ES2909669T3 - Procedimiento para la separación de materiales - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para la separación de materiales (12, 14) en una mezcla (16) de materiales, que comprende: a) introducir una mezcla (16) de al menos dos materiales (12, 14) de tipo químicamente diferente dentro de un recipiente (18); b) introducir unos medios (24) de segregación en el recipiente; c) hacer oscilar una estructura (30) deflectora ubicada centralmente en el recipiente a una primera frecuencia y una primera amplitud; y d) provocar el meneo del recipiente a través de la estructura deflectora oscilante para dar como resultado la separación de al menos dos materiales dentro del recipiente; y caracterizado por que: la estructura deflectora consta de un árbol (32) central sobre el que se ubica una pluralidad de discos (34), cada disco que incluye uno o más caminos (56) a través del mismo para el paso del contenido del recipiente.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la separación de materiales
La presente invención se refiere a un procedimiento para la separación de materiales y más particularmente, aunque no exclusivamente, a un procedimiento para la separación de materiales basándose en sus densidades mediante el meneo de los materiales en un medio de segregación en condiciones seleccionadas. El procedimiento encuentra aplicación específica en la separación de plásticos de residuo y extracción de minerales.
El reciclaje de materiales de desecho se ha convertido en la actualidad en un importante impulsor ambiental. En este sentido, el reciclaje de plásticos ocupa un lugar destacado en la agenda, ya que estos no son biodegradables. Para reciclar plásticos se requiere que los desechos plásticos puedan separarse en materiales químicamente distintos. Como resultado, se han propuesto muchas técnicas, principalmente basadas en separar los diferentes plásticos por su densidad. En consecuencia, las técnicas conocidas usan separación por gravedad en tanques de flotación o removido para crear una fuerza centrífuga para la separación. Estas técnicas no pueden separar “plásticos mixtos” de menor valor (que no sean botellas) que actualmente solo pueden separarse mediante costosas tecnologías ópticas o de IR.
Los plásticos más comunes en los residuos son las poliolefinas, el polietileno (PE) y el polipropileno (PP). En el reciclaje sólo tienen valor cuando se recuperan los materiales puros. Lamentablemente, como la densidad del PE se sitúa entre 0,92 y 0,97 g/cm3, y la del PP se sitúa entre 0,9 y 0,91 g/cm3, las técnicas estándar antes mencionadas no pueden proporcionar una segregación suficiente para recuperar el PE y el PP con suficiente pureza para el reciclaje.
Se ha encontrado cierto éxito en la separación del PE y el PP mediante el uso de procedimientos que emplean una carga electrostática; burbujear gas a través de la mezcla; disolver una parte de la mezcla; y pasar por múltiples tanques de flotación.
La aplicación de técnicas de separación novedosas y eficientes para el procesamiento de extracción de minerales es de suma importancia debido a la necesidad constante de separar los minerales valiosos de los minerales de desecho en la extracción de menas. Mena es un término utilizado para describir un agregado de minerales a partir del cual se puede minar y extraer de manera rentable un constituyente valioso, especialmente un metal. La mayoría de los depósitos de rocas contienen metales o minerales, pero cuando la concentración de minerales o metales valiosos es demasiado baja para justificar el minado, se considera material de desecho o ganga. Dentro de un cuerpo de mena, los minerales valiosos están rodeados de ganga y la función principal del procesamiento de minerales es liberar y concentrar esos minerales valiosos.
Se han aplicado varias técnicas para separar los minerales valiosos: Clasificación, basada en apariencia, color, textura, propiedades ópticas y radiactividad; Separación por gravedad y en medio denso, estando la separación basada en la gravedad específica del mineral valioso en relación con la ganga y los medios de segregación, por ejemplo agua o para separación en medio denso, una mezcla de agua, magnetita o ferrosilicio; Separación magnética, con la separación basada en diferencias naturales o inducidas en la susceptibilidad magnética de los minerales dentro de la mena; y flotación en espuma, que proporciona separaciones basadas en las propiedades químicas superficiales de un mineral, ya que la propiedad superficial natural o modificada del mineral determina su capacidad para adherirse a una burbuja de aire y flotar hasta la superficie.
La separación en medio denso se basa no solo en la diferencia entre la gravedad específica de las partículas, sino que también aprovecha la variación en la gravedad específica efectiva (SG) de un medio fluido. A menudo se usan productos químicos para separaciones a escala de laboratorio, mientras que las lechadas en medio denso se usan más a escala industrial. Los separadores de minerales densos típicos son: Esclusas convergentes, el concentrador de cono de reichert, concentradores en espiral, cribas y concentradores de gravedad centrífuga.
El documento US 3076547 describe un aparato sónico para la separación de materiales.
Es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para la separación de materiales en una mezcla de materiales de tipo y densidad químicamente diferentes que no utilice un procedimiento que emplee separación por gravedad estándar; crear una fuerza centrífuga; una carga electrostática; burbujear gas a través de la mezcla; disolver cualquier parte de la mezcla; o múltiples tanques de flotación.
Es un objeto de al menos un modo de realización de la presente invención proporcionar un procedimiento para la separación de partículas plásticas de una mezcla de plásticos de tipo químicamente diferente que sea más económico en términos de capital y mantenimiento en comparación con los sistemas de separación de la técnica anterior, particularmente aquellos que utilizan una tecnología de IR y óptica.
Es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para la separación de materiales en una mezcla de materiales que se puede realizar como un procedimiento continuo, semicontinuo o alimentado por lotes.
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para la separación de materiales en una mezcla de materiales, que comprende:
a) introducir una mezcla de al menos dos materiales de tipo químicamente diferente dentro de un recipiente; b) introducir unos medios de segregación en el recipiente;
c) hacer oscilar una estructura deflectora ubicada centralmente en el recipiente a una primera frecuencia y una primera amplitud; y
d) provocar el meneo del recipiente a través de la estructura deflectora oscilante para dar como resultado la separación de al menos dos materiales dentro del recipiente; y
caracterizado por que:
la estructura deflectora consta de un árbol central sobre el que se ubica una pluralidad de discos, cada disco que incluye uno o más caminos a través del mismo para el paso del contenido del recipiente.
Los presentes solicitantes han descubierto sorprendentemente que menear la mezcla usando un deflector oscilante ubicado centralmente provoca la separación. Esto contrasta con los reactores de tanque de removido conocidos en los que un impulsor agitado mecánicamente provoca la mezcla de componentes, por ejemplo para polimerización y cristalización. El meneo puede considerarse como una forma de agitación, aunque se distingue porque no incluye el removido, que es típico de la agitación. Menear puede considerarse como sacudir.
Además, se ha encontrado que la primera amplitud y la primera frecuencia pueden seleccionarse para ayudar en la separación de los materiales. En un modo de realización, la primera amplitud y/o la primera frecuencia pueden variarse, en uso, para mejorar la separación. De esta forma, la frecuencia puede incrementarse a medida que la separación comienza a incrementar la eficiencia.
Preferiblemente, los medios de segregación se hacen circular a través del recipiente. Más preferiblemente, los medios de segregación se extraen de una base del recipiente y se recirculan de vuelta a la parte superior del recipiente. Alternativamente, los medios de segregación se extraen de una parte superior del recipiente y se recirculan de vuelta a la parte inferior del recipiente. La dirección se elige para aplicar una contracorriente de los medios de segregación. Se ha encontrado que la velocidad de la circulación también puede usarse para ayudar en la separación de los materiales.
La estructura deflectora consta de un árbol central sobre el que se ubica una pluralidad de discos, los discos que incluyen uno o más caminos a través de los mismos para el paso del contenido del recipiente. De esta forma, los discos inducen el movimiento de la mezcla y los medios de segregación, al mismo tiempo que proporcionan una ruta a través de la cual los materiales pueden moverse hacia cualquiera de los extremos del recipiente. Se ha descubierto que se puede utilizar la variación del número y el tamaño de los caminos a través de los discos para ayudar a la separación de los materiales. También se ha encontrado que variar la separación entre los discos puede ayudar a la separación de los materiales.
Preferiblemente, los medios de segregación consisten en un fluido. Más preferiblemente, los medios de segregación consisten en un líquido. En un modo de realización, los medios de segregación consisten en agua. Los medios de segregación se pueden seleccionar de un grupo que comprende: mezclas de disolventes, alcohol isopropílico o una solución salina.
Preferiblemente, la mezcla incluye al menos un primer material que tiene una primera densidad en un primer rango de densidad y al menos un segundo material que tiene una segunda densidad en un segundo rango de densidad. En un primer modo de realización, el primer y segundo rangos de densidad se solapan y los medios de segregación tienen una densidad dentro del solapamiento. Se ha encontrado que el procedimiento permite la separación de materiales con intervalos de densidad superpuestos. Cuando se menea la mezcla, el material más ligero se moverá hacia la parte superior del recipiente y el material más pesado se moverá hacia la parte inferior del recipiente.
En el primer modo de realización, los materiales son las poliolefinas, el polietileno (PE) y el polipropileno (PP). De esta manera, se pueden separar el PE y el PP difíciles de separar en las mezclas de plásticos de residuo. Preferiblemente, la mezcla es una mezcla triturada. Más preferiblemente, la mezcla triturada está en forma de escamas. Más preferiblemente, la mezcla incluye escamas 2D que pueden considerarse como películas delgadas, es decir, un espesor de < 50 micrones. Por lo tanto, la separación de películas delgadas de plástico se puede lograr con la presente invención. Se cree que al mover rápidamente las escamas 2D bajo oscilación, las fuerzas de fricción estática no pueden acumularse entre las escamas 2D que, de lo contrario, las mantendrían juntas y evitarían la separación.
En el primer modo de realización, el procedimiento puede incluir una fase de separación previa para proporcionar una mezcla de materiales que tengan rangos de densidad solapados. Para plásticos de desecho, la mezcla triturada puede separarse inicialmente en plásticos de alta y baja densidad para proporcionar una mezcla con aproximadamente el mismo rango de densidad. Se puede usar cualquier procedimiento conocido para realizar la separación inicial, como los procedimientos expuestos en la técnica anterior. Alternativamente, la fase de separación previa se puede lograr con el mismo aparato de la presente invención, pero con medios de segregación apropiados, es decir, unos cuya densidad se sitúe entre los valores de densidad alta y baja de los plásticos que se están separando.
En un segundo modo de realización, el primer y segundo rangos de densidad son distintos y los medios de segregación tienen una densidad mayor que el primer y segundo rangos de densidad. Se ha encontrado que al menearse, el primer y segundo materiales flotarán y se separarán para formar un apilamiento en la parte superior del recipiente.
En un tercer modo de realización, el primer y segundo rangos de densidad son distintos y los medios de segregación tienen una densidad menor que el primer y segundo rangos de densidad. Se ha encontrado que al menearse, el primer y segundo materiales se hundirán y se separarán para formar un apilamiento en la parte inferior del recipiente.
De esta forma, se ha encontrado que la separación ocurre sin requerirse que los medios de separación tengan una densidad entre los materiales que se están separando. Esto permite ventajosamente que se utilicen medios de segregación más baratos, tales como agua.
La mezcla puede incluir minerales. Como alternativa o adicionalmente, la mezcla puede incluir metales. En un modo de realización, la mezcla es una mena. De esta forma, los minerales y metales valiosos pueden extraerse utilizando la presente invención.
Preferiblemente, los medios de segregación se desgasifican antes de introducirlos dentro del recipiente. Esto contrasta con las técnicas anteriores en las que se introducen burbujas de gas en el recipiente. Se ha descubierto que la desgasificación de los medios de segregación mejora la eficiencia de la separación. Más preferiblemente, el recipiente funciona a presión negativa. Con la desgasificación, esto también puede mejorar la eficiencia de la separación.
Preferiblemente, la estructura deflectora se hace oscilar mediante el uso de un motor ubicado en un extremo del árbol. De esta manera, el árbol es golpeado a la amplitud y la frecuencia para menear el contenido del recipiente. Puede haber una pluralidad de recipientes dispuestos para proporcionar una segregación en cascada. Los medios de segregación pueden variar entre los recipientes para mejorar la segregación. La amplitud y la frecuencia también pueden variar entre los recipientes.
Alternativamente, puede haber una pluralidad de estructuras deflectoras en un solo recipiente. Más preferiblemente, las estructuras deflectoras están separadas a lo largo de un recipiente con forma de tanque, entre una entrada y una salida en extremos opuestos. En este modo de realización, "ubicado centralmente" significa lejos de las paredes del recipiente. Las estructuras deflectoras pueden estar dispuestas en una matriz. Preferiblemente, el recipiente con forma de tanque está inclinado. Esto ayuda al paso de los medios de segregación recirculantes. Más preferiblemente, hay dos salidas, una en la parte superior del recipiente y otra en la parte inferior del recipiente. De esta forma, los materiales separados pueden bombearse fuera del recipiente.
Preferiblemente, el procedimiento incluye medios para retirar un material separado del recipiente. Los medios pueden retirar el material de la parte superior o de la parte inferior del recipiente. Los medios pueden incluir la retirada de un material de un apilamiento de materiales. Dichos medios pueden ser espumadores, una succión por vacío, flujos de agua u otras técnicas que prevean la retirada de una capa de material en el recipiente.
A continuación se describirán modos de realización de la presente invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos, de los cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un recipiente en el que se ha recortado una parte para mostrar una estructura deflectora para el uso en un procedimiento para la separación de materiales según un modo de realización de la presente invención;
la figura 2 muestra una vista superior de un diseño de disco utilizado en la estructura deflectora de la figura 1; la figura 3 es una vista esquemática que ilustra las etapas de un procedimiento para separar plásticos según un modo de realización de la presente invención;
la figura 4 es una vista esquemática que ilustra las etapas en un procedimiento para separar materiales según otro modo de realización de la presente invención; y
la figura 5 es una ilustración esquemática de un recipiente que incluye una pluralidad de estructuras deflectoras para el uso en un procedimiento para la separación de materiales según un modo de realización de la presente invención.
Inicialmente se hace referencia a la figura 1 de los dibujos que ilustra un aparato para su uso en un procedimiento, generalmente indicado por el número de referencia 10, para la separación de una mezcla de al menos un primer material 12 y al menos un segundo material 14, según la presente invención.
Los materiales 12, 14 son preferiblemente partículas de tipos químicamente diferentes, teniendo el primer material una primera densidad en un primer rango de densidad y teniendo el segundo material una segunda densidad en un segundo rango de densidad. La mezcla 16 se alimenta dentro de un recipiente 18 junto con un medio de segregación. El medio de segregación es un líquido, preferiblemente agua. En un primer modo de realización, el primer y segundo rangos de densidad se solapan y el medio de segregación tiene una densidad dentro del solapamiento. En un segundo modo de realización, el primer y segundo rangos de densidad son distintos y el medio de segregación tiene una densidad mayor que el primer y segundo rangos de densidad. En un tercer modo de realización, el primer y segundo rangos de densidad son distintos y el medio de segregación tiene una densidad menor que el primer y segundo rangos de densidad. De esta manera, la separación puede ocurrir sin requerir que los medios de separación tengan una densidad entre los materiales que se están separando. Esto permite ventajosamente que se utilice el medio de segregación más barato, el agua.
El recipiente 18 es sustancialmente cilíndrico y tiene una altura mayor que su diámetro. La capacidad del recipiente se puede configurar para adaptarse a la cantidad de materiales y se puede escalar fácilmente desde un sistema de sobremesa de 500 ml hasta un tanque de 10.000 a 20.000 litros. Hay un primer puerto 20 de entrada a través del cual se introduce la mezcla 16. Se proporciona un segundo puerto 22 de entrada para los medios 24 de segregación. La introducción de la mezcla 16 y los medios 24 de segregación puede referirse como la etapa 46 de llenado. La mezcla 16 y los medios 24 de segregación pueden mezclarse antes de ser introducidos a través de un solo puerto, si se desea. La entrada 22 separada para los medios 24 de segregación permite que los medios de segregación se retiren a través de una salida 23 y se bombeen 25 de vuelta a la entrada 22 para su recirculación. La velocidad de la bomba 25 se puede variar.
Con referencia a la figura 1, que ilustra una sección recortada del recipiente 18, se muestra una estructura deflectora, generalmente indicada por el número de referencia 30, dispuesta verticalmente en el centro del recipiente 18, y que se extiende entre la parte 26 superior y la parte 28 inferior del recipiente 18. La estructura 30 deflectora tiene un árbol 32 central sobre el que se ubica una serie de discos 34(a)-(d). Con fines ilustrativos, solo se muestran cuatro discos 34. Los discos 34 están montados perpendicularmente al árbol 32 para que irradien a través del recipiente 18 hasta casi llegar a la pared 36 lateral. El número y la posición de los discos 34 se pueden variar en el árbol 32.
La base 38 del árbol 32 se apoya en la parte 28 inferior del recipiente, pero en una sujeción deslizante, lo que permite que el árbol 32 se mueva longitudinalmente sobre su propio eje central, verticalmente con respecto al recipiente 18. Los discos 34 están fijados al árbol 32 de tal manera que los mismos también se mueven longitudinalmente cuando se mueve el árbol 32. El movimiento del árbol 32 se logra mediante el uso de un motor 40 con actuador de movimiento lineal fijado al extremo 42 superior del árbol 42.
El motor 40 proporciona un movimiento lineal al árbol 32 en el eje central. El movimiento es un golpe, siendo un movimiento hacia atrás y hacia adelante, para extender el árbol 32 dentro del recipiente en una distancia establecida, referida como la amplitud. También se puede establecer la frecuencia de los golpes, de modo que el árbol 32 actúe como un pistón, moviendo continuamente los discos 34 hacia arriba y hacia abajo dentro del recipiente 18. El movimiento de los discos 34 dentro del recipiente 18 menea el contenido del recipiente 18, siendo el mismo la mezcla 16 y los medios 24 de segregación. Esta etapa 48 de meneo puede funcionar durante un tiempo fijo, puede ser para pulsos breves repetidos o puede detenerse y comenzar entre comprobaciones para determinar el grado de separación del contenido del recipiente. Se ha de observar que el árbol 32 no gira, por lo que no hay acción de removido.
La etapa 48 de meneo está controlada por el circuito 52 que hace funcionar el motor 40 y determina la amplitud y la frecuencia requeridas para obtener una separación óptima. La amplitud y la frecuencia determinan la energía introducida en el procedimiento 10 y pueden seleccionarse para mezclas particulares. Se ha de observar que la amplitud y la frecuencia se pueden ajustar durante la separación.
El contenido del recipiente, que consta de la mezcla 16 y los medios 24 de segregación, se menea por contacto repetido con los discos 34. Los discos 34 están diseñados para proporcionar un área 54 superficial suficiente para el contacto con el contenido del recipiente y, al mismo tiempo, permitir que la mezcla 16 y los medios 24 se muevan entre los discos 34 a través de los caminos 56. La figura 2(a) muestra un modo de realización para un disco 34. El disco 2(a) es sustancialmente circunferencial con una configuración en forma de estrella. Tiras sustancialmente rectangulares largas 58 y cortas 60 se extienden desde el árbol 32 y se extienden alternativa y equidistantemente desde el árbol 32. El espacio 62 entre las tiras 58, 60 y el consiguiente espacio entre los extremos 64 de las tiras 60 cortas y la pared 36 lateral del recipiente 18 proporcionan el camino 56 para el movimiento de fluidos a través del recipiente 18. Los discos 34 pueden ser de cualquier forma y tamaño, siempre que sean proporcionales al tamaño del recipiente 18, con caminos para el movimiento del fluido que son de nuevo proporcionales al tamaño del recipiente 18.
Los discos 34 son comparativamente delgados en comparación con la altura del recipiente 18 y pueden considerarse como paletas, aunque como se dijo anteriormente, no giran como ocurriría si la estructura 30 deflectora fuera un impulsor en un tanque de mezcla. Igualmente, la estructura 30 deflectora de la presente invención contrasta directamente con las estructuras deflectoras conocidas que se utilizan en los tanques de mezcla. Las estructuras deflectoras de la técnica anterior son típicamente barras o varillas dispuestas verticalmente separadas equidistantemente alrededor del borde exterior del tanque que están fijas en su posición y no se mueven durante el funcionamiento del tanque.
En un modo de realización, los discos 34 están igualmente separados a lo largo del árbol 32. La separación se basa en el tamaño de partícula de los materiales que se separan y es proporcional al tamaño del recipiente 18. En un modo de realización alternativo, los discos 34 se concentran juntos en el centro del recipiente 18 y se separan más hacia la parte 26 superior y la parte 28 inferior.
En el primer modo de realización, el primer material 12 y el segundo material 14 tienen un primer y un segundo rangos de densidad que son distintos o pueden solaparse. El medio 24 de segregación tiene una densidad entre la primera y la segunda densidades o dentro del solapamiento. Al menear la mezcla 48, el primer material 12 y el segundo material 14 se separarán con el material 12 más pesado moviéndose hacia la base 28 del recipiente 18 y el material 14 más ligero moviéndose hacia la parte superior del recipiente 18. Se dejará una capa de medios 24 de segregación entre las capas de material 12, 14. El meneo facilita la separación, es decir, es una separación mejor y más rápida (más pura) que no menear o una simple agitación. Esta etapa 50 de separación permite extraer primero el primer material 12 a través de una salida 68 en la base 28 del recipiente 18. Los medios 24 de segregación también se pueden extraer y filtrar para reutilizarlos o recircularlos a través de la bomba 25. Finalmente, el segundo material 14 puede extraerse. Los materiales 12, 14 separados pueden luego empaquetarse individualmente y transportarse a otros sitios de fabricación y procesamiento para nuevos usos.
En el segundo modo de realización, el primer material 12 y el segundo material 14 tienen un primer y segundo rangos de densidad que son distintos y los medios 24 de segregación tienen una densidad mayor que el primer y segundo rangos de densidad. Al mover la mezcla 48, los materiales 12, 14 flotarán, subiendo a la parte superior del recipiente 18. Al subir, los materiales 12, 14 se separarán para proporcionar un apilamiento de materiales 12, 14 en dos capas en la parte superior del recipiente 18. Estos materiales 12, 14 casi puros se pueden extraer por separado del recipiente 18. Los medios 24 de segregación también se pueden extraer para su reutilización.
El corolario también se aplica. Si se usa una densidad más baja del medio 24 de segregación en comparación con los dos materiales 12, 14, al menear la mezcla 48, los materiales 12, 14 se hundirán y se separarán en un apilamiento de capas individuales en la base del recipiente 18.
Esto significa ventajosamente que cualquier material puede separarse mediante agua en lugar de los disolventes caros y a menudo inflamables usados como medios de segregación en los procedimientos de separación de la técnica anterior.
El procedimiento 10 es adecuado para la separación de residuos plásticos y, en particular, para la separación de polipropileno y polietileno.
Es común que los materiales reciclables se recojan juntos y, por lo tanto, puede que se requiera una fase 44 de clasificación inicial. La misma generalmente consistirá en separar papel, metal y plástico. Los plásticos recolectados generalmente representan botellas, botes, bandejas de alimentos, paquetes y películas de varios espesores dependiendo de su propósito inicial. Cada uno está hecho de uno o más plásticos que deben separarse para su reutilización. Actualmente, muchos artículos están provistos de una identificación, en forma de un número dentro de un triángulo de flechas, para mostrar el tipo de plástico que los compone. Hay siete números, el tereftalato de polietileno (PET) que tiene el número 1; el polietileno de alta densidad (HDPE) que tiene el número 2; el cloruro de polivinilo (PVC) que tiene el número 3; el polietileno de baja densidad (LDPE) y el polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) ambos que tienen el número 4; el polipropileno (Pp ) que tiene el número 5; el poliestireno (PS) que tiene el número 6; con el número 7 que se da a otros plásticos diversos.
Si bien se puede realizar alguna clasificación manual, es típico que se requiera un enfoque como se describe en la técnica anterior. De esta forma, se reduce el riesgo de contaminación. Los plásticos normalmente se trituran o muelen para obtener escamas de material individual que tienen unas dimensiones inferiores a 5 mm, pero para las películas esto puede tener un espesor inferior a 50 micrones. Cuando el espesor es tan pequeño, las escamas pueden denominarse 2D en contraste con otras escamas 3D. Las escamas se pueden lavar para eliminar cualquier residuo que se haya adherido a las mismas durante el uso.
La separación de escamas 2D ha resultado ser difícil, particularmente para procedimientos que dependen de la densidad del plástico como diferenciador para la separación. Estas películas en escamas 2D no se segregan muy bien principalmente porque la fricción estática entre las escamas es tan grande que supera la fuerza de segregación natural que surge de la densidad de los plásticos. En la presente invención, estas escamas 2D se pueden separar. El procedimiento 10 puede comenzar con una fase 44 de clasificación previa como se describe anteriormente que finalmente produce escamas 16 de plástico mixtas con densidades de aproximadamente el mismo rango. El procedimiento 10 luego continúa con la introducción de escamas 16 de plástico mixtas dentro del recipiente 18 en la fase 46 de llenado.
En el modo de realización preferido, los plásticos 16 mixtos comprenden polipropileno 12 y polietileno 14, que puede haber sido el residuo recuperado de una fase anterior de separación que no logró distinguir estos componentes debido a que tenían aproximadamente el mismo rango de densidad. Los medios 24 de segregación consisten en un fluido que es alcohol isopropílico cuya densidad puede variarse diluyéndolo con agua.
Los plásticos 16 mixtos y los medios 24 de segregación se pueden introducir en el recipiente en cualquier orden, ya que esto tiene un efecto insignificante en el procedimiento 10 de separación. La proporción de los plásticos 16 mixtos respecto a los medios 24 de segregación, sin embargo, tiene un efecto. La separación puede ocurrir en una escala de tiempo muy reducida si la proporción de plástico 16 respecto a los medios 24 es baja. Se ha demostrado que la separación ocurre en proporciones de un 40% de escamas respecto a un 60% de medios, aunque los mejores resultados se producen con una carga de escamas de no más de un 30 %.
Haciendo referencia a la figura 3, se presentan las fases del procedimiento 10. Después de la fase 46 de llenado está la fase 48 de meneo. La etapa 48 de meneo golpea el árbol 32 a una amplitud y frecuencia deseadas. Esta amplitud y frecuencia se pueden ajustar durante la separación. De esta forma, se puede realizar el aflojamiento de la mezcla 16 plástica donde la proporción de mezcla 16 plástica respecto a los medios 24 de segregación es mayor, a una primera frecuencia, y luego la separación se puede lograr de manera óptima aumentando la frecuencia.
Al menear la mezcla 48, el polietileno 12 y el polipropileno 14 se separarán con el polietileno 12 más pesado moviéndose hacia la base 28 del recipiente 18 y el polipropileno 14 más ligero moviéndose hacia la parte superior del recipiente 18. Cada capa de material plástico incluirá tanto escamas 2D como 3D. Se dejará una capa de medios 24 de segregación entre las capas de plástico. Esta etapa 50 de separación permite extraer primero las escamas de polietileno 12 a través de una salida 68 en la base 28 del recipiente 18. Los medios 24 de segregación también se pueden extraer y filtrar para su reutilización. Finalmente se puede extraer el polipropileno 14. A continuación, el polipropileno 14 y el polietileno 12 pueden lavarse, si se desea, antes de agruparlos y transportarlos a un sitio de plásticos adecuado para fabricar nuevos productos.
Si bien esto describe el procedimiento para dos polímeros, el procedimiento de separación de la presente invención se puede usar en más de dos materiales. El más ligero subirá, el más pesado bajará. Por lo tanto, si tenemos tres polímeros el PP, el LLDPE y el HDPE, por ejemplo, el PP y el LLDPE subirán y e1HDPE bajará. Luego separamos estas dos corrientes y luego hacemos una etapa separada para separar el PP y el LLDPE.
Como se ha detallado anteriormente, la amplitud y frecuencia de oscilación del deflector y el diseño de los discos pueden optimizarse para mejorar la separación. Una característica adicional que se puede utilizar es controlar el flujo de los medios de segregación a través del recipiente.
Si consideramos una mezcla de polímeros en una columna de agua como ejemplo. Cuando meneamos la mezcla, el apilamiento de polímero subirá pero además se separará y el polímero más ligero terminará en la parte superior. Sin embargo, si luego aplicamos una contracorriente de agua, en este caso de arriba hacia abajo poniendo agua en la parte superior del recipiente y extrayéndola de la parte inferior del recipiente, entonces el flujo de agua conducirá las partículas más pesadas hacia abajo. Al controlar cuidadosamente el flujo de agua, podemos separar más fácilmente los polímeros pesados de los ligeros. Lo que se controla es la velocidad del flujo de agua a través del recipiente. Los polímeros separados se extraen en orden.
En este caso, el flujo de agua que baja por el recipiente se puede utilizar para barrer el polímero fuera de la parte inferior del recipiente (en el caso de polímeros ligeros).
Lo contrario también funcionará si tenemos una mezcla de polímeros con una densidad mayor que el agua. En este caso, el agua fluye hacia arriba por el recipiente a la velocidad necesaria para que el más ligero de los polímeros “pesados” se eleve.
El procedimiento con control de agua también se puede utilizar para realizar tres separaciones en un solo recipiente. Por ejemplo, el PP y el HDPE (más ligero que el agua) y el ABS más pesado que el agua. Si meneamos la mezcla de tres polímeros con agua como medio de segregación y establecemos un flujo de agua descendente a través del recipiente, el PP termina en la parte superior del recipiente. El HDPE y el a Bs son barridos. E1HDPE se puede barrer con el flujo de agua, pero el ABS se asienta en la parte inferior y se puede retirar razonablemente puro.
Los inventores encontraron que la combinación de controlar el flujo de los medios de segregación a través del recipiente con el meneo proporcionó un resultado inesperado.
El procedimiento 10 también es adecuado para la separación de minerales y metales valiosos de los minerales de desecho tras la extracción de menas. Mena es un término utilizado para describir un agregado de minerales a partir del cual se puede minar y extraer de manera rentable un constituyente valioso, especialmente un metal. La mayoría de los depósitos de rocas contienen metales o minerales, pero cuando la concentración de minerales o metales valiosos es demasiado baja para justificar el minado, se considera material de desecho o ganga. Dentro de un cuerpo de mena, los minerales valiosos están rodeados de ganga y la función principal del procesamiento de minerales es liberar y concentrar esos minerales valiosos.
El procedimiento 10, es como se detalla en las figuras anteriores, siendo la mezcla 16 mena que incluye un primer material 12 de al menos un mineral valioso y un segundo material 14 que es el material de ganga indeseable. La mezcla 16 puede clasificarse 44 previamente visualmente y luego alimentarse a través de un procedimiento de trituración para proporcionar partículas finas, como un polvo. Los materiales 12 y 14 tendrán distintas densidades, siendo ambas relativamente altas. Los medios 24 de segregación consisten en agua. Si bien la misma tiene una densidad menor que ambos materiales 12, 14, la presente invención puede lograr la separación de los materiales en contraste con las disposiciones de la técnica anterior. El agua también proporciona un procedimiento más barato. Las etapas del procedimiento se siguen como se detalla en la figura 3. La etapa 48 de meneo tiene una serie de variables y la separación 50 se hace posible controlando estas variables. Las variables son: el diseño del disco; la energía introducida en el sistema, es decir, la frecuencia y la amplitud; la separación de los discos y la velocidad de recirculación del agua.
A continuación se hace referencia a la figura 4 de los dibujos que ilustra un sistema en cascada, generalmente indicado por el número de referencia 70, según un modo de realización de la presente invención. El sistema 70 comprende una serie de recipientes en una disposición en cascada para proporcionar sistemas 10a-d de segregación separados, cada uno de los cuales procesa una mezcla 16 de plásticos y medios 24 de segregación para separar materiales químicamente diferentes. En esta disposición 70, la densidad de los medios de segregación se puede seleccionar para que se sitúe entre los plásticos que se producirán y los que se moverán para su posterior segregación en un sistema 10a-d posterior. Por lo tanto, los medios de segregación variarán para cada recipiente. Cada recipiente tendrá una estructura 30 deflectora como se describe en el presente documento con referencia a las figuras 1 y 2 y cada sistema funcionará como se describe en el presente documento con referencia a la figura 3. Las variables para cada recipiente se pueden controlar por separado para proporcionar las condiciones más eficientes dependiendo de las mezclas que se separen en cada fase.
Dichas disposiciones en cascada también se pueden usar para separar una mezcla de más de dos materiales usando agua como medios de segregación y controlando su flujo a través de la serie de recipientes como se describió anteriormente en el presente documento. Por tanto, podemos separar una mezcla compleja de materiales, por ejemplo, una mezcla de PP/LLDPE/HDPE/ABS/HIPS/PVC.
El meno de toda la mezcla con agua en el recipiente 1 y hacer circular el agua puede dar: el PP puro fuera de la parte superior del recipiente; el LLDPE/HDPE barrido fuera de la parte inferior del recipiente en el flujo de agua y dirigido al recipiente 2; y el ABS/HIPS/PVC extraídos de la parte inferior del recipiente y dirigidos al recipiente 3. Usando el recipiente 2 para separar el LLDPE/HDPE, el meneo del agua produce el LLDPE puro fuera de la parte superior del recipiente y el HDPE puro fuera de la parte inferior del recipiente. Finalmente, usando el recipiente 3, el meneo con flujo de agua controlado da: el ABS fuera de la parte superior del recipiente; e1HIPS barrido fuera de la parte inferior del recipiente; y el PVC extraído de la parte inferior del recipiente.
Los expertos en la técnica reconocerán que se pueden aplicar otras variaciones para separar esta mezcla compleja, tal como extraer el PP/LLPDE de la parte superior del recipiente 1 al recipiente 2 y tener e1HDPE barrido de la parte inferior del recipiente 1 como puro. Luego en el recipiente 2, separar el PP/LLDPE como puro. La variación seleccionada puede depender de los materiales en la mezcla.
Ahora se hace referencia a la figura 5 de los dibujos que ilustra un aparato alternativo al de la figura 4, generalmente indicado por el número de referencia 80, según un modo de realización de la presente invención. El aparato 80 comprende un recipiente 18 similar a un tanque horizontal largo en el que está dispuesta una serie de estructuras 30 deflectoras a lo largo de toda su longitud. También se pueden disponer a través del ancho del recipiente 18, si se desea. Cada estructura 30 deflectora es como se describió en el presente documento con referencia a las figuras 1 y 2 y el procedimiento 10 funcionará como se describió en el presente documento con referencia a la figura 3. En la entrada 20, se introduce una mezcla 16 y unos medios 24 de segregación en un sistema continuo, siendo la salida de cada estructura deflectora la entrada a la estructura deflectora adyacente entre la entrada 20 y la salida 68. Cada estructura deflectora puede ser idéntica con variables controladas idénticamente o puede variar a medida que la mezcla 16 y los medios 24 de segregación pasan de la entrada 20 a la salida 68. En la salida 68, se pueden disponer puertos separados a las diferentes alturas del recipiente para bombear por separado los materiales 12, 14 y los medios 24 de segregación.
El procedimiento 10 se puede ejecutar de forma continua, semicontinua o alimentada por lotes.
La principal ventaja de la presente invención es que proporciona un procedimiento para la separación de una mezcla de materiales de tipo químicamente diferente que tienen aproximadamente el mismo rango de densidad mediante meneo.
Una ventaja adicional de la presente invención es que proporciona un procedimiento para la separación de una mezcla de materiales de tipo químicamente diferente usando unos medios de segregación que tienen una densidad mayor o menor que la densidad de los materiales que se están separando por meneo.
Otra ventaja adicional de al menos un modo de realización de la presente invención es que proporciona un procedimiento para la separación de una mezcla de cualquier material de tipo químicamente diferente usando agua como medios de segregación meneando y controlando el flujo de agua a través de la mezcla.
Otra ventaja más de al menos un modo de realización de la presente invención es que proporciona un procedimiento para la separación de polietileno y polipropileno.
Otra ventaja más de al menos un modo de realización de la presente invención es que proporciona un procedimiento para la separación de minerales de mena.
Además, aunque el recipiente se presenta en una disposición vertical, el procedimiento seguirá funcionando cuando el recipiente esté inclinado o dispuesto horizontalmente. Aunque solo se han descrito ejemplos para las industrias de plásticos de residuo y de extracción minerales, el procedimiento puede encontrar uso en otras industrias, como la farmacéutica y la alimentaria.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para la separación de materiales (12, 14) en una mezcla (16) de materiales, que comprende: a) introducir una mezcla (16) de al menos dos materiales (12, 14) de tipo químicamente diferente dentro de un recipiente (18);
b) introducir unos medios (24) de segregación en el recipiente;
c) hacer oscilar una estructura (30) deflectora ubicada centralmente en el recipiente a una primera frecuencia y una primera amplitud; y
d) provocar el meneo del recipiente a través de la estructura deflectora oscilante para dar como resultado la separación de al menos dos materiales dentro del recipiente; y
caracterizado por que:
la estructura deflectora consta de un árbol (32) central sobre el que se ubica una pluralidad de discos (34), cada disco que incluye uno o más caminos (56) a través del mismo para el paso del contenido del recipiente.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en donde los medios de segregación se hacen circular a través del recipiente.
3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en donde los medios de segregación se hacen circular en una primera dirección y a una primera velocidad.
4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de segregación consisten en un fluido.
5. Un procedimiento según la reivindicación 5, en donde los medios de segregación consisten en agua.
6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la mezcla incluye al menos un primer material que tiene una primera densidad en un primer rango de densidad y al menos un segundo material que tiene una segunda densidad en un segundo rango de densidad, el primer y segundo rangos de densidad se solapan y los medios de segregación tienen una densidad dentro del solapamiento.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en donde los materiales incluyen poliolefinas, polietileno (PE) y polipropileno (PP).
8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la mezcla incluye al menos un primer material que tiene una primera densidad en un primer rango de densidad y al menos un segundo material que tiene una segunda densidad en un segundo rango de densidad, el primer y segundo rangos de densidad son distintos y el medio de segregación tiene una densidad mayor que el primer y segundo rangos de densidad.
9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la mezcla incluye al menos un primer material que tiene una primera densidad en un primer rango de densidad y al menos un segundo material que tiene una segunda densidad en un segundo rango de densidad, el primer y segundo rangos de densidad son distintos y el medio de segregación tiene una densidad menor que el primer y segundo rangos de densidad.
10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la mezcla incluye metales.
11. Un procedimiento según la reivindicación 11, en donde la mezcla es una mena.
12. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de segregación se desgasifican antes de introducirlos en el recipiente.
13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura deflectora se hace oscilar mediante el uso de un motor ubicado en un extremo del árbol.
14. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde hay una pluralidad de recipientes dispuesta para proporcionar una segregación en cascada.
15. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde hay una pluralidad de estructuras deflectoras en un solo recipiente.
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