JP7471661B2 - 空圧分離のための方法およびプラント - Google Patents

Description

本発明は、概して、粒子状材料の空圧粉砕および分離処理、より詳細には、サイズ、密度、および形状の観点から不均質である粒子状材料の分離処理に関する。

それは、電子スクラップの処理に適用されるが、様々な分野にも適用され、特に鉱物、建設および公共工事からの廃棄物、プラント材料、特にバイオマス、食品などの処理にも適用され得る。

先行技術
図面の図１を参照すると、異なるタイプの成分を互いに分離するための不均質な粒子状材料Ｍの分離処理は、一般に、所与の粒径範囲が達成されるまで粉砕するステップＢと、粒子を最も粗い粒子と最も微細な粒子とに分離することを意図するサイズ別の第１の分類ＣＬ１と、最も微細な粒子を異なる特性を有する粒子に分離することを意図する第２の分類ＣＬ２（典型的には、最も高密度の粒子を最も低密度の粒子から分離するための密度分類）と、を含む。いくつかの用途では、より高密度の粒子は、スクラップから回収される金属である。

このタイプの既知のアプローチでは、第１の分離ステップから生じる最も粗い粒子は、再び細分化される粉砕器の入力部で再注入される。

本発明は、既存の不均質材料の分離方法を改善し、粉砕と空圧分類との新規の組み合わせを通じて、粒径および密度の両方の観点から分類される粒子を含有する画分、ならびに粒径および密度の両方の観点から同様に分類される別の画分（例えば、より微細でより高密度の粒子を有する画分およびより粗くより低密度の粒子を有する第２の画分）を製造することを可能にすることを目的とする。

したがって、第１の態様によれば、電子スクラップから生じ、かつ粒径および密度の両方の観点から不均質である粒子の混合物で構成される粒子状材料の継続的な空圧分離のための方法であって、以下の連続ステップ：
（ａ）粒子を粉砕するステップと、
（ｂ）粉砕した粒子を運ぶガス流を生成するステップと、
（ｃ）該ガス流に対して第１の空圧分離を行い、その中に含有された粒子を、様々な密度の最も粗い粒子で構成される第１の画分と、最も微細な粒子で構成される第２の画分とに分離するステップと、
（ｄ）該第１の画分の第２の空圧分離を行い、その中に含有された粒子を、最も粗く最も高密度の粒子で構成される第３の画分と、最も粗く最も低密度の粒子で構成される第４の画分とに分離するステップと、
（ｅ）粉砕入力部に第３または第４の画分を再注入するステップと、
（ｆ）該当する場合、第２および第４の画分または第３の画分を出力生成物として回収するステップと、を含むことを特徴とする、方法が提案される。

有利であるが、任意選択的に、該方法は、個別にまたは任意の技術的に適合する組み合わせで取得される以下の追加の特徴を含む：
＊第１の空圧分離ユニットは、粒子回収器に関連付けられた動的分類器を備える。
＊第２の画分は、ガス流から回収され、かつ第２の空圧分離ユニットに供給するガス流に機械的に搬送される。
＊第２の空圧分離ユニットは、粒子回収器に関連付けられた動的分類器を備える。
＊第３または第４の画分は、ガス流から回収され、かつ粉砕ステップの入力部に機械的に搬送される。
＊方法は、金属およびより軽い非金属を含有する粒子状材料の分離に適用され、ステップ（ｅ）は、粉砕入力部に第３の画分を再注入し、したがって、初期粒子に対してより高い割合の金属を有する最も微細な粒径を有する粒子を含む第２の画分、および初期粒子に対してより高い割合の非金属を有する最も粗い粒径を有する粒子を含む第４の画分を回収することを含む。

第２の態様によれば、プラントは、電子スクラップから生じ、かつ粒径および密度の両方の観点から不均質な粒子の混合物で構成される粒子状材料の継続的な空圧分離のためのプラントであって：
－処理用材料が供給される粉砕器と、
－粉砕から生じる粒子を含有するガス状流を、粉砕器の出力部で製造するための手段と、
－該ガス状流を受容し、かつ最も粗い粒子を含有する粒子を含有する第１の画分、および最も微細な粒子を含有する第２の画分を製造するのに好適な第１の空圧分類器と、
－該第２の画分を受容し、かつ最も粗く最も低密度の粒子を含有する第３の画分、および最も粗く最も高密度の粒子を含有する第４の画分を製造するのに好適な第２の空圧分類器と、
－第３の画分または第４の画分を粉砕器の入力部に搬送するための手段と、を組み合わせて備えることを特徴とする、プラントが提案される。

該プラントは、有利であるが、任意選択的に、個別にまたは任意の技術的に適合する組み合わせで取得される以下の追加の特徴を含む：
＊第１の空圧分類器は、粒子回収器に関連付けられた動的分類器を備える。
＊プラントは、回収器から出てくるクリーンな空気の流れを粉砕器の入力部に再注入するためのパイプをさらに備える。
＊プラントは、第２の分類器の入力部パイプ上に挿入された拡散器に第１の画分の粒子を搬送するための機械的手段をさらに備える。
＊第２の空圧分類器は、第２の粒子回収器に関連付けられた第２の動的分類器を備える。
＊プラントは、第２の回収器から出てくるクリーンな空気の流れを第２の動的分類器の入力部に再注入するためのパイプをさらに備える。
＊プラントは、粒子を第３または第４の画分から粉砕器の入力部に搬送するための機械的手段をさらに備える。

本発明は、非限定的な例として与えられ、添付の図面を参照して、その好ましい実施形態の以下の説明を読むことでより良く理解されるであろう。
導入に既に記載されている、先行技術による不均質な粒子状物質を分離する方法の一般的な計画である。 本発明の２つの変形例による不均質な粒子状物質を分離する２つの方法の２つの一般的な計画である。 図２Ａの方法を実装するためのプラントの例を示す。

導入では、用語「粗い」、「微細な」、「高密度の」、「あまり高密度ではない」などは、単独で、または比較用語もしくは相対用語と関連付けられ、当業者の目を通して、言い換えれば、実際に重複し得る範囲を網羅する所与の粒子状組成物の特徴的な中央値または平均値として見るべきであることに留意されるであろう。

まず、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、本発明による粒子状材料を分離する方法を説明する。

両方の図に共通して、それ自体が既知である手段によって予め分画され得る初期材料Ｍは、例えば５００μｍ未満の最大サイズを有する比較的広範囲の粒径の粒子を含有する空圧流Ｆ１を生成するように、ガスの流れＧ（典型的には、空気）も受容する粉砕器Ｂに導入される。

該流れＦ１は、粒子を最も粗い粒子の流れＦ２と最も微細な粒子の流れＦ３とに分離することを意図した第１の分類ユニットＣＬ１の入力部に適用される。

粗粒子の流れＦ２が粉砕器の入力部に直接リダイレクトされる従来技術の方法とは異なり、この場合、該流れは、最も低密度の粗粒子の流れＦ４および最も高密度の粗粒子の流れＦ５を生成する第２の分類器ＣＬ２において密度分類に供される。

この時点で、この方法は、処理される生成物の性質および提案される用途に応じて、２つの実装変形例に供され得る。

したがって、図２Ａに示される第１の実装では、最も高密度の粗粒子（流れＦ５）は、粉砕器Ｂの入力部にリダイレクトされ、最も低密度の粗粒子の流れＦ４は、完成品または中間品として回収される。

図２Ｂに示される第２の実装では、最も低密度の粗粒子（流れＦ４）は、粉砕器Ｂの入力部にリダイレクトされ、最も高密度の粗粒子の流れＦ５は、完成品または中間品として回収される。

同時に、最も微細な粒子の流れＦ３を回収して、別の完成品または中間品を形成する。

図２Ａにおける実装は、特に、廃棄物（電子スクラップ、製造業全般からの廃棄物、建設および公共工事部門からの廃棄物など）で構成される初期材料中の金属製品を回収するのに適用可能である。したがって、粉砕器に初期材料を継続的に供給し、粗い状態のままで処理された流れから最も軽い粒子（この場合、非金属：ポリマー、様々な鉱物など）を迅速に除去することにより、初期材料よりも微細であり、かつ実質的により高い濃度の金属（より高密度）の両方である粒子を流れＦ３で得るための特に効率的な方法が達成される。

したがって、該流れＦ３は、主に求められる完成品または中間品を直接構築する。

鉱物、ポリマーなどの状況に応じて形成される流れＦ４はまた、処理の完成品または中間品も形成し、それらの性質および提案される用途に応じて適切に再利用することができ、例えば、リサイクル業界に供給し得る。

図２Ｂにおける実装は、特に、初期生成物の最も求められる画分が最も低密度の画分（例えば、燃料として回収されたナットシェルの場合）である場合に適用可能である。この場合、最も粗く最も高密度の画分Ｆ５の迅速な抽出は、微細な粒径および低密度（この場合、例えば、燃料を形成するためにペレット化され得るナットシェル）を有する中間体または完成品の流れＦ３から特に効果的な回収を可能にする。

図３を参照すると、一方で金属、および他方で金属よりも低密度である非金属、第１に微細な粒径を有する基本的な金属画分、および第２に粗い粒径を有する基本的な非金属画分を含有する電子スクラップから回収することを意図したプラントがここで説明される。

該プラントは、最初に、入力部で（例えば、図示しない空気圧コンベアを介して）粒子状材料１０２、例えば、図示しない初期状態、特に、例えば０ｍｍ～１０ｍｍの粒径で粉砕前の電子スクラップを入力部で受容する粉砕器１００（図２Ａにおける粉砕器Ｂ）を備える。

粉砕器はまた、パイプ１０４を介して、粉砕器１００によって出力された粒子を運ぶことを意図したクリーンまたはわずかに含塵ガス（通常は空気）の流れを受容する。

該粉砕器は、任意の既知の技術（粉砕される入力材料の性質およびサイズに応じて、圧縮、衝撃、または減衰）に従って製造されてもよく、初期断片を、典型的には約５００μｍ未満の粒径を有する粉末に縮小するように設計され得る。一般に、該最大粒径は、粒子状材料中の金属粒子と非金属粒子との間の効果的な物理的分離を確保し、金属材料および非金属材料の両方を含有する粒状物の存在を可能な限り防止するために選択される。

粉砕器によって出力される粒子は、パイプ１５０へ粉砕器を通過するガス流（流れＦ１）によって、第１の空圧分離ステーション２００に輸送され、この場合、該ステーションは、例えば、すべてそれ自体が既知であるサイクロン、サックフィルタ、またはポケットフィルタ回収器を使用して、空気中に含有される粒子の１つ以上の回収器２２０に関連付けられたそれ自体が既知のタイプの動的タービン分類器２１０を備える。

分類器２１０は、収集ホッパー２１６を上回る好適な速度で回転するブレード２１４を備える回転子２１２を模式的に備える。

粒子を運ぶ気流Ｆ１は、分離器の外壁とホッパー２１６との間に位置付けられた周辺テーパーリング形状空間２１８を通じてデバイスの基部を介して輸送される。回転子のブレード２１４の領域では、粒子は、遠心分離、空圧駆動、および重力落下の組み合わせ効果に供され、その結果、最終的には、最も微細な粒子が回転子を通過し、分離器の上部出口パイプ２５０内の気流中に出るようになり、最も粗い粒子は、回転子の外側に保持され、ホッパーの底部に蓄積され、該粒子は、例えば、回転エアロック２３０によって除去される。

該分離器は、金属および非金属を含有する粉末を用いて、初期粉砕よりも実質的に高い割合の金属粒子を有する微細物の上部に出る気流において第１の回収を行うことを可能にし、その結果、非金属粒子の割合が低くなる一方で、初期粉砕に対してより高い割合の非金属を含有するより粗い粒子は、分離器２１０の底部で回収され、回転エアロック２３０を介して除去され、以下に見られるように第２の分類を受ける（流れＦ２）。

パイプ２５０は、粒子回収器２２０の入力部、例えば１つ以上のサイクロン、サックフィルタ、またはポケットフィルタに接続され、そのパラメータは、その中の懸濁液中の微細物の大部分が気流から排除されるように調整される。既に述べたように、該粒子は、金属の割合がより高い微粒子であり、処理の第１の生成物を形成する。該粒子は、回転エアロック２４０によって回収され、完成品を形成するか、または代替的にさらなる処理のために送られる（矢印２４２）（流れＦ３）。

上記プラントが電子スクラップをリサイクルするために使用される場合、該粒子は、貴金属を含む異なる金属を含んでもよく、液体懸濁液に配置されるステーションにリダイレクトされてもよく、次いで、好ましくは、例えば、文書ＷＯ２０１６／０４２４６９Ａ１に記載されているように、該当する場合、以前の磁気分離を伴う密度測定アプローチを使用して、互いに金属を分離するための１つ以上のユニットの下流にリダイレクトされてもよい。

粒子回収器２２０を離れる気流は、パイプ２５１中で熱交換器２６０に循環し、次いで抽出器ファン２７０に循環し、これは、粉砕器および分離ステーション２００中で気流を製造する。粒子がまだわずかに装入されてもよい該気流は、パイプ２５３を介して粉砕器１００の入力部に再注入される。ここで、熱交換器２６０は、特に、該粉砕器の基本動作原理が気流および輸送される粒子の温度の著しい上昇をもたらす場合、空気が粉砕器の入力部に戻る前に冷却されることを可能にすることに留意されたい。

動的タービン分類器２１０は、調整可能な分離閾値を有するタイプの有利なものであり、例えば、最大５ｍｍの粒径が入ることを可能にするように選択され、調整可能な分離閾値は、３μｍ～４００μｍである。

該第１の分離ステーション２００は、それ自体が既知のタイプの動的タービン分類器３１０のこの場合にも形成される第２の分離ステーション３００に、１つ以上の他の粒子回収器３２０、好ましくは回収器（複数可）２２０と同じタイプと組み合わせて、動作可能に接続される。

より具体的には、金属性および非金属性の両方の最も粗い粒子で構成される、分類器２１０と関連付けられた回転エアロック２３０から来る画分Ｆ２は、重力または機械的コンベア（ライン２３１）によって輸送され、分類器３１０の基部に供給するパイプ３５０に運ばれる気流に拡散器３３５を介して注入される。該分類器３１０は、有利には、分類器２１０のものと同じ構造を有し、この構造は、再度説明されず、そのような分類器自体が既知であることを思い起こす。該分類器は、最も粗く最も高密度の粒子がタービンの外側に保持され、かつホッパーの底部に蓄積されるような方法でパラメータ化される。該粒子は、回転エアロック３３０によって収集され、粉砕器１００の入力部に重力または機械的搬送ライン４５０を介して再注入される（流れＦ４）。

最も低密度の粒子は、分類器３１０の上部における気流に戻る。該流れは、パイプ３５１を介して、そこから粒子を除去する粒子回収器３２０に輸送され、この場合、プラントによって得られた処理から第２の生成物、すなわち、非金属の割合がより高い比較的粗い粉末を形成する。該粒子は、下部に蓄積され、輸送される回転エアロック３４０を介して除去され、例えば、リサイクルのために梱包される（流れＦ５）。

回収器３２０の上部は、ステーション３００を通る気流を生成する抽出器ファン３７０にパイプ３５２によって接続され、該ファンの出口は、上述の拡散器３３５にパイプ３５３、３５４を介して接続される。

レジスタ５１０、５２０、５３０、５４０は、該当する場合、以下の順番に制御され得る：
－パイプ１０４を介して、粉砕器に新鮮な空気を取り込むことを可能にするために、
－パイプ３５４を介して、ミキサー３３５に空気を取り込むことを可能にするために、
－（それ自体が既知のタイプの）最後の粒子を排除する濾過ステーション５００を介して、ファン２７０からの余分な空気を大気に排出することを可能にするために、
－濾過ステーション５００を介して、ファン３７０からの気流を大気に排出することを同様に可能にするために、

したがって、図３におけるプラントは、粒径分類および密度分類の異なるステップに頼らずに、粉砕および二重分類段階の特定の組み合わせによって、一方で、実質的により高い割合の金属を有する最も微細の粒子を含有する画分（Ｆ３）、および他方で、実質的により高い割合の非金属を有する最も粗い粒子を含有する画分（Ｆ４）を、特に効果的かつ経済的な方法で得ることを可能にする。

図３を参照して説明されるようなプラントは、図２Ｂに示される方法の変形例を実装するために、第２の分類器を形成するデバイス３００の領域中で出力される流れの割り当てを変更することによって、当業者によって容易に修正され得る。

当然、本発明は、前述の説明に限定されるものではなく、当業者は、多数の変形例またはそれに対する修正を適用することができるであろう。

Claims (13)

1. 電子スクラップから生じ、かつ粒径および密度の両方の観点から不均質である粒子の混合物で構成される粒子状材料の継続的な空圧分離のための方法であって、以下の連続ステップ：
   （ａ）前記粒子を粉砕するステップと、
   （ｂ）前記粉砕した粒子を運ぶガス流を生成するステップと、
   （ｃ）前記ガス流に対して第１の空圧分離を行い、その中に含有された前記粒子を、様々な密度の最も粗い粒子で構成される第１の画分（Ｆ２）と、最も微細な粒子で構成される第２の画分（Ｆ３）とに分離するステップと、
   （ｄ）前記第１の画分（Ｆ２）の第２の空圧分離を行い、その中に含有された前記粒子を、最も粗く最も高密度の粒子で構成される第３の画分（Ｆ５）と、最も粗く最も低密度の粒子で構成される第４の画分（Ｆ４）とに分離するステップと、
   （ｅ）粉砕入力部に前記第３の画分（Ｆ５）または前記第４の画分（Ｆ４）を再注入するステップと、
   （ｆ）前記ステップ（ｅ）において、
   前記粉砕入力部に前記第３の画分（Ｆ５）を再注入する場合は、前記第２の画分（Ｆ３）および前記第４の画分（Ｆ４）を出力生成物として回収し、または
   前記粉砕入力部に前記第４の画分（Ｆ４）を再注入する場合は、前記第３の画分（Ｆ５）を出力生成物として回収するステップと、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 第１の空圧分離ユニットが、粒子回収器に関連付けられた動的分類器を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の画分が、前記ガス流から回収され、かつ第２の空圧分離ユニットに供給するガス流に機械的に搬送される、請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法。
4. 前記第２の空圧分離ユニットが、粒子回収器に関連付けられた動的分類器を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第３または前記第４の画分が、前記ガス流から回収され、かつ前記粉砕ステップの前記入力部に機械的に搬送される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 金属およびより軽い非金属を含有する粒子状材料の分離に適用され、前記ステップ（ｅ）が、前記粉砕入力部に前記第３の画分を再注入し、したがって、初期粒子に対してより高い割合の金属を有する最も微細な粒径を有する粒子を含む第２の画分、および初期粒子に対してより高い割合の非金属を有する最も粗い粒径を有する粒子を含む第４の画分を回収することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 電子スクラップから生じ、かつ粒径および密度の両方の観点から不均質な粒子の混合物で構成される粒子状材料を継続的に空圧分離するためのプラントであって：
   －処理用材料が供給される粉砕器（１００）と、
   －前記粉砕から生じる前記粒子を含有するガス状流（Ｆ１）を、前記粉砕器の出力部で製造するための手段（５１０、１０４）と、
   －前記ガス状流を受容し、かつ最も粗い粒子を含有する第１の画分（Ｆ２）、および最も微細な粒子を含有する第２の画分（Ｆ３）を製造するのに好適な第１の空圧分類器（２００）と、
   －前記第１の画分（Ｆ２）を受容し、かつ最も粗く最も低密度の粒子を含有する第３の画分（Ｆ４）、および最も粗く最も高密度の粒子を含有する第４の画分（Ｆ５）を製造するのに好適な第２の空圧分類器（３００）と、
   －前記第３の画分（Ｆ４）または前記第４の画分（Ｆ５）を前記粉砕器の入力部に搬送するための手段（４５０）と、を組み合わせて備えることを特徴とする、プラント。
8. 前記第１の空圧分類器（２００）が、粒子回収器（２２０）と関連付けられた動的分類器（２１０）を備える、請求項７に記載のプラント。
9. 前記回収器（２２０）から出てくるクリーンな空気の流れを前記粉砕器（１００）の前記入力部に再注入するためのパイプ（２５３）をさらに備える、請求項８に記載のプラント。
10. 前記第１の画分（Ｆ２）の前記粒子を、前記第２の空圧分類器の入力パイプ（３５０）上に挿入された拡散器（３３５）に搬送するための機械的手段をさらに備える、請求項８または請求項９のいずれかに記載のプラント。
11. 前記第２の空圧分類器（３００）が、第２の粒子回収器（３２０）に関連付けられた第２の動的分類器（３１０）を備える、請求項７～１０のいずれか一項に記載のプラント。
12. 前記第２の粒子回収器（３２０）から出てくるクリーンな空気の流れを前記第２の動的分類器（３１０）の入力部に再注入するためのパイプ（３５３）をさらに備える、請求項１１に記載のプラント。
13. 前記粒子を前記第３または第４の画分から前記粉砕器（１００）の前記入力部に搬送するための機械的手段をさらに備える、請求項１１または請求項１２のいずれかに記載のプラント。