способ разделения твердых частиц в воздушном потоке и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разделения твердых частиц в воздушном потоке, преимущественно при выделении металлосодержащих отходов из электронного лома, включающий создание воздушного потока, в который вводят смесь исходного сырья с последующим его разделением и отводом выделившихся фракций, при этом тяжелую фракцию перемещают в направлении, противоположном движению воздушного потока, отличающийся тем, что разделение сырья осуществляют в пневматическом разделителе, выполненном из двух телескопических цилиндров, в котором твердые частицы перемещают по окружности порциями снизу вверх с помощью продольных лопастей, установленных на внутренней поверхности входного цилиндра, при этом тяжелую фракцию сбрасывают вниз и перемещают в направлении, противоположном движению воздушного потока к отверстию для выгрузки металлосодержащих отходов, и воздействуют дополнительным воздушным потоком.

2. Установка для разделения твердых частиц в воздушном потоке, преимущественно при выделении металлосодержащих отходов из электронного лома, содержащая пневматический разделитель твердых частиц с загрузочным бункером и приспособлением для подачи исходного сырья, патрубок, соединенный с атмосферой, патрубки вывода легких фракций и отверстие для вывода металлосодержащей фракции, средство создания воздушного потока и приспособление для регулирования аэродинамического режима разделения, отличающаяся тем, что пневматический разделитель выполнен в виде двух телескопических цилиндров, свободные торцы которых закрыты крышками, при этом цилиндры установлены с возможностью одновременного вращения относительно крышки на входном цилиндре, который снабжен приводом вращения, и вокруг своей горизонтальной оси, которая наклонена под углом вверх от входа к выходу пневматического разделителя, а внизу боковой стенки крышки входного цилиндра выполнено сквозное отверстие для вывода металлосодержащей фракции, причем телескопическое соединение выходного цилиндра с входным цилиндром образует приспособление для регулирования аэродинамического режима разделения, при этом приспособление для подачи исходного сырья размещено на крышке входного цилиндра, на внутренней поверхности которого установлены продольные лопасти, а патрубки вывода легких фракций установлены на крышке выходного цилиндра, снабженного приводом возвратно-поступательного перемещения.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на крышке входного цилиндра в нижней части выполнено не менее одного сквозного отверстия, диаметр которого не превышает высоту продольных лопастей, а на ее оси размещена заслонка, установленная с возможностью перекрытия сквозного отверстия.

4. Установка по п.2, отличающаяся тем, что приспособление для подачи исходного сырья из бункера в пневматический разделитель выполнено в виде шнека, ось которого размещена горизонтально относительно пневматического разделителя.

5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что одна стенка бункера выполнена наклонной, соединена с вибратором и установлена с возможностью перекрытия входа канала загрузочного бункера подачи исходного сырья.

6. Установка по п.2, отличающаяся тем, что по оси входного цилиндра установлен экран-отбойник.

7. Установка по п.2, отличающаяся тем, что продольные лопасти установлены под углом к образующей входного цилиндра и отогнуты по всей их длине по направлению его вращения.

8. Установка по п.2, отличающаяся тем, что выходной цилиндр расположен внутри входного цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии разделения твердых частиц в воздушном потоке и может быть использовано при выделении металлосодержащих отходов, например из электронного лома.

Известен способ разделения твердых частиц в воздушном потоке, преимущественно при выделении металлосодержащих отходов из электронного лома, включающий создание воздушного потока, в который вводят смесь исходного сырья с последующим его разделением и отводом выделившихся фракций, при этом тяжелую фракцию перемещают в направлении, противоположном движению воздушного потока (см. авторское свидетельство СССР №1554992, МКИ В 07 В 4/08, 4/00, 1988).

Недостаток известного способа заключается в недостаточных его эффективности и качестве при разделении смеси частиц, состоящих из собственно металлосодержащих отходов и неметаллических частиц, близких к ним по весу, но разных по размерам из-за различия в плотности. Это связано с тем, что отходы, предварительно измельченные до размеров 1-8 мм, как содержащие так и не содержащие металл разделяются в поле гравитационных сил в воздушном потоке. При близких значениях таких частиц по весу и подобранном для этого оптимальном расходе воздуха определенный процент неметаллических частиц будет оседать в приемный бункер для сбора металлосодержащих отходов, и наоборот, частицы металлосодержащих отходов будут уноситься с неметаллическими частицами. При этом эффективность и качество разделения определяются только временем пребывания тяжелых фракций в зоне разделения, т.е. определяются скоростью воздушного потока.

Известна установка для разделения твердых частиц в воздушном потоке, преимущественно при выделении металлосодержащих отходов из электронного лома, содержащая пневматический разделитель твердых частиц с загрузочным бункером и приспособлением для подачи исходного сырья, патрубок, соединенный с атмосферой, патрубки вывода легких фракций и отверстие для вывода металлосодержащей фракции, средство создания воздушного потока и приспособление для регулирования аэродинамического режима разделения (см. авторское свидетельство СССР №1554992, МКИ В 07 В 4/08, 4/00,988).

Недостаток известной установки заключается в недостаточных эффективности и качестве разделения металлосодержащих и неметаллических частиц, близких по весу в воздушном потоке. В этой установке эффективность и качество разделения всего лишь может быть оптимизировано на некотором значении, поскольку эти показатели зависят от времени пребывания этих частиц в зоне разделения, т. е. от скорости воздушного потока.

При этом чем больше скорость воздушного потока, тем больше сила, воздействующая на частицы одинаковой или близких по массе и тем меньше время пребывания этих частиц в зоне разделения, и наоборот, чем меньше скорость - тем меньше сила и больше время пребывания частиц в зоне разделения. И в том и в другом случае эффективность и качество будут низкие, т.к. либо металлосодержащие частицы будут уноситься с неметаллическими, либо неметаллические будут собираться в приемном бункере с металлосодержащими.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности и качества разделения твердых частиц.

Это достигается тем, что в известном способе разделения твердых частиц в воздушном потоке, преимущественно при выделении металлосодержащих отходов из электронного лома, включающем создание воздушного потока, в который вводят смесь исходного сырья с последующим его разделением и отводом частиц выделившихся фракций, при этом частицы тяжелой фракции перемещают в направлении, противоположном движению воздушного потока, согласно изобретению разделение сырья осуществляют в пневматическим разделителе, выполненном из двух телескопических цилиндров, в котором твердые частицы перемещают по окружности порциями снизу вверх с помощью продольных лопастей, установленных на внутренней поверхности входного цилиндра, при этом тяжелую фракцию сбрасывают вниз и перемещают в направлении, противоположном движению воздушного потока к отверстию для выгрузки металлосодержащих отходов, и воздействуют дополнительным воздушным потоком.

В известной установке для разделения твердых частиц в воздушном потоке, преимущественно при выделении металлосодержащих отходов из электронного лома, содержащей пневматический разделитель твердых частиц с загрузочным бункером и приспособлением для подачи исходного сырья, патрубок, соединенный с атмосферой, патрубки вывода легких фракций и отверстие для вывода металлосодержащей фракции, средство создания воздушного потока и приспособление для регулирования аэродинамического режима разделения, согласно изобретению пневматический разделитель выполнен в виде двух телескопических цилиндров, свободные торцы которых закрыты крышками, при этом цилиндры установлены с возможностью одновременного вращения относительно крышки на входном цилиндре, который снабжен приводом вращения, и вокруг своей горизонтальной оси, которая наклонена под углом вверх от входа к выходу пневматического разделителя, а внизу боковой стенки крышки входного цилиндра выполнено сквозное отверстие для вывода металлосодержащей фракции, причем телескопическое соединение выходного цилиндра с входным цилиндром образует приспособление для регулирования аэродинамического режима разделения, при этом приспособление для подачи исходного сырья размещено на крышке входного цилиндра, на внутренней поверхности которого установлены продольные лопасти, а патрубки вывода легких фракций установлены на крышке выходного цилиндра, снабженного приводом возвратно-поступательного перемещения. При этом на крышке входного цилиндра в нижней части выполнено не менее одного сквозного отверстия, диаметр которого не превышает высоту продольных лопастей, а на ее оси размещена заслонка, установленная с возможностью перекрытия сквозного отверстия.

Кроме того, приспособление для подачи исходного сырья из бункера в пневматический разделитель выполнено в виде шнека, ось которого размещена горизонтально относительно разделителя.

При этом одна стенка бункера выполнена наклонной, соединена с вибратором и установлена с возможностью перекрытия входа канала подачи исходного сырья из загрузочного бункера.

Причем по оси входного цилиндра установлен экран-отбойник, а продольные лопасти установлены под углом к образующей входного цилиндра и отогнуты по всей их длине по направлению его вращения.

Выходной цилиндр расположен внутри входного цилиндра.

На фиг.1 изображен продольный разрез установки для разделения отходов электронного лома в воздушном потоке, на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1, а на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1.

Установка содержит два телескопических цилиндра 1 и 2 - выходной и входной соответственно. При этом выходной цилиндр 1 расположен внутри входного цилиндра 1. цилиндрические поверхности которых взаимодействуют посредством соединения «шип-паз» (на чертеже условно не показано) и образующих пневматический разделитель. горизонтальная ось которых наклонена под углом вверх от входа к выходу разделителя. Открытый торец выходного цилиндра 1 закрыт крышкой 3, в средней части которой размещены один под другим два патрубка 4 и 5 вывода пыли и частиц легкой фракции, и частиц средней фракции соответственно, и оба они соединены со средствами создания воздушного потока (на чертеже условно не показаны). Выходной цилиндр 1 установлен с возможностью осевого перемещения относительно входного цилиндра 2, которые, в свою очередь, установлены с возможностью одновременного вращения вокруг своей горизонтальной оси посредством соединения «шип-паз», для чего входной цилиндр 2 снабжен валом 6, который жестко соединен с входным цилиндром 2 пилонами 7 и с приводом вращения (на чертеже условно не показан). Входной цилиндр 2 закрыт крышкой 8, закрепленной неподвижно и с осевым зазором относительно него и снабженной подшипниковым узлом 9, через который проходит вал 6. При этом крышка 8 охватывает часть боковой поверхности входного цилиндра 2, а отверстие 10 для выгрузки металлосодержащих отходов выполнено внизу крышки 8 в зоне осевого зазора. К отверстию 10 может быть герметично подсоединен контейнер дозатор, закрытый весовым клапаном 11, а под ним размещен приемный бункер 12. Внутри входного цилиндра 2 установлены под углом к его образующей продольные лопасти 13, которые отогнуты по всей длине по направлению вращения входного цилиндра 2, и экран-отбойник 14. В верхней части крышки 8 выполнено сквозное отверстие 15, к которому подсоединено приспособление для подачи исходного сырья 16, выполненное в виде шнека с загрузочным окном 17, с которым герметично соединен канал 18 загрузочного бункера 19. Ось шнека 16 расположена горизонтально относительно оси пневматического разделителя. К каналу 18 подсоединен патрубок подсоса воздуха 20, соединенный с атмосферой. Стенка 21 бункера 19 выполнена наклонной, соединена с вибратором 22 и установлена с возможностью перемещения относительно поперечного сечения выходного канала 18 для регулирования количества подаваемого в пневморазделитель исходного сырья. Патрубок 4 предназначен для отвода пыли и частиц легких фракций размером менее 1 мм типа частиц слюды, фторопласта и т.п., а патрубок 5 - для отвода частиц средней фракции - отходов полимерных материалов: пластиковая оплетка, легкая алюминиевая фольга, текстолит и т.п. При этом телескопическое соединение цилиндров 1 и 2 выполняет функцию приспособления для регулирования аэродинамического режима разделения исходного сырья. На линиях вывода пыли, частиц легкой и средней фракций могут быть установлены циклоны, сепараторы. фильтры и т.п. устройства. Внизу на крышке 8 выполнено нескольких сквозных отверстий 23 на одном радиусе, диаметр которых не превышает высоту лопасти 13, или одно продолговатое отверстие, а на подшипниковом узле 9 установлена заслонка 24 с возможностью перекрытия отверстий 23. Средняя часть крышки 3 с патрубками 4 и 5 снабжена подшипниковым узлом 25, обеспечивая вращение периферии крышки 3 с цилиндрами 1 и 2 относительно патрубков 4 и 5 и возвратно-поступательное перемещение цилиндра 1 относительно цилиндра 2, и соединена с приводом возвратно-поступательного перемещения (на чертеже условно не показана).

Работает установка следующим образом.

В бункер 19 засыпают измельченный до размера 1-8 мм лом электронных приборов и блоков и его герметизируют. Затем включают средства создания воздушного потока в пневморазделителе, например вентиляторы или пылесосы (па чертеже условно не показаны), вибратор 22 и приводы вращения шнека 16 и цилиндров 1 и 2 (на чертеже условно не показаны). За счет вибрации стенки 21 бункера 19 исходное сырье поступает по каналу 18 через загрузочное окно 17 в полость шнека 16, а затем его винтом через отверстие 15 в крышке 8 внутрь входного цилиндра 2 пневматического разделителя. После включения средств, создания воздушного потока в пневморазделителе атмосферный воздух через патрубок 20 засасывается через полость шнека 16 внутрь пневморазделителя, захватывая измельченные частицы, поступающие во входной цилиндр 2. При этом на все твердые частицы, поступающие во входной цилиндр 2, одновременно действуют две силы: сила тяжести и сила движущегося воздушного потока, отклоняющая их от вертикального падения и искривляющая траекторию их движения. Пыль, мелкие и легкие твердые частицы исходного сырья уносятся воздушным потоком к патрубку 4, а твердые частицы средней фракции тормозятся у крышки 3, падают вниз, часть которых уносится через патрубок 5 на утилизацию, а при необходимости на дальнейшую классификацию или очистку. Частицы тяжелых фракций, содержащих как металлические, так и неметаллические частицы, имеют как разную массу и размер, так и одинаковую массу, но разные размеры, что и определяет их разную траекторию движения в воздушном потоке внутри входного цилиндра 2. Для снижения вероятности уноса частиц металлосодержащей фракции, у которых траектория пути протяженная, во входном цилиндре 2 установлен экран-отбойник 14, после соударения с которым скорость их падает и они опускаются вниз. При этом основная масса тяжелых частиц начинает падать вниз сразу от места ввода исходного сырья, и накапливаться на нижней части входного цилиндра 2 вращающегося пневморазделителя. Продольные лопасти 13 входного цилиндра 2 захватывают порции твердых частиц и поднимают их вверх, а затем они начинают ссыпаться вниз, при этом на частицы воздействует воздушный поток, захватывая наиболее легкие, какими являются неметаллические частицы, и уносят их к крышке 3. Продольные лопасти 13 установлены под углом к образующей входного цилиндра 2 таким образом, что при его вращении они сбрасывают частицы в направление к отверстию 10 в крышке 8. За счет того, что лопасти 13 отогнуты в направлении вращения, это позволяет увеличить высоту подъема частиц тяжелой фракции, с которой они начинают ссыпаться вниз. Открывая заслонку 24, сообщают входной цилиндр 2 с атмосферой через отверстия 23 (одно или несколько). Поскольку отверстия 23 выполнены со стороны, с которой ссыпаются частицы тяжелой фракции, то созданный дополнительный воздушный поток уносит частицы, имеющие большую поверхность, т.е. высокие аэродинамические характеристики. Регулируя количество открываемых одновременно отверстий 23 или величину продолговатого отверстия, поддерживают наиболее эффективный режим разделения исходного сырья. Это позволяет при одной и той же длине цилиндра 2 и скорости воздушного потока увеличить время пребывания частиц в процессе их разделения за счет многократного подъема их вверх и сброса вниз и соответственно за счет многократного взаимодействия падающих частиц с воздушным потоком. Частицы металла и неметалла, имеющие одинаковую массу, но разные размеры, а следовательно, и поверхность, обладают разной «парусностью», т.е. разными аэродинамическими характеристиками. При этом неметаллические частицы имеют большую поверхность и, следовательно, на них будет действовать сила воздушного потока больше, чем на частицы металла при их одинаковой массе, что увеличивает вероятность их уноса. Металлические частицы по наклонной поверхности входного цилиндра 2 перемещаются к крышке 8 и через отверстие 10 в ней попадают в контейнер-дозатор. После накопления в нем определенной их массы срабатывает весовой клапан 11 и вся масса металлических частиц ссыпается в приемный бункер 12. Клапан 11 закрывается и все повторяется сначала. Это дает возможность увеличить эффективность уноса неметаллических частиц. Угол наклона осей цилиндров 1 и 2 и угол установки на нем лопастей 13 выбирают из условия обеспечения высоких показателей эффективности и качества разделения исходного сырья. Из этих условий также подбираются скорости вращения шнека 16 и цилиндра 2. Одновременное вращение выходного и входного цилиндров 1 и 2 обеспечивает также перемещение частиц легкой и средней фракций (которые по тем или иным причинам сразу не попали в соответствующие патрубки 4 и 5), выпадающих вниз на внутреннюю поверхность выходного цилиндра 1, вверх и ссыпание их вниз, что обеспечивает повышение эффективности уноса частиц этих фракций. Для обеспечения поддержания оптимального режима или возможности регулирования аэродинамического режима разделения частиц при максимальных эффективности и качестве разделения исходного сырья выходной цилиндр 1 перемещают приводом возвратно-поступательного перемещения (на чертеже не показан) вдоль оси относительно входного цилиндра 2, тем самым уменьшая или увеличивая путь движения частиц и, соответственно, время пребывания их в зоне разделения. Наличие подшипникового узла 25 и соединения «шип-паз» обеспечивают осуществление осевого перемещения выходного цилиндра 2 относительно входного цилиндра 1 при их одновременном вращении.

Выполнение стенки 21 подвижной относительно загрузочного канала 18 дает возможность регулирования количества подаваемого исходного сырья на разделение.

В таблице приведены экспериментальные данные, полученные на опытной установке для разделения твердых частиц, содержащих металл, в воздушном потоке.

№ эксп.	Скорость вращения, об/мин	Расход воздуха, м 3/с	Время экспер., мин.	Исходное сырье, кг	Фракции
					Тяжелая/металл, кг/кг	Средняя, кг	Легкая, кг
1	18	0,144	3,5	3,5	1,8/1,75	1,5	0,2
2	18	0,144	3,5	3,5	1,3/1,28	2,1	0,1
3	18	0,144	3,5	3,5	1,3/1,27	1,4	0,8

Из таблицы видно, что металлосодержащая часть отходов в выделенной тяжелой фракции составляет 97-98%, что является высоким показателем качества разделения смеси.

Таким образом, использование изобретения повысит эффективность и качество процесса разделения твердых частиц в газовом потоке, особенно при разделении металлосодержащих отходов электронного лома.