XI. Országos Hulladékhasznosítási Konferencia Budapest, 2009. szeptember 22 A hulladékhasznosítás mechanikai i szeparátorai Prof. Dr. CSŐKE BARNABÁS egyetemi itanár, intézetigazgató ti tó Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet
A mechanikai i szeparátorok a részecskékből (szemcsékből, cseppekből, buborékokból) álló többkomponensű diszperz rendszer fizikai ik i keverék állapotát változtatják t tják meg. Eredeti kevertségi állapot Keverés, homogenizálás Szétválasztás
zétválasztás: A szétválasztás során a több- omponensűű diszperz rendszer alkotóit külön-külön, külön, nyegében akérdéses alkotóból álló termékekbe oncentrátumba) nyerjük ki. ) Sétál Szétválasztás tá fizikiai iki i tulajdonságbeli li ltérés alapján: dúsítás a 0 SZÉTVÁLASZTÁSTÁS FIZIKAI SAJÁTSÁGOK ALAPJÁN: dúsítás dúsítás a 1 1 << a 0 << a 2 ) Szétválasztás szemcseméret szerint: a 2 osztályozás d 0 SZÉTVÁLASZTÁSTÁS RÉSZECSKEméret szerint: osztályozás d 2 < d 0 < d 1 d 1
Anyagtulajdonság Sűrűség Elektromos vezetőképesség, dielektromosság Mágneses szuszceptibilitás Ipari eljárások - nehézközegben történő úsztató szeparálás - ülepítés - szérelés - csatorna-szeparálás - közegárammal való szétválasztás - elektrosztatikus szeparálás - örvényáramú szeparálás - elektromos válogatás - mágneses szeparálás - szétválasztás mágneses folyadékban Optikai tulajdonságok -optikai válogatás (szín, fényvisszaverés, fényáteresztő képesség alapján) Hőtani sajátságok Sugárzás Alak szerinti szeparálás Szilárdsági, törésmechanikai tulajdonságok Szétválasztás felületi (adszorpciós, -hővezetés, hőkapacitás, hőtérkép - lágyulási hőmérséklet és tapadó képesség - radiometrikus válogatás - röntgensugaras válogatás - infrasugaras válogatás - mágneses, elektromos - alak-szeparálás - szelektív aprítás (és osztályozás) - flotálás
Fizikai feltárás: aprítás a dúsítás alapfeltétele l l Hulladékfajta Aprítás szükséges szemcsemérete, [mm] Személyautó 65 Akkumulátor u 30 Telefon 5 Komputer 2 Chipek 1 Fémvezetővel rétegelt 0,5 műanyaglapok (NYÁK)
100 80 60 [%] F(x) 40 20 Vasaló Hajszárító Kézimixer Szendvicssütõ Kenyérpirító 0 0 5 10 15 20 X [mm] Törés kalapácsos törővel p Feltártság 80 100 %
Száraz eljárások: ) Sá Száraz sűrűség ű ű szerinti i szeparálás á légárammal Légáramkészülékben Nedves áramkészülék Légszérrel szér és csatorna Aerocsatornában ülepítógép Légülepítőgéppel ) Mágneses szeparálás Nd Nedves mágneses és ) Elektromos szeparálás magneto-hidrosztatikus Elektrosztatikus szeparálás szeparátor Örvényáramú szeparálás ) Válogató eljárások Röntgen- és, infrasugaras Elektromos és mágneses nehézközeges szeparátor
Silo a szemcsemozgást a v o és w viszonya határozza meg: Levegő v 1 v 01 > w v = v 01 -w v 03 =w lebeg v =0 ellás dagoló Szétválasztó tér v 2 v 02 < w v = w v 02 Felsőtermék W Silo Elválasztás mozgó keresztáramú közegáramban entilátor Alsótermék Q & w a szemcsemozgást a v o és w vektoriális viszonya határozza meg: Légáramkészülék A v 0 w r v s r = v v 0 h o Q & = A r + w
MIXER KIHOZATALI GÖRBÉI 100 100 80 80 60 40 kiho ozatal [%] 60 40 20 Műanyag Alumínium Al.610 Mûany.610 Al.1016 Mûany.1016 Al.1620 Al610 Mûany.1620 Mûanyag610 20 0 Al1620 0 5 10 15 20 Mûanyag1620 25 30 0 v [m/s] 0 10 20 30 40 50 60 70 légsebesség[m/s] Vasaló-őrlemény Q =A Mixer-őrlemény szilárd t,szilárd v sz,átl [m 3 /s] szeparálása zeparálása A [m2] = A t,szilárd/ε légáramban Térkitöltés: ε = 3 10 % Feladás Cellás adagoló Ventilátor Silo Szétválasztó tér Silo Alsótermék Felsőtermék Levegő
%) Tőm megeloszlás, ( 100 80 60 40 20 0 Aprított autóhulladék szétválasztás Alkalmazási terület ellenáramú áramkészülékkel 20-30 mm Elektronikai hulladékok 5-20 mm, 20-30 mm, 30-50 mm 100 Elhasznált autó feldolgozása 80 Autógumi-feldolgozás: 1 2 3 4 szövetleválasztás 2 3 4 előkészítés1- Műanyag 60 Kábel-előkészítés 1 2- Gumi Üveg-előkészítés 3- Alumínium 4- (tisztítás): Réz 40 fémleválasztás Szilárd települési hulladék: 20 nagyfűtőértékű rész leválasztása, 0 kőzetszemcsék, üveg kinyerése 4 8 12 16 20 24 28 32 36 Levegő Szemcseméret: 5 100 mm Légsebesség - v, (m/s) (%) Tömegeloszlás, 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 Légsebesség é - v, (m/s) Levegő
Légszér L - Légáram K - könnyű termék N - nehéz termék 1- lökő-rudazat 2 Rúgó 3 Ventilátor 4 szemipermeábilis asztal Mindez kutató-fejlesztő A - feladott anyag munkát igényel Dalmijn-Handbook of Recyclin A N K Q = 1 2 t/h.m 2 N K Kt
Alkalmazási terület Elektronikai hulladékok: Nemvas-fémek és a műanyagok egymástól való elválasztása lál Kábel-előkészítés: Al, Cu és a műanyagok egymástól való elválasztás Autógumi-feldolgozás: szövetleválasztás Fahulladék: fémmentesítés Üveg-előkészítés (tisztítás): fémleválasztás Műanyagok egymástól való elválasztása Szilárd települési hulladék: kőzetszemcsék, üveg kinyerése
Aerocsatorna (Dryflo-sseparator) Porózus fenéklap Levegő Könnyű Nehéz Kábelhulladék: Szemcseméret: <3 mm Q = 1 2 t/h.m 2
Úszó t. Feladás Aeroszuszpenziós szeparátor Alkalmazási terület Nehéz közegszemcsék Recirkuláló nehéz közegszemcsék Kábel-előkészítés: Al,Cuésaműanyagok a egymástól való elválasztás, > 3 mm Elhasznált autó-feldolgozás: 4-16 mm Al és CU, Zn elválasztás Égetőműi salak: fémleválasztás, 10 50 mm Nhé Nehézközeg Levegő F ρ k Leülepedett nehéz ρ > ρ termék 2 k Nagysűrűségű termék Közeg anyaga: Levegő 100 400 µm µ Levegő hematit, magnetit kvarc, cirkon-szilikát Kissűrűségű termék ρ _< ρ 1 k
Aprított roncsautó 4 16 mm Aprított roncsautó 4-16 mm frakciója 10.ábra. Aeroszuszpenziós készülék Fldá Feladás Közeg cirkuláció ik ió Nehéz közeg Úszó (Hematit) Leülepedett termék szemcsék (Al) Nehéz közeg Levegő (Cu, Zn) Levegő Levegő
Vaskiválaszt lasztó mágneses szeparátorok k Dobszeparátor Felső-szalagos szeparátor A mágneses dobszeparátorok dobszélvényre vonatkoztatott kapacitása: 10 20 t/h.m 2. F m Afelsőszalagos szeparátorok kapacitása 1m szalagszélességre: 50 t/h.m F m F g F m >F c + cos αf g L v 0 H F g F m (szalagsebesség: 1 m/s)
rvényáramú szeparátor Feladás Nem- vezető Alkalmazási terület: Permens mágnesek Nemvas-fémek és nem vezető anyagok, valamint nemvas-fémek (Al-CU, Al-sárgaréz) l l Vezető egymástól való elválasztása Elektronikai hulladék: Elhasznált autó-feldolgozás Hulladéküveg tisztítása Szilárd települési hulladék Szemcseméret: 3-100 mm
lektrosztatikus dobszeparátor Finom szemcsés vezető és nemvezető anyagok egymástól való elválasztása Elektronikai hulladék Kábelhulladék Vezető szemcse Szemcseméret: <0,02 4 mm Kapacitás: Q = 0,5 1 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 Szemcsék, darabok sorba állítása A szemcsék, darabok felismerő egységhez történő szállítása Felismerést szolgáló jel-kisugárzás normál fény röntgen sugár γ -sugár infravörös sugárzás lézer A válaszjel detektálása A válaszjel kiértékelése A szemcsék, darabok további útvonalának meghatározása, az előírt
Optikai válogat v logatás Válogató Válogatás CCD eljárások kamera-sor segítségével 1 - Feladótartály 2 Vibrációs adagoló 3 - Agitátor 4 Kontrol egység 5 Optikai vizsgáló boksz 6 Optikai sensor 7 Sűrített levegős fúvóka 8 - Kifújt termék tartálya 9 Jó üvegtermék Válogatás NIR-technológiával
Nyers feladás Kísérlet tiszta anyaggal Kísérlet keverékkel A kevésbé tiszta termék isméte szeparálása Kiülepedő szemcsék, nagysűrűségű termék Nehézközeges örvénycső ő Úszó szemcsék, kissűrűségű termék
F g Magneto-hidrosztatikus jelenség
Gép-jellemzők USA JAPÁN Gyártó NASA Buerau Kapacitás, kg/h (max) of fmines Hitachi Uni Tohoku 2300 2100 500 3500 Szemcseméret, mm 0,6-80 0,3-50 6-50 6-30 Sűrűség, ű kg/dm 3 12,0 90 9,0 5,6 10,8 Munkatér mérete - Szélesség, mm 200 150 100 50 - Hosszúság, mm 200 200 250 150 - Magasság, mm 200 200 90 150 M. Indukció, ka/m 650 800 270 Perm.m.
Köszönöm a figyelmet!
Baja Fémtartalom 250 300 kg/h - Nemvas-fémek > 95 97 97 % 150 kg/h - Fe: > 90 % Fémkihozatal: - Nemvas-fémek 90 95 % - Fe: > 95 % Kábel: < 0,8 mm - Cu-tartalom: 90 % - Cu-kihozatal: 75 80 %
FÉMTARTALMÚ HULLADÉK Kisméretű hulladék Kisméret hulladék Aprítás-1 (Shredder) Aprítás-2 (Kalapácsos t.) Aprítás-3 (Kalapácsos t.) <50 mm < 20 mm Mágneses szeparálás Fe-konc.-1 Magneses szeparálás Mágneses szeparálás Fe-konc.-2 >12 mm > 2mm Szitálás Szitálás 5-12 mm <5 mm <2mm Őrvényáramú Szeparálás Szeparálás légszérrel Szeparálás légszérrel Szeparálás légszérrel Nemvas-fém koncentrátum 1 Nemvas-fém konc. -2 Nemvas-fém konc.-3 Nemvas-fém konc.-4 Maradvány Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
Háztartási hulladék Mechanikai elõkezelés: - aprítás kalapácsos törõvel - dobszita, 50 mm, 100 mm >100 mm Háztartási és ipari hilladék Szelektív gyűjtés Feldolgozás, válogatás á <50mm 3 A fermentáció < 20 mm > 50 mm MBH Mechanikai kezelés: dobszita 20 mm és 100 mm CO, víz 2 >100 mm Hasznosítás anyagában Nemesítés I. - légáramkészülék - mágneses szeparátor - örvényéáramú szeparátor Fémek Biogáz Fémek Inert 20-100 mm Nemesítés II. Másodtüzelőanyag I/B Biostabilát Másod- tüzelőanyag I/A Pirolízos koksz, másod tüzelőanyg III. Pirolízis Másodtüzelőanyag II. Pelletálás: -síkmatricás pelletáló
FELADATOK 1) Eljárástechnikai alapvizsgálatok (anyagvizsgálatok) 2) Félüzemi szeparációs kísérleti vizsgálatok: a) Repetitív szeparálás b) Kombinatív szeparálás c) Új 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 v Energetikai Fejlesztések es (IEF) A másodlagos tüzelőanyag kihozatal optimalizálása félüzemi méretű kísérletek alapján Konzorciumi tagok: Profikomp Kft. Vertikál Rt. Terra Humána Kft. Szent István Egyetem (Gödöllő) ME Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet (alvállakozó)
Mechanikai-biológiai kísérleti stabilizálás Aprítás Nedvesség Biostabilizálás CO 2 Szitálás Mágneses szeparálás 1) Sok a stabilát! 2) Mi a lesz a másodtüzelőanyag termék sorsa? Komposzt stabilát Fe
Atomok és molekulák gerjesztése Közepes abszorpciós területen felvett infravörös spektrum (Aceton)