発明は、さまざまな比重のプラスチック材料をプラスチックより重い物質から分離するための浮選ユニットのスクリーン底部（１）上の金属の沈殿物を除去するための工程および装置に関する。これは特に、異なる化学成分からなるプラスチック材料を浮遊工程によって分離し、またプラスチックより重いすべての金属を分離するために、スクリーン底部（１）の浮遊タンク（２７）内における機能を維持するためである。このように、通常シュレッダによる第１の簡単な処理が行われるプラスチック、鉄および非鉄材料、また砂利や石のような異なる物質の集合体を分離する場合、同じ程度の大きさの粒に砕かれ、その後いくつかのステージからなる浮遊工程が続く。第１ステージでは、材料の集合体に含まれる重金属粒は小片（８）としてスクリーン底部（１）に沈み、軽いプラスチックの粒は第１浮遊タンクの浮遊ステージに残るため、異なる比重を有するプラスチック材料の分離用の浮遊タンクへと第２ステージへ容易に移行することができる。第１ステージのスクリーン底部（１）に沈む金属片（８）は簡単に除去することができない。液体ジェットによりこれらを洗い落とすことは、浮選液の望ましくない運動を引き起こし、これは分離工程に悪影響を与える可能性、また場合によっては停止させてしまう可能性があるため実施することができない。逆にこのような浮選液の追加的な動きによってプラスチックおよび金属粒の再攪拌が行われてしまう。したがって、本発明は、スクリーン底部（１）がその最終位置に達し、浮遊タンク（２７）の前壁（２８）に接触する前であればいつでも、浮遊タンク（２７）の後壁（２６）とスクリーン底部（１）の対応する縁部（２５）（幅側）との間に溝”Ｓ”を残す。スクリーン底部（１）は、ローラまたはパッド状のベアリング（２）上のガイドビーム（３）に支持されており、矢印Ａの方向へ水平移動が可能である。たとえば油圧モータ（６）のようなアクチュエータが、制御ユニット（１４）に制御されるレバー（４）とピストン／ロッド組（５）とにより形成されるリンクによってスクリーン底部（１）に作動し、これによりスクリーン底部（１）は水平運動を行う。油圧モータ（６）（アクチュエータ）が、高圧ダクト（１９）により油圧油タンク（１７）に接続する。油圧ポンプ（１８）が、油圧油タンク（１７）から吸引ダクト（２１）を経てダクト（１９）を介して油圧油を油圧モータ（６）へ供給する。追加バルブ（１６）が開放し還流パイプ（２０）を通して油圧油を油圧油タンク（１７）へ戻すことによって高圧ダクト（１９）内の圧力を維持する。油圧モータ（６）の上流では、制御バルブ（１３）が高圧ダクト（１９）内に配置されており、これらは制御ユニット（１４）により扱われ、サ
ーボモータ（１５）による操作され、油圧モータ（６）の第１またはこれに続く圧力室（２３「Ａ」または２４「Ｂ」）が交互に高圧ダクト（１９）と接続される。自由に可動であるピストン（２２）が中に設置されているシリンダが配置されており、これが圧力室（２３および２４）を形成し、ピストン（２２）はピストンロッド（５）に連結する。圧力室（２３「Ａ」）は高圧ダクト（１９）ともはや接続していない時には、油圧油タンク（１７）と還流パイプ（２０）を通じて接続しており、油圧油が圧力室（２３「Ａ」）から油圧油タンク（１７）へ戻ることを可能にする。同時に圧力室（２４「Ｂ」）では、制御バルブ（１３）が開放されるため油圧油が作動を開始する。両圧力室（２３「Ａ」および２４「Ｂ」）は分離しており、相互に流体の漏えいがないように、シリンダ（３０）内でスライドするピストン（２２）により密閉されている。ピストン（２２）はリンク（４および５）により作動され、正または非正にスクリーン底部（１）を動かす。制御装置（１４）は、まずは緩やかな動作でスクリーン底部（１）を溝（７）を縮小させる方向へ動かし、その後加速し、スクリーン底部（１）を反対方向へ放ちこれによりこれまで閉じていた溝（７）が再度開放するように油圧モータ（６）を作動させる。他方の最終位置（溝の最大開放位置）に達した後、スクリーン底部（１）は急に停止される。金属片（８）に蓄積した運動エネルギーは、先の急速な動作により運動をつづけ、これにより金属片（８）は、このエネルギーが消費されるか、または金属片（８）が溝Ｓ（７）を通り、縁部（２５）を越えて収集容器（３１）へ落下するまでスクリーン底部（１）において摺動する。この工程が間隔を空けて反復される。金属粒は排出路（１２）を通り排出される。

第２ステージのスクリーン底部（１’）およびその固定部（支持バー３）は、ボールソケットジョイント（９）の水平軸を中心に揺動可能であり、これによりスクリーン底部（１’）の傾斜を変化させることにより、沈殿したプラスチック粒（１０）の沈殿物の厚さ「Ｄ」が、調節可能フラップ（３２）に加えて調整可能である。厚さ「Ｄ」はスクリーン底部（１’）全体に渡って概ね均一であるべきである。測定用のセンサ（１１）がスクリーン底部（１’）全体に渡り配置されており、スクリーン底部（１’）を管理する制御装置へ制御命令を伝達する。

図２
図２は、中でシリンダ（３０）を相互に２つの高圧室（２３および２４）に分離するピストン（２２）が摺動するシリンダ（３０）を備える油圧モータ（６）を示しており、高圧室は交互に制御バルブを介して高圧ダクト（１９）に接続可能である。ピストン（２２）は少なくとも１つのピストンロッド（５）と係合し、これはレバー（４）と共に、スクリーン底部（１）が上述の方法で動くように作動を行う。高圧室（２２または２３）の１つは、常に高圧ダクト（１９）と接続しており、その際他方は制御バルブ（１３）を介する解放のため還流パイプ（２０）と接続している。

図３
図３は、可動のスクリーン底部（１）を吊るし、支持するための１つの可能性を示す。この解決法では、可動スクリーン底部（１）は、支持バー（３３）によりローラレール（３）に取り付けられる。この図では、調節可能であるフラップ（３２）がスクリーン底部（１）の下部に示されている。

図４
図４は、浮遊タンク（２７）の中央部分の上部に配置されるとともに、浮遊タンク（２７）の壁部に取り付けられるサポータ（３４）により支持されるローラレール（３）上を摺動するローラによりスクリーン底部（１）を支持するための可能性の１つを示す。可動スクリーン底部（１）の支持バー（３３）はこれに適するように設計される。ローラレール（３）上を摺動するローラは、湾曲した側面（３５）を備え、ローラの各側は、スクリーン底部（１）の移動時にローラレール（３）における摩擦による損失を最小限にとどめる
ために、ローラレール（３）に向けられている。

１ スクリーン底部の第１ステージ
１’ スクリーン底部の第２ステージ
２ ローラまたは単純なベアリング
３ ローラレールまたはガイドビーム
４ レバーまたは支持部または支持バー
５ ピストンロッド
６ 油圧モータ（アクチュエータ）
７ 溝、溝縁部（Ｓ）
８ 金属片
９ ジョイントまたはボールソケットジョイント
１０ プラスチック粒の沈殿物
１１ 沈殿したプラスチック粒の厚さ（Ｄ）を測定するためのセンサ
１２ 金属用の排出路
１３ 制御バルブ（逆転換）
１４ 制御ユニット
１５ サーボモータ
１６ 追加バルブ
１７ 油圧油タンク
１８ 油圧ポンプ
１９ 高圧ダクト
２０ 還流パイプ
２１ 油圧油用の吸引パイプ
２２ ピストン
２３ 圧力室「Ａ」
２４ 圧力室「Ｂ」
２５ 幅側またはスクリーン底部（１）の縁部
２６ 後壁
２７ 第１ステージの浮遊または沈殿タンク
２７’ 第２ステージの浮遊または沈殿タンク
２８ 前壁
２９ 限界
３０ シリンダ
３１ 回収コンテナ
３２ 調節可能フラップ
３３ 支持バー
３４ サポータ
３５ 湾曲したローラ側部
３６ 重いプラスチック用の排出路
「Ｄ」 沈殿物の厚さ

Claims (12)

1. プラスチック材料の集合体を比重に応じて、またプラスチックより重いたとえば金属のような集合体の材料と分離するための浮選プロセスの第１ステージに配置されるスクリーン底部の清浄プロセスにおいて、第１ステージでは、プラスチックより重いすべての材料がプラスチックから分離され、第２ステージではプラスチック材料が異なる比重によって選別され、第１ステージではその重量によりスクリーン底部に沈む重金属の分離が行われて、依然浮遊しているプラスチック材料は第２選別プロセスに移行され、その際第１ステージのスクリーン底部が、間隔をあけてゆっくりと最終位置へ移動して浮遊タンクの壁部とスクリーン底部の１つの縁部との間の溝を最小化し、続いて加速された反対方向の最終位置への移動によってこの溝が開放され、この反対側の最終位置に達すると急に停止することを特徴とするプロセス。
2. 請求項１に記載のプロセスを実施するための実施形態において、異なる比重のプラスチック材料を浮選により分離するために、プラスチック粒より重い材料（８）を沈殿させるためのスクリーン底部（１）があり、第１ステージでは前記スクリーン底部（１）は、１つの側面（２５）が浮遊タンク（２７）の後壁から溝を残す距離で終端する形状であり、たとえば油圧モータ（６）のような制御装置（１４）がサーボリンクにより前記スクリーン底部（１）の溝（７）を最小化する方向へゆっくりと動かし、溝（７）を拡大するために反対方向に素早く動かし、この動作を急に停止させ、異なる比重のプラスチックを選別するための第２ステージおよび厚さ「Ｄ」を制御するための制御ユニットが、沈殿物のバランスを取るため調節可能なフラップ（３２）および沈殿物の厚さ「Ｄ」を確認するためのセンサ（１１）と協働することを特徴とする実施形態。
3. 請求項２に記載の実施形態において、前記調節可能フラップ（３２）に加えて、ステージ２で沈殿物の厚さ「Ｄ」を制御するためにスクリーン底部（１’）の傾斜角度を浮遊タンク（２７）に対して変更させる装置が設けられていることを特徴とする実施形態。
4. 請求項２に記載の実施形態において、サーボユニットは、前記浮遊タンク（２７）の壁部に固定されるとともにシリンダ（３０）内で摺動するピストン（２２）を備える油圧モータ（６）であり、ピストンは前記シリンダ（３０）を２つの圧力室（２３および２４）に分離し、これらは交互に、高圧ポンプ（１８）により供給される高圧ダクト（１９）、または圧力が解放される還流パイプ（２０）に接続され、これらはすべて制御バルブ（１３）と協働する制御ユニット（１４）により制御されることを特徴とする実施形態。
5. 請求項２に記載の実施形態において、スクリーン底部（１）が、ローラレール（３）上を摺動するローラ（２）と協働し、前記浮遊タンク（２７）の外壁に取り付けられるサポータ（３４）が、支持レバー（３３）により前記スクリーン底部（１）を支持することを特徴とする実施形態。
6. 請求項２に記載の実施形態において、前記浮遊タンク（２７）上方で中央に配置され、前記浮遊タンク（２７）の壁部に支柱により支持される少なくとも１つのレール（３）に沿って摺動する少なくとも１つの台車にスクリーン底部（１）が接続することを特徴とする実施形態。
7. 請求項２に記載の実施形態において、スクリーン底部（１）の前記溝（７）を通り落下した金属片（８）は、前記浮遊タンク（２７）の底部で集められ、排出路（１２）を介して回収コンテナ（３１）へ排出され、そこから再利用のため搬送されることを特徴とする実施形態。
8. 請求項２に記載の実施形態において、制御ユニット（１４）が、サーボモータ（１５）を介して制御バルブ（１３）に作用することを特徴とする実施形態。
9. 請求項２に記載の実施形態において、圧力調整のために、高圧ダクト（１９）内の最大圧力を制限し、最大圧力に達すると還流パイプ（２０）を介して油圧油タンク（１７）への還流を可能にする圧力除去バルブ（１６）が高圧ダクト（１９）内に配置されていることを特徴とする実施形態。
10. 請求項２に記載の実施形態において、前記スクリーン底部（１）の急速な動作は、先に圧力が解放されていた室を高圧ダクト（１９）に接続し、加圧されていた室を還流パイプ（２０）に接続することにより前記高圧室（２３および２４）の負荷から無負荷の急激かつ迅速な変更によって行われることを特徴とする実施形態。
11. 請求項５および６に記載の実施形態において、ローラレール（３）に沿って摺動するローラ（２）の前記側面（３５）が、ローラ（２）とローラレール（３）との間の摩擦を最小限にするために湾曲していることを特徴とする実施形態。
12. 請求項５および６に記載の実施形態において、スクリーン底部（１）に作用する支持レバー（３３）が流線形の湾曲した形状を有することを特徴とする実施形態。

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