Maszyny do recyklingu tworzą układy, w których materiał jest kolejno transportowany, rozdrabniany, przesiewany i rozdzielany na frakcje o różnych cechach. W zależności od rodzaju odpadu i celu procesu poszczególne operacje mogą być realizowane przez różne urządzenia. Do podstawowych grup należą przenośniki taśmowe, kruszarki i młyny, przesiewacze bębnowe i wibracyjne oraz separatory wykorzystujące właściwości magnetyczne, kształt, masę lub zachowanie materiału w strumieniu powietrza.
Przenośniki taśmowe – transport pomiędzy urządzeniami
Przenośniki taśmowe służą do ciągłego przemieszczania materiału pomiędzy kolejnymi etapami procesu. W układach sortowania odpady mogą być nimi podawane do separatorów, a po rozdzieleniu poszczególne frakcje mogą być odbierane przez kolejne przenośniki. W ten sposób przenośnik nie wykonuje bezpośrednio operacji separacji, ale zapewnia przepływ materiału pomiędzy maszynami.
Podstawowym elementem roboczym jest taśma tworząca zamknięty obieg między bębnami. Jest podparta krążnikami, a ruch nadaje jej bęben napędowy połączony z napędem. Układ napinający utrzymuje napięcie taśmy, a całość jest osadzona na konstrukcji nośnej.
Znaczenie przenośnika dobrze widać przy urządzeniach sortujących. Separator powietrzny otrzymuje materiał z przenośnika podającego, a po rozdzieleniu frakcja lekka i ciężka trafiają na oddzielne przenośniki odbierające. Podobnie separator elementów twardych może być zasilany przenośnikiem, a oczyszczona frakcja kierowana na kolejny odcinek transportowy.
Maszyny do rozdrabniania – kruszarki i młyny
Rozdrabnianie polega na zmniejszaniu wymiarów materiału. Proces ten jest realizowany w kruszarkach i młynach. Materiał wejściowy, określany jako nadawa, jest poddawany działaniu elementów roboczych maszyny, a efektem jest produkt o mniejszym uziarnieniu. Maszyny rozdrabniające znajdują zastosowanie również w przygotowaniu materiałów do recyklingu.
Kruszarki tworzą grupę maszyn o różnych sposobach przekazywania obciążeń na materiał. Występują między innymi konstrukcje walcowe, szczękowe, stożkowe, młotkowe, bijakowe, odśrodkowe i wibracyjne. Jednym z kryteriów ich podziału jest charakter obciążeń oddziałujących na materiał podczas kruszenia.
Młyny są drugą podstawową grupą maszyn rozdrabniających. Obejmują między innymi młyny grawitacyjne, mieszadłowe, wibracyjne, planetarne, walcowe i udarowe. Różnią się sposobem przekazywania energii do materiału.
W recyklingu rozdrabnianie może służyć przygotowaniu poużytkowych wyrobów, zużytego sprzętu, odpadów z gospodarstw domowych oraz gruzu budowlanego do dalszych operacji technologicznych. Zmniejszenie wymiarów materiału wpływa na jego postać i uziarnienie, a przez to na warunki późniejszego przesiewania lub separacji. Dobór typu maszyny jest powiązany z właściwościami fizycznymi materiału oraz wymaganym produktem rozdrabniania.
Przesiewacze – rozdział według wielkości
Przesiewanie służy do rozdzielania materiału na frakcje według wymiarów ziaren lub elementów. W procesach recyklingu stosowane są między innymi przesiewacze bębnowe i wibracyjne. Oba rozwiązania wykorzystują powierzchnię sitową, ale różnią się jej kształtem i sposobem wprawiania materiału w ruch.
Przesiewacz bębnowy ma postać obracającego się bębna sitowego. Podczas ruchu materiał jest unoszony na pewną wysokość, a następnie przemieszcza się i opada. Zachowanie złoża zależy od prędkości obrotowej bębna. Materiał przechodzi przez otwory sita, jeżeli jego wymiary pozwalają na przejście, natomiast większe elementy są transportowane dalej wewnątrz bębna.
Bęben może być wyposażony w perforowane blachy z otworami o określonym kształcie i wymiarach. Zastosowanie kilku stref o różnych perforacjach pozwala uzyskać kilka frakcji w jednym urządzeniu. W opisanych konstrukcjach pojedyncze sito może rozdzielać materiał jednocześnie na trzy lub cztery frakcje. W bębnie mogą być także stosowane elementy ograniczające owijanie się odpadów oraz szczotki czyszczące sito.
Przesiewacze wibracyjne wykorzystują płaską powierzchnię sitową wprawianą w ruch drgający. Materiał przemieszcza się po sicie, a ziarna odpowiednio małe przechodzą przez otwory. W porównaniu z bębnem rozwiązanie to umożliwia wykorzystanie całej powierzchni przesiewającej, pod warunkiem prawidłowego podawania nadawy. Oba typy urządzeń mogą być stosowane do segregacji odpadów komunalnych i mineralnych.
Separatory magnetyczne – wydzielanie składników żelaznych
Separatory magnetyczne wykorzystują pole magnetyczne do usuwania cząsteczek żelaza ze strumienia materiału. Mogą pracować jako urządzenia nadtaśmowe, bębny magnetyczne lub niezależne separatory bębnowe. Ich miejsce w linii zależy od zadania separacji oraz postaci materiału.
Separator podwieszany jest montowany nad przenośnikiem taśmowym, wzdłuż lub poprzecznie do kierunku ruchu taśmy. Pole magnetyczne przyciąga elementy żelazne znajdujące się w strumieniu odpadów. Rozwiązanie to może być wykorzystywane jako pierwszy etap usuwania większych zanieczyszczeń żelaznych.
Bęben magnetyczny może stanowić wałek napędowy przenośnika. Cząsteczki żelaza są przyciągane do powierzchni bębna i prowadzone wraz z nią w kierunku dolnej części przenośnika. Po wyjściu poza skuteczne pole magnetyczne zostają uwolnione i mogą trafić do oddzielnego zsypu. Bębny magnetyczne mogą być stosowane także jako kolejny etap separacji, po wcześniejszym usunięciu większych elementów.
W separatorze bębnowym nieruchomy segment magnetyczny znajduje się wewnątrz obracającego się płaszcza. Cząsteczki żelaza są wychwytywane i przenoszone poza strefę pola, gdzie zostają oddzielone od pozostałego materiału.
Separator balistyczny – podział według kształtu i masy
Separator balistyczny, nazywany również kinematycznym, rozdziela luźny materiał na trzy frakcje. Podstawą jego działania są ruchome, perforowane płyty przesiewające oraz nachylenie urządzenia. Materiał trafia do komory separatora, gdzie sposób jego przemieszczania zależy od masy, kształtu i zachowania na poruszających się płytach.
Pierwszą grupę stanowi frakcja lekka i płaska 2D. Należą do niej materiały takie jak papier, karton czy folia. Oscylacyjny ruch płyt transportuje te elementy ku górnej części urządzenia, a ruch może być wspomagany strumieniem powietrza wytwarzanym przez wentylatory.
Drugą grupę stanowi frakcja 3D, obejmująca elementy cięższe, twarde, masywne i przestrzenne. Ich kształt sprzyja toczeniu i przemieszczaniu się w przeciwnym kierunku niż frakcja płaska. Trzecią grupą jest frakcja podsitowa. Drobne elementy przechodzą przez perforację płyt i spadają na przenośnik znajdujący się pod separatorem. Wielkość tej frakcji zależy od wymiarów otworów w płytach.
Separator powietrzny – frakcja lekka i ciężka
Separator powietrzny rozdziela strumień odpadów na frakcję lekką i ciężką. Materiał jest doprowadzany przenośnikiem taśmowym i przechodzi przez strumień powietrza o dużej prędkości generowany przez wentylator.
Elementy lekkie, takie jak folia, papier i inne materiały o niewielkim ciężarze właściwym, są unoszone przez strumień powietrza i kierowane do komory rozprężnej. Po zmniejszeniu prędkości opadają w tylnej części komory na przenośnik odbierający. Kąt działania dysz powietrznych może być regulowany, co pozwala zmieniać tor wyrzutu lekkiej frakcji.
Cięższe elementy nie poddają się oddziaływaniu strumienia w takim samym stopniu i opadają bezpośrednio za przenośnikiem podającym na oddzielny przenośnik. Rozdział może być dodatkowo wspomagany przez bęben separujący lub odpowiednio ukształtowany przenośnik. W opisanym rozwiązaniu powietrze pracuje głównie w obiegu recyrkulacyjnym, a zapylone powietrze jest oczyszczane w filtrze.
Separator elementów twardych
Separator elementów twardych służy do wydzielania zanieczyszczeń o dużym ciężarze własnym, takich jak kamienie i metale, z frakcji podstawowej. W efekcie powstają dwa strumienie: frakcja zanieczyszczeń oraz frakcja oczyszczona.
Materiał jest podawany do urządzenia przenośnikiem taśmowym. Wewnątrz separatora płyta prowadząca kieruje go na obracający się bęben separujący. Cięższe elementy odbijają się od bębna i opadają w kierunku przeciwnym do przepływu materiału. Pozostała frakcja przechodzi dalej i spada na przenośnik poruszający się zgodnie z kierunkiem przepływu. Rozdzielone strumienie mogą być także kierowane bezpośrednio do oddzielnych pojemników.
Maszyny jako jeden ciąg technologiczny
Poszczególne maszyny do recyklingu wykonują różne zadania, ale ich funkcje mogą się uzupełniać. Przenośniki przemieszczają materiał między urządzeniami, rozdrabniacze zmniejszają jego wymiary, przesiewacze rozdzielają go według wielkości, a separatory wykorzystują różnice właściwości fizycznych poszczególnych składników.
Taki układ pozwala prowadzić materiał przez kolejne operacje i stopniowo dzielić mieszaninę na bardziej jednorodne frakcje. O wyborze kolejnych maszyn i parametrów ich pracy decydują właściwości materiału wejściowego oraz wymagania dotyczące produktu po danym etapie procesu. Recykling może więc obejmować współpracę urządzeń transportujących, rozdrabniających, przesiewających i separujących.
