PL222424B1 - Sposób ciągłego oddzielania substancji polimerowych od materiału metalowego ze zużytych opon i formowania frakcji metalowej oraz linia do ciągłego oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222424 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 405642 ^{(51) Int.Cl.}

B29B 17/02 (2006.01) B09B 3/00 (2006.01) C08J 11/12 (2006.01) ⁽²²⁾ D^{ata z}g^{łoszenia: 14}·¹⁰·²⁰¹3 C10B 53/07 (2006.01)

Sposób ciągłego oddzielania substancji polimerowych od materiału metalowego (54) ze zużytych opon i formowania frakcji metalowej oraz linia do ciągłego oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	WAGNER THOMAS, Bautzen, DE
27.04.2015 BUP 09/15	(72) Twórca(y) wynalazku:
	THOMAS WAGNER, Bautzen, DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.07.2016 WUP 07/16	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Andrzej Witek

PL 222 424 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego oddzielania substancji polimerowych od materiału metalowego ze zużytych opon i formowania frakcji metalowej oraz linia do ciągłego oddzielania su bstancji polimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej mające zastosowanie w zakładach utylizacji zużytych opon, w szczególności do odzyskiwania stalowych kordów oraz oleju opałowego ze zużytych opon.

Obecnie odpady metalowe z zawartością polimerów i elastomerów, np. pocięte na drobne fragmenty zużyte opony ze stalowymi kordami, obrabiane są za pomocą kilkukrotnego kruszenia i rozcinania i dalszego magnetycznego oddzielania zawartości metalowej. W niektórych przypadkach jednak połączenie tych materiałów jest tak silne, że nawet przez takie wielokrotne rozdrabnianie nie dochodzi do pełnego oddzielenia tych materiałów i każda fizyczna metoda oddzielania zastosowana dla tych materiałów jest następnie bardziej lub mniej nieefektywna. Magnetyczne oddzielenie po takim sposobie oddzielania nierzadko zawiera nawet 50% masy polimerów. Zawartość polimerów następnie komplikuje odzyskiwanie składnika metalowego. Alternatywą do obróbki mechanicznej odpadów m etalowych z zawartością polimerów i elastomerów jest obróbka termiczna. Ze zgłoszenia WO2004094561A1 znany jest system odzyskiwania surowców z opon składający się z pieca, który zawiera komorę na opony, zespół grzewczy, kondensator i pojemnik na skroplone pary. Komora, w której odbywa się redukcja, jest szczelnie zamykana i podgrzewana, w wyniku czego następuje termiczna dekompozycja dostarczonych do komory fragmentów opon do gazów, które skraplane są w kondensatorze i stanowią jeden z odzyskanych surowców, olej opałowy. Zaprezentowany piec p osiada szczelną komorę grzewczą, w której następuje proces dekompozycji dostarczonych materiałów, co znacząco komplikuje proces odzysku surowców ze zużytych opon i determinuje brak możliwości zautomatyzowania procesu do pracy ciągłej. Z kolei z opisu patentowego EP0072387 znana jest aparatura służąca do recyklingu zużytych opon w drodze suchej destylacji, w skład której wchodzi piec szybowy. Opony są dostarczane do pieca poprzez przenośnik taśmowy od góry. W piecu odbywa się spalanie z dostępem powietrza uruchamiane przez palnik. Jednym z produktów tej reakcji jest pozostałość stała w postaci drutów stalowych stanowiących kord, która spada do pojemnika wypełnionego wodą i za pomocą przenośnika taśmowego przenoszona jest do pojemnika zbiorczego. Odzyskiwany w ten sposób stalowy kord, ze względu na swoją postać (splątane włókna metalowe), ulega utlenianiu, co pogarsza jego właściwości użytkowe. Postać splątanych włókien metalowych jest z kolei trudna w magazynowaniu i transporcie, ze względu na dużą objętość materiału. Przedmiotem wynalazku w zgłoszeniu GB2150040 jest piec, w którym odbywa się termiczna dekompozycja zużytych opon. Piec wykorzystuje złoże fluidalne do procesu dekompozycji. Stalowe kordy są usuwane w dalszym etapie i transportowane przez przenośnik taśmowy. Wykorzystanie złoża fluidalnego znacząco komplikuje konstrukcję pieca do dekompozycji materiałów gumowych, gdyż wymaga utrzymania jego szczelności, wymiany złoża fluidalnego, specjalistycznych konstrukcji grzewczych. Postać odzysk anych stalowych kordów (splątane pojedyncze stalowe włókna) z kolei powoduje, że transport, jak i magazynowanie stają się kłopotliwe, przede wszystkim ze względu na jej zwiększoną objętość. P onadto, kordy te są bardziej narażone na utlenianie, co zmniejsza użyteczność recyklingową odzysk anego surowca.

Problemem technicznym stawianym przed niniejszym wynalazkiem jest zaproponowanie takiego sposobu oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego oraz takiej linii do oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego, w szczególności oddzielenia gumy od stalowych kordów w zużytych oponach, który będzie przebiegał w sposób ciągły, uprości stosowaną aparaturę, pozwoli na odzyskanie substancji lotnych powstałych w wyniku dekompozycji, a ponadto zmniejszy objętość odzyskanych kordów stalowych zmniejszając ryzyko utlenienia i wpływając korzystnie na, przetwarzanie magazynowanie i transport surowca oraz ułatwiając jego dalsze użycie np. jako dodatek do żeliwa w piecach hutniczych, natomiast odzyskany materiał stalowy będzie czystszy, tj. pozbawiony zanieczyszczeń stałych.

Pierwszym przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego oddzielania substancji polimerowych od materiału metalowego ze zużytych opon i formowania frakcji metalowej obejmujący następujące etapy:

a) umieszcza się rozdrobniony materiał metalowy ze zużytych opon zawierający stalowy kord na pierwszym przenośniku taśmowym,

PL 222 424 B1

b) transportuje się za pomocą pierwszego przenośnika taśmowego materiał z etapu a) do otworu wlotowego pieca szybowego,

c) wypełnia się komorę pieca szybowego materiałem z etapu b),

d) nagrzewa się piec do wywołania termicznej dekompozycji,

e) prowadzi się dekompozycję substancji polimerowych znajdujących się na składniku met alowym,

f) usuwa się pozostałość termicznej dekompozycji poprzez otwór wylotowy pieca szybowego umieszczając na drugim przenośniku taśmowym, przy czym, w etapie d) piec nagrzewa się do temperatury 850°C, etap e) prowadzi się utrzym ując temperaturę między 650°C a 700°C, w trakcie prowadzenia dekompozycji w etapie e) uruchamia się urządzenie zasysające transportujące powstałe w wyniku dekompozycji gazy do kondensatora, charakteryzujący się tym, że oddzielanie i formowanie prowadzi się w procesie ciągłym utrz ymując stałą wysokość materiału z etapu a), przynajmniej do wysokości górnego poziomu górnego modułu odsysającego przez cały czas prowadzenia procesu, przy czym stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego 13 do prędkości liniowej pierwszego podajnika taśmowego wynosi 1 : 1, stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego 13 do prędkości liniowej drugiego podajnika taśmowego wynosi 1 : 2 i na końcu etapu e) schładza się w dolnej części pieca pozostałość po dekompozycji w celu zmiękczenia materiału i po etapie f) transportuje się pozostałość termicznej dekompozycji na drugim przenośniku taśmowym, stanowiącym membranowy wibracyjny przenośnik taśmowy, gdzie pozostałość po dekompozycji schładza się w procesie dwuetapowym strugą powietrza w układzie przedmuchu powietrzem oraz wodą w układzie schładzania natryskowego wodą, do mechanicznego urządzenia formującego oraz prasuje się pozostałość termicznej dekompozycji w mechanicznym urządzeniu formującym celem zmniejszenia jej objętości. Korzystnie gazy w kondensatorze są chłodzone, upłynniane oraz oczyszczane mechaniczne urządzenie formujące pozostałość termicznej dekompozycji ma postać brykieciarki.

Drugim przedmiotem wynalazku jest linia technologiczna do ciągłego oddzielania substancji p olimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej, charakteryzująca się tym, że zawiera pierwszy przenośnik taśmowy, piec szybowy, drugi przenośnik taśmowy, mechaniczne urządzenie formujące, układ przedmuchu powietrzem oraz układ schładzania natryskowego wodą, przy czym piec szybowy posiada urządzenie zasysające transportujące powstałe w wyniku dekompozycji termicznej uwęglone gazy do kondensatora, w którym gazy ulegają ochłodzeniu, upłynnieniu i oczyszczeniu, a podawanie rozdrobnionego materiału metalowego ze zużytych opon oraz odbieranie pozostałości dekompozycji termicznej w postaci stalowych kordów zapewnia utrzymanie stałego poziomu wypełnienia komory pieca przynajmniej do wysokości górnego poziomu górnego modułu odsysającego, stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego 13 do prędkości liniowej pierwszego podajnika taśmowego wynosi 1 : 1, stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego 13 do prędkości liniowej drugiego podajnika taśmowego wynosi 1 : 2, natomiast drugi przenośnik taśmowy stanowi membranowy wibracyjny przenośnik taśmowy.

Sposób według wynalazku pozwala na oddzielenie substancji polimerowych od składnia metalowego w drodze termicznej dekompozycji, w szczególności oddzielenie pozostałości gumowych w produkcie mechanicznego oddzielania gumy od stalowych kordów ze zużytych opon, przy czym sposób ten przebiega w procesie ciągłym, utrzymanie wkładu na odpowiedniej wysokości w komorze pieca zapewnia brak dostępu powietrza do modułu grzewczego i tym samym beztlenowy rozkład termiczny polimerów i wyżarzanie metalu, wyżarzanie metalu powoduje jego zmiękczenie, co z kolei ułatwia dalszy proces prasowania. Prasowanie pozostałości po dekompozycji wkładu z produktu mechanicznego oddzielania gumy od stalowych kordów zwiększa użyteczność odzyskanego surowca poprzez zmniejszenie jego objętości za sprawą łatwiejszego transportowania i magazynowania, jak i wykorzystywania w istniejących liniach hutniczych. Ponadto zmniejszeniu ulega powierzchnia oddziaływania metalu z powietrzem, przez co redukcji ulega stopień niepożądanego utlenienia tego produktu.

Przykładowe realizacje wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok pieca szybowego wykorzystywanego w sposobie oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego, fig. 2 schemat blokowy linii technologicznej do ciągłego oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej.

P r z y k ł a d

Na fig. 1 został przedstawiony schematyczny widok pieca szybowego (na fig. 2 oznaczonego całościowo przez 8) wykorzystywanego w sposobie oddzielania substancji polimerowych od składnika

PL 222 424 B1 metalowego i formowana frakcji metalowej. Fig. 2 z kolei przedstawia schemat blokowy linii technologicznej do ciągłego oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej. W pierwszym etapie sposobu według wynalazku umieszcza się produkt mechanicznego oddzielania gumy od stalowych kordów na pierwszym przenośniku taśmowym 7. Produkt ten ma postać splątanych włókien stalowych, będących kordami zużytych opon, wraz z pozostałościami gum owymi, które nie zostały usunięte znanymi sposobami mechanicznymi. Za pomocą pierwszego przenośnika taśmowego 7 produkt wkładu jest transportowany do wejścia 1 pieca 8. Wejście to może mieć postać leja lub kosza załadowczego. Szybowy piec 8 jest wypełniany wkładem, ustawianym w stos, do pewnej wysokości, przynajmniej do wysokości górnego poziomu górnego modułu odsysającego 6. Gdy wysokość wkładu osiągnie pożądany poziom następuje nagrzewanie pieca 8 za pomocą modułu grzewczego 3. Wysoka warstwa materiału wsadowego nad modułem grzewczym ma na celu stworzenie tzw. korka, który uniemożliwienia dostęp powietrza do modułu grzewczego i tym samym pozwala na uzyskanie warunków do beztlenowego rozkładu termicznego polimerów i wyżarzania metali. Moduł grzewczy 3 może mieć postać elektrycznego modułu grzewczego, gazowego modułu grzewczego, czy olejowego modułu grzewczego. Piec jest nagrzewany do temperatury 850°C, przy czym po osiągnięciu 500°C uruchamiane jest urządzenie odsysające 6, przez które wyłapywane są gazowe produkty reakcji dekompozycji materiału wkładu. Proces dekompozycji oraz proces wyżarzani a jest prowadzony w stałej temperaturze od 650 do 700°C. W tym czasie następuje termicznym rozkład składnika polimerowego, pozostałości gumowej, przy działaniu ciepła bez obecności tlenu dochodzi do rozkładu pol imerów na niższe węglowodory z prostszymi wiązaniami i składniki nieorganiczne. Z pieca 8 wychodzą produkty gazowe oraz pozostałość po termicznej dekompozycji w postaci splątanych stalowych kordów z śladową ilością pozostałości. Poprzez chłodzenie, upłynnianie i oczyszczanie w kondensatorze produktu gazowego dekompozycji materiału polimerowego powstaje ciekły olej. Wyżarzanie jest realizowane poprzez ogrzanie materiału do temperatury od 650 do 700°C, utrzymanie w tej temperaturze i następnie ochłodzenie w celu zmiękczenia materiału w dolnej części pieca 8. Uzyskiwany jest ziarnisty perlit o strukturze żelaza. Struktura ta charakteryzuje się małą twardością, co zapewnia dobrą możliwość obróbki np. poprzez prasowanie, czy brykietowanie. Tak powstały produkt termicznej dekompozycji w postaci splątanych włókien stalowych kordu zużytych opon jest odbierany przez moduł wyjściowy 4 na wałek odbierający 13, gdzie następnie poprzez wyjście 5 jest umieszczany na drugim przenośniku taśmowym 9, który transportuje go do mechanicznego urządzenia formującego 10. Prę dkość obrotowa wałka jest zestrojona z prędkością pierwszego przenośnika taśmowego 7 oraz z prędkością drugiego przenośnika taśmowego 9 tak, aby odbieranie pozostałości termicznej dekompozycji, tj. stalowych kordów, powodowało utrzymywanie stałego poziomu załadowania pieca szybowego 8 zapewniającego utworzenie tzw. korka ograniczającego dopływ powietrza, który jest warunkiem przeprowadzenia beztlenowej dekompozycji materiału gumowego. Zgranie tych trzech elementów powoduje, że trafiające na drugi przenośnik taśmowy 9 stalowe kordy pozbawione pozostałości gumowych były rozmieszczone w sposób umożliwiający efektywne chłodzenie w następnym etapie. Dr ugi przenośnik taśmowy ma postać membranowego wibrującego przenośnika taśmowego, nad którym znajdują się po kolei układ przedmuchu powietrzem 11 oraz układ schładzania natryskowego wodą 12. Układ przedmuchu powietrzem 11 oraz układ schładzania natryskowego wodą 12 realizują dwuetapowe schładzania materiału metalowego będącego pozostałością procesu termicznej dekompozycji. W pierwszy układzie przedmuchu powietrzem 11 następuję schładzanie strugą powietrza z jednoczesnym dopalenie śladowych pozostałości stałych na stalowych kordach. W drugim etapie schładzania materiału stalowego w układzie schładzania natryskowego wodą 12 realizowane jest schładzanie materiału metalowego do temperatury roboczej akceptowanej przez mechaniczne urządzenie form ujące 10. Mechaniczne urządzenie formujące 10 sprasowuje splątane włókna kordu do postaci brykietu, który jest łatwiejszy w obróbce mechanicznej, magazynowaniu i transporcie ze względu na mniejszą objętość. Sprasowanie zmniejsza ponadto powierzchnię oddziaływania kordu stalowego z powietrzem, co ograniczeniu ulega stopień niekorzystnego utleniania.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłego oddzielania substancji polimerowych od materiału metalowego ze zużytych opon i formowania frakcji metalowej obejmujący następujące etapy:

   PL 222 424 B1

   a) umieszcza się rozdrobniony materiał metalowy ze zużytych opon zawierający stalowy kord na pierwszym przenośniku taśmowym,

   b) transportuje się za pomocą pierwszego przenośnika taśmowego materiał z etapu a) do otworu wlotowego pieca szybowego,

   c) wypełnia się komorę pieca szybowego materiałem z etapu b),

   d) nagrzewa się piec do wywołania termicznej dekompozycji,

   e) prowadzi się dekompozycję substancji polimerowych znajdujących się na składniku metalowym,

   f) usuwa się pozostałość termicznej dekompozycji poprzez otwór wylotowy pieca szybowego umieszczając na drugim przenośniku taśmowym, przy czym, w etapie d) piec nagrzewa się do temperatury 850°C, etap e) prowadzi się utrzymując temperaturę między 650°C a 700°C, w trakcie prowadzenia dekompozycji w etapie e) uruchamia się urządzenie zasysające transportujące powstałe w wyniku dekompozycji gazy do kondensatora, znamienny tym, że oddzielanie i formowanie prowadzi się w procesie ciągłym utrzymując stałą wysokość materiału z etapu a), przynajmniej do wysokości górnego poziomu górnego modułu odsysającego (6) przez cały czas prowadzenia procesu, przy czym stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego (13) do prędkości liniowej pierwszego podajnika taśmowego wynosi 1 : 1, stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego (13) do prędkości liniowej drugiego podajnika taśmowego wynosi 1 : 2 i na końcu etapu e) schładza się w dolnej części pieca pozostałość po dekompozycji w celu zmiękczenia materiału i po etapie f) transportuje się pozostałość termicznej dekompozycji na drugim przenośniku taśmowym (9), stanowiącym membranowy wibracyjny przenośnik taśmowy, gdzie pozostałość po dekompozycji schładza się w procesie dwuetapowym strugą powietrza w układzie przedmuchu powietrzem (11) oraz wodą w układzie schładzania natryskowego wodą (12), do mechanicznego urządzenia formującego (10) oraz prasuje się pozostałość termicznej dekompozycji w mechanicznym urządzeniu formującym (10) celem zmniejszenia jej objętości.
2. 2 Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazy w kondensatorze są chłodzone, upłynniane oraz oczyszczane.
3. 3. Sposób według zastrz. 1-2, znamienny tym, że mechaniczne urządzenie formujące (10) pozostałość termicznej dekompozycji ma postać brykieciarki.
4. 4. Linia technologiczna do ciągłego oddzielania substancji polimerowych od składnika metalowego i formowania frakcji metalowej, znamienna tym, że zawiera pierwszy przenośnik taśmowy (7), piec szybowy (8), drugi przenośnik taśmowy (9), mechaniczne urządzenie formujące (10), układ przedmuchu powietrzem (11) oraz układ schładzania natryskowego wodą (12), przy czym piec szybowy (8) posiada urządzenie zasysające (6) transportujące powstałe w wyniku dekompozycji termicznej uwęglone gazy do kondensatora, w którym gazy ulegają ochłodzeniu, upłynnieniu i oczyszczeniu, a podawanie rozdrobnionego materiału metalowego ze zużytych opon oraz odbieranie pozostałości dekompozycji termicznej w postaci stalowych kordów zapewnia utrzymanie stałego poziomu wypełnienia komory pieca (8) przynajmniej do wysokości górnego poziomu górnego modułu odsysającego (6), stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego (13) do prędkości liniowej pierwszego podajnika taśmowego wynosi 1 : 1, stosunek prędkości liniowej wałka odbierającego (13) do prędkości liniowej drugiego podajnika taśmowego wynosi 1 : 2, drugi przenośnik taśmowy (9) stanowi membranowy wibracyjny przenośnik taśmowy.