專利名稱：用于改進(jìn)廢金屬工業(yè)中的分離材料的品質(zhì)的方法
用于改進(jìn)廢金屬工業(yè)中的分離材料的品質(zhì)的方法本申請(qǐng)要求2010年11月9日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/411，735、2010年11月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/416，813，2011年8月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/525，902的優(yōu)先權(quán)，所有這些文獻(xiàn)以引用的方式并入本文。
背景技術(shù)：
廢金屬加工目前通常包括使用大型設(shè)備從而粉碎和批量分類可回收材料，而后是冗長(zhǎng)的勞動(dòng)密集型手工分類最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物通常是相對(duì)低級(jí)的產(chǎn)物，除非操作者盡力控制加工廢料的進(jìn)料含量。提出一種用于廢金屬加工從而達(dá)到更大的回收和更高級(jí)的制得產(chǎn)物的方法，所述方法用于鐵質(zhì)材料和非鐵質(zhì)材料并且具有更少的損失到最終廢料流的有價(jià)金屬。此外，本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)消除了巨大的資本設(shè)備和操作成本，允許節(jié)省操作員。

發(fā)明內(nèi)容
提出從材料流粉碎和分類可回收材料的廢金屬加工方法，所述材料流包含鐵質(zhì)部分、非鐵質(zhì)部分、廢料部分和包含復(fù)合材料的弱鐵質(zhì)部分。所述方法包括首先用第一粉碎機(jī)將所述材料流粉碎至能夠進(jìn)行下游分離加工的尺寸。將所述經(jīng)粉碎的材料流傳送至至少一個(gè)鼓式分離器從而從所述材料流除去所述非鐵質(zhì)部分，然后傳送至第一傳送機(jī)分離器從而從所述材料流進(jìn)一步分離所述鐵質(zhì)部分。在完成這些步驟時(shí)，待通過下游加工處理的剩余材料流體現(xiàn)為原始材料流的10%至40%，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的材料流的70%至75%。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法將來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述剩余材料流傳送至手工分類階段從而將所述剩余材料流分類成其剩余包含的成分部分?；蛘?，來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述剩余材料流可以用第二粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎并返回至所述方法初期的所述鼓式分離器用于再加工。在另一實(shí)施方案中，來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述剩余材料流積累然后返回至所述第一傳送機(jī)分離器，用于在不同的機(jī)器設(shè)置下再加工。在另一實(shí)施方案中，來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述剩余材料流傳送至自動(dòng)分類機(jī)用于預(yù)分類所述剩余材料流，然后傳送至手工分類階段從而將所述剩余材料流分類成其包含的成分部分。在第一粉碎機(jī)產(chǎn)生寬尺寸范圍的經(jīng)粉碎材料的應(yīng)用中，例如當(dāng)粉碎機(jī)性能較差或有意性能較差時(shí)，來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述剩余材料流傳送至更小的第二傳送機(jī)分離器從而從所述材料流進(jìn)一步分離所述非鐵質(zhì)部分。來自所述第二傳送機(jī)的所述材料流中的所述剩余鐵質(zhì)部分和復(fù)合部分然后傳送至手工分類階段從而將所述剩余材料流分類成其剩余包含的成分部分。在每個(gè)實(shí)施方案中，所述第一傳送機(jī)分離器可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。在具有第二傳送機(jī)分離器的實(shí)施方案中，所述第二傳送機(jī)分離器可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。在描述的每個(gè)實(shí)施方案中，所述鼓式分離器包括稀土永磁體、電磁體或電永磁體。在各個(gè)實(shí)施方案中，可以使用材料檢測(cè)器從而調(diào)節(jié)所述第一傳送機(jī)分離器的輸出靈敏度。在手工分類所述材料流的實(shí)施方案中，所述剩余材料流的經(jīng)分離的復(fù)合部分可以用第二粉碎機(jī)進(jìn)一步加工和再加工，從而從所述復(fù)合材料分離所述鐵質(zhì)部分和所述非鐵質(zhì)部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明允許不同于所示那些的實(shí)施方案，并且將認(rèn)識(shí)到設(shè)備和方法的細(xì)節(jié)可以以不同方式變化而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，附圖和說明被視為包括這些等價(jià)實(shí)施方案而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。


為了更全面地理解和了解本發(fā)明及其許多優(yōu)點(diǎn)，將參考結(jié)合附圖的如下詳細(xì)說明。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中如何進(jìn)行廢金屬加工的流程圖；圖2為顯示根據(jù)本文公開的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案如何進(jìn)行廢金屬加工的流程圖；圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的廢金屬加工的替代性實(shí)施方案的流程圖；圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的廢金屬加工的替代性實(shí)施方案的流程圖；圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明的廢金屬加工的替代性實(shí)施方案的流程圖；和圖6為顯示根據(jù)本發(fā)明的廢金屬加工的替代性實(shí)施方案的流程圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，貫穿所顯示和描述的數(shù)個(gè)實(shí)施方案和附圖，一些附圖標(biāo)記用于表示相同或相應(yīng)的部件。在不同實(shí)施方案中通過添加小寫字母表示相應(yīng)的部件。描述了附圖中所示的相應(yīng)部件的形狀或功能的變化。將理解實(shí)施方案中的變化通?？梢曰Q而不偏離本發(fā)明。廢金屬加工是機(jī)器密集型的批量加工操作，并且加工的部分目前是非常勞動(dòng)密集型的。圖1顯示了表示該方法的流程圖。待加工的材料流10首先經(jīng)過大型粉碎機(jī)12，所述大型粉碎機(jī)12研磨、粉碎、撕裂或以其他方式將材料破碎成更易控制的尺寸以用于下游加工。粉碎加工也造成為不同材料的復(fù)合物的制品破碎。例如，當(dāng)廢金屬操作加工大型物品(例如汽車或其他大型裝置)用于回收時(shí)，所述物品包括大量部件，所述部件具有不同種類的金屬的組合，特別包括例如纏繞在鋼制外殼內(nèi)的銅絲、具有鋼制活塞的鋁桶、鋁制框架上的鋼制插銷等中的鐵、銅和鋁。粉碎機(jī)12將大部分物品破碎成更小的塊，目的是盡可能地分離材料的組合。所述方法的目的是分離和回收可以被金屬加工商銷售和再加工的各種金屬部分。獲得盡可能純的金屬部分使得廢金屬加工商去要求每種經(jīng)回收金屬部分更好的價(jià)格。材料流10的磁性金屬部分主要由鐵基鐵質(zhì)材料組成，所述鐵基鐵質(zhì)材料可以熔融用于制鋼。材料流10的非磁性和非鐵質(zhì)部分包含橡膠、彈性體、鋁等。大部分這些物品也對(duì)回收有價(jià)值。經(jīng)粉碎的材料流10還包含復(fù)合材料，所述復(fù)合材料為不可分離地組合的非鐵質(zhì)金屬與鐵質(zhì)金屬的組合，例如鋼質(zhì)交流發(fā)電機(jī)中的線圈銅絲或鋁制框架上的鋼質(zhì)插銷，所述復(fù)合材料在粉碎步驟中無論何種原因均不脫離。復(fù)合材料的磁性部分將由各種磁性分類機(jī)揀出，所述磁性分類機(jī)具有取決于使用的磁體的強(qiáng)度和各種分類機(jī)的機(jī)器設(shè)置而變化的效力程度。這些復(fù)合材料通常體現(xiàn)為回收系統(tǒng)中具有最大誤差程度的成分。不可避免地，材料流10還包含一定量的漏過所述方法的廢材料。如圖1中所示，經(jīng)粉碎的材料流10輸送至單個(gè)或一系列鼓式分離器14從而從材料流除去鐵質(zhì)部分。鼓式分離器14通常由外殼構(gòu)成，所述外殼通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)圍繞大量容納在外殼內(nèi)的磁性元件旋轉(zhuǎn)。鼓式分離器14相對(duì)于材料流10以圖1中箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。如上所述，待分類的材料流10包含鐵質(zhì)材料、非鐵質(zhì)材料和復(fù)合材料的混合物。使用任何合適的輸送系統(tǒng)(例如振動(dòng)加料器、傳送機(jī)、斜槽等)將材料流10供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)的鼓式分離器14。材料流10的鐵質(zhì)部分和復(fù)合部分中的磁性元件磁性地吸引至鼓式分離器14內(nèi)的磁體。鼓式分離器14具有一系列導(dǎo)向板(未不出),所述導(dǎo)向板幫助材料流10中的磁性材料沿著鼓式分離器14的旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)并且根據(jù)特定應(yīng)用的需要將其排出至任何合適的輸送系統(tǒng)(未示出)上，例如傳送機(jī)、斜槽、振動(dòng)加料器等。除去的材料流16中的非磁性材料和非鐵質(zhì)材料從系統(tǒng)排出用于進(jìn)一步加工和分離有價(jià)值的非鐵質(zhì)金屬。這包括非磁性廢材料和一些具有不足以被鼓式分離器14捕獲的鐵質(zhì)材料的復(fù)合材料。鼓式分離器的數(shù)量隨裝置變化，大多數(shù)裝置具有兩個(gè)鼓式分離器，一些裝置具有一個(gè)或三個(gè)鼓式分離器。數(shù)量根據(jù)鼓式分離器14中的磁體的強(qiáng)度和在各個(gè)設(shè)施處從材料流10分離鐵質(zhì)部分的特定需要而變化。通常理解更多的鼓式分離器14提供具有更高含量的鐵質(zhì)產(chǎn)物的終產(chǎn)物，因?yàn)榉氰F質(zhì)部分有更多的機(jī)會(huì)從系統(tǒng)脫出。然而，使用不太強(qiáng)勁的鼓式分離器14也導(dǎo)致更多的鐵質(zhì)材料或復(fù)合材料損失到除去的非鐵質(zhì)材料流16中，因?yàn)椴惶珡?qiáng)勁的鼓式分離器14更有可能漏掉弱鐵質(zhì)(less-ferrous)材料或復(fù)合物。這降低了鐵質(zhì)材料的潛在回收并且也污染了之后從該非磁性材料流16分離的非鐵質(zhì)產(chǎn)物。具有更強(qiáng)磁體的鼓式分離器14更有可能以單程從材料流10捕獲更多的鐵質(zhì)部分和復(fù)合部分，但是也更有可能捕獲具有更大百分比的組合的非鐵質(zhì)材料的復(fù)合材料。在一些設(shè)施中，第一鼓式分離器14揀出材料流10中的非鐵質(zhì)材料和鐵質(zhì)材料，在該情況下使用第二或第三鼓式分離器從而進(jìn)一步分離出非鐵質(zhì)材料。無論何種情況，在所有應(yīng)用中都未見多個(gè)鼓式分離器。方法中的鼓式分離器14步驟有可能從材料流10除去由除去的材料流16表示的約25%至30%的材料。雖然除去的材料流16中的大多材料有可能是非鐵質(zhì)材料和非磁性材料，由于許多原因通常損失一些鐵質(zhì)材料。大多加工車間包括清掃磁體17從而回收一些該損失的鐵質(zhì)材料19,所述鐵質(zhì)材料19返回至鼓式分離器14用于加工。一些加工車間由于其鼓式分離器14的低效率而需要數(shù)個(gè)清掃磁體17。鼓式分離器具有各種尺寸，但是通常為48英寸至108英寸寬且直徑為36英寸至72英寸。取決于設(shè)施的尺寸和設(shè)備的尺寸，這些系統(tǒng)通常每天加工數(shù)百噸原材料，甚至是每小時(shí)數(shù)百噸。通常地，現(xiàn)有技術(shù)中的大多鼓式分離器是使用產(chǎn)生3MG0e (兆高斯奧斯特)至IOMGOe范圍內(nèi)的電場(chǎng)的陶磁體或電磁體的那些。更強(qiáng)的鼓式分離器,例如由EriezManufacturing C0.制造的P-Rex'_、'、Permanent Rare Earth Xtreme Drum Magnet,使用產(chǎn)生大于35MG0e的磁場(chǎng)的稀土永磁體。在許多應(yīng)用中，材料流隨后傳送至通過空氣清洗塔18，其中材料流從空氣清洗塔18的頂部(具有以相反方向迫使上升的高壓空氣)落下從而從材料流進(jìn)一步清洗和除去粉塵粒子和輕物質(zhì)。該步驟并非用于每個(gè)應(yīng)用，因?yàn)榉蹓m可以通過材料流的進(jìn)一步下游加工而除去，但是對(duì)于具有粉塵形成問題或者沒有興趣收集和加工微細(xì)金屬粉塵的那些車間來說，該步驟提供益處。在該步驟的過程中除去的粉塵體現(xiàn)為總材料流10的極小部分，并且進(jìn)入下一步驟的量基本上無變化地為材料原始體積的70%至75%。在具有空氣清洗塔18的系統(tǒng)中通常不使用第三鼓式分離器14，其在圖1中僅出于說明的目的而顯示。來自空氣清洗塔18的流出物然后傳送至方法的最為勞動(dòng)密集型的部分，其中材料流被手工分類20從而除去材料流10的包含鐵質(zhì)材料和非鐵質(zhì)材料的復(fù)合塊22的那些成分，所述成分可以包含其他有價(jià)值的可利用材料，或僅待除去的廢料23。材料流10的剩余物應(yīng)僅包含高含量的鐵質(zhì)材料24，其通常為廢金屬加工的目標(biāo)終產(chǎn)物。手工分類的復(fù)合材料22要么進(jìn)一步粉碎從而分離鐵質(zhì)部分和非鐵質(zhì)部分并且進(jìn)一步加工，要么作為產(chǎn)物銷售，或者如果沒有市場(chǎng)則丟棄。該手工分類20步驟最傾向于出錯(cuò)。取決于鼓式分離器14的加工速度，手工分類20步驟通常分成數(shù)個(gè)平行的傳送機(jī)工作臺(tái)(banks of conveyors),每個(gè)傳送機(jī)工作臺(tái)由多組分類員操縱，使得分類可以以易控制的手工分類速度進(jìn)行。手工分類20需要加工原始材料流10的70%至75%。手工分類20中的錯(cuò)誤直接影響最終鐵質(zhì)材料24產(chǎn)物的品質(zhì)。提出的改進(jìn)方法改進(jìn)了分離方法的效率并且降低了對(duì)手工分類的依賴性。方法的基本輪廓顯示在圖2中。正如現(xiàn)有技術(shù),待加工的材料流IOa首先經(jīng)過大型粉碎機(jī)12a,所述大型粉碎機(jī)12a研磨、粉碎、撕裂或以其他方式將材料破碎成更易控制的尺寸。粉碎的材料流IOa傳送至至少一個(gè)鼓式分離器14a從而從材料流除去鐵質(zhì)部分。除去的材料流16a中的非磁性材料和非鐵質(zhì)材料從系統(tǒng)排出用于進(jìn)一步加工和分離有價(jià)值的非鐵質(zhì)金屬。雖然所有鼓式分離器的構(gòu)造可以得益于本文描述的改進(jìn)方法，裝配有產(chǎn)生更大磁場(chǎng)的技術(shù)的鼓式分離器14a被視為最有益的。更強(qiáng)勁的磁場(chǎng)傾向于揀出更多的復(fù)合材料，這造成在另一方面具有更大的鐵質(zhì)材料和復(fù)合材料損失的除去的材料流16a。下游的非鐵質(zhì)分離加工(本文未討論)通常不能極好地分離復(fù)合材料。復(fù)合材料也可以損壞下游的非鐵質(zhì)分離加工，因此從除去的材料流16a消除復(fù)合材料對(duì)廢料加工系統(tǒng)具有額外的益處。如本文公開的與傳送機(jī)分離器26a組合的更強(qiáng)勁的鼓式分離器14a也傾向于不需要一系列鼓使之有效。這是因?yàn)楸疚拿枋龅牧⒓聪掠渭庸な歉心芰Φ那逑?分類加工，其減少了用于完成清洗的多個(gè)鼓的需要。這也消除了每個(gè)副鼓(secondary drum)處的鐵質(zhì)物質(zhì)的相關(guān)損失。使用具有更強(qiáng)磁場(chǎng)的鼓式分離器14a的進(jìn)一步的結(jié)果是存在對(duì)清掃磁體的更少的需要，因?yàn)楦俚蔫F質(zhì)材料損失至除去的材料流16a。因此可以消除使用和維護(hù)這種清掃磁體設(shè)備的資本成本和操作成本。70%和75%之間的材料流IOa從鼓式分離器14a傳送至下一步驟。從鼓式分離器14a排出的材料流IOa被送至傳送機(jī)分離器26a用于進(jìn)一步加工。傳送機(jī)分離器26a可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。在任何情況下材料流IOa放置在變速傳送帶上。傳送帶的遠(yuǎn)端繞軸旋轉(zhuǎn)，所述軸容納一系列磁體，所述磁體沿軸向或沿徑向設(shè)置在軸上。在滑輪分離器中，磁體以材料的流動(dòng)方向隨皮帶表面以鎖步(lock step)旋轉(zhuǎn)。在滑輪鼓式分離器中,磁體繞軸固定在鼓內(nèi)，而非磁性外殼在固定的磁體布置上方旋轉(zhuǎn)?；喒氖椒蛛x器的關(guān)鍵特征是磁體固定，并且當(dāng)傳送帶繞軸移動(dòng)材料時(shí)磁體不移動(dòng)。動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器是其他兩種體制的組合。磁體容納在鼓內(nèi)，所述鼓可以相對(duì)于傳送帶以不同速度和/或不同方向旋轉(zhuǎn)磁體。通常設(shè)定動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器使得磁體以相同方向但是比傳送帶更慢的速度旋轉(zhuǎn)。無論使用何種傳送機(jī)分離器26a，當(dāng)材料流經(jīng)過傳送機(jī)分離器26a的遠(yuǎn)端時(shí)，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a和/或不包含足夠磁性材料的復(fù)合材料由于離心力而從變速傳送帶拋出。更為磁性的鐵質(zhì)材料24a (通常為更高級(jí)的鐵質(zhì)材料)圍繞變速傳送帶的端部運(yùn)送并被分別排出。產(chǎn)生的廢料部分32a可以拋棄，以低價(jià)銷售，或者再加工以釋放結(jié)合的金屬并且回傳以通過系統(tǒng)。傳送機(jī)分離器26a的操作速度越快，有可能輸送越多的材料連同弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a和廢料部分32a，因此調(diào)節(jié)變速傳送帶的速度將平衡傳送機(jī)分離器26a的端部處經(jīng)受的必要的離心力和所需的清潔磁性產(chǎn)物。傳送機(jī)分離器26a在除去磁性材料方面極為有效，并且取決于變速傳送帶的調(diào)節(jié)速度，鐵質(zhì)材料24a的磁性部分可以體現(xiàn)為其分類的材料的60%至90%(或原始材料流的體積的42%至68%)。從任何大量的手工分類消除該大部分的材料流改進(jìn)了制得的鐵質(zhì)產(chǎn)物的品質(zhì)，同時(shí)降低勞動(dòng)成本。適合該目的的滑輪分離器的實(shí)例為由Eriez Manufacturing,Co制造的Shredl 。適合該目的的滑輪鼓式分離器的實(shí)例為由Eriez Manufacturing, Co制造的PT Separator 。適合該目的的動(dòng)態(tài)滑輪鼓式分離器的實(shí)例為由Eriez Europe, Ltd制造的 DynamicDrum Separator 。一些傳送機(jī)分離器26a可以包括鼓風(fēng)機(jī)從而幫助從弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a流除去為輕質(zhì)的(因此非金屬的)元件。當(dāng)弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a流從傳送機(jī)分離器26a噴出時(shí)，吹至弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a流的空氣流幫助維持更長(zhǎng)的軌跡。這幫助“清洗”弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a流的廢料(絨毛和微塵等)，進(jìn)一步提供改進(jìn)的結(jié)果。該廢料然后視作(reports to)廢料部分32a，進(jìn)一步有益于本文更詳細(xì)討論的下游手工分類20a步驟。這種空氣系統(tǒng)的資本成本和操作成本在圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)的空氣清洗塔18的20%至30%的范圍內(nèi)，因此無論是否使用這種系統(tǒng)，操作者將看到明顯的成本節(jié)約。再次，主要由于材料流28a僅為現(xiàn)有技術(shù)中的材料流10的體積的一部分，因此產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)節(jié)約。來自傳送機(jī)分離器26a的弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a傳送至手工分類20a區(qū)域。弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a流僅體現(xiàn)為不得不手工分類的原始材料流IOa的10%至40% (相比于現(xiàn)有技術(shù)的原始材料流10的70%至75%)。這意味著需要更少的工人進(jìn)行手工分類并且錯(cuò)誤率可以顯著降低，這又產(chǎn)生可以以高價(jià)銷售的更清潔的終產(chǎn)物。在改進(jìn)的方法中，手工分類目前除去鐵質(zhì)材料和非鐵質(zhì)材料的復(fù)合材料22a或僅除去廢料23a。手工分類的復(fù)合材料22a要么進(jìn)一步粉碎從而脫離鐵質(zhì)部分和非鐵質(zhì)部分并且進(jìn)一步加工，要么作為產(chǎn)物銷售，或者如果沒有市場(chǎng)則丟棄。此外，這種最終弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28a流在除去復(fù)合材料22a和廢料23a之后可以是制得的廣物。這造成過去損失到鐵質(zhì)產(chǎn)物中的非鐵質(zhì)金屬(降低鐵質(zhì)產(chǎn)物的級(jí)別并減少收集的非鐵質(zhì)金屬的體積)的更好的回收?，F(xiàn)有技術(shù)中的污染物在改進(jìn)的方法中成為有價(jià)值的非鐵質(zhì)產(chǎn)物。所述方法可以修改從而包括材料檢測(cè)器，例如X射線或Y射線分光鏡，從而在各個(gè)位點(diǎn)(特別是在鐵質(zhì)材料24a和弱鐵質(zhì)中級(jí)部分28a)處測(cè)量和分析材料流的含量，從而提供反饋或前饋指令以改變傳送機(jī)分離器26a的速度，從而精細(xì)調(diào)節(jié)材料處理系統(tǒng)的加工。這種系統(tǒng)也可以提供經(jīng)分離材料的品質(zhì)的實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)分類材料流的更好的級(jí)別和價(jià)格。改進(jìn)的方法的另一實(shí)施方案完全消除了手工分類。方法的基本輪廓顯示在圖3中。正如現(xiàn)有技術(shù)，待加工的材料流IOb首先經(jīng)過大型粉碎機(jī)12b，所述大型粉碎機(jī)12b研磨、粉碎、撕裂或以其他方式將材料破碎成更易控制的尺寸。粉碎的材料流IOb傳送至至少一個(gè)鼓式分離器14b從而從材料流除去鐵質(zhì)部分。除去的材料流16b中的非磁性材料和非鐵質(zhì)材料從系統(tǒng)排出用于進(jìn)一步加工和分離有價(jià)值的非鐵質(zhì)金屬。雖然所有鼓式分離器的構(gòu)造可以得益于本文描述的改進(jìn)方法，正如前文描述的實(shí)施方案，出于上文描述的相同原因，優(yōu)選裝配有產(chǎn)生更大磁場(chǎng)的技術(shù)的鼓式分離器14b。從鼓式分離器14b排出的材料流IOb被送至傳送機(jī)分離器26b用于進(jìn)一步加工。傳送機(jī)分離器26b可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。正如前文提出的實(shí)施方案，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28b和/或不包含足夠磁性材料的復(fù)合材料由于離心力而從變速傳送帶拋出。更為磁性的鐵質(zhì)材料24b圍繞變速傳送帶的端部運(yùn)送并被分別排出。產(chǎn)生的廢料部分32b可以拋棄，以低價(jià)銷售，或者再加工以釋放結(jié)合的金屬并且回傳以通過系統(tǒng)。正如前文討論的實(shí)施方案，來自傳送機(jī)分離器26b的鐵質(zhì)材料24b的磁性部分可以體現(xiàn)為其分類的材料的60%至90% (或原始材料流的體積的42%至68%)。來自傳送機(jī)分離器26b的弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28b然后傳送至第二粉碎機(jī)34b而不是手工分類。由于該剩余材料流體現(xiàn)為原始材料流IOb的一小部分(僅為原始材料流IOb的10%至40%)，可以使用更小容量的第二粉碎機(jī)34b代替方法開始時(shí)的更大粉碎機(jī)12b。來自該第二粉碎機(jī)34b的尺寸減小的材料36b然后可以落入第一粉碎機(jī)12b下游的方法前部，在此可以發(fā)生當(dāng)前經(jīng)脫離材料的回收。除了消除辛苦且易出錯(cuò)的手工分揀之外，該方法允許使用現(xiàn)有的相同分離工藝設(shè)備將由方法首次漏掉的或者組合在鐵質(zhì)材料和非鐵質(zhì)材料的復(fù)合組合中的之前無法合適分離的物品分入它們相應(yīng)的部分中。因此，在做出購(gòu)買第二粉碎機(jī)34b的經(jīng)濟(jì)決策之后，對(duì)于該額外加工不需要分離設(shè)備的新投資。所述方法可以修改從而包括材料檢測(cè)器，例如X射線或Y射線分光鏡，從而在各個(gè)位點(diǎn)(特別是在鐵質(zhì)材料24b和弱鐵質(zhì)中級(jí)部分28b)處測(cè)量和分析材料流的含量，從而提供反饋或前饋指令以改變傳送機(jī)分離器26b的速度。這種系統(tǒng)也可以提供經(jīng)分離材料的品質(zhì)的實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)分類材料流的更好的級(jí)別和價(jià)格。改進(jìn)方法的另一實(shí)施方案積累非鐵質(zhì)材料輸出物并使其返回至分離器從而第二次經(jīng)過所述方法。以這種方式，首次漏掉的任何鐵質(zhì)材料24c或廢材料32c具有另一個(gè)分離機(jī)會(huì)。方法的基本輪廓顯示在圖4中。正如現(xiàn)有技術(shù)，待加工的材料流IOc首先經(jīng)過大型粉碎機(jī)12c，所述大型粉碎機(jī)12c研磨、粉碎、撕裂或以其他方式將材料破碎成更易控制的尺寸。粉碎的材料流IOc傳送至至少一個(gè)鼓式分離器14c從而從材料流除去鐵質(zhì)部分。除去的材料流16c中的非磁性材料和非鐵質(zhì)材料從系統(tǒng)排出用于進(jìn)一步加工和分離有價(jià)值的非鐵質(zhì)金屬。雖然所有鼓式分離器的構(gòu)造可以得益于本文描述的改進(jìn)方法，正如前文描述的實(shí)施方案，出于上文描述的相同原因，優(yōu)選裝配有產(chǎn)生更大磁場(chǎng)的技術(shù)的鼓式分離器14c。從鼓式分離器14c排出的材料流IOc被送至傳送機(jī)分離器26c用于進(jìn)一步加工。傳送機(jī)分離器26c可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。正如前文提出的實(shí)施方案，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28c和/或不包含足夠磁性材料的復(fù)合材料由于離心力而從變速傳送帶拋出。更為磁性的鐵質(zhì)材料24c圍繞變速傳送帶的端部運(yùn)送并被分別排出。產(chǎn)生的廢料部分32c可以拋棄，以低價(jià)銷售，或者再加工以釋放結(jié)合的金屬并且回傳以通過系統(tǒng)。
在該實(shí)施方案中，積累38c弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28c用于再加工。積累38c允許累積直至收集足夠量。積累38c然后返回40c至傳送機(jī)分離器26c用于再加工。傳送機(jī)分離器26c在沒有來自材料流IOc的任何額外進(jìn)料的情況下在不同的機(jī)器設(shè)置(例如不同的傳送機(jī)速度，不同的磁性設(shè)置等)下運(yùn)行。這使得弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28c被更精細(xì)加工從而回收在第一程中可能漏掉的任何鐵質(zhì)材料，最后導(dǎo)致從非磁性/非鐵質(zhì)材料分離更為磁性的鐵質(zhì)材料。正如前文討論的實(shí)施方案，來自傳送機(jī)分離器26c的鐵質(zhì)材料24c的磁性部分可以體現(xiàn)為其分類的材料的60%至90%(或原始材料流的體積的42%至68%)。正如上文所述，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28c包含小百分比的在第一程中未捕獲的鐵質(zhì)材料。設(shè)定傳送機(jī)分離器26c從而在不同設(shè)定下操作允許使用現(xiàn)有的相同分離工藝設(shè)備將由方法首次漏掉的或之前無法合適分離的物品分入它們相應(yīng)的部分中。因此，除了廉價(jià)的小型積累設(shè)備之外，對(duì)于該額外加工不需要分離設(shè)備的新投資。所述方法可以修改從而包括材料檢測(cè)器，例如X射線或Y射線分光鏡，從而在各個(gè)位點(diǎn)(特別是在鐵質(zhì)材料24c和弱鐵質(zhì)中級(jí)部分28c)處測(cè)量和分析材料流的含量，從而提供反饋或前饋指令以改變傳送機(jī)分離器26c的速度。這種系統(tǒng)也可以提供經(jīng)分離材料的品質(zhì)的實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)分類材料流的更好的級(jí)別和價(jià)格。提出的改進(jìn)方法的另一實(shí)施方案通過配置自動(dòng)分類裝置改進(jìn)分離方法的效率，從而進(jìn)一步減少手工分類的量。方法的基本輪廓顯示在圖5中。正如現(xiàn)有技術(shù)，待加工的材料流IOd首先經(jīng)過大型粉碎機(jī)12d，所述大型粉碎機(jī)12d研磨、粉碎、撕裂或以其他方式將材料破碎成更易控制的尺寸。粉碎的材料流IOd傳送至至少一個(gè)鼓式分離器14d從而從材料流除去鐵質(zhì)部分。除去的材料流16d中的非磁性材料、非鐵質(zhì)材料從系統(tǒng)排出用于進(jìn)一步加工和分離有價(jià)值的非鐵質(zhì)金屬。雖然所有鼓式分離器的構(gòu)造可以得益于本文描述的改進(jìn)方法，正如前文描述的實(shí)施方案，出于上文描述的相同原因，優(yōu)選裝配有產(chǎn)生更大磁場(chǎng)的技術(shù)的鼓式分離器14d。從鼓式分離器14d排出的材料流IOd被送至傳送機(jī)分離器26d用于進(jìn)一步加工。傳送機(jī)分離器26d可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。正如前文討論的實(shí)施方案，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28d和/或不包含足夠磁性材料的復(fù)合材料由于離心力而從變速傳送帶拋出。更為磁性的鐵質(zhì)材料24d圍繞變速傳送帶的端部運(yùn)送并被分別排出。產(chǎn)生的廢料部分32d可以拋棄，以低價(jià)銷售，或者再加工以釋放結(jié)合的金屬并且回傳以通過系統(tǒng)。正如前文討論的實(shí)施方案，來自傳送機(jī)分離器26d的鐵質(zhì)材料24d的磁性部分可以體現(xiàn)為其分類的材料的60%至90% (或原始材料流的體積的42%至68%)。來自傳送機(jī)分離器26d的弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28d然后傳送至配置的自動(dòng)分類機(jī)42d用于首先分類和除去某種材料。自動(dòng)分類機(jī)42d可以增補(bǔ)材料檢測(cè)器，例如X射線、X射線熒光、顏色或傳感器方法的組合，從而在手工分類20d區(qū)域中的任何副分類之前測(cè)量和分析弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28d流的含量。在任何情況下，剩余材料流體現(xiàn)為原始材料流IOd的極小部分(僅為原始材料流IOd的5%至10%)。因此需要最小數(shù)量的工人進(jìn)行手工分類并且錯(cuò)誤率可以顯著降低，這產(chǎn)生可以以高價(jià)銷售的更清潔的終產(chǎn)物。適合于該目的的自動(dòng)分類機(jī)42d的實(shí)例為由Steinert Elektromagnetbau GmbH制造的XSS-F分離器，和由WendtCorporation 制造的 X-Tract (r) XRF 分離器。
在改進(jìn)的方法中，手工分類目前除去鐵質(zhì)材料和非鐵質(zhì)材料的復(fù)合材料22d或僅除去廢料23d。手工分類的復(fù)合材料22d要么進(jìn)一步粉碎從而分離鐵質(zhì)部分和非鐵質(zhì)部分并且進(jìn)一步加工，要么作為產(chǎn)物銷售，或者如果沒有市場(chǎng)則丟棄。此外，這種弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28d流在除去復(fù)合材料22a和廢料23a之后仍然可以是制得的廣物。這造成過去損失到鐵質(zhì)產(chǎn)物中的非鐵質(zhì)金屬(降低鐵質(zhì)產(chǎn)物的級(jí)別并減少收集的非鐵質(zhì)金屬的體積)的更好的回收?，F(xiàn)有技術(shù)中的污染物在改進(jìn)的方法中成為有價(jià)值的非鐵質(zhì)產(chǎn)物。所述方法可以修改從而包括材料檢測(cè)器，例如X射線或Y射線分光鏡，從而在各個(gè)位點(diǎn)(特別是在鐵質(zhì)材料24d和弱鐵質(zhì)中級(jí)部分28d)處測(cè)量和分析材料流的含量，從而提供反饋或前饋指令以改變傳送機(jī)分離器26d的速度。這種系統(tǒng)也可以提供經(jīng)分離材料的品質(zhì)的實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)分類材料流的更好的級(jí)別和價(jià)格。提出的改進(jìn)方法的另一實(shí)施方案在原始粉碎機(jī)老化和/或性能較差或者有意提供經(jīng)粉碎材料的寬尺寸分布的應(yīng)用中改進(jìn)分離方法的效率。方法的基本輪廓顯示在圖6中。正如現(xiàn)有技術(shù)，待加工的材料流IOe首先經(jīng)過大型粉碎機(jī)12e，所述大型粉碎機(jī)12e研磨、粉碎、撕裂或以其他方式將材料破碎成更易控制的尺寸。在性能較差的粉碎機(jī)12e中，經(jīng)粉碎材料的尺寸范圍大于常規(guī)或預(yù)期。粉碎的材料流IOe傳送至至少一個(gè)鼓式分離器He從而從材料流除去鐵質(zhì)部分。除去的材料流16e中的非磁性材料、非鐵質(zhì)材料從系統(tǒng)排出用于進(jìn)一步加工和分離有價(jià)值的非鐵質(zhì)金屬。雖然所有鼓式分離器的構(gòu)造可以得益于本文描述的改進(jìn)方法，正如前文描述的實(shí)施方案，出于上文描述的相同原因，優(yōu)選裝配有產(chǎn)生更大磁場(chǎng)的技術(shù)的鼓式分離器14e。從鼓式分離器He排出的材料流IOe被送至傳送機(jī)分離器26e用于進(jìn)一步加工。正如前文提出的其他實(shí)施方案，傳送機(jī)分離器26e可以是滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。正如前文討論的實(shí)施方案，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28e和/或不包含足夠磁性材料的復(fù)合材料由于離心力而從變速傳送帶拋出。更為磁性的鐵質(zhì)材料24e (通常為更高級(jí)的鐵質(zhì)材料)圍繞變速傳送帶的端部運(yùn)送并作為制得的產(chǎn)物被分別排出。產(chǎn)生的廢料部分32e可以拋棄，以低價(jià)銷售，或者再加工以釋放結(jié)合的金屬并且回傳以通過系統(tǒng)。在具有性能較差的粉碎機(jī)12e的系統(tǒng)中，如前文所提出的，材料IOe的尺寸范圍更大。這造成大塊材料在傳送機(jī)分離器26e可有效分離的范圍之外的情況。這些較大的塊通常占據(jù)材料流IOe的小百分比(可能小于10%)并且它們可以是高級(jí)鐵質(zhì)材料，但是僅由于它們的較大尺寸，它們視作弱鐵質(zhì)材料28e并且從磁性鐵質(zhì)材料24e流漏掉。正如前文提出的，來自傳送機(jī)分離器26e的鐵質(zhì)材料24e的磁性部分可以體現(xiàn)為其分類的材料的60%至90%(或原始材料流的體積的42%至68%)。然而，當(dāng)分離器加工的材料落入更窄的尺寸分布范圍內(nèi)時(shí)，所有的分離器更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。在具有性能較差的粉碎機(jī)的系統(tǒng)中，取決于粉碎機(jī)12e的性能，鐵質(zhì)材料24e的部分更有可能體現(xiàn)為更少的原始材料。在該實(shí)施方案中，弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28e被送至第二傳送機(jī)分離器44e。操作者有權(quán)將廢料部分32e送至(sending along)第二傳送機(jī)44e用于進(jìn)一步加工。第二傳送機(jī)分離器44e比第一傳送機(jī)分離器26e小得多，因?yàn)槠鋬H需加工材料流IOe的體積的10%至40%。第二傳送機(jī)分離器44e將被設(shè)計(jì)為不同于第一分離器26a，因?yàn)槠鋵⑤^粗尺寸的弱鐵質(zhì)中級(jí)材料28e (和如果由于操作者而包括來自第一傳送機(jī)分離器26e的廢料部分32e)分類成非鐵質(zhì)部分16e (其類似于在方法中之前由鼓式分離器14e分類的非鐵質(zhì)部分并且相似地處理)和鐵質(zhì)部分46e (主要包含被第一傳送機(jī)分離器26e漏掉的粗鐵質(zhì)和任何含有鐵質(zhì)材料和其他材料的復(fù)合物的復(fù)合材料)。來自第二傳送機(jī)分離器44e的鐵質(zhì)部分46e然后傳送至手工分類20e區(qū)域。該剩余的鐵質(zhì)部分46e材料流體現(xiàn)為原始材料流IOe的更小部分(僅為原始材料流IOe的10%至20%)。這意味著需要更少的工人進(jìn)行手工分類并且錯(cuò)誤率可以顯著降低，這又產(chǎn)生可以以高價(jià)銷售的更清潔的終產(chǎn)物。在改進(jìn)的方法中，在該實(shí)施方案中，手工分類目前除去鐵質(zhì)材料和非鐵質(zhì)材料的復(fù)合材料22e或通過額外分類從第二傳送機(jī)分離器44e漏掉的任何廢料23e。手工分類的復(fù)合材料22e進(jìn)一步粉碎從而分離鐵質(zhì)部分和非鐵質(zhì)部分并且進(jìn)一步加工，或作為產(chǎn)物銷售，或者如果沒有市場(chǎng)則丟棄。剩余的鐵質(zhì)部分46e根據(jù)操作者的決定被加工并且作為其他產(chǎn)物銷售，或與高品質(zhì)鐵質(zhì)材料24e共混?？梢杂们鍜叽朋w(未示出)進(jìn)一步加工來自鼓式分離器He和第二傳送機(jī)分離器44e的非鐵質(zhì)部分16e，從而回收任何損失的鐵質(zhì)材料，所述鐵質(zhì)材料可以返回至鼓式分離器He用于加工。所述方法可以修改從而包括材料檢測(cè)器，例如X射線或Y射線分光鏡，從而在各個(gè)位點(diǎn)(特別是在鐵質(zhì)材料24e和鐵質(zhì)部分46e步驟)處測(cè)量和分析材料流的含量，從而提供反饋或前饋指令以改變第一傳送機(jī)分離器26e和/或第二傳送機(jī)分離器44e的速度，從而精細(xì)調(diào)節(jié)材料處理系統(tǒng)的品質(zhì)。這種系統(tǒng)也可以提供經(jīng)分離材料的品質(zhì)的實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)分類材料流的更好的級(jí)別和價(jià)格。本發(fā)明已經(jīng)參考數(shù)個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述。在閱讀和理解前述說明書時(shí)，他人可以進(jìn)行許多修改和變化。旨在構(gòu)建本發(fā)明從而包括所有這些變化和修改，只要它們落入所附權(quán)利要求或這些權(quán)利要求的等價(jià)物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于從材料流粉碎和分類可回收材料的廢金屬加工的方法，所述材料流包含鐵質(zhì)部分、非鐵質(zhì)部分、廢料部分和包含復(fù)合材料的弱鐵質(zhì)部分，所述方法包括: 用第一粉碎機(jī)將所述材料流粉碎至能夠進(jìn)行下游加工的尺寸； 將所述經(jīng)粉碎的材料流傳送至至少一個(gè)鼓式分離器從而從所述材料流除去所述非鐵質(zhì)部分；和 將來自所述至少一個(gè)鼓式分離器的所述材料流傳送至第一傳送機(jī)分離器從而從所述材料流進(jìn)一步分離所述鐵質(zhì)部分和所述廢料部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流傳送至手工分類階段從而將所述材料流分類成其剩余包含的成分部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 用第二粉碎機(jī)粉碎來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流；和 使所述經(jīng)粉碎的材料流返回至所述至少一個(gè)鼓式分離器用于再加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 積累來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流； 使所述經(jīng)積累的材料流返回至所述第一傳送機(jī)分離器用于在不同的設(shè)置下再加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 將來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流傳送至自動(dòng)分類機(jī)用于預(yù)分類所述材料流；和 將來自所述自動(dòng)分類機(jī)的所述材料流傳送至手工分類階段從而將所述材料流分類成其剩余包含的成分部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 將來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流傳送至第二傳送機(jī)分離器從而從所述材料流進(jìn)一步分離所述非鐵質(zhì)部分；和 將來自所述第二傳送機(jī)的所述剩余材料流傳送至手工分類階段從而將所述材料流分類成其剩余包含的成分部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一傳送機(jī)分離器為滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 將來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流傳送至第二傳送機(jī)分離器，其中所述第二傳送機(jī)分離器為滑輪分離器、滑輪鼓式分離器或動(dòng)態(tài)鼓式滑輪分離器，從而從所述材料流進(jìn)一步分離所述非鐵質(zhì)部分；和 將來自所述第二傳送機(jī)的所述剩余材料流傳送至手工分類階段從而將所述材料流分類成其剩余包含的成分部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用材料檢測(cè)器從而調(diào)節(jié)所述第一傳送機(jī)分離器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 將來自所述第一傳送機(jī)分離器的所述材料流傳送至手工分類階段從而將所述材料流分類成其剩余包含的成分部分；和 用第二粉碎機(jī)粉碎所述材料流的經(jīng)手工分類的復(fù)合部分。
全文摘要
本發(fā)明提出用于從材料流粉碎和分類可回收材料的廢金屬加工方法，所述材料流包含鐵質(zhì)部分、非鐵質(zhì)部分、廢料部分和包含復(fù)合材料的弱鐵質(zhì)部分。所述方法包括首先用第一粉碎機(jī)將所述材料流粉碎至能夠進(jìn)行下游加工的尺寸。然后將所述經(jīng)粉碎的材料流傳送至至少一個(gè)鼓式分離器從而從所述材料流除去所述非鐵質(zhì)部分，然后傳送至第一傳送機(jī)分離器從而從所述材料流進(jìn)一步分離所述鐵質(zhì)部分。在完成這些步驟時(shí)，待通過下游加工處理的剩余材料流體現(xiàn)為原始材料流的10%至40%，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的材料流的70%至75%。
文檔編號(hào)B03B7/00GK103201039SQ201180053539
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者T·G·沙特爾沃思, X·姜 申請(qǐng)人:埃里埃茲制造公司