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La prisent$-invention *et relative à la récupération de déchets métalliques de voleur et concerne plus ports.
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cul1ement la o4p&ratton de Métaux de déchet, de ma%1%Poa crganiques y adherentes,
La présente invention est particulièrement pro-
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pro A la 40qàriflion d'aluminium W partir de déchet. d'al1* minium. Un quantié considérable de ces déchets provient d'installations réalisant l'impression sur touille@ d'alu-
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mir4un. feuille t. !4nfalel1\.nt m\u, fi DUr Il rage polt6"" rlewe dt ¯t1èl' organique, telle qu'une cire# une ImIt1" plastique, une laquez du papier ou du carton.
L'aluminium métallique peut intervanir pour 7 55% dans le poids total des déchets.
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la* d4Qhe%4 d*41um:tn.ium %on% g4nÔcéÀ%&On%, recuttle lis et e billé6 an vue de ou de MtpiMt Il* non% trj,:t.4a. QQ10a 1,%,% teqbniques $pie"eµt PlI' OUVOr- ture dee balles et d4<3htq& do la maùèree pute intro- duction, par soufflage de la matière déchiquetée, dom une
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1nataJ.laticm de oqmbuatign en continu. L%<m%1ñ est entl4au née dans Itinetellation di combuatiQnt -PU1fi est êmln68 . 1 '\ml des extrémités d'une rigola de combustion allongée.
La base de la rigole est réalisée au moyen d'une plaque de tôle d'acier
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plant,t -sur laquelle oirgule un tt'@n3rte\n' é ehatu powvo de pales en acier, de manière à déplacer constamment la matière en combustion dans la rigole. Un couverole Isolé pourvu de plusieurs cheminées d'évaquation de fumée est agencé au-dessus da la rigole et l'Air de combustion est admis dans celle-Ci' Immédiatement au-dessous du couvercle, A Vautre extrémité de la rigole, la matière brûlée est broyé' ou écrasée et soumies à une séparation mécanique,
La pantie contenant l'aluminium
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est ensuite passée au travers d'un four rotatif à une tem- pérature d'environ 510 C, où la plus grande partie du , carbone est brûlée.
La technique de combustion en continu ci-dessus décrite est sujette à plusieurs inconvénients sérieux. Le plus sérieux de ces inconvénients implique des réactions de type thermique par lesquelles une partie de l'aluminium réagit très violemment avec l'oxygène et produit des tempé- ratures de l'ordre de 1.260 C. Ces températures élevées font fondre l'aluminium environnant, le rendent adhèrent et font qu'il obstrue l'intérieur de la rigole. Les tempéra- tures élevées exercent aussi un effet destructeur sur la matière isolante qui est utilisée pour la garniture de la rigole. Il en résulte que le fonctionnement du système est intermittent plutôt que continu. Ce système est donc très coûteux en ce qui concerne le fonctionnement et l'entretien .
Un autre inconvénient de la rigole de combustion en continu réside dans le fait qu'elle produit une quantité exigére de fumée noire et épaisse qui est dommageable.
Cette fumée a été mesurée et a donné lieu à un indice de 4, de manière constante, à l'échelle de Ringelman, cet indice étant très rarement de 3. L'échelle de Ringelman s'étende de 0 à 5, l'indice 5 étant celui d'une fumée de noirceur et densité maximale.
La présente invention résoud les problèmes ci- dessus décrits du système de combustion continue pour la séparation de matières organiques, des déchets d'aluminium.
La présente invention permet de traiter les déchets d'alu- minium en continu dans une installation relativement compacte et peu coûteuse. En outre, les déchets d'aluminium valori- sables sont récupérés avec un degré de pureté élevé et l'opê- t ration ne présente aucun danger de réaction de type thermique.
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L'installation n'est jamais soumise à des températures su- périeures à environ 593 C, de sorte qu'aucune fusion ne se produit et qu'aucun effet destructeur n'agit sur la matière isolante de l'installation.
Dans son ensemble, la présente invention donne les meilleurs résultats lorsqu'on chauffe les déchets d'alu- minium dispersés dans une atmosphère non oxydante (par exemple carbonée) à une température (par exemple de 371 à 593 C) suf- fisante pour évaporer ou évacuer les composants volatils de la matière de revêtement. Ceci donne un produit comprenant de l'aluminium, du carbone et ces cendres, dont l'aluminium peut être facilement séparé par des moyens mécaniques.
Comme décrit plus en détail ci-après, les déchets de feuilles d'aluminium déchiquetés et dispersés sont traités, selon une forme de réalisation, dans un four à soles multiples dans lesquelles on maintient une atmosphère non-oxydante.
On fait passer la matière de rebut au travers du four, succes- sivement le long de chacune des soles. Ce mouvement des déchets s'effectue au moyen de bras de râblage tournant au- dessus de chaque sole. Les bras de râblage sont pourvus de dents de râblage biseautées qui ratissent les déchets et, grâce à l'angle du biseautage de chaque série de dents, ils poussent la matière radialement vers l'intérieur ou vers l'extérieur, le long des soles, vers des orifices de sortie, d'où la matière passe finalement sur la sole inférieure sui- vante. Au cours de son passage au travers du four, la matière de déchet est débarrassée de ses composants volatils qui se dirigent vers le sommet du four et sont soumis à une combustion réglée de manière à suppléer à la chaleur entrante.
Le produit sortant du four se compose d'aluminium métallique, de carbone et de cendre. Le carbone et la cendre, débarrassés
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à présent des composants volatils qui les liaient à l'alu- minium sont ensuite facilement séparés de l'aluminium par des moyens mécaniques.
Selon une autre forme de réalisation de la pré- sente invention, la matière de déchet est traitée dans un four rotatif dont l'axe longitudinal est légèrement incliné par rapport à l'horizontale . La matière est introduite dans l'extrémité supérieure du four et est dirigée vers l'extrémité inférieure, grâce au mouvement rotatif du four.
Des anneaux périphériques intérieurs sont prévus ,dans le four en des endroits écartés axialement et servent à pro- duire une action d'agitation ou de mélange de la matière de déchet déchiquetée, de sorte qu'on effectue ainsi un traitement vigoureux et uniforme.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, les composants organiques volatilisés qui ont été séparés de la matière de déchet sont brûlés à l'écart de la matière et la chaleur engendrée par cette combustion est utilisée pour provoquer une volatilisation supplémen- taire de la matière organique. Cette combustion s'effectue sans production de réactions de type thermique, grâce à 1'.introduction de quantités ajustées d'air atmosphérique en des endroits situés à l'écart du résidu métallique non vaporisé.
Les caractéristiques les plus importantes de l'invention ont ainsi été décrites de manière assez générale, afin que la description plus détaillée qui suit puisse être plus facilement comprise et afin que la présente contribution au progrès de la technique puisse être mieux appréciée.
L'invention comporte évidemment des caractéristiques supplé- mentaires qui seront décrites ci-après. Les spécialistes
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comprendropt que la conception sur laquelle est basée la présente description peut être facilement utilisée comme base pour concevoir d'autres constructions en vue de réa- liser d'autres objets de l'invention. Il est de ce fait important que les revendications soient considérées comme incluant de telles constructions équivalentes, qui ne s'écartent pas de l'esprit et de la portée de l'invention.
Des modes de réalisation particuliers de l'inven- tion ont été choisis dans un but illustratif et descriptif et sont représentés dans les dessins annexés.
Dans ces dessins:
La figure 1 est une représentation schématique . d'un système de récupération de déchets d'aluminium selon les principes de la présente invention; la figure 2 est une coupe, en élévation latérale, d'un four à soles multiples formant une partie du système de la figure 1; la figure 3 et une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 2 ; et la figure 5 est une vue en élévation latérale, en coupe partielle, d'une disposition de four rotatif constituant une alternative d'une partie du système de la figure 1.
Dans le système de la figure 1, des balles 10 de déchets d'aluminium sont amenées par un transporteur à courroie 12 et sort déversées dans une trémie 14 d'une déchi- queteuse 16. La déchiqueteuse sépare la matière emballée en fragments individuels qui passent ensuite au travers d'une conduite transporteuse 18. La conduite transporteuse
18 débouche dans un transporteur à air 20 qui est actionné
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par un ventilateur 22.. Le ventilateur a pour misaion de @ convoyer les déchets d'aluminium déchiquetés vers un cyclone 24 où les fragments de déchets sont séparés du cou- @ rant d'air. Les déchets sortent ensuite du cyclone à la partie inférieure de celui-ci 24 et sont amenés, en passant par un orifice (tanche à l'air 26, dans un four 28 à atmos- phère ajustée.
L'intérieur du four 28 est maintenu à une tempéra- ture supérieure à 370 G, de préférence entre 482 et 593 C.
Ainsi donc, la composition de l'atmosphère du four est main- tenue sous contrôle précis, de sorte que de l'oxygène ne puisse entrer en contact avec l'aluminium métallique contenu dans la matière de déchet. Il en résulte que les matières organiques volatiles qui forment la grande partie des produits valorisables non-aluminium sont vaporisées et séparées des déchets solides. Ces matières sont ensuite évacuées ou, comme il sera décrit plus loin, brûlées et le produit de leur combustion évacué par une cheminée 29. Le restant de la matière de déchet, c'est-à-dire le résidu solide, composé principalement d'aluminium métallique valorisable , de carbone solide adhérant faiblement et de cendre, est amené à passer dans un séparateur mécanique 30, dans lequel ces matières sont broyées et séparées pour obtenir de l'aluminium de qualité élevée.
Comme indiqué plus haut, le four 28 peut être du type à soles multiples. Les figures 2 à 4 représentent un tel four. Comme le montre la figure 2, il est prévu un tour à soles multiples à atmosphère réglée 30, comprenant quatre soles 31, 32, 33 et,34, disposées l'une au-dessus de l'autre. La première sole 31 et la troisième sole 33 pré- sentent des orifices de sortie 38 près de leur centre afin
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de permettre à la matière de tomber sur la sole inférieure suivante. De même, la seconde sole 32 et la quatrième sole 34 présentent des orifices de sortie 40 près de leur péri- phérie, afin de permettre la chute de la matière vers la sole inférieure suivante.
Ainsi donc, la matière peut cir- culer de haut en bas du four 30 grâce à son mouvement de va-et-vient radialement vers l'intérieur et l'extérieur sur les différentes soles vers les orifices de sortie de ces dernières. En vue d'assurer ce mouvement de va-et-vient, on prévoit des bras de râblage 42, qui sont fixés à un arbre vertical commun 44, qui s'étend au travers de chaque sole.
L'arbre 44 et les bras 42 sont entraînés en.rotation au moyen d'un moteur 46, connecté à l'arbre sous le four.
Lorsque les bras de râblage sont en rotation, un certain nombre de dents de râblage 45 qui sont suspendues à chaque bras ratissent la-matière reposant sur la sole et, grâce à l'orientation angulaire des dents, ces bras poussent la matière vers les orifices des soles.
Une série de brûleurs 48 sont prévus en association avec le four 30 et débouchent dans les zones situées immé- diatement au dessus de chaque sole..Gomme il sera expliqué plus en détails dans la suite du présent mémoire descriptif, ces brûleurs sont spécialement réglés, de manière que les produits de combustion qu'ils amènent dans le four servent à maintenir une atmosphère carbonée réductrice dans le four, à tout le moins au voisinage des déchets d'aluminium valo- risables. Ainsi donc, la pression dans le four 30 est maintenue légèrement supérieure à la-pression atmosphérique, afin d'éviter que l'oxygène de l'atmosphère ne puisse être attiré dans le four.
Lorsque les déchets d'aluminium passent au travers
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du four 30, les températures élevées qui règnent dans celui-ci et qui sont produites par les brûleurs 48,ont pour objet de volatiliser la plus grande partie des ma- tières organiques associées aux déchets d'aluminium va- lorisables. Cette matière se dissocie des déchets et quitte la sole vers le haut. En introduisant des quan- tités ajustées d'air supplémentaire dans le four au-dessus des différentes soles, les matières organiques volatilisées peuvent être brûlées à l'écart de l'aluminium. Ceci permet d'éviter les incidences thermiques et, en même temps, ré- duit la quantité de chaleur devant être fournie par les brûleurs 48.
L'air supplémentaire est amené par des con- duites d'introduction 50 et son débit est ajusté au moyen de vannes 52 prévues dans chaque conduite.
On se réfère présent à la configuration structurelle spécifique du four 30 et on peut voir que celui-ci comporte une enceinte d'acier 60 de forme géné- rale circulaire qui s'étend verticalement vers le haut.
L'intérieur de l'enceinte 60 est garnie de briques réfrac- taires, comme indiqué par la notation de référence 62. Les différentes soles contenues dans le four sont'aussi réalisées en briques réfractaires, comme indiqué par la notation de * référence 64. Ces soles ont une configuration légèrement arquée, afin de leur conférer des propriétés de solidité et de capacité de charge. Le four 30 est supporté par des colonnes 66 au-dessus d'un sol ou d'une base 68, afin de ménager de la place pour les différentes constructions de- vant être disposées en dessous du four.
Ainsi qu'il apparait, l'arbre vertical 44 s'étend sur toute la longueur du four 30 et vers le bas à travers le fond de celui-ci jusque dans un bâti palier et de support
70 qui repose sur la base 68. Le moteur 46 repose sur un
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autre bâti 72 et entraîne l'arbre 44 en 'rotation par l'en- tremise d'un système 74 à pignon et engrenage. Un joint à sable 76 est prévu à la partie inférieure ou fond du four afin de permettre à l'arbre 44 de tourner, tout en évitant des fuites de gaz par cette partie inférieure du four. Un autre joint 78 est prévu au sommet du four pour des raisons similaires.
Les différents bras de râblage 42 s'étendent, comme le montre la figure 2, radialèment vers l'extérieur à partir de l'arbre 44 et dans chacune des soles 31, 32, 33 et 34. Les dents de râblage 45 sont suspendues aux bras 42 à un niveau immédiatement supérieur au plan des soles.
Comme le montrent les figures 3 et 4, les dents 45 sont biseautées de manière que, lorsqu'elles tournent, elles produisent un mouvement radial vers les orifices 38 ou 40 de leur sole respe ctive .
Certaines parties critiques du four 30 sont re- froidies au moyen d'un système de courant d'air bien connu.
Comme le montre partiellement la figure 2, l'arbre vertical commun 44 est creux et est pourvu d'un tube concentrique interne 44a. Les bras de râblage 42 s'étendent au travers de l'arbre et dans le tube. De l'air de refroidissement est insuflé dans le tube 44a par un ventilateur situé sous le four et passe par un conduit ménagé dans chaque bras de râblage et retourne par un passage situé au voisinage de l'espace compris entre le tube 44a et l'arbre 44, d'où il est évacué. Cet air de refroidissement a donc pour mission de prévenir un chauffage excessif des bras et des dents de râblage. L'air de refroidissement est en même temps maintenu isolé de l'atmosphère à l'intérieur du four lui-même.
Le sommet du four 30 de même que la cheminée d'évacuation 29 sont garnis de briques réfractaires, comme
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indiqué par la. notation de référence 64.
Comme représenté de manière typique par la notation de référence 92, plusieurs orifices d'entrée de brûleur sont pratiqués au travers de la paroi externe du four. Ces orifices d'entrée communiquent avec les brûleurs 48 'et sont disposés dans chaque zone de sole, de manière à permettre le contrôle des conditions de température et d'atmosphère à l'intérieur de chaque zone de sole.
Par ailleurs, comme illustré de manière typique par la notation de référence 94, plusieurs orifices d'entrée sont prévus, par lesquels de l'air supplémentaire peut être introduit dans chacune des soles.
Au cours du fonctionnement du'système, les 'brûleurs et les orifices d'entrée d'air supplémentaire sont ajustés de manière à maintenir la sole supérieur 31 à une température comprise entre 482 et 593 C: La seconde sole 32 et la troisième sole 33 sont maintenues à une tem- pérature comprise entre 48 et 593 C tandis que la sole inférieure est maintenue à environ 371 C.
Lorsque les déchets sont râblés sur ledifférentes soles au moyen des dents de râblage 45, en présence de l'atmosphère non oxydante de température élevée régnant à l'intérieur du four, la matière organique contenue dans les déchets se volatilise et se carboniseµ
Le produit final sortant du four comprend en- viron 90% d'aluminium et 10% de carbone et de cendre, ce qui permet de récupérer de manière particulièrement complète l'aluminium valorisable des déchets.
L'utilisation de la technique du chauffage en 'atmosphère ajustée pour volatiliser et séparer certaines
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parties organiques des déchets d'aluminium permet d'uti- liser une enceinte de traitement de loin inférieure en encombrement que celle qui serait nécessaire pour la technique de combustion classique à l'air libre. Ainsi, alors qu'un débit d'alimentation en déchets de 3.268,7 kg/h nécessiterait une surface de sole comprise entre 371,61 et 464,52 m2, la technique de la présente invention permet de traiter des déchets en une quantité de 3.628,7 kg/h avec une superficie de sole de moins de 102 m2.
La figure 5 montre une variante de four de type rotatif à atmosphère contrôlée 100. Le four 100 comprend une enceinte tubulaire allongée 102 en acier ou matière similaire et son axe longitudinal est incliné très légèrement par rapport à l'horizontale .
L'enceinte 102 est pourvue de bagues de roulement externes 104 qui reposent sur des paliers à galets 106, ces derniers étant à leur tour montés de manière à tourner librement sur des supports 108. Un engrenage annulaire externe 110 entourant l'enceinte 102 est également prévu.
Un pignon 112 coopère avec l'engrenage annulaire 110, pour entraîner l'enceinte 102 en rotation autour de son axe longitudinal. Le pignon 112 est entrainé par un moteur 114 et celui-ci, de même que le pignon 112, sont montés sur un support commun 116.
Le four de type rotatif 110 est fermé à chacune de ses extrémités par des ensembles non rotatifs avant et arrière 118 et 120. L'ensemble avant 118 est monté fixe, tandis que l'ensemble arrière 120 est pourva de galets 122 qui roulent sur des rails 124, afin de suivre l'expansion longitudinale de l'enceinte 102 et de permettre l'accès à l'intérieur du four.
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Un brûleur 126 est monté sur l'ensemble arrière 120, de manière à éjecter ses produits de combus- tion dans un sens longitudinal au travers du four. Le brûleur 126 a pour mission de produire une température pré- , déterminée dans tout l'intérieur du four et de maintenir dans ce dernier une atmosphère sensiblement non oxydante.
Une goulotte 128 pour 1'introduction de la ma- tière est prévue dans l'ensemble avant 118. Cette gou- lotte amène les déchets d'aluminium déchiquetés dans l'extrémité supérieure de l'enceinte 102 et, tandis que celle-ci tourne, la matière de déchet solide est lente- ment mise en mouvement vers l'extrémité opposée. La matière entièrement traitée est déchargée ici comme dans un four classique. Au cours du traitement et, comme dans le mode de réalisation précédent certaines fractions organiques de la matière de déchet sont volatilisées et évacuées sous forme gazeuse. Les produits gazeux produits dans le four sont recueillis dans l'ensemble supérieur 118 et sont évacués par une cheminée 130.
L'intérieur de l'enceinte 102 est garni de briques réfractaires comme indiqué par la notation de ré- férence 132 afin de protéger l'enceinte d'acier, des effets des températures élevées produites dans le four. En plus, des nervures longitudinales surélevées en briques réfrac- taires 134 sont prévues en différents endroits périphérique- ment espacés sur la surface interne de l'enceinte 102. Ces nervures captent la matière de déchet en mouvement et ont une action d'agitation et de mélange ayant pour but d'expo- ser plus complètement et plus uniformément la matière aux températures et à l'atmosphère internes du four.
De l'air supplémentaire est amené à l'intérieur du four 100 en différents endroits répartis sur sa longueur.
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Ceci est réalisé au moyen d'un faisceau de conduites d'air 136 qui s'étendent axialement vers l'intérieur de l'ensemble 118. Comme indiqué, ces conduites se terminent chacune en un endroit différent tout au long du four. Des vannes 138 sont intercalées dans chaque conduire en un endroit situé à l'extérieur du dispositif 118, de manière à réaliser un ajustage précis de la quantité d'air supplémentaire introduite à chaque endroit le long du four. Les conduites sont supportées en une position essentiellement axiale au moyen d'un câble de suspension 140 qui est fixé à chaque extrémité des ensembles avant et arrière 118 et 120 respec- tivement.
Comme dans le type de four à soles montré aux figures 2 à 4, le four du type montré par la figure 5 maintient une atmosphère et une température internes ajustées ayant pour but de volatiliser les fractions organiques de la ma- tière de déchet en mouvement le long du four. Les gaz vola- tilisés sont ensuite mélangés à de l'air supplémentaire et sont brûlés à l'écart de l'aluminium métallique valorisable, de manière à éviter des réactions de type thermique et, en même temps, de manière à produire de la chaleur additionnelle pour contribuer à la volatilisation de matière organique supplémentaire.
Il y a lieu de noter qu'avec la disposition selon la présente invention, on arrive à récupérer un produit présentant un degré de pureté élevé. En outre, les besoins en énergie sont maintenus à un niveau bas, étant donné qu'une grande partie de la chaleur est obtenue par la combinaison de la matière organique associée aux déchets d'aluminium.
En même temps, la manière selon laquelle cette combustion est réglée prévient la fusion indésirable et/ou l'oxydation
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de l'aluminium métallique valorisable.
L'invention ayant ainsi été décrite avec réfé- rence particulière aux modes de réalisation préférés de celle- ci, il apparaîtra évident aux spécialistes que différentes modifications peuvent être apportées à l'invention sans s'écar- ter de l'esprit et des limites de celle-ci.
REVENDICATIONS 1.- Procédé pour débarrasser un métal de matières organiques combustibles y adhérant, caractérisé en ce qu'on chauffe ce métal et cette matière dans une atmosphère non oxydante à une température suffisante pour séparer par distillation la fraction volatile de cette matière organique et on sépare ensuite physiquement la matière non métallique du métal précité.
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The prize $ -invention * and relating to the recovery of scrap metal from thieves and concerns more ports.
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especially the o4p & ratton of Waste Metals, of ma% 1% Crganic Poa adhering thereto,
The present invention is particularly pro-
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pro A la 40qàriflion aluminum W from waste. al1 * minium. A considerable amount of this waste comes from installations carrying out printing on aluminum foil.
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mir4un. sheet t. ! 4nfalel1 \ .nt m \ u, fi DUr It rages organic polt6 "" rlewe dt ¯t1èl ', such as plastic wax # imIt1 ", lacquer paper or cardboard.
Metallic aluminum can be involved for 755% in the total weight of the waste.
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la * d4Qhe% 4 d * 41um: tn.ium% on% g4nÔcéÀ% & On%, recuttle lis and e billé6 year seen from or from MtpiMt Il * non% trj,: t.4a. QQ10a 1,%,% teqbniques $ pie "eµt Fold 'OPENING of the balls and d4 <3htq & do the maùèree pute introduction, by blowing the shredded material, dom a
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1nataJ.laticm from oqmbuatign continuously. L% <m% 1ñ is entl4au born in Itinetellation di combuatiQnt -PU1fi est êmln68. 1 '\ ml from the ends of an elongated combustion trench.
The base of the channel is made by means of a sheet steel plate
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plant, on which oirgule a tt '@ n3rte \ n' é ehatu powvo of steel blades, so as to constantly move the burning matter in the gutter. An insulated cover provided with several smoke evacuation chimneys is arranged above the ditch and combustion air is admitted into it 'Immediately below the cover, At the other end of the ditch, the burnt material is crushed or crushed and subjected to mechanical separation,
The pantie containing the aluminum
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is then passed through a rotary kiln at a temperature of about 510 C, where most of the carbon is burnt off.
The continuous combustion technique described above is subject to several serious drawbacks. The most serious of these drawbacks involves reactions of the thermal type by which part of the aluminum reacts very violently with oxygen and produces temperatures of the order of 1,260 C. These high temperatures melt the surrounding aluminum. , make it adhere and cause it to obstruct the inside of the gutter. The high temperatures also have a destructive effect on the insulating material which is used for the gutter lining. As a result, the operation of the system is intermittent rather than continuous. This system is therefore very expensive in terms of operation and maintenance.
Another disadvantage of the continuous combustion channel is that it produces a required amount of thick black smoke which is damaging.
This smoke was measured and gave rise to an index of 4, consistently, on the Ringelman scale, this index being very rarely of 3. The Ringelman scale ranges from 0 to 5, the index 5 being that of a smoke of darkness and maximum density.
The present invention solves the above-described problems of the continuous combustion system for the separation of organic materials from aluminum scrap.
The present invention makes it possible to treat aluminum waste continuously in a relatively compact and inexpensive plant. In addition, the recoverable aluminum waste is recovered with a high degree of purity and the operation does not present any danger of thermal type reaction.
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The installation is never subjected to temperatures above approximately 593 C, so that no melting occurs and no destructive effect acts on the insulating material of the installation.
Taken as a whole, the present invention gives the best results when heating the dispersed aluminum waste in a non-oxidizing atmosphere (eg carbonaceous) to a temperature (eg 371 to 593 C) sufficient to evaporate. or removing volatile components from the coating material. This gives a product comprising aluminum, carbon and these ashes, from which the aluminum can be easily separated by mechanical means.
As described in more detail below, the shredded and dispersed scrap aluminum foil is processed, according to one embodiment, in a multi-deck oven in which a non-oxidizing atmosphere is maintained.
The waste material is passed through the oven, successively along each of the soles. This movement of the waste is carried out by means of rewiring arms rotating above each hearth. The raking arms are fitted with bevelled raking teeth which rake the waste and, thanks to the bevel angle of each series of teeth, they push the material radially inwards or outwards, along the sole, to outlets, from where the material eventually passes onto the next lower hearth. During its passage through the furnace, the waste material is freed of its volatile components which move towards the top of the furnace and are subjected to a controlled combustion so as to supplement the incoming heat.
The product coming out of the oven consists of metallic aluminum, carbon and ash. Carbon and ash, cleared
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now volatile components which bound them to the aluminum are then easily separated from the aluminum by mechanical means.
According to another embodiment of the present invention, the waste material is treated in a rotary kiln, the longitudinal axis of which is slightly inclined with respect to the horizontal. The material is introduced into the upper end of the furnace and is directed towards the lower end, thanks to the rotary movement of the furnace.
Inner peripheral rings are provided in the furnace at axially spaced locations and serve to produce an agitation or mixing action of the shredded waste material, thereby effecting vigorous and uniform processing.
According to another feature of the present invention, the volatilized organic components which have been separated from the waste material are burnt away from the material and the heat generated by this combustion is used to cause further volatilization of the material. organic. This combustion takes place without producing thermal type reactions, thanks to the introduction of adjusted quantities of atmospheric air in places located away from the unvaporized metal residue.
The most important characteristics of the invention have thus been described in a fairly general manner, so that the more detailed description which follows can be more easily understood and so that the present contribution to the progress of the technique can be better appreciated.
The invention obviously includes additional characteristics which will be described below. The specialists
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Understand that the design on which the present description is based can easily be used as a basis for designing other constructions to achieve other objects of the invention. It is therefore important that the claims be taken to include such equivalent constructions, which do not depart from the spirit and scope of the invention.
Particular embodiments of the invention have been chosen for illustrative and descriptive purposes and are shown in the accompanying drawings.
In these drawings:
Figure 1 is a schematic representation. a system for recovering aluminum scrap according to the principles of the present invention; Figure 2 is a sectional side elevation of a multi-deck oven forming part of the system of Figure 1; Figure 3 is a sectional view taken along line 3-3 of Figure 2; Figure 4 is a sectional view taken along line 4-4 of Figure 2; and Figure 5 is a side elevational view, in partial section, of a rotary kiln arrangement constituting an alternative to part of the system of Figure 1.
In the system of Figure 1, bales 10 of scrap aluminum are fed by a conveyor belt 12 and out discharged into a hopper 14 of a shredder 16. The shredder separates the packaged material into individual fragments which pass through. then through a conveyor pipe 18. The conveyor pipe
18 opens into an air conveyor 20 which is actuated
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by a blower 22. The blower's mission is to convey the shredded aluminum scrap to a cyclone 24 where the scrap pieces are separated from the air stream. The waste then exits the cyclone at the lower part of the latter 24 and is fed, passing through an orifice (airtight 26, into an oven 28 at adjusted atmosphere.
The interior of oven 28 is maintained at a temperature above 370 G, preferably between 482 and 593 C.
Thus, the composition of the furnace atmosphere is kept under precise control, so that oxygen cannot come into contact with the metallic aluminum contained in the waste material. As a result, the volatile organic materials which form the large part of the non-aluminum recoverable products are vaporized and separated from the solid waste. These materials are then discharged or, as will be described later, burned and the product of their combustion discharged through a chimney 29. The remainder of the waste material, that is to say the solid residue, composed mainly of Upgradable metallic aluminum, weakly adhering solid carbon and ash, is passed through a mechanical separator 30, in which these materials are crushed and separated to obtain high quality aluminum.
As indicated above, the oven 28 may be of the type with multiple hearths. Figures 2 to 4 show such an oven. As shown in Figure 2, there is provided a multi-soles controlled atmosphere lathe 30, comprising four soles 31, 32, 33 and, 34, arranged one above the other. The first hearth 31 and the third hearth 33 have outlets 38 near their center in order to
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to allow the material to fall onto the next lower hearth. Likewise, the second hearth 32 and the fourth hearth 34 have outlet orifices 40 near their periphery, in order to allow the fall of the material towards the next lower hearth.
Thus, the material can circulate from the top to the bottom of the furnace 30 by virtue of its reciprocating movement radially inwards and outwards on the various soles towards the outlet orifices of the latter. In order to ensure this back-and-forth movement, there are provided wired arms 42, which are fixed to a common vertical shaft 44, which extends through each sole.
The shaft 44 and the arms 42 are driven en.rotation by means of a motor 46, connected to the shaft under the furnace.
When the raking arms are rotating, a number of raking teeth 45 which are suspended from each arm rake the material resting on the hearth and, thanks to the angular orientation of the teeth, these arms push the material towards the holes. soles.
A series of burners 48 are provided in association with the oven 30 and open into the zones located immediately above each hearth. As will be explained in more detail later in this specification, these burners are specially adjusted, so that the combustion products which they bring into the furnace serve to maintain a reducing carbonaceous atmosphere in the furnace, at least in the vicinity of the valuable aluminum scrap. Thus, the pressure in the oven 30 is kept slightly higher than atmospheric pressure, in order to prevent oxygen from the atmosphere being drawn into the oven.
When aluminum scrap passes through
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of the furnace 30, the high temperatures which prevail therein and which are produced by the burners 48 aim to volatilize most of the organic materials associated with the valuable aluminum waste. This material dissociates from the waste and leaves the hearth upwards. By introducing adjusted amounts of additional air into the furnace on top of the various soles, the volatilized organics can be burnt away from the aluminum. This makes it possible to avoid thermal incidences and, at the same time, reduces the quantity of heat to be supplied by the burners 48.
The additional air is supplied by introduction ducts 50 and its flow rate is adjusted by means of valves 52 provided in each duct.
Reference is now made to the specific structural configuration of furnace 30 and it can be seen that this has a generally circular steel enclosure 60 which extends vertically upward.
The interior of the enclosure 60 is lined with refractory bricks, as indicated by the reference notation 62. The various floors contained in the furnace are also made of refractory bricks, as indicated by the reference notation 64. These soles have a slightly arched configuration, in order to give them properties of strength and load capacity. The oven 30 is supported by columns 66 above a floor or a base 68, in order to make room for the various constructions to be arranged below the oven.
As it appears, the vertical shaft 44 extends the entire length of the furnace 30 and downward through the bottom thereof into a bearing and support frame.
70 which rests on the base 68. The motor 46 rests on a
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another frame 72 and drives the shaft 44 in rotation through a pinion and gear system 74. A sand seal 76 is provided at the lower part or bottom of the furnace in order to allow the shaft 44 to rotate, while preventing gas leaks through this lower part of the furnace. Another seal 78 is provided at the top of the furnace for similar reasons.
As shown in FIG. 2, the various raking arms 42 extend radially outwards from the shaft 44 and into each of the sole 31, 32, 33 and 34. The raking tines 45 are suspended from the legs. arm 42 at a level immediately above the plane of the soles.
As shown in Figures 3 and 4, the teeth 45 are bevelled so that, when they rotate, they produce a radial movement towards the orifices 38 or 40 of their respective sole.
Certain critical parts of the furnace 30 are cooled by means of a well known draft system.
As partially shown in Figure 2, the common vertical shaft 44 is hollow and is provided with an inner concentric tube 44a. The screen arms 42 extend through the shaft and into the tube. Cooling air is blown into the tube 44a by a fan located under the furnace and passes through a duct formed in each wired arm and returns through a passage located in the vicinity of the space between the tube 44a and the shaft 44, from which it is evacuated. The purpose of this cooling air is therefore to prevent excessive heating of the arms and the grinding teeth. At the same time, the cooling air is kept isolated from the atmosphere inside the furnace itself.
The top of the furnace 30 as well as the exhaust chimney 29 are lined with refractory bricks, as
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indicated by the. benchmark notation 64.
As typically shown by the reference numeral 92, several burner inlet ports are made through the outer wall of the furnace. These inlet orifices communicate with the burners 48 'and are arranged in each hearth zone, so as to allow control of the temperature and atmosphere conditions inside each hearth zone.
Further, as typically illustrated by reference numeral 94, several inlet ports are provided through which additional air can be introduced into each of the soles.
During operation of the system, the burners and the additional air inlet orifices are adjusted so as to maintain the upper hearth 31 at a temperature between 482 and 593 C: The second hearth 32 and the third hearth 33 are maintained at a temperature between 48 and 593 C while the lower hearth is maintained at approximately 371 C.
When the waste is rewired on the various soles by means of the grating teeth 45, in the presence of the high temperature non-oxidizing atmosphere prevailing inside the furnace, the organic matter contained in the waste volatilizes and chars.
The final product leaving the furnace comprises approximately 90% aluminum and 10% carbon and ash, which makes it possible to recover particularly completely the recoverable aluminum from the waste.
The use of the technique of heating in a controlled atmosphere to volatilize and separate certain
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organic parts of the aluminum waste makes it possible to use a treatment chamber which is much smaller in size than that which would be necessary for the conventional combustion technique in the open air. Thus, while a waste feed rate of 3,268.7 kg / h would require a floor area of between 371.61 and 464.52 m2, the technique of the present invention makes it possible to treat waste in an amount of 3,628.7 kg / h with a floor area of less than 102 m2.
FIG. 5 shows a variant of a rotary type furnace with a controlled atmosphere 100. The furnace 100 comprises an elongated tubular enclosure 102 made of steel or similar material and its longitudinal axis is inclined very slightly with respect to the horizontal.
The enclosure 102 is provided with outer bearing rings 104 which rest on roller bearings 106, the latter in turn being mounted so as to rotate freely on supports 108. An outer annular gear 110 surrounding the enclosure 102 is also. planned.
A pinion 112 cooperates with the annular gear 110, to drive the enclosure 102 in rotation about its longitudinal axis. The pinion 112 is driven by a motor 114 and the latter, like the pinion 112, are mounted on a common support 116.
The rotary type furnace 110 is closed at each of its ends by front and rear non-rotating assemblies 118 and 120. The front assembly 118 is mounted fixed, while the rear assembly 120 is provided with rollers 122 which roll on wheels. rails 124, in order to follow the longitudinal expansion of the enclosure 102 and to allow access to the interior of the oven.
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A burner 126 is mounted on the rear assembly 120, so as to eject its products of combustion in a longitudinal direction through the furnace. The burner 126's mission is to produce a predetermined temperature throughout the interior of the furnace and to maintain a substantially non-oxidizing atmosphere in the latter.
A chute 128 for the introduction of material is provided in the front assembly 118. This chute feeds the shredded scrap aluminum into the upper end of the chamber 102 and, as the latter rotates. , the solid waste material is slowly set in motion towards the opposite end. The fully processed material is discharged here as in a conventional oven. During processing and, as in the previous embodiment, some organic fractions of the waste material are volatilized and discharged in gaseous form. The gaseous products produced in the oven are collected in the upper assembly 118 and are discharged through a chimney 130.
The interior of the enclosure 102 is lined with refractory bricks as indicated by reference notation 132 in order to protect the steel enclosure from the effects of the high temperatures produced in the furnace. In addition, raised longitudinal ribs of refractory bricks 134 are provided at various peripherally spaced locations on the inner surface of enclosure 102. These ribs capture moving waste material and have a stirring and stirring action. a mixture intended to more completely and uniformly expose the material to the internal temperatures and atmosphere of the furnace.
Additional air is brought into the interior of the oven 100 at various places distributed over its length.
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This is accomplished by means of a bundle of air ducts 136 which extend axially inwardly of assembly 118. As indicated, these ducts each terminate at a different location throughout the furnace. Valves 138 are interposed in each conduit at a location outside the device 118, so as to achieve a precise adjustment of the amount of additional air introduced at each location along the furnace. The pipes are supported in a substantially axial position by means of a suspension cable 140 which is attached to each end of the front and rear assemblies 118 and 120, respectively.
As in the type of deck oven shown in Figures 2-4, the oven of the type shown in Figure 5 maintains an adjusted internal atmosphere and temperature for the purpose of volatilizing the organic fractions of the moving waste material on the move. along the oven. The volatilized gases are then mixed with additional air and are burned away from the recoverable metallic aluminum, so as to avoid thermal-type reactions and, at the same time, so as to produce heat. additional organic matter volatilization.
It should be noted that with the arrangement according to the present invention, it is possible to recover a product having a high degree of purity. In addition, the energy requirements are kept low, as much of the heat is obtained by the combination of organic matter associated with aluminum scrap.
At the same time, the way in which this combustion is regulated prevents unwanted melting and / or oxidation.
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recoverable metallic aluminum.
The invention having thus been described with particular reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the invention without departing from the spirit and the limits. of it.
CLAIMS 1.- Process for ridding a metal of combustible organic matter adhering to it, characterized in that this metal and this material are heated in a non-oxidizing atmosphere to a temperature sufficient to separate by distillation the volatile fraction of this organic material and we then physically separates the non-metallic material from the aforementioned metal.