УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МЕЛКОФРАКЦИОННЫХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ ГИДРОФЛОТАЦИИ "ГИДРА"

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к оборудованию для разделения материалов с использованием флотационного процесса. Устройство может быть использовано для сортировки мелкофракционных промышленных, бытовых, медицинских, в том числе, полимерсодержащих, и иных отходов по удельному весу, кроме опасных: бактериологических, биологических, радиоактивных, ртутьсодержащих и т.п.
Уровень техники
В настоящее время различные виды отходов, в том числе, полимерсодержащие (пластмассы), становятся бытовым мусором, например, при скоплении различных полимерсодержащих изделий вышедших из употребления. В целях придания ликвидности смешанным материалам, необходима сортировка/разделение по причине невозможности переработки различных материалов в общей массе. При измельчении таких отходов образуется смесь частиц, состоящая из частиц различных в химическом отношении и имеющих различные диапазоны плотности и соответственно удельного веса. Прямое повторное использование изделий, изготовленных из смешанного сырья, как правило, невыгодно, поскольку для таких изделий не могут применяться известные варианты вторичной переработки. Поэтому многие изделия одноразового использования до сих пор уничтожаются: сжигаются или складируются.
В противоположность этому вторично переработанные изделия пользуются спросом, поскольку их цена ниже по сравнению с новым товаром. В зависимости от качества вторично переработанных изделий (вторсырье) их цена составляет до 60% цены на новый товар (первичное сырье). Таким образом, актуальность разработок способа разделения смешанных мелкофракционных отходов очевидна.
Использование изменения плотности частиц в качестве средства для их разделения широко распространено. Разделение и сортировка материалов на этой основе выполняется с использованием как мокрого, так и сухого способов.
Мокрые способы используют жидкость в качестве разделяющей среды, которая должна отделять более плотные частицы, которые тонут в данной жидкости, от более легких частиц, которые всплывают в ней. Сухие способы сортировки используют форму воздушного разделения, основанного на сочетании различных плотностей и различных аэродинамических свойств компонентов, подлежащих сортировке.
В настоящее время известны устройства, использующие метод разделения отходов с помощью воздушного потока, то есть сдув более легких фракций и сбрасывание в бункер более тяжелых фракций составляющего отходы материала.
Существенными и очевидными недостатками таких устройств являются низкая эффективность ввиду возможности деления материала только на два рода: легкий и тяжелый в потоке воздуха, что не позволяет выделить всю гамму материалов, составляющих отходы, и сводит к экономически нерентабельному и экологически нерешенному весь процесс утилизации отходов.
Известные из уровня техники способы разделения полимерных частиц, различных по химической природе, осуществляют на установках, производящих разделение частиц по плотности, например, в гидроциклонах.
Известно устройство для разделения смеси большей частью однородных по размеру и плотности частиц на группы всплыванием (патент РФ на изобретение №2080943, кл. МПК B07B 4/08, B03B 5/28, опубл. 10.06.1997), которое содержит средство для создания потока разделяющей среды, непрерывно текущей от его входного конца до выходного и формируемой из вещества, имеющего однородную плотность, большую, чем наибольшая плотность частиц, подлежащих разделению. Устройство также содержит средство для пропускания воздуха вверх через вещество для создания разделяющей среды, средство для подачи смеси частиц во входной конец средства для создания потока разделяющей среды на определенную глубину для обеспечения возможности всплывания частиц в процессе их движения в разделяющей среде и средство для разгрузки продуктов разделения. Средство для подачи смеси частиц выполнено с возможностью изменения глубины подачи, а средство для разгрузки продуктов разделения выполнено с возможностью раздельного удаления отдельных групп всплывшего продукта. Устройство имеет дроссельные средства для помощи в сборе и разделении групп, когда частицы достигают верха потока разделяющей среды. Устройство содержит средство рециркуляции вещества разделяющей среды от выходного до входного конца лотка, при этом средство для пропускания воздуха вверх содержит управляющее средство для управления скоростью, с которой газ пропускается через разделяющую среду для поддержания ее однородной плотности.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции устройства.
Известен также водный сепаратор, входящий в линию сортировки многокомпонентных смесей (патент РФ на изобретение №2140328, кл. МПК B03B 9/06, опубл. 27.10.1999), которая включает приемный бункер, подающий наклонный и транспортирующие конвейеры, металлоуловитель, устройство для предварительной сортировки отходов, водный сепаратор для окончательной сортировки отходов, резервуар-отстойник, насос для подачи пульпы из водного сепаратора в отстойник, насос для подачи оборотной воды из отстойника в водный сепаратор. Водный сепаратор выполнен в виде цилиндро-конической емкости и снабжен приводным валом с радиальными лопатками и перемешивающими лопастями соответственно в верхней и нижней части и выполнен с проемом для удаления легких фракций в нужное отверстие для оборотной воды с серебросодержащим антисептиком.
Известный водный сепаратор для сортировки многокомпонентных смесей имеет достаточно сложную конструкцию, поскольку содержит большое количество различных сложных в конструкторском отношении узлов и устройств.
Однако в уровне техники не выявлено наиболее близкого устройства (прототипа) для разделения мелкофракционных отходов.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели - создание простого устройства, обеспечивающего разделение мелкофракционной и/или предварительно измельченной массы различных, смешанных между собой фракций материалов, отходов, кроме отходов вредных и опасных для здоровья человека производств.
Техническим результатом является упрощение конструкции устройства для разделения мелкофракционных отходов.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для разделения мелкофракционных отходов методом гидрофлотации содержит загрузочный бункер, соединенный через наклонный патрубок со шнеком, оснащенным двигателем, с основным резервуаром с рабочим раствором, сливной лоток которого расположен над наклонным сетчатым виброконвейером и сливным резервуаром, а также погружной насос, подающий оборотный рабочий раствор из сливного резервуара в загрузочный бункер и основной резервуар; причем часть дна основного резервуара, соединенная с наклонным патрубком, выполнена наклонной, другая часть, предназначенная для сбора тяжелой фракции, выполнена пологой с выступом.
Для придания конструкции устойчивости, устройство дополнительно может быть снабжено опорной стойкой, расположенной под основанием наклонного патрубка.
Основной резервуар устройства может дополнительно содержать карман выгрузки тяжелой фракции.
В качестве рабочего раствора основного резервуара может быть использована вода. Также может быть использован соляной раствор, концентрацию которого изменять несложно, что влияет на плотность рабочего раствора.
Краткое описание чертежей
На фиг. представлена схема общего вида конструкции устройства для разделения мелкофракционных отходов методом гидрофлотации «Гидра».
Осуществление полезной модели
Устройство для разделения мелкофракционных отходов методом гидрофлотации содержит: загрузочный бункер 1, наклонный патрубок 2 со шнеком 3, оснащенным двигателем 4, основной резервуар 5 со сливным лотком 6, наклонный сетчатый виброконвейер 7, сливной резервуар 8, погружной насос 9 для подачи оборотного рабочего раствора. Оборотный рабочий раствор из сливного резервуара 8 подается в загрузочный бункер 1 и основной резервуар 5.
Часть дна основного резервуара 5, соединенная с наклонным патрубком 2, выполнена наклонной, другая часть, предназначенная для сбора тяжелой фракции, выполнена пологой с выступом. Основной резервуар 5 устройства дополнительно может содержать карман выгрузки тяжелой фракции (на фиг. не показан).
Для придания конструкции устойчивости, устройство может быть дополнительно снабжено опорной стойкой 10, расположенной под основанием наклонного патрубка 2.
Кроме воды в качестве рабочего раствора основного резервуара может быть использована вода или, например, соляной раствор, концентрацию которого изменять несложно.
Устройство для разделения мелкофракционных отходов методом гидрофлотации «Гидра» работает следующим образом.
Заявленное устройство предназначено для разделения общей массы смешанных и/или измельченных в общую массу материалов, выбраковки производств, вторичных материалов и отходов. Разделение осуществляется методом гидрофлотации по удельному весу, без предварительной сортировки.
Рабочая смесь, представляющая собой смешанные фракции различные по удельному весу, подается в загрузочный бункер 1. Затем по наклонному патрубку 2 рабочая смесь, увлекаемая шнеком 3, двигается вниз. Посредством вращения шнека 2 частицам рабочей смеси придается динамическое, инерционное движение. Рабочая смесь попадает в основной резервуар 5 и погружается в приготовленный рабочий раствор определенной плотности, который находится в основном резервуаре 5. Смешанные фракции рабочей смеси начинают разделяться по удельному весу. В результате - более тяжелые фракции рабочей смеси собираются в нижней пологой части с выступом основного резервуара 5. Наиболее тяжелые фракции накапливаются и образуют на дне резервуара 5, в пологой его части, концентрат, который периодически собирают и направляют на дальнейшую переработку.
Более легкие фракции рабочей смеси всплывают на поверхность, где увлекаются течением, создаваемым работой погружного насоса 9, перекачивающего рабочий раствор из сливной резервуара 8 в загрузочный бункер 1, и частично на поверхность рабочего раствора в основной резервуар 5.
Далее по сливному лотку 6, легкая фракция поступает на наклонный сетчатый виброконвейер 7, сквозь который рабочий раствор поступает в сливной резервуар 8 для последующей перекачки. Затем легкая фракция рабочей смеси собирается в контейнер, который направляется на дальнейшую переработку.
3
3
Таким образом, получают первичное разделение рабочей смеси на две фракции. Меняя плотность рабочего раствора, можно реализовать возможность отделения из смешанной, общей массы рабочей смеси фракций частиц с необходимой плотностью. Например, плотность полиэтилена ПЭВД составляет 0,9-0,93 г/см; ПЭСД - 0,93-0,96; поливинилхлорида ПВХ - 1,47-1,6 г/см.
Пример реализации устройства.
Для разделения материалов было изготовлено устройство предложенной конструкции. Устройство было использовано для сортировки мелкофракционных промышленных и бытовых полимерсодержащих отходов, фракционный размер частиц составил в среднем от 0,3-0,5 мм до 3-3,5 см. Были получены следующие результаты: пропускная способность устройства составила в зависимости от размера частиц от 80 до 120 кг/час.
Таким образом, заявленное устройство имеет достаточно простую конструкцию и обеспечивает эффективное разделение мелкофракционных отходов без их предварительной сортировки.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели показал, что совокупность существенных признаков заявленного устройства не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного устройства для разделения и сортировки мелкофракционных отходов, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».