(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合固形廃棄物流からリサイクル可能な材料を回収する方法であって、
紙、プラスチック、および非鉄金属から成る群から選択される少なくとも２つのリサイクル可能な材料を有する混合廃棄物流を提供する工程と、
複数のサイズ別廃棄物流を生じるために、前記混合廃棄物流をサイズ別に細分化する工程と、
複数の中間廃棄物流を生じるために、前記サイズ別廃棄物流の少なくとも一部分を比重別に細分化する工程であって、第１の中間廃棄物流は三次元プラスチック材料および二次元プラスチック材料および／または紙に濃縮され、前記三次元プラスチック材料は０．３１７５ｃｍ（１／８インチ）以上の厚さを有するプラスチックを含み、および、前記二次元プラスチック材料は０．３１７５ｃｍ（１／８インチ）未満の厚さを有するプラスチックを含むものである、前記細分化する工程と、
前記少なくとも２つのリサイクル可能な材料を生じるために、１つ若しくはそれ以上の仕分け装置を使用して前記複数の中間廃棄物流を個々に仕分けする工程と、
三次元プラスチック製品および二次元プラスチック製品および／または紙製品の少なくとも１つを回収する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、湿潤有機物、植栽ごみ、植物、野菜、枝、食物廃棄物、砂岩、１インチ未満の微粒、アスファルト、コンクリート、織物、および木材、ゴム、フィルムプラスチック、ＰＶＣ、フォイル、岩、ガラス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を少なくとも２０重量％含むものである、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、湿潤有機物、植栽ごみ、植物、野菜、枝、食物廃棄物、砂岩、１インチ未満の微粒、アスファルト、コンクリート、織物、および木材、ゴム、フィルムプラスチック、ＰＶＣ、フォイル、岩、ガラス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を少なくとも３５重量％含むものである、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記仕分けする工程は、三次元プラスチックを二次元プラスチックから選別する工程であって、前記二次元プラスチックから前記三次元プラスチックを分離するために２Ｄ−３Ｄ仕分け装置を使用する、前記選別する工程を含むものである、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記第１の中間廃棄物流は紙を含み、この方法は、さらに、紙製品および二次元プラスチック製品を生み出すために、二次元プラスチックと紙とを仕分けする工程を有するものである、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記二次元プラスチックは、１若しくはそれ以上の光学ソータを使用して紙から仕分けられるものである、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、第２の中間廃棄物流は非鉄金属に濃縮され、前記第２の中間廃棄物流を仕分けする工程は、渦電流選別機を使用して非鉄金属を他の材料から選別する工程と、非鉄製品を回収する工程とを含むものである、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、鉄金属、非鉄金属、ステンレス鋼、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される金属を１．０重量％〜５重量％含むものである、方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、混合紙およびプラスチックから選択される乾燥有機物を１５重量％〜６０重量％含むものである、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、都市固形廃棄物である、方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、サイズ別に細分化される前に粉砕されるものである、方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、前記混合廃棄物流は、サイズ別に細分化されて少なくとも２つのサイズ別廃棄物流になり、前記サイズ別廃棄物流の少なくとも１つはサイズ細分化のオーバー分別物であり、５．０８ｃｍ（２インチ）〜３０．４８ｃｍ（１２インチ）の範囲にあるｄ９０を有するものである、方法。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、前記複数の中間廃棄物流を個々に仕分けする工程は、リサイクル可能な紙製品、リサイクル可能なプラスチック製品、およびリサイクル可能な金属製品を生じさせるものであり、この方法は、さらに、前記リサイクル可能な紙製品、リサイクル可能なプラスチック製品、およびリサイクル可能な金属製品を回収する工程を含むものである、方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記仕分けする工程は、三次元プラスチックを二次元プラスチックから選別する工程であって、前記二次元プラスチックから前記三次元プラスチックを分離するために２Ｄ−３Ｄ仕分け装置を使用する、前記選別する工程、を含むものである、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、第２の中間廃棄物流は非鉄金属に濃縮され、前記第２の中間廃棄物流を仕分けする工程は、渦電流選別機を使用して非鉄金属を他の材料から選別する工程と、非鉄製品を回収する工程とを含むものである、方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の方法において、前記混合廃棄物流は、鉄金属、非鉄金属、ステンレス鋼、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される金属を０．１重量％〜１５重量％含むものである、方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法において、前記混合廃棄物流は、混合紙およびプラスチックから選択される乾燥有機物を５重量％〜６０重量％含むものである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、「ＭＥＣＨＡＮＩＺＥＤ  ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＭＩＸＥＤ  ＳＯＬＩＤ  ＷＡＳＴＥ  ＡＮＤ  ＲＥＣＯＶＥＲＹ  ＯＦ  ＲＥＣＹＣＬＡＢＬＥ  ＰＲＯＤＵＣＴＳ」という発明の名称で、２０１１年８月３０日付で出願された米国特許出願第１３／２２１，６３７号の優先権を主張し、同出願は、「ＭＥＣＨＡＮＩＺＥＤ  ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＭＩＸＥＤ  ＳＯＬＩＤ  ＷＡＳＴＥ  ＡＮＤ  ＲＥＣＯＶＥＲＹ  ＯＦ  ＲＥＣＹＣＬＡＢＬＥ  ＰＲＯＤＵＣＴＳ」という発明の名称で、２０１０年１１月２４日付で出願された米国仮特許出願第６１／４１７，２１６号の利益を主張し、両出願の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、都市固形廃棄物などであるが、これに限定されるものではない固形廃棄物流からリサイクル可能な材料を回収するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
商業、産業、および世帯消費者は、環境満足度の高い取り扱いおよび処理が必要な大量の使い捨て廃棄物製品（すなわち、都市固形廃棄物）を発生する。従来、都市固形廃棄物（以下、「ｍｕｎｉｃｉｐａｌ  ｓｏｌｉｄ  ｗａｓｔｅ：ＭＳＷ」）は、埋立または焼却によって処分されてきた。しかしながら、これらの廃棄物製品の処分方法は、土壌、水、および空気を汚染する。環境的制約および収容地確保の必要性により、埋立に利用可能な用地の数は減少している。
【０００４】
この対策として、政府および地域社会は、物的資源の節約および汚染問題の緩和を行うために、リサイクルシステムの採用を可能な限り求めてきた。ガラス、プラスチック、紙、アルミニウム、鉄金属、および非鉄金属などの有価資源を廃棄物材料から回収する取り組みがなされてきた。例えば、多くの都市では、各家庭に対して、ごみをリサイクル可能なごみ（例えば、紙、プラスチック容器、金属容器、およびガラス容器）とリサイクル可能でないごみとに仕分けすることが求められている。しかしながら、ノンコンプライアンス率およびミスコンプライアンス率が高い。廃棄物の仕分けをまったくしない人や、間違った方法で仕分けをする人がいるため、回収可能な材料が廃棄物流に分けられたり、廃棄物材料でリサイクル可能品の流れが汚染されたりする。事前に仕分けがなされた廃棄物処理用のリサイクルシステムの場合、ノンコンプライアンスおよびミスコンプライアンスにより、運転効率の低下および運転コストの増大を招いてしまう。
【０００５】
リサイクルシステムの中には、混合廃棄物からリサイクル可能な材料の回収に取り組むことで、事前に仕分けられた廃棄物に伴う問題を回避しようとするものもある。しかしながら、これらのシステムの多くは、リサイクル可能な資源の回収率が比較的低く、運転の労働集約性が高くなる傾向を伴う。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）  米国特許出願公開第２００９／０００８２９８号明細書
（特許文献２）  米国特許出願公開第２００９／００３２４４２号明細書
（特許文献３）  米国特許出願公開第２００６／００８１５１３号明細書
（特許文献４）  米国特許出願公開第２００６／０００１１８７号明細書
（特許文献５）  米国特許第６，１９９，７７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それにもかかわらず、多くのリサイクルシステムのエネルギー収支は、標準以下であり、場合によっては、マイナスである。リサイクルシステムの中には、非効率であるため、リサイクル可能な材料を回収、輸送、およびリサイクルするプロセスにより、単にごみを埋め立てて、原料から新しい製品を作ることで節約できたであろうエネルギーよりも多くのエネルギーが消費されるものもある。また、リサイクル可能な材料がほとんど回収されずに、廃棄物流の処分に伴う問題が本質的に緩和されていない場合もある。  
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、混合固形廃棄物流から高価値のリサイクル可能な材料を獲得する方法およびシステムに関する。この方法およびシステムは、価値のあるリサイクル可能な材料の大部分を抽出するために適切な仕分けが可能な中間廃棄物流を生じるように、分級および比重選別を使用しうる。分級および比重選別は、特定のリサイクル可能な材料に濃縮された中間流を生じる。次に、リサイクル可能な材料は、機械化された仕分け機器を使用して個々の中間流から効率的に仕分けがなされうる。
【０００８】
分級および比重選別に加えて、廃棄物材料の流れは、仕分け機器における許容可能な流量および／または負担深度を確保するために、システムのすべてまたは一部分を通して計量供給されてもよい。適切な質量流量および負担深度により、機械仕分け機器においてリサイクル可能な材料を効率的に抽出しやすくなる。
【０００９】
本明細書に記載されるシステムおよび方法は、非常に多様性のある大量の混合廃棄物材料を取り扱うことができる。このシステムおよび方法は、仕分けされていない混合廃棄物（例えば、黒色のごみ箱ＭＳＷ）、ミスコンプライアンスが高い家庭で仕分けされたリサイクル可能品流（例えば、青色のごみ箱ＭＳＷ）、および小売店、軽工業、倉庫、オフィスビルなどから出る他のタイプのさまざまな商業固形廃棄物流、および産業廃棄物流からリサイクル可能品を効率的に抽出できる。本明細書に記載される方法およびシステムは、既知のシステムと比較して、さまざまな廃棄物流から異なるタイプのリサイクル可能な材料の実質的に大部分を回収できる。この能力は、主に、分級、サイズ選別、比重選別、および寸法選別によるものであり、リサイクル可能品を機械的に抽出可能な濃縮された均質中間廃棄物流を生み出す。従来のごみ固形燃料の工場とは異なり、本発明の方法およびシステムは、光学ソータおよび渦電流ソータなどの機械ソータ、加速度分離機および傾斜ディスクスクリーンなどの寸法ソータにおいて効率的な仕分けを行うための中間流を準備できるように、廃棄物材料を細分化し拡散する。
【００１０】
複数のタイプのリサイクル可能な材料をさまざまな混合廃棄物流から効率的に抽出する必要性は、長い間望まれてきたが、未だ対処されていない需要である。さまざまな混合廃棄物流から異なるタイプのリサイクル可能な材料のかなりの割合を産業界が能力的に抽出できないため、一般の人に対して、廃棄物の発生およびその後の処分時には、各自がリサイクル可能品を手作業で仕分ける責任をもつということを啓蒙する政治的活動が、世界の至るところでよく知られている結果となっている。これらの努力は、賞賛に値すべきことではあるが、人間の自然な習性に起因して、望ましいリサイクル率には至っていない。リサイクル可能な廃棄物材料の大部分は、回収および／または利用が十分ではない状態が続いている。本明細書に記載される方法およびシステムにより、さまざまな固形廃棄物流を効率的に取り扱うように配設され構成された機械デバイスを使用して、リサイクル可能品を効率的に回収することによって、このように長期にわたり望まれてきたが、未だ対処されていない需要が満たされる。加えて、従来の道路脇で行う家庭用リサイクルプログラムおよび商用リサイクルプログラムでは、コスト増および環境汚染を招く別々の収集ルートおよび車両が必要である。さらに、別々の車両で収集されると、廃棄物材料は、依然として選別される必要があり、従来の材料回収施設（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ：ＭＲＦｓ）においてリサイクル可能品が回収される必要がある。これは非常に非効率的で、コストがかかる。
【００１１】
本発明に開示された実施形態の上記および他の特徴は、以下の記載および添付の特許請求の範囲からさらに明らかになるであろう。
【００１２】
本発明の上記および他の利点および特徴をさらに明確にするために、添付の図面に示された本発明の特定の実施形態を参照することによって、本発明のより詳細な記載が与えられる。これらの図面は、本発明の図示した実施形態を示しているだけであり、したがって、本発明の範囲を限定するものとして考慮されるべきではないことを認識されたい。以下、本発明は、添付の図面を使用することによって、さらに明確かつ詳細に記載および説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、混合固形廃棄物流からリサイクル可能な材料を回収するための方法を示す流れ図である。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態による、固形廃棄物の選別システムにおける使用に適応されたエアドラム選別機の断面図を示す。
【図３】図３は、本発明のさらなる別の実施形態による、固形廃棄物の選別システムを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ｉ．固形廃棄物流からのリサイクル可能品の獲得方法
図１は、混合固形廃棄物流からリサイクル可能な材料を回収するための例示的な方法１００を示す。１つの実施形態において、方法１００は、（ｉ）第１の工程１０２において、紙、プラスチック、および金属（特に、非鉄金属）などのリサイクル可能な材料を含む混合廃棄物流を提供し、（ｉｉ）第２の工程１０４において、混合廃棄物流を粉砕し、（ｉｉｉ）第３の工程１０６において、複数のサイズ別廃棄物流を生じるために、混合廃棄物流をサイズ別に細分化し、（ｉｖ）第４の工程１０８において、１つ以上のリサイクル可能な材料に個々に濃縮された複数の中間廃棄物流を生じるために、サイズ別廃棄物流の少なくとも一部分を比重別に細分化し、（ｖ）第５のステップ１１０において、再生紙製品、再生プラスチック製品、および／または再生金属製品などを含むが、これらに限定されるものではないリサイクル可能な製品を生じるように、１つ以上の仕分け装置を使用して、複数の中間廃棄物流を個々に仕分けすることを含む。選択的に、この方法は、質量流量および／または負担深度を制御するために、プロセス１００の任意またはすべての部分を通してサイズ別廃棄物流を計量供給１１２および／または拡散す工程を含みうる。
【００１５】
本開示において、固形廃棄物の選別方法およびシステムに対して、多数の粉砕工程および／またはサイズ細分化工程が記載される。典型的に、これらの工程の各々は、関連するサイズカットオフを有する。当業者であれば、細分化された材料は、典型的に、粒子分布を呈することを認識するであろう。粒子分布は、カットオフの上下の粒子数がわずかな場合が多い。特段の記載がない限り、上限カットオフ数（例えば、１６インチ（約４０．６４ｃｍ）以下、１２インチ（約３０．４８ｃｍ）、８インチ（約２０．３２ｃｍ）以下、８インチ（約２０．３２ｃｍ）〜２インチ（約５．０８ｃｍ）のオーバー分別物の上側範囲）は、一般に、分別物（すなわち、分布）にある粒子の約９０％がカットオフ数未満のサイズを有するのに対して、分別物の粒子の約１０％が、上側カットオフサイズより大きいことを意味する。特段の記載がない限り、下側カットオフ数（例えば、８インチ（約２０．３２ｃｍ）〜２インチ（約５．０８ｃｍ））は、一般に、分別物にある粒子の約９０％が、カットオフ数より大きいサイズを有するのに対して、分別物の粒子の約１０％が、下側カットオフサイズより小さいことを意味する。別の実施形態において、上側カットオフ数は、分別物にある粒子の９５％または９９％を含み、および／または、下側カットは、分別物にある粒子の５％未満または１％未満を含みうる。
【００１６】
１．固形廃棄物流の提供
本明細書に記載される方法およびシステムにおいて利用される廃棄物流は、異なるタイプの固形材料の混合物を含む。廃棄物流は、他のタイプのリサイクル可能な材料またはごみから選別されると、利用可能であり、したがって、有価値であるリサイクル可能な材料を含む。１つの実施形態において、混合固形廃棄物は、都市固形廃棄物（Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ  Ｓｏｌｉｄ  Ｗａｓｔｅ「ＭＳＷ」）（すなわち、ごみや生ごみ）であってもよい。ＭＳＷは、主に、家庭廃棄物を含むタイプの廃棄物材料であり、家庭廃棄物の他にも、自治体によって収集され、または自治体や一定区域内の商業および／または産業事業者によって雇われた請負業者によって収集される商業および／または産業廃棄物を含むこともある。商業固形廃棄物は、一般に、オフィスビルや事業所などの事業者から一般に収集されるごみのようなタイプの廃棄物である。工業固形廃棄物は、一般に、重工業において見受けられる。ＭＳＷおよび商業廃棄物は、一般に、危険産業廃棄物を含まない。混合廃棄物は、廃棄物源によってリサイクル可能な材料がほとんどまたはまったく除去されない「黒色のごみ箱」の廃棄物でありえ、あるいは、リサイクル可能な廃棄物材料の混合物を含む再生廃棄物、いわゆる、「青色のごみ箱」の廃棄物（「シングルストリーム方式廃棄物」とも呼ばれる）であってもよい。シングルストリーム方式廃棄物は、商業廃棄物または家庭廃棄物であってもよく、ミスコンプライアンスが低くても高くてもよい。
【００１７】
混合廃棄物は、他の構成材料から選別されるとき、リサイクル可能な材料として価値のみを有する多数の構成材料を含む。これらのリサイクル可能な材料は、プラスチック、紙および段ボールを含む繊維材料、鉄金属および真鍮やアルミニウムなどの非鉄金属を含む金属類、ガラス、織物、ゴム、および木材を含みうる。好ましくは、廃棄物流は、紙、プラスチック、および非鉄材料の１つ以上を含むが、これらに限定されるものではない１つ、２つ、３つ、若しくはそれ以上の高価値材料を含む。
【００１８】
これらの材料のほんのわずかな量でも価値がある場合もあるが、混合固形廃棄物流において、リサイクル可能品を互いからおよび他の構成材料から選別することは極めて困難である。これは、２つ、３つ、４つ、若しくはそれ以上の異なるタイプのリサイクル可能品が選別および回収される必要がある場合に特に当てはまる。混合された商業および家庭廃棄物は、食べ物や台所の廃棄物などの大量のリサイクルできない廃棄物材料と、植栽ごみ、植物、野菜、枝などのグリーン廃棄物食物と、コンクリート、汚物、岩石、デブリなどの無機廃棄物とを含んでもよい。
【００１９】
本明細書に記載される方法およびシステムは、少なくとも１つのリサイクル可能な材料、好ましくは、少なくとも２つ、より好ましくは、少なくとも３つの異なるタイプのリサイクル可能な材料を含む混合固形廃棄物流を提供する工程を含む。１つの実施形態において、廃棄物流は、紙、プラスチック、および金属の群から選択された少なくとも２つの材料を含む。好ましくは、混合廃棄物流は、紙、プラスチック、および金属を含む。
【００２０】
混合廃棄物流におけるリサイクル可能な材料の量、回収されるリサイクル可能材料の割合、および再生材料の価値は、機械化された仕分けを通してリサイクル可能な材料を抽出する経済的な継続性に多大な影響を有する（価値は大きいほど望ましい）。
【００２１】
１つの実施形態において、混合廃棄物流は、少なくとも、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、または３０％、２０％、１５％、１０％、または５％未満のリサイクル可能な金属（重量比）またはリサイクル可能な金属材料の前述した上側および下側重量パーセントの任意の範囲を含んでもよい。
【００２２】
混合廃棄物流は、少なくとも２．５％、５％、７．５％、または１０％、６０％、４０％、２０％未満のリサイクル可能なプラスチック材料（重量比）またはリサイクル可能なプラスチック材料の前述した上側および下側重量パーセントの任意の範囲を含んでもよい。
【００２３】
混合廃棄物流は、少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、または３０％、または８０％、７０％、６０％、５０％、または４０％未満のリサイクル可能な混合紙材料（重量比）、または混合紙材料の前述した上側および下側重量パーセントの任意の範囲を含んでもよい。
【００２４】
混合廃棄物流は、少なくとも１５％、２５％、３５％および８０％、７０％、６０％、５０％、または４０％未満のリサイクル可能な乾燥有機材料（重量比）、または乾燥有機材料の前述した上側および下側重量パーセントの任意の範囲を含んでもよい。混合廃棄物流は、湿潤有機廃棄物、乾燥有機廃棄物、および／または無機廃棄物を含んでもよい。１つの実施形態において、混合廃棄物流における湿潤有機廃棄物、乾燥有機廃棄物、および無機廃棄物の重量パーセントは、それぞれ、（互いに関係なく）少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも５０％、または少なくとも７５％（３つの重量パーセントの和は１００％を超えない）である。
【００２５】
１つの実施形態において、混合固形都市廃棄物は、未処理の都市廃棄物であってもよい。例えば、固形廃棄物流は、都市ごみ収集プロセスから直接提供されてもよい。あるいは、固形都市廃棄物は、リサイクル可能および／または回収可能な材料の一部分を除去するために、部分的に（例えば、家庭で）事前に処理されてもよい。例えば、固形都市廃棄物は、幅広い家庭廃棄物流または商業廃棄物流から得られるものであってもよく、この廃棄物流は、ある一定のリサイクル可能なもの（例えば、混合紙、新聞、段ボール、プラスチック、鉄金属および／または非鉄金属、および／またはガラス容器）の一部分を除去する（すなわち、ＭＳＷはリサイクル後の廃棄物であってもよい）リサイクルプログラムで収集された供給源選別材料を除外した残渣材料を含む。
【００２６】
いずれの場合も（すなわち、未処理ＭＳＷまたは供給源選別ＭＳＷを用いる方法）、混合廃棄物は、明らかに危険で細断または破砕が困難であり、および／または、特に大型で（すなわち、容易に選別され）、回収価値が高い品目を回収し排除するために事前に手作業で仕分けされてもよい。事前の仕分けは、廃棄物をシステムに装填することによって実行されてもよく、または専用事前仕分けラインに作業員によって行われてもよい。例えば、廃棄物は、事前仕分けされる品目を手作業で識別する事前仕分けコンベヤへ計量供給されてもよい。典型的に、事前仕分け品目は、シュレッダまたはグラインダにダメージを与えたり、過度の摩耗を生じさせたりする可能性がある品目を含む。例として、自動車のエンジンブロック、構造用鋼、タイヤのリム、プロパンタンク、コンクリートブロック、大きな岩石などを含む。危険な廃棄物は、混合廃棄物の他の材料との汚染を回避するために、破砕前に除去されることが好ましい。明らかに危険な廃棄物の例は、溶剤および化学物質の容器、塗料缶、蓄電池などを含む。
【００２７】
また、事前仕分けは、混合廃棄物流から簡単に選び取られる特に大きな価値のある品目を回収するために使用されうる。典型的に、事前仕分けにおいて回収されるリサイクル可能品は、プロセス流の負担深度より数倍大きい品物であるため、簡単に目に付き、手作業で効率的に除去される。例えば、大きな段ボール箱（例えば、段ボール容器）、構造的金属片、および電子廃棄物（例えば、ｅＷａｓｔｅ）は、事前仕分けで回収されうる。上述した混合廃棄物流にある材料の割合は、粉砕および／または分級を受ける直前（すなわち、事前仕分け後）の廃棄物流の割合をさす。
【００２８】
前述したように、本明細書に記載される方法により、リサイクル可能でない材料が廃棄物の大部分を占める場合でも、リサイクル可能な材料を都市固形廃棄物から機械的に仕分けすることが可能になる。１つの実施形態において、固形廃棄物流は、１つ以上の低価値材料の少なくとも２０％、２５％、３５％、５０％、または７５％を含む。低価値材料は、高価値材料の選別を困難にする材料であるとともに、単独では、一般に、選別しても経済的ではない材料である。１つの実施形態において、低価値材料は、湿潤有機物、グリーン廃棄物、食物廃棄物、砂岩、１インチ（約２．５４ｃｍ）未満の微粒、アスファルト、コンクリート、織物、および木材、ゴム、フィルムプラスチック、ＰＶＣ、フォイル、岩、使用済み消費材、低価値ガラス（リサイクル業者による取り扱い可能性が低いガラス）、複合材料（例えば、テニスシューズ）、典型的に、固形廃棄物に見受けられる他の材料、およびこれらの組み合わせから成る群から選択されうる。本明細書に記載される方法は、これらの取り扱いが難しい廃棄物流にある有価値リサイクル可能品のすべてまたは一部分を経済的に回収（すなわち、機械的仕分け）するという、長期にわたり望まれてきたが、未だ対処されていない需要を満たす。個々の有価値材料は、少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、若しくはそれよりも高い濃度の固形廃棄物流にありうる。
【００２９】
当業者であれば、固形廃棄物流の組成は、短期間にわたって実質的に変動することを認識するであろう。ＭＳＷに見受けられるあらゆる変動性のもののうち、さまざまな程度または割合にある３つの一定の特徴、すなわち、密度、寸法（二次元または三次元）、および含水量がある。本発明は、主に、サイズ別、比重別、および寸法別の選別を行った後、材料のタイプ（例えば、プラスチックの樹脂タイプ、鉄金属、非鉄金属、ガラス、紙など）で選別または回収を行う機器に材料を向ける種々の機器を使用する。本発明の目的のために、廃棄物流内の材料の特定のタイプの割合は、カリフォルニア州資源リサイクル回収局（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）（「ＣａｌＲｅｃｙｃｌｅ」としても知られ、カリフォルニア州廃棄物管理評議会（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｗａｓｔｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｂｏａｒｄ）としてすでに知られている）が発行する２０１１  Ｗａｓｔｅ  Ｄｉｓｐｏｓａｌ  Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓなどの許容工業基準に従って算出可能であり、この内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる（ｗｗｗ．ｃａｌｒｅｃｙｃｌｅ．ｃａ．ｇｏｖ／ｗａｓｔｅｃｈａｒ／ＹｏｕｒＤａｔａ．ｈｔｍ＃Ｓｔｅｐ１およびそのリンク先から入手可能）。廃棄物流の最小サンプリングとして、少なくとも２００ｌｂｓ（約９０．７２ｋｇ）のサンプルの分析、および複数の異なる日、週、および／または月にサンプリングを行うことが含まれている。
【００３０】
２．粉砕
選択的に、混合都市固形廃棄物は、グラインダまたはシュレッダなどの粉砕デバイスに運ばれる（工程１０４）。粉砕（例えば、細断または破砕）は、サイズ選別および比重選別の効率を高めるために実行されてもよい。１つの態様において、コンベヤは、工程１０４において、比較的に一定および均等に分散された量の材料が、コンベヤの全幅にわたって、一貫した負担深度または高さで拡散され、時間の経過とともにグラインダまたはシュレッダ（および選択的に事前仕分けコンベヤ）に供給されるように、ＭＳＷの流量および関連する負担深度を制御するように構成された計量ホイールまたは他のこのような材料レベリング若しくは拡散デバイスのような計量供給システムを含んでもよい。
【００３１】
細断または破砕された廃棄物は、ある範囲の粒子サイズを有する。１つの実施形態において、粉砕廃棄物流は、１６インチ（約４０．６４ｃｍ）以下、１４インチ（約３５．５６ｃｍ）以下、１２インチ（約３０．４８ｃｍ）以下、１０インチ（約２５．４ｃｍ）以下、または８インチ（２０．３２ｃｍ）以下の上側カットを有し、または１インチ（約２．５４ｃｍ）、２インチ（約５．０８ｃｍ）、４インチ（約１０．１６ｃｍ）、または６インチ（約１５．２４ｃｍ）より大きい下側カットを有し、または粉砕廃棄物の前述した上側および下側カットの任意のものの上側カットおよび下側カットを有する分布を有してもよい。１つの実施形態において、上側カットと下側カットとの比率は、８、６、または４未満であってもよい。
【００３２】
任意の特定の破砕材料のサイズ分布は、一般に、その材料の特性に依存する。例えば、輸送パレットやタイヤのような物体の中には、比較的大きな粒子サイズに破砕または細断されるようなものがある。対照的に、粉々に砕けやすいガラスのような脆性材料と、細断されやすい食物廃棄物は、粉砕後、非常に小さい。
【００３３】
混合廃棄物流を粉砕するために使用されるシュレッダまたはグラインダは、流れてくる廃棄物材料を選択されたサイズに切断および／または細断可能な多数の切断ヘッドを含む１つ以上のシャフトを含んでもよい。廃棄物材料は、切刃や刃物を装着したロータを剛性のブレードハウジングに対して回転させることによって破砕または細断されてもよく、その後、グラインダまたはシュレッダを通ってスクリーンバスケット（円形のパンチングプレートまたはフィン付きデザインのスクリーン）に落ちる。所定のサイズ未満の破砕サイズを有する材料が、スクリーンを通って落下し、プロセスの次の工程へ移る。大きすぎてスクリーンを通過できない物体は、典型的に、スクリーンを通過できるサイズに破砕されるまで、グラインダまたはシュレッダを通して繰り返し再循環される。
【００３４】
市場で入手可能な多数の固形廃棄物グラインダまたはシュレッダは、初期固形廃棄物流の粉砕に適応されるか、または適応可能である。例えば、Ｖｅｃｏｐｌａｎ，ＬＬＣ（ノースカロライナ州Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ）は、本明細書に記載されるシステムに組み込み可能であり、本明細書に記載される方法において使用可能な多数の固形廃棄物シュレッダを製造している。
【００３５】
好ましくは、粉砕デバイスからの粉砕廃棄物は、１８インチ（約４５．７２ｃｍ）、１６インチ（約４０．６４ｃｍ）、１２インチ（約３０．４８ｃｍ）、１０インチ（約２５．４ｃｍ）、または８インチ（２０．３２ｃｍ）未満のサイズおよび２インチ（約５．０８ｃｍ）、４インチ（約１０．１６ｃｍ）、６インチ（約１５．２４ｃｍ）、８インチ（２０．３２ｃｍ）、１０インチ（約２５．４ｃｍ）より大きいサイズ、または前述した上側および下側カットオフサイズの任意のものの範囲のサイズに破砕または細断される。サイズ選別および比重選別の前に混合ＭＳＷを粉砕すると、比重選別機の選別効率が上がる。
【００３６】
３．サイズ選別
粉砕廃棄物は、２つ以上のサイズ別廃棄物流（例えば、少なくとも１つのオーバー分別物およびアンダー分別物）を生じるように、混合廃棄物をサイズ別に細分化する（工程１０８）サイズ選別機に運ばれてもよい。
【００３７】
分級は、比重選別を行いやすいように特定の所望の粒子サイズ分布を有するサイズ別廃棄物流を生じ、特定のリサイクル可能な材料に濃縮された中間流を生じるように実行されてもよい。当業者であれば、同様の廃棄物タイプを集めてある程度濃縮した流れにしながら、流れが細分化されると、異なるタイプの材料を異なる流れに選別するサイズカットオフを決定するように粉砕廃棄物流が分析可能であることを認識するであろう。加えて、サイズ廃棄物流は、狭い粒子分布を有するサイズ別廃棄物流を作り出すことによって、比重選別に対して最適化されてもよい。
【００３８】
１つの実施形態において、サイズ別廃棄物流は、小粒子と大粒子の比率が約１０未満（すなわち、上側カットオフと下側カットオフの比率が、約１０未満の比率を有する）、より好ましくは、約８、６、または４未満の比率を有するサイズ分布を有してもよい。サイズ選別からのアンダー分別物が、約６インチ（約１５．２４ｃｍ）、５、インチ（約１２．７ｃｍ）、４インチ（約１０．１６ｃｍ）、３インチ（約７．６２ｃｍ）、または２インチ（約５．０８ｃｍ）未満、０．５インチ（約１．２７ｃｍ）、１インチ（約２．５４ｃｍ）、２インチ（約５．０８ｃｍ）、または３インチ（約７．６２ｃｍ）より大きいトップサイズカットオフを有してもよく、トップサイズカットの前述した上限値と下限値の任意の範囲を有してもよい。上側分別物は、１６インチ（約４０．６４ｃｍ）、１２インチ（約３０．４８ｃｍ）、１０インチ（約２５．４ｃｍ）、８インチ（約２０．３２ｃｍ）、または６インチ（約１５．２４ｃｍ）未満の上側サイズカットオフと、２インチ（約５．０８ｃｍ）、４インチ（約１０．１６ｃｍ）、６インチ（約１５．２４ｃｍ）、または８インチ（約２０．３２ｃｍ）より大きい下側サイズカットオフを有してもよく、または前述した上側および下側カットオフの任意の範囲を有してもよい。
【００３９】
この方法において使用可能なサイズ選別機の適切な例は、ゴムまたはスチールディスクを有するディスクスクリーン選別機、フィンガスクリーン選別機、トロンメルスクリーン選別機、振動スクリーン選別機、ウォーターフォール型スクリーン、揺動スクリーン、フラワーディスクスクリーン、および／または当業者に知られている他のサイズの選別機を含む。
【００４０】
ディスクスクリーンは、一連の取り付けディスクを有する一連の回転シャフトを用い、このディスク間の空間を通って物体が落下しうる。シャフトが回転すると、前方への搬送時に、入ってくる材料をかき混ぜる波状作用が生じる。このかき混ぜは、スクリーン開口を通してより小さな材料を放出し、振動または目詰まりなく達成される。ディスクスクリーンのデザインにより、動作中、詰まりや停止の可能性が大幅に減る。当業者に知られているトロンメル、振動、またはフィンガスクリーン、ウォーターフォール型スクリーン、揺動スクリーン、フラワーディスクスクリーン、および／または他のサイズ選別機が、ある程度異なる光学的デザインを使用しながら、同じタイプのサイズ選別の目的を達成する。本発明に有用なさまざまなサイズ選別機は、世界中の多数の異なる製造業者を通して市販されている。例えば、ディスクスクリーン、トロンメルスクリーン、振動スクリーン、およびウォーターフォール型スクリーンは、Ｖｅｃｏｐｌａｎ，ＬＬＣ（ノースカロライナ州Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ）から入手可能である。
【００４１】
４．中間流を生じる比重選別
サイズ別廃棄物流の１つ以上は、１つ以上のリサイクル可能な材料に個々に濃縮された中間廃棄物流を生じるように比重別に選別される。必須ではないが、比重選別は、サイズ選別機から下流にある別の装置において実行されることが好ましい。下流の比重選別により、個々のサイズ別の分別物に別個の比重選別機を使用することができるため、特定の材料および流れに合わせて、個々の比重選別機を構成できる。比重選別機ユニットは、混合廃棄物流の特定の材料間の選別を行うように較正されてもよい。湿潤有機物、乾燥有機物、および無機材料などの異なるタイプの材料を選別することで、１つ以上の異なるタイプのリサイクル可能な材料に１つ以上の特定の中間流を濃縮するために、比重選別が使用されうる。
【００４２】
混合都市廃棄物流において、無機廃棄物、湿潤有機廃棄物、および乾燥有機廃棄物は、特定の範囲内にある密度を呈する場合が多い。例えば、乾燥有機物は、１．０ポンド／立方フィート（約１６ｋｇ／ｍ３）より大きく、約１２または１５／立方フィート（約１９２または２４０ｋｇ／ｍ３）未満の密度を有する傾向があり、湿潤有機物は、８、１０、または１２ポンド／立方フィート（約１２８、１６０、または１９２ｋｇ／ｍ３）より高く、約６０、８０、または１００ポンド／立方フィート（約９６１、１２８１、または１６０２ｋｇ／ｍ３）未満の密度を有する傾向があり、無機材料は、約８０または１００ポンド／立方フィート（約１２８１または１６０２ｋｇ／ｍ３）より高い密度を有する傾向がある。このように、これらの密度に従って比重選別機を設定することにより、湿潤有機分別物、乾燥有機分別物、および無機分別物が密度を基にして選別されてもよい。同様に、木材や繊維などの特定のタイプのリサイクル可能な材料は、ある密度範囲内に収まることが多く、中間廃棄物流において選択的に濃縮されうる。前述した密度は、多くの都市廃棄物流に有用であるが、当業者であれば、本明細書に与えられる教示は、任意の廃棄物の混合固形廃棄物流を分析し、リサイクル可能な材料に濃縮された中間廃棄物流を発生する密度カットオフを決定するために使用されうることを認識するであろう。
【００４３】
いくつかの実施形態において、一連の比重選別機は、中間廃棄物流をさらに細分化するために使用されうる。下流に比重選別機において、密度カットオフは、上流の比重選別機から受け取る下側または上側分別物のいずれかを細分化するために選択される。また、比重選別流にさらなるサイズ選別が実行されてもよい。機械化された仕分け機器を使用して、リサイクル可能な材料を効率的に抽出できるように、特定のリサイクル可能な材料に中間流が濃縮され均質になるまで、サイズおよび比重選別が実行される。
【００４４】
以下、図２を参照すると、都市固形廃棄物を比重別に選別するのに適応された比重選別ユニットの実施例が示されている。図２は、エアドラム選別機２００を示す。エアドラム選別機２００は、搬入コンベヤ２０４と、送風機２０６と、回転ドラム２１０と、排出コンベヤ２２２と、重量分別物コンベヤ２１８と、軽量分別物コンベヤ２２６とを含む。混合密度廃棄物２０２は、搬入コンベヤ２０４に供給される。廃棄物材料２０２が供給されると、廃棄物材料２０２は、送風機２０６からの移動空気流２０８に出会うコンベヤ２０２の端部から落下する。
【００４５】
重量分別物２１６は、非常に重いため、空気流２０８によって持ち上げられないことで、混合廃棄物材料２０２から選別される。このようにして、重量分別物は、ドラム２１０の前方に落下し、重量分別物コンベヤ２１８上に落ちる。対照的に、軽量廃棄物は、空気流２０８によって上昇され、回転ドラム２１０上で運ばれ、空気流２２０またはコンベヤ２２２のいずれかによって前方に運ばれる。軽量分別物２２４は、コンベヤ２２２の端部から落下し、軽量分別物コンベヤ２２６へ落ちる。これらの機械は、必要に応じて、重量密度選別係数を変更するために高度に調節可能である。
【００４６】
重量分別物２１６および軽量分別物２２４の相対密度は、エアドラム選別機２００を通る空気流を制御することによって調節可能である。空気流の速度およびドラム選別機２００を通過する空気の量は、ファン２０６の速度の加減または弁２１２の開閉のいずれかによって制御されうる。一般に、弁２１２が開かれ、および／またはファン２０６の速度が増加すると、より重い物体がドラム２１０上で運ばれるため、軽量分別物がより高い平均質量を有するようになる。同様に、弁２１２が閉じられ、またはファン２０６の速度が低下すると、重量分別物２１６の平均質量が軽くなり、より軽い物体しかドラム２１０上で運ばれなくなるため、軽量分別物２２４の平均質量が軽くなる。本発明における使用に適した比重選別機は、Ｗｅｓｔｅｒｉａ  Ｆｏｒｄｅｒｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ（ドイツ国Ｏｓｔｂｅｖｅｒｎ）から入手可能な空気選別機を含むが、これに限定されるものではない。図２に示す特定の実施例は、いくつかの実施形態において好ましい場合もあるが、ドラムを含まない比重選別機（例えば、重力／空気選別機、ウィンドシフタ（ｗｉｎｄｓｈｉｆｔｅｒ）、風力篩、エアナイフなど）を含む他の選別機が使用されうる。
【００４７】
図２に示すような比重選別機は、比重選別機に供給される最大物体と最小物体との比が比較的小さい場合に最良に機能する。したがって、本明細書に記載される方法およびシステムにおいて、比重選別機に供給される最大物体と最小物体の比が、約１２対１、約１０対１、約８対１、約６対１、または約４対１であることが好ましい。最も好ましくは、本明細書に記載される方法およびシステムにおいて、比重選別機に供給される最大物体と最小物体との比は、約６対１である（すなわち、トップカットとボトムカットの比が前述した比である場合）。１つの実施形態において、本発明の方法およびシステムは、これらの概算範囲内の粒子サイズ比を有する比重選別機に廃棄物材料を供給するように構成される。
【００４８】
５．中間流からのリサイクル可能な材料の仕分け
本発明に記載される方法はまた、１つ以上の機械化された仕分け装置を使用して、中間廃棄物流から複数のリサイクル可能な材料を抽出する工程を含む。使用される特定の機械化された仕分け装置は、抽出される特定のリサイクル可能な材料に依存する。
【００４９】
１つの実施形態において、中間廃棄物流は、鉄金属および／または非鉄金属を含む金属に濃縮されてもよい。非鉄金属を抽出するために、渦電流選別機が使用されうる。渦電流選別機は、アルミニウム、真鍮、および銅などの非鉄金属を回収しうる。あるいは、または、さらに、金属は鉄金属を含んでもよく、１つ以上の磁気選別デバイスは、比重選別機の下流に位置付けられ、鉄金属を収集するように構成されうる。磁気選別機の実施例は、ドラム磁石、クロスベルト磁石、ヘッドプーリ磁石などを含む。光学ソータ、ステンレス鋼ソータ、赤外線ソータ、カメラ仕分け機、誘導ソータ、金属検出システム、Ｘ線ソータなどが、リサイクル可能製品を生じるように、異なるタイプの金属を互いから選別するために使用されうる。本明細書に記載される方法およびシステムにおいて生じるリサイクル可能な金属製品は、アルミニウム、真鍮、および銅などの非鉄リサイクル可能製品、および／または鉄および／またはステンレス鋼などの他の金属を含む群から選択されうる。
【００５０】
１つの実施形態において、仕分け装置は、２Ｄ−３Ｄ仕分け装置などの寸法ソータであってもよい。２Ｄ−３Ｄソータの例は、二次元品と三次元品とを選別するように構成された加速度分離機および／またはスクリーンを含む。２つ以上の加速度分離機および／またはスクリーンは、直列または並列に使用されうる。寸法選別機は、同様の密度を有すが、実質的に異なる寸法の特性（サイズ以外）を有する別の材料と混じり合う１つ以上の材料を回収するように使用されうる。例えば、１つの実施形態において、２Ｄ−３Ｄ選別機は、硬質プラスチック（三次元である傾向がある）と、一般に、二次元であるプラスチック膜および／または紙とを選別するように使用されてもよい。フィルムおよび硬質材料を含む二次元プラスチックは、一般に、１／８インチ（約０．３２ｃｍ）未満の厚さを有する。このように、二次元材料は、長さおよび幅より厚さが非常に小さいため（例えば、１０倍または１００倍未満）、二次元であると見なされる。さらに、または、あるいは、２Ｄ−３Ｄ選別機は、木材（より三次元の傾向がある）を繊維（より二次元の傾向がある）から選別するために使用されうる。
【００５１】
使用可能な別の機械化された仕分け装置は、光学ソータである。光学ソータは、フィルムプラスチックと紙とを選別し、または異なるタイプのプラスチックを互いに選別するように構成されてもよい。例えば、光学ソータが、ＨＤＰＥおよび／またはＰＥＴＥを中間廃棄物流から回収するように構成される。１つ以上の光学ソータはまた、＃１〜７のプラスチックを回収し、および／または、ＰＶＣプラスチックを除去および／または回収するように構成されてもよい。光学ソータはまた、小さな無機粒子に濃縮された中間流からガラスを仕分けするように使用されてもよい。近赤外線（ＮＩＲ）、カメラカラーソータ、Ｘ線などを含むが、これらに限定されるものではない多くのタイプの光学ソータ技術がある。
【００５２】
光学ソータは、中間廃棄物流をスキャンし、分析されている材料が特定のタイプのプラスチック、紙、またはガラスであるかを決定しうる。光学ソータは、特定の材料を検出すると、リサイクル可能なＰＥＴＥ、リサイクル可能なＨＤＰＥ、リサイクル可能なフィルムプラスチック、リサイクル可能な＃３〜７のプラスチック、および／またはリサイクル可能な紙製品などの１つ以上の再利用製品を生じるために、標的にされ／特定された材料を排出させるようにノズルを通して方向付けられる空気を使用する。
【００５３】
当業者に既知の任意の光学ソータが使用されうる。例えば、１つの実施形態において、光学ソータは、カメラセンサを使用して自由落下状態の中間廃棄物流をスキャンすることで動作しうる。カメラセンサが材料を検出した後、空気ジェットが、自由落下中に材料を即座に排出してもよい。また、標的材料を混合流から選別するために、近赤外線、Ｘ線、および他の走査技術を利用した光学ソータがある。任意の数の光学ソータが、直列または並列に使用されうる。光学ソータの製造業者には、ＴｉＴｅｃｈ  Ｐｅｌｌｅｎｃ、ＭＳＳ、ＮＲＴなどがある。
【００５４】
本明細書に記載されるシステムおよび方法の機械的細分化および仕分けは、紙、プラスチック、および非鉄金属などの高価値廃棄物材料を抽出するために特に有用である。先行技術のシステムにおいて、これらの高価値廃棄物材料の品は、混合固形廃棄物から抽出および／または仕分けすることが特に困難（またはほぼ不可能）であった。従来のシステムでは、磁石を使用した抽出ができないという理由から、紙、プラスチック、および／または非鉄金属の大部分の抽出ができない場合が多い。従来の混合廃棄物処理システムでは、磁石を使用することがよく知られている。磁石が鉄材料のわずかな部分しか抽出しない場合であっても、磁石は十分に安価であるとともに、システム内の複数箇所で使用しても経済的に採算が取れる。しかしながら、混合固形廃棄物には数多くの種々の材料が存在するため、混合固形廃棄物から鉄金属を回収することでさえ極めて困難かつ非効率的である。混合固形廃棄物の典型的な状態は、収集車および／または移送トレーラーから廃棄物が降ろされると、単純な磁石デバイスが、混合固形廃棄物流に含まれる利用可能な鉄金属の非常にわずかな量、２０％未満を得る見込みがあり、このようにして回収された任意の金属は、磁石の表面と付着した鉄金属物体との間に挟まれた混合固形廃棄物にある他の材料（例えば、紙、プラスチックなど）によって高度に汚染された状態になりうる。対照的に、リサイクル可能なプラスチック、紙、および非鉄金属（例えば、真鍮）などの材料は、多くの場合、これらの特定の材料の仕分け機器が、これらのシステムに構成される場合に廃棄物流を取り扱うことができないため、混合廃棄物から抽出されないことが多い。非鉄金属および多くの仕分けされたリサイクル可能なプラスチックは、典型的に、鉄金属の５〜１５倍の価値があるにもかかわらず、通常、業界では機械的手段を鉄金属の抽出にしか使用していない。さらに、紙、プラスチックおよび非鉄金属などのこれらの高価値のリサイクル可能品の回収は、このようなリサイクル可能品は、混合廃棄物流にある多種多様な他のリサイクルできないもの（例えば、有機物、不活性材料、木材、繊維、微粒など）の中に完全に混ざり合って埋もれている点で、混合固形廃棄物の同じ通常の条件によって難航している。さらに、特に、家庭用の収集ルートおよび多世帯住居からの混合固形廃棄物の大部分は、ビニール袋に入れて廃棄される。ごみ袋を手作業で開け、何らかの方法で混合固形廃棄物からごみを取り出した後、取り出されたごみの仕分けおよび回収を行うことは、コストが非常にかかるが、ほとんどの後進国を除くすべての国ではあまりにもコストがかかりすぎる。最後に、最も価値の高いリサイクル商品／材料（例えば、ＰＥＴＥプラスチック、ＨＤＰＥプラスチック、＃３〜７のプラスチック、アルミニウム缶、ステンレス鋼、銅、真鍮、混合非鉄金属）は、一般に、全混合固形廃棄物流に対して、個々の材料ベースで０．１％〜４％の非常に少ない割合から成るように存在する。本明細書に記載される構成要素のほとんどまたはすべて（例えば、準備、計量、均質化、および仕分け）を用いなければ、混合廃棄物流内に入手可能な割合がこのように低い状態で材料からこれらの高価値のリサイクル可能な材料を抽出することは、経済的に採算が取れる方法においてほぼ不可能である。
【００５５】
６．流量および負担深度を制御するための計量
選択的に、この方法はまた、所望の質量流量および負担深度を達成するために、システム全体を通してサイズ別廃棄物流および中間廃棄物流を計量する工程を含む。１つの実施形態において、粉砕装置、サイズ選別機、比重選別機、および／または機械化されたソータは、可変速度制御装置を有する１つ以上のコンベヤによって選別される。可変速度制御装置は、個々のデバイスへの材料の供給を計量し、均等に分配することによって、システム全体から回収されるリサイクル可能な材料の量、純度、および／または価値を最適化するために、粉砕装置、サイズ選別機、比重選別機、および／または機械化されたソータを通して質量流量を最適化するように設定されうる。システムのコンポーネントの１つ以上の下流、上流、またはそのコンポーネント内に位置付けられた１つ以上のセンサが、リサイクル可能な材料の選別効率、有効性、選別純度、および／または回収率をモニタするために使用されうる。次に、これらの値は、回収されるリサイクル可能な材料の回収量、純度、および／または価値などのシステムの１つ以上のパラメータを最適化または最大化するために使用されうる。廃棄物流の流量を制御するために使用可能なセンサの例は、コンベヤ上および計量デバイスの上流に積まれた材料の高さを測定し、および／または、ベルト上の何もない空間を測定する光学センサおよび／または超音波センサなどを含むが、これらに限定されるものではないレベルセンサを含む。ベルト、計量デバイス、または他の機器の部品は、流量または所望の負担深度がベルト上または処理機器（例えば、サイズ選別機）の一部および／または本明細書に記載されるシステムの任意の他の部分において、または一部を通って達成されるように、センサデータを使用して加速または減速されうる。他のセンサは、廃棄物流が所望のレベル（例えば、高さ）を超えて蓄積すると物理的に作動される機械スイッチを含み、機械スイッチが作動されると、流量または負担深度を調整するために使用可能な信号を出力する。移動式の床、コンベヤ、計量ドラム、シュレッダ、およびグラインダと、エアドラム選別機と、すべてのタイプのスクリーンと、振動フィーダと、計量フィーダ容器と、負荷レベラと、他のこのようなデバイスを含むすべての計量機器の速度は、本発明のすべての部分を通る材料を適切に計量するために、制御システムおよび他のデバイスを介して制御および調節されうる。いくつかの実施形態において、混合固形廃棄物からリサイクル可能な材料の所望の高回収および純度を得るために、計量は重要でありうる。
【００５６】
このシステムおよび方法は、複数のセンサを使用する工程と、複数の仕分け装置に運ばれる廃棄物材料の流量または負担深度を計量する工程とを含みうる。必須ではないが、各仕分け装置が、装置に関連付けられたセンサを有し、センサは、２つ以上の仕分け装置の計量を独立して制御するために使用されることが好ましい。例えば、レベルセンサまたは流量センサは、三次元ソータ、光学ソータ、または渦電流選別機などの任意の組み合わせの搬入口付近に位置付けられうる。
【００５７】
７．回収可能な材料の回収率
本発明は、混合固形廃棄物流に存在する１つ以上の異なるタイプのリサイクル可能な材料の大部分を回収するために特に好適である。この方法およびシステムは、高価値リサイクル可能品が非常に低い濃度で存在する場合に特に有用である。このシステムおよび方法により、例えて言えば、「干し草の山から針を選び出す」ように混合廃棄物流を処理できる。１つの実施形態において、混合廃棄物流は、１５％未満、１０％未満、５％未満、または１％未満の濃度で回収可能な材料の少なくとも１つのタイプを含んでもよく、このシステムまたは方法は、特定の回収可能な材料の少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、またはさらに少なくとも９０％を回収するように構成される。
【００５８】
さらに、本明細書に記載される方法およびシステムは、リサイクル可能な金属の売買業者に対して販売するのに適した純度を有するリサイクル可能金属製品として、廃棄物流において少なくとも２５％、５０％、７５％、または９０％のリサイクル可能金属（重量比）を回収してもよい。
【００５９】
このプロセスは、リサイクル可能なプラスチック製品の売買業者に対して販売するのに適した純度を有するリサイクル可能なプラスチック製品を生み出すように、混合廃棄物流の少なくとも２５％、５０％、７５％、または９０％のリサイクル可能プラスチック材料（重量比）を回収してもよい。
【００６０】
このプロセスは、リサイクル可能な混合紙の売買業者に対して販売するのに適した純度を有するリサイクル可能な混合紙製品を生み出すように、混合廃棄物流の少なくとも２５％、５０％、７５％、または９０％のリサイクル可能な混合紙製品（重量比）を回収してもよい。
【００６１】
このプロセスは、１つ以上（例えば、１、２、３、４、またはそれ以上）のリサイクル可能な乾燥有機品を生じるように、少なくとも２５％、５０％、７５％、または９０％のリサイクル可能な乾燥有機材料を回収してもよい。乾燥有機品は、混合紙、三次元プラスチック、フィルムプラスチック、繊維、および木材の群から選択されてもよい。
【００６２】
粉砕、サイズ選別、および／または比重選別は、混合廃棄物に存在する他のタイプの構成要素および／またはリサイクル可能製品として市場性のあるものからさらに選別を行うことなく、リサイクルまたは使用できる程度に汚染されていない均質なリサイクル流を生じるように使用されてもよい。
ＩＩＩ．都市固形廃棄物の選別システム
図３は、混合廃棄物流からリサイクル可能な材料を抽出するために使用可能なシステム３００を示す。図３において、都市固形廃棄物などの混合固形廃棄物が、事前仕分けコンベヤ３０２に計量供給される。計量ドラム３０４と、移動式床バンカーフィーダ３０８から混合固形廃棄物を受け取る送り込みコンベヤ３０６とを使用して計量供給が実行されてもよい。コンベヤ３０２上の混合固形廃棄物は、シュレッダ３１６に移送される。コンベヤ３０２上の混合廃棄物は、手作業で仕分けされてもよい。例えば、大量の廃棄物から容易に識別および選択可能な大きな段ボールを手労働で取り込んでもよい。また、大きな処理済み木材、電子廃棄物（例えば、ｅＷａｓｔｅ）、またはコンベヤ３０２から効率的に手作業で取り込めたり、他の方法で手軽に引き抜いたりすることが可能な他の明らかに価値のある品物を含む他の材料が、細断前に手作業で取り込まれてもよい。取り込んだ段ボールは、容器３１０に収集および貯蔵されてもよく、または梱包され、製紙工場に出荷されてもよい。非鉄金属および鉄金属などの他のリサイクル可能な材料および／または他のリサイクル可能材料源が、容器３１２またはさらなる容器に収集および貯蔵されてもよい。さらに、有害廃棄物や、容器３１４に収集および貯蔵され、引き続き、適切な方法で廃棄されてもよい。事前の仕分けは必須ではないが、有害廃棄物からの汚染および重量のある鉄構造金属、コンクリート、大きな石および他の品物からのシュレッダへのダメージの可能性を回避するために、事前の仕分けが特に有用でありうる。
【００６３】
取り込まれていないコンベヤ３０２からの材料は、上述したように所望のトップカットへ廃棄物を細断または破砕するシュレッダまたはグラインダ３１６に送り出される。細断された材料は、懸架式の磁石３２０の下方のコンベヤ３１８上で移動され、懸架式の磁石は、廃棄物流において露出された鉄金属を収集し、鉄金属貯蔵庫３２２に鉄金属を送り出す。負担深度により、磁石３２０は、好ましくは、懸架式のドラム磁石であることが好ましいが、他の磁石が、単独で使用されてもよく、懸架式のドラム磁石と組み合わせて使用されてもよい。ドラム磁石は、サイズ仕分けの前の負担深度により好適であるとともに、コンベヤ３１８から放出された後、空中で鉄金属を獲得できるため、抽出された鉄金属のほとんどの非金属相互汚染を最小限に抑える。
【００６４】
磁石３２０の下方を通過する粉砕された廃棄物は、スクリーン３２４に送り出され、第１のオーバー分別物および第１のアンダー分別物を生じるように、粉砕された廃棄物流をサイズ別に選別する。スクリーン３２４は、１つ以上のアンダー分別物および１つ以上のオーバー分別物を生じるように、１つのスクリーンまたは複数の同様のおよび／または異なるサイズ別スクリーンおよび異なるタイプのスクリーンを含んでもよい。オーバー分別物は、乾燥有機物に濃縮されてもよく、アンダー分別物は、湿潤有機物に濃縮されてもよい。
【００６５】
スクリーン３２４からのアンダー分別物（すなわち、微粒）は、コンベヤ３２６上を第２のスクリーン３２８に運ばれる。第２のスクリーン３２８は、トロンメル、ディスクスクリーン、揺動スクリーン、ウォーターフォール型スクリーン、振動スクリーン、バウンス付着スクリーン（ｂｏｕｎｃｅ  ａｄｈｅｒｅｎｃｅ  ｓｃｒｅｅｎ）、柔軟膜スクリーンなどでありうる。第２のスクリーン３２８は、好ましくは、スクリーン３２８上で典型的に処理される廃棄物材料の性質が重く、湿潤性があるため、自己洗浄スクリーンである。スクリーン３２８は、詰まりなしにシステムから目の細かい粒子の大部分を除去しうる。１つの実施形態において、第２のスクリーン３２８は、１インチ（約２．５４ｃｍ）、３／４インチ（約０．７５ｃｍ）、１／２インチ（約１．２７ｃｍ）、または３／８インチ（約０．３７５ｃｍ）未満の上側カットオフを有しうる。第２のスクリーン３２８からのアンダー分別物（すなわち、微粒）は、非鉄金属を回収するように渦電流選別機３３０を使用して処理されてもよい湿潤有機物および／または重量無機材料を含んでもよい。コンベヤ３２９は、無機分別物が優勢であれば、スクリーン３２８からの微粒をコンベヤ３３６へ、湿潤有機物が優勢であれば、渦電流選別機３３０へ向けるように切り換えが可能であってもよい。渦電流選別機３３０からの湿潤有機物は、容器３３２に収集され貯蔵され、容器３３３に非鉄金属が収集されうる。
【００６６】
細かい目のスクリーン３２８からのオーバー分別物（すなわち、粗粒）は、小粒子サイズを有する軽量分別物および重量無機分別物を生じるように、比重選別機３３４においてさらに処理されてもよい。重量無機分別物は、コンベヤ３３６に搬送され、軽量分別物は、選択的に、軽量乾燥有機分別物および重量湿潤有機分別物へのさらなる選別のために、第２の比重選別機３３８に装填されうる。
【００６７】
以下、第１のオーバー分別物（スクリーン３２４から）を参照すると、オーバー分別物は、コンベヤ３４０上で第３の比重選別機３４２へと搬送される。第３の比重選別機３４２は、軽量中間流および重量中間流を生じるように構成されうる。例えば、第３の比重選別機３４２は、８〜１５ポンド（約３．６２〜６．８ｋｇ）の範囲にカットされるように構成されてもよい。軽量中間流（すなわち、８〜１５ポンド（約３．６２〜６．８ｋｇ）未満）は、乾燥プラスチック、紙、軽量の鉄金属（例えば、ブリキ缶、ブリキ缶の蓋、および他の軽量の鉄金属品）、および軽量の非鉄金属（例えば、アルミニウム缶および他の軽量非鉄品）に濃縮されてもよく、これらはコンベヤ３４４に移送される。
【００６８】
第３の比重選別機３４２からの重量中間廃棄物流（すなわち、８〜１５ポンド（約３．６２〜６．８ｋｇ）より大きい）は、重量無機および重量湿潤有機材料に濃縮されてもよく、これらの材料は、さらなる選別のために第４の比重選別機３４６に送り出される。第４の比重選別機３４６は、第５の比重選別機３６４に送り出される軽量中間流を生じるように、６０〜１２０ポンド（約２７．２２〜５４．４３ｋｇ）の範囲にカットしてもよい。また、第４の比重選別機３４６は、コンベヤ３３６に送り出される重量無機廃棄物に濃縮された重量中間流（すなわち、６０〜１２０ポンド（約２７．２２〜５４．４３ｋｇ）より大きい）を生じてもよい。コンベヤ３３６上の中間流は、鉄金属を収集するために、懸架式のドラム磁石を使用して仕分けられてもよく、その流れの残りは、渦電流選別機３５２に供給する振動フィーダ３５０上に載せられ、非鉄金属を無機廃棄物の残渣から選別する。非鉄金属は、他の非鉄金属から銅および／または真鍮を抽出するために（すなわち、容器３９６に貯蔵された混合非鉄製品および容器３９８に貯蔵される真鍮および／または銅製品を生じるために）、赤外線ソータまたは他のソータ３８１にさらに選別されてもよい。非鉄金属は梱包され、および／または、バルクは、工場へ輸送するためにバルク貯蔵されてもよい。
【００６９】
渦電流選別機３５２を出る廃棄物流の残りは、コンベヤ３５４上に載せられ、ステンレス鋼ソータ３５６およびガラス光学ソータ３５８を使用してさらに処理される。中間流は、ステンレス鋼ソータ３５６を使用してステンレス鋼を抽出するように仕分けられてもよく、および／または、光学ソータ３５８を使用してガラスを抽出するように仕分けられてもよい。仕分けは、リサイクル可能なステンレス鋼品およびリサイクル可能なガラス製品を生じ、容器３６２および３６０のそれぞれに貯蔵可能でありうる。
【００７０】
再度、第５の比重選別機３６４を参照すると、選別機３４６からの軽量中間流は、木材および繊維に濃縮された軽量中間廃棄物流を生じるように、木材および繊維の場合、最大１５ポンド（約６．８０４ｋｇ）から重量湿潤有機物の場合、４０ポンド〜６０ポンド（約１８．１４ｋｇ〜２７．２２ｋｇ）までの密度で細分化されうる。木材および繊維は、容器３６８および３２０にそれぞれ収集可能な三次元のリサイクル可能な木材製品および二次元のリサイクル可能な繊維製品を生み出すために、加速度分離機または傾斜ディスクスクリーン選別機３６６などの２Ｄ−３Ｄソータで選別されうる。選別機３６４からの重量流は、重量湿潤有機物に濃縮されてもよく、渦電流選別機３３０に送り出され、および／または、選別機３２８および３３８からの廃棄物と合わせられうる。
【００７１】
再度、コンベヤ３４４を参照すると、比重選別機３４２からの中間軽量流は、容器３７３に収集されたリサイクル可能な鉄金属品を生み出すように、懸架式の磁石３７２によって処理されてもよい。磁石３７２の下方を通過し、振動フィーダ３７４へ進む中間流の部分は、一連の渦電流選別機３７６および３７８に装填され、非鉄金属を回収するために中間流を処理する。非鉄金属は、コンベヤ３７７で収集され、梱包器３７９を使用して圧縮梱包した後、輸送用に貯蔵される。
【００７２】
渦電流選別機３７６および３７８において回収されない乾燥有機物は、紙およびプラスチックに濃縮された中間流を与える。紙およびプラスチックに濃縮された中間流は、加速度分離機または傾斜ディスクスクリーン選別機３８０などの２Ｄ−３Ｄ選別機を使用して処理されうる。加速度分離機または傾斜ディスクスクリーン選別機３８０は、プラスチックフィルムおよび／または紙（すなわち、２Ｄ粒子）を、破砕された硬質プラスチックなどの三次元粒子から分離する。２Ｄ−３Ｄ選別機は、渦電流選別機３７６および３７８の前後に配置されうる。
【００７３】
加速度分離機または傾斜ディスクスクリーン選別機３８０からの二次元材料は、コンベヤ４００に送り出され、三次元材料は、光学ソータを使用してさらに処理されうる。三次元材料は、第１の光学ソータ３８２において処理されて、品質制御コンベヤ３８３に置かれ、容器３８４内に置かれるか、または梱包機３８５において梱包されるＨＤＰＥプラスチック製品、ＰＥＴＥプラスチック製品、または＃３〜７のプラスチック製品を生じる。次に、中間流は、品質制御コンベヤ３８９に置かれ、容器３８６内に置かれるか、または梱包機３８７において梱包されるＰＥＴＥプラスチック製品、ＨＤＰＥプラスチック製品、または＃３〜７のプラスチック製品を生じるように、第２の光学ソータ３８８において処理されうる。最後に、中間廃棄物流は、品質制御コンベヤ３９１に置かれ、容器３９２内に置かれるか、または梱包機３９７において梱包されるリサイクル可能な＃１〜７のプラスチック製品、ＨＤＰＥプラスチック製品、またはＰＥＴＥプラスチック製品を生じるように、第３の光学ソータ３９０において処理されてもよい。光学ソータ３８２、３８８、および３９０からの廃棄物流の残りは、リサイクルできない残渣材料または不適切に仕分けられたリサイクル可能な材料である可能性があり（例えば、ＰＶＣ、石、発泡体、アルミニウム缶の破片など）、コンベヤ３９３で収集されてもよく、および／または、容器３９５または移送トレーラーにおいて収集されてもよく、その後、埋立処分されるか、または混合無機材料の潜在的にリサイクル可能な分別物にさらに選別され、建築用途において販売または使用されうるさまざまな建材用途に変換されてもよい。
【００７４】
以下、加速度分離機または傾斜ディスクスクリーン選別機３８０からコンベヤ４００上に受けた二次元材料を参照すると、二次元材料は、フィルムプラスチックおよび混合紙に濃縮された中間流であってもよい。二次元材料は、注入容器または他のタイプの計量容器内および供給デバイス４０２に装填されてもよく、次に、紙からフィルムプラスチックを選別するように構成された複数の（例えば、２〜１２）の光学ソータ４０４へ計量供給される。光学ソータ４０４は、リサイクル可能なプラスチックフィルム製品４０６およびリサイクル可能な混合紙製品４０８を生じ、そのうちのいずれかまたは両方は、販売または輸送用に梱包され、および／または、貯蔵されてもよい。
【００７５】
システム３００において生じる湿潤有機物（例えば、容器３３２にある湿潤有機物）は、燃料として使用可能なバイオガス、および／または、土壌改良として使用可能なコンポストを生じるために１つ以上の嫌気性消化装置を使用してさらに処理でき、または炭素燃料の代替としての燃焼用の有機燃料を作るように乾燥されてもよい。現行の方法で生じた湿潤有機廃棄物品を消化するための使用可能な適切な微生物消化システムの記載は、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｄｉｇｅｓｔｉｂｌｅ  ｍａｔｔｅｒ  ｆｒｏｍ  ａｎ  ｕｐｆｌｏｗ  ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｄｉｇｅｓｔｅｒ」という発明の名称の米国特許第７，６１５，１５５号明細書、「Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｌｕｄｇｅ  ｂｅｄ  ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｒｅａｃｔｏｒ」という発明の名称の同第７，４５２，４６７号明細書、「Ｕｐｆｌｏｗ  ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ  ｈａｖｉｎｇ  ａ  ｓｅｐｔｕｍ  ａｎｄ  ａｎ  ａｕｇｅｒ  ａｎｄ  ｄｒｉｖｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ」という発明の名称の同第７，２９０，６６９号明細書、および「Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｌｕｄｇｅ  ｂｅｄ  ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｒｅａｃｔｏｒ」という発明の名称の同第６，９１１，１４９号明細書、および「Ｕｐｆｌｏｗ  ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  ｓｅｐｔｕｍ  ａｎｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」という発明の名称の米国特許出願第２００８／０１６９２３１号に見受けられ、同文献の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００７６】
システム３００において生じる湿潤有機物（例えば、容器３３２にある湿潤有機物）は、さらに処理され、堆肥にされ、硬度に濃縮された混合湿潤有機物流として加工業者に提供または販売されうる（例えば、食物廃棄物、庭から出る廃棄物、およびグリーン廃棄物）。
【００７７】
乾燥有機燃料品は、例えば、多数の産業およびエネルギー発生プロセスにおいて石炭および他の炭素系燃料の代わりに、単独で、または別の燃料とともに使用されうる。また、乾燥有機燃料は、種々の高温熱変換プロセス（例えば、ガス化、プラズマアークガス化、および熱分解など）を通して合成ガスを作る燃料として使用されうる。また、乾燥有機材料は、自動充填放出システムを用いて作るバルク貯蔵またはアンロードデバイスを用いた貯蔵サイロのいずれかにおいて現場で貯蔵されてもよい。
【００７８】
当業者であれば、本明細書に記載される方法を使用して生じたリサイクル可能製品が、特定のタイプのリサイクル可能な材料に硬度に濃縮されることで、１つ以上の異なる製品が、リサイクルプロセスにおける供給材料として有用なものになることを認識するであろう。しかしながら、リサイクル可能製品は、通常、１００％純粋なものではない。リサイクル産業は、未加工未処理のごみを使用できないが、ほとんどのリサイクルシステムは、少量の不純物で適切に動作できる。本発明のシステムおよび方法は、リサイクル産業において使用するのに適した純度を有するリサイクル製品を生じる。
【００７９】
固形廃棄物流の本質的にすべてのコンポーネントから有価物を回収することが望まれるであろうが、本発明は、湿潤有機分別物、乾燥有機分別物、または無機分別物のすべてまたは一部分が、回収された製品にすべて選別されない実施形態を含む。例えば、１つの実施形態において、湿潤有機分別物、乾燥有機分別物、または無機分別物のすべてまたは一部分は、混合されても、適切に選別されても、または不適切に選別されても、特定の分別物の純度および／または特定の分別物をリサイクルするための市場条件に応じて単に埋め立てられてもよい（例えば、フィルムは埋め立てられてもよい）。
【００８０】
本明細書に開示される方法およびシステムの多くは、比重選別を含むように記載されてきたが、当業者であれば、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの回収可能材料に濃縮された中間流を生じるためにサイズ別に廃棄物流が粉砕され選別されるのであれば、比重選別がなくても十分な選別を達成可能であることを認識するであろう。
【００８１】
本発明は、本発明の趣旨または必須の特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施されてもよい。上述した実施形態は、すべての点において、限定的ではなく例示的なものとしてのみ考慮されるべきものである。したがって、本発明の範囲は、前述した記載によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意義および均等性の範囲内にあるすべての変化は、本発明の範囲内に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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