NL1022952C2

NL1022952C2 - Werkwijze voor het winnen van metaal-houdende deeltjes uit bodemas.

Info

Publication number: NL1022952C2
Application number: NL1022952A
Authority: NL
Inventors: Peter Carlo Rem
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-09-20

Description

Werkwijze voor het winnen van metaal-houdende deeltjes uit bodemas

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het winnen van metaal-houdende deeltjes uit bodemas, waarbij bodemas welke voor >80 gew.% (betrokken op het drooggewicht van de bodemas) bestaat uit deeltjes met een 5 grootte <8 mm onder oplevering van een aan non-ferrometaal verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal verarmde fractie .

Bodemas, welke onder meer vrijkomt bij de verbranding van huisvuil, bevat relatief hoge gehalten aan metalen. 10 Dit beperkt de mogelijkheden voor het gebruik van de bodemas of maakt storten ervan relatief duur.

Bekend is om metalen uit de bodemas af te scheiden, bijvoorbeeld onder gebruikmaking van een magneetveld. Hierbij ontstaat een aan non-ferrometaal verrijkte fractie en een aan 15 non-ferrometaal verarmde fractie.

Het doel van de onderhavige uitvinding is om een werkwijze te verschaffen waarmee metaal-houdende deeltjes uit bodemas, daaronder begrepen een reeds aan een scheiding onderworpen bodemasfractie, kunnen worden gewonnen onder ople-20 vering van een aan non-ferrometaal verrijkte fractie.

Hiertoe verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze volgens de aanhef, welke hierdoor wordt gekenmerkt dat de bodemas in een vloeibaar medium aan een scheiding op basis van valsnelheid wordt onderworpen.

25 Gevonden is dat een dergelijke scheiding een uitste kende verrijking oplevert van non-ferro-metaal in de non-ferrometaalfractie. Dit mag, gezien de qua grootte en vorm sterk verschillende deeltjes, zeer verrassend worden genoemd. Voor een optimale scheiding bestaat gebruikte bodemas bij 30 voorkeur voor >90 gew.% en met nog meer voorkeur >98 gew.% uit deeltjes met een grootte <8 mm. Daarenboven blijkt dat bodemas, welke een geringe concentratie organisch materiaal bevat die echter een grote invloed heeft op de uitloging van metaal, met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan 35 worden afgescheiden, eventueel in een derde fractie.

1022952 H Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het vloeiba- H re medium water.

I Water is een goedkoop en niet-toxisch vloeibaar me- H dium.

I 5 Bij voorkeur wordt de bodemas gevormd door de slak- H ken van de verbranding van huisvuil.

De scheiding hiervan vormt een belangrijke toepas- sing van de uitvinding I Bij voorkeur is de scheiding op basis van valsnel- I 10 heid gekozen uit een a) jig-behandeling; en b) een behande- ling waarbij de deeltjes van de bodemas in het in een vat I aanwezige vloeibare medium onder invloed van de zwaartekracht I op basis van verschil in valsnelheid worden gewonnen, en op een eerste plaats een eerste, relatief zware deeltjesfractie I 15 en op afstand van de eerste plaats op een tweede plaats een I tweede relatief lichte deeltjesfractie worden verzameld in I respectievelijke opvangmiddelen, waarbij het vloeibare medium I ten opzichte van opvangmiddelen voor de eerste en tweede H deeltjesfracties wordt bewogen hetgeen een relatieve bewe- I 20 gingsrichting definieert, waarbij middelen aanwezig zijn voor I het beperken van het bewegen van de te scheiden deeltjes ten opzichte van het waterige medium in de relatieve bewegings- I richting.

I Een jig-behandeling is in de literatuur welbekend, bij- I 25 voorbeeld uit Schubert, H., Review of the fundamentals of wet I jigging, Aufbereitungs-Technik 35 (1994) Nr 7 De behandelin- I gen a) en b) kunnen ook beide worden uitgevoerd (op dezelfde of verschillende deeltjesstromen en/of deeltjesfracties).

Volgens een voorkeursuitvoering van behandeling b) worden de I 30 middelen gevormd door radiaal vanaf een centrale, verticaal I in het vat geplaatste as naar de omtrekswand van het vat ver- I lopende schotten. Bij voorkeur zijn de schotten op een af- stand geplaatst ten hoogste 3, bij voorkeur ten hoogste 2 en met de meeste voorkeur kleiner dan 1 keer de spreidingsdiame- I 35 ter van de zich het meest verspreidende deeltjes van de zich I het meest verspreidende deeltjesfractie. Met voordeel wordt I het vloeibare medium door de middelen meegevoerd. Aldus ver- I vullen de middelen twee functies, namelijk het meevoeren van 3 het vloeibare medium en het verbeteren van de scheiding.

Bij voorkeur wordt volgens de uitvinding bij behandeling b) het vloeibare medium dwars op de vrije valrichting gevoerd.

5 Bij voorkeur worden de deeltjes in een vat gebracht met een in hoofdzaak cirkelvormige horizontale doorsnede, en het medium wordt in omtreksrichting uniform in het vat rondgevoerd.

Door een vat te nemen met een in hoofdzaak cirkel-10 vormige horizontale deeldoorsnede worden omstandigheden geschapen waarbij turbulentie in het scheidingstraject wordt geminimaliseerd en aldus scheiding verbeterd.

Bij voorkeur hebben voor de jig-behandeling a) de deeltjes van de bodemas voor >80 gew.% (betrokken op het 15 drooggewicht van de bodemas) een grootte <4 mm.

Bij voorkeur hebben voor behandeling b) de deeltjes van de bodemas voor >80 gew.% (betrokken op het drooggewicht van de bodemas) een grootte >2 mm.

Aldus worden de behandelingen a) en b) uitgevoerd 20 met voor die behandelingen optimale deeltjesgrootten.

Bij voorkeur wordt als bodemas vochtige bodemas gebruikt met een vochtgehalte van ten minste 10 gew./gew.% betrokken op het totale gewicht van de vochtige bodemas, waarbij de bodemas als een in hoofdzaak monolaag over een lopende 25 band wordt gevoerd en aan een benedenstrooms uiteinde van de lopende band wordt blootgesteld aan de zwaartekracht en aan een draaiend magneetveld en de deeltjes van de vochtige bodemas aan het benedenstroomse uiteinde worden onderworpen aan een draaiend magneetveld met ten hoogste 250 magneetveldwis-30 selingen per seconde onder oplevering van de aan non- ferrometaal verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal verarmde fractie, alvorens de aan non-ferrometaal verrijkte fractie aan de scheiding op basis van valsnelheid wordt onderworpen .

35 Een dergelijke additionele scheidingsstap, welke bij voorkeur een voorscheiding is, blijkt in combinatie met de werkwijze volgens de uitvinding een sterk aan non-ferrometaal verrijkte fractie op te leveren welke uitstekend verkoopbaar 1022902 I is aangezien het gehalte aan non-ferrometalen zodanig hoog is I dat de fractie direct in een smeltinrichting kan worden opge- I werkt en geen verdere zuivering behoeft. De op vochtig mate- riaal uitgevoerde scheiding in water als vloeibaar medium be- I 5 tekent dat niet eerst hoeft te worden gedroogd.

I Voor de voorscheiding geldt dat, volgens een voor- keursuitvoeringvorm de vochtige bodemas wordt blootgesteld I aan het draaiende magneetveld met ten hoogste 210 magneet- I veldwisselingen per seconde.

10 Gebleken is dat een dergelijke frequentie voldoende I is voor het losmaken van non-ferrometaal deeltjes van de I band.

I Bij voorkeur wordt als vochtige bodemas bodemas ge- I bruikt met een vochtgehalte van ten minste 12 gew./gew.%.

15 Aldus blijven nog meer zanddeeltjes aan de band I plakken en wordt vermeden dat deze aan het uiteinde van de lopende band in de non-ferrofractie terecht komen.

Bij voorkeur is de snelheid van de lopende band < 1 I m/s.

I 20 Aldus wordt een goede scheiding verzekerd.

I De onderhavige uitvinding wordt thans toegelicht aan I de hand van het volgende experiment en onder verwijzing naar de tekening, waarbij de enige figuur een inrichting voorstelt I geschikt voor het uitvoeren van behandeling b).

I 25 De enige figuur toont een deels opgewerkte inrich- I ting 1 geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens I de uitvinding. De inrichting omvat een vat 2, met wand 3. In I het vat 2 is een binnencilinder 4 aangebracht welke is voor- zien van schotten 5 (slechts een beperkt aantal is weergege- I 30 ven. De gebruikte inrichting, met een diameter van 1 m had er I 50). De binnencilinder 4 wordt aangedreven door een motor (niet weergegeven). Via een toevoergoot 6 kan over althans I nagenoeg de volledige afstand tussen de buitenwand 3 van het I vat 2 en de binnencilinder 4 een te behandelen deeltjesstroom I 35 worden toegevoerd. Het door de schotten 5 meegevoerde vloei- I bare medium, zoals water, is tussen de schotten weinig turbu- I lent en er kan een uitstekende scheiding worden bereikt. On- I derin vat 2 bevinden zich stationaire opvangbakken 7, waarin I I 0 L /L ö Ij 2 5 de verschillende fracties worden opgevangen. De bodem van elke opvangbak 7 kan taps toelopen en een op een afvoerleidign aangesloten aan een bovenzijde open kanaal bevatten waar middels een jet-stroom uit een mondstuk in het kanaal terechtge-5 komen deeltjes worden afgevoerd (niet weergegeven). De met verwijzingscijfer 8 aangeduide onderdeel is voor de onderhavige uitvinding niet van belang.

Bij het experiment werd bodemas eerst gezeefd, onderworpen aan een eerste scheiding (magnetisch) en vervolgens 10 aan een tweede scheiding, namelijk behandeling b). Bij een tweede experiment werd na het zeven alleen behandeling a) uitgevoerd.

Zeven

In een grootschalig experiment is bodemas van een 15 afvalverbrandingsinstallatie nat gezeefd waarbij, naast een zeer grove en een zeer fijne fractie, een fractie 2-6 mm en een fractie 50 micron - 2 mm zijn geproduceerd.

Magnetische scheiding

De 2-6 mm fractie is voorafgaand aan de scheiding op 20 valsnelheid in water eerst behandeld met een koprol wervel-stroomscheider, onder de condities uit Tabel 1. De gegevens van de voeding en de productstromen, zoals geschat uit analyses, zijn weergegeven in Tabel 2. Bij deze behandeling is gebruik gemaakt van een scheider met een magneetrotor met 18 25 polen (9 noordpolen en 9 zuidpolen), waarbij de rotor tegen de gebruikelijke richting in draaide met 1000 rotaties per minuut. Als met een veldwisseling de volledige rondgang van het magneetveld van de rotor op een vast punt wordt bedoeld, dan is de scheiding uitgevoerd bij (9*1000/60=) 150 veldwis-30 selingen per seconde. De veldsterkte was ca 0,3 Tesla op het oppervlak van de transportband die het materiaal over de magneetrotor voert. Het materiaal werd opgevangen op een niveau ca 66 cm onder de as van de rotor in drie opvangbakken (1: verder dan 45 cm van de rotoras, 2: tussen 30 en 45 cm van de 35 rotoras, en 3: dichter dan 30 cm van de rotoras). Bij het voeden werd ca 100 kg water aan de nat-gezeefde fractie toegevoegd, teneinde het vochtgehalte te verhogen tot 15%. Het aantal veldwisselingen per seconde is ongebruikelijk laag ge- 1022952 I zien de deeltjesgrootte van de voeding. Echter, twee referen- I tie-experimenten met kleine hoeveelheden voeding (Tabel 3) I laten zien dat de hoeveelheid teruggewonnen non-ferro in het I concentraat niet wezenlijk wordt verbeterd als de rotorsnel- I 5 heid wordt vergroot naar 2000 tpm, terwijl bij de hogere ro- I torsnelheid licht-magnetische deeltjes worden meegevoerd naar I de non-ferrofractie, met eventuele nadelige effecten voor de I non-ferro producten.

I Scheiding in vloeibaar medium (behandeling b)) 10 De producten 1 en 2 van deze eerste behandeling zijn I samengevoegd en een deel daarvan, te weten ca 80 kg, is ge- I scheiden op valsnelheid in water door het materiaal te voeden over de breedte van een ringvormige goot, met als zijkanten een buitencilinder met een diameter van 1 m en een concentri- I 15 sche binnencilinder met een diameter van 0.5 m, beide met vertikale (samenvallende) as en 1.0 m hoog, gevuld met water I dat in een homogene rondgaande beweging werd gebracht en aan I de onderzijde voorzien van zes gelijke opvangbakken, geordend I in de omlooprichting. De waterbeweging werd opgewekt door een 20 ronddraaiende waaier van radiaal uitstekende schotten beves- I tigd aan de eveneens ronddraaiende binnencylinder (motorver- I mogen 2 kW). De ronddraaisnelheid bedroeg 5 tpm. De zware non-ferrofractie werd opgevangen in de eerste bak na het voe- dingspunt, en het lichte, aan non-ferrometaal verarmde pro- I 25 duet werd opgevangen in de twee volgende bakken. Belangrijk is dat deze natte scheiding er ook toe leidde dat de aan non- ferrometaal verarmde fractie aan organisch materiaal werd verarmd. Dit betekent dat dit materiaal, dat met name zand en steen bevat, minder risico heeft om door uitloging metalen 30 aan de omgeving af te geven. Het is daarmee beter bruikbaar geworden als materiaal voor wegenbouw en dergelijke. Het or- ganische materiaal werd deels over de rand van het vat afge- voerd, en kwam deels in andere op de bodem van het vat aanwe- zige opvangbakken terecht. Tabel 4 geeft het gewicht aan 35 niet-metaal, aluminium en zware non-ferro in het lichte en zware product. Te zien is dat meer dan 90% bestaat uit zwaar non-ferrometaal, dat weinig aluminium bevat (iets dat zeer gunstig is voor de verkoopbaarheid van het zware non- <! Λ O ^ 7 ferrometaal). De lichte fractie bevat vooral zand en enig non-ferro, welke door middel van Magnusscheiding tot een alu-miniumconcentraat kunnen worden gescheiden. De grootte-fractie tussen 3,5 en 7 mm werd niet geanalyseerd aangezien 5 deze overduidelijk zeer weinig non-ferro bevatten en vooral aluminium. Samengevat maakt de beschreven inrichting en de werkwijze een uitstekende scheiding mogelijk, met grote doorzet, weinig slijtage en onder gebruikmaking van weinig energie in vergelijking met bekende werkwijzen.

10

Tabel 1: procescondities voorscheiding. Posities t.o.v. de as van de rotor.

Rotor snelheid (tpm) -1000

Aantal polen 18

Band snelheid (m/s) 0.94

Bandbreedte (m) 0.75

Niveau schotten (vert. cm -66

Positie schot 1 (hor. cm 30

Positie schot 2 (hor. cm 45

Vochtgehalte voeding % 15

Voeding (kg) 1118

Voedingssnelheid (kg/s) 8.5 procestijd (min) 20 15

Tabel 2: Voeding, toegevoegd water en producten van voorscheiding.

20 * 0 2 2 9 9 2 8

Gewicht (kg)

Invoer gezeefd nat 1015

Water (toegevoegd) 103

Invoer droog 943

Water (totaal) 175

Totaal Invoer 1118

Product 1 droog 28

Product 2 droog 96

Product 3 droog 836

Zwaar non-ferro in 3 Niet detecteerbaar Aluminium in 3 2.5

Tabel 3: Resultaten bij 1000 tpm (boven) en bij 2000 tpm (onder) voor producten 1, 2, en 3.

5 10 __ I I “ ΓΎΊ «h I £0 I Iot 1 21 17.4 / 311.4 350.2 --— 7671.3 77117¾ ~Z--Ö3----573B1 5349."9 11148". ’ 3 5 ' 05 5 5 C 36 .5798. 13332. 19210.

° .9 43 05 71 66 I “ I I I I Tot 1 ldg ld3*ü 58.28 277.92 372.31 2 Xl9 ^ 476.5 6448 696g3 ’3 3 ü'31_ 0.73 8036 4306 12342 ’

--331--TÖTI--837Ü1--11031. 19'678T

Tot 7 3 78 92 53 9

Tabel 4: Resultaten van de scheiding op valsnelheid in water van ca 80 kg voorconcentraat van 2-6 mm nat gezeefde bodemas.

-r~TH- "Za/Cu-pateen-—Töl-

Zwaar (g) (g) (g) (g) ITT. 4836.0 +5.6 3824.81 877.57 65 3 -5.6 +* ïbtö 51το:ai 3253.1— 45.02 n 33 7 -In 7 2920 7 : Ζ92Ό -- Γ1009.-

Tot 13 5 XI Zn/Cu steen Tot

Licht (g) (g) (g) (kg) --459.1 4504.8-- -3.5 mm 177.741 5.141 08 0 -7 +3.5----- 37.38 —+7 mm- “27775- 65.27 tot 10 Scheiding in vloeibaar medium (behandeling a))

De na het nat zeven verkregen bodemasfractie 50 micron - 2 mm is alleen op valsnelheid in water gescheiden met behulp van een jig. Deze zeer zandrijke fractie is direct toegevoegd aan de jig bij een slaglengte van ca 1 cm 15 en een frequentie van ca 5 Hz met een ragging van 5 mm stalen kogeltjes. De zware non-ferrocomponenten van de voeding zakken door zandbed, de ragging en de zeef van de jig en worden afgevoerd als doorvalfractie. Het organische materiaal wordt met het onderwater (d.w.z. de continu bij 20 jiggen door de zeef naar boven gevoerde mediumstroom met laag debiet) naar boven uit het bed gewassen en het van t 022.0 5-) I 10 I zware metalen en organisch materiaal ontdane zand reist I over de ragging naar de uitgang van de jig. Een chemische analyse van de voeding gaf een totaal aan lood, koper, zink I en tin van ca 1,0 gewichtsprocent op droge basis. De I 5 doorval van de jig bleek na afscheiding van de magnetische I fractie per 8 kg droge voeding 76,5 g metallische zware I non-ferro te bevatten, waaruit geconcludeerd wordt dat de I terugwinningsgraad zeer hoog is. Omdat de niet-magnetische I fractie naast de zware non-ferro nog zand bevat moet dit I 10 concentraat voor afzet aan een smelter nog verder opgewerkt worden, bijvoorbeeld met een natte schudtafel.

11 Λ

Claims

1. Werkwijze voor het winnen van metaal-houdende deeltjes uit bodemas, waarbij bodemas welke voor >80 gew.% (betrokken op het drooggewicht van de bodemas) bestaat uit deeltjes met een grootte <8 mm onder oplevering van een aan 5 non-ferrometaal verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal verarmde fractie, met het kenmerk, dat de bodemas in een vloeibaar medium aan een scheiding op basis van valsnelheid wordt onderworpen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10 dat het vloeibare medium water is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de bodemas wordt gevormd door de slakken van de verbranding van huisvuil.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, 15 met het kenmerk, dat de scheiding op basis van valsnelheid is gekozen uit een a) jig-behandeling; en b) een behandeling waarbij de deeltjes van de bodemas in het in een vat aanwezige vloeibare medium onder invloed van de zwaartekracht op basis van verschil in valsnelheid worden gewonnen, en op een 20 eerste plaats een eerste, relatief zware deeltjesfractie en op afstand van de eerste plaats op een tweede plaats een tweede relatief lichte deeltjesfractie worden verzameld in respectievelijke opvangmiddelen, waarbij het vloeibare medium ten opzichte van opvangmiddelen voor de eerste en tweede 25 deeltjesfracties wordt bewogen hetgeen een relatieve bewegingsrichting definieert, waarbij middelen aanwezig zijn voor het beperken van het bewegen van de te scheiden deeltjes ten opzichte van het waterige medium in de relatieve bewegingsrichting.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de deeltjes in een vat worden gebracht met een in hoofdzaak cirkelvormige horizontale doorsnede, en het medium in omtreksrichting uniform in het vat wordt rondgevoerd.

6. Werkwijze volgens een van de conclusies 4 tot 6, 35 met het kenmerk, dat voor de jig-behandeling a) de deeltjes 1 η *> 'x n c . . ’ / I 12 I van de bodemas voor >80 gew.% (betrokken op het drooggewicht I van de bodemas) een grootte hebben <4 mm.

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 4 en 5, I met het kenmerk, dat voor behandeling b) de deeltjes van de I 5 bodemas voor >80 gew.% (betrokken op het drooggewicht van de bodemas) een grootte hebben >2 mm.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat als bodemas vochtige bodemas wordt ge- I bruikt met een vochtgehalte van ten minste 10 gew./gew.% be- 10 trokken op het totale gewicht van de vochtige bodemas, de bo- I demas als een in hoofdzaak monolaag over een lopende band I wordt gevoerd en aan een benedenstrooms uiteinde van de Ιοί pende band wordt blootgesteld aan de zwaartekracht en aan een I draaiend magneetveld en de deeltjes van de vochtige bodemas I 15 aan het benedenstroomse uiteinde worden onderworpen aan een draaiend magneetveld met ten hoogste 250 magneetveldwisselin- gen per seconde onder oplevering van de aan non-ferrometaal I verrijkte fractie en een aan non-ferrometaal verarmde frac- I tie, alvorens de aan non-ferrometaal verrijkte fractie aan de 20 scheiding op basis van valsnelheid wordt onderworpen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, I dat de vochtige bodemas. wordt blootgesteld aan het draaiende I magneetveld met ten hoogste 210 magneetveldwisselingen per I seconde. I 25

10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, met het ken- I merk, dat als vochtige bodemas bodemas wordt gebruikt met een I vochtgehalte van ten minste 12 gew./gew.%.

11. Werkwijze volgens een van de conclusies 8 tot 9, I met het kenmerk, dat de snelheid van de lopende band < 1 m/s I 30 is.