shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...mozgó közegben ez módosul, hiszen...

37
Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Előkészítéstechnikai Intézeti Tanszék Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék szétválasztása rézre és alumíniumra dúsító légáramkészülékkel TDK dolgozat Készítette: Dusik Ákos Környezetmérnöki MSc szak Környezettechnikai Szakirány Konzulensek: Prof. Dr. habil Csőke Barnabás egyetemi tanár Nagy Sándor: tanszéki mérnök Beadás dátuma: 2012. október 29. Miskolc, 2012

Upload: others

Post on 22-Jun-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

Miskolci Egyetem

Műszaki Földtudományi Kar

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

Előkészítéstechnikai Intézeti Tanszék

Shredderüzem maradékanyagából származó vezető

termék szétválasztása rézre és alumíniumra dúsító

légáramkészülékkel

TDK dolgozat

Készítette: Dusik Ákos

Környezetmérnöki MSc szak

Környezettechnikai Szakirány

Konzulensek: Prof. Dr. habil Csőke Barnabás

egyetemi tanár

Nagy Sándor:

tanszéki mérnök

Beadás dátuma: 2012. október 29.

Miskolc, 2012

Page 2: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

2

Eredetiségi nyilatkozat

"Alulírott Dusik Ákos, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója

büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom,

hogy ezt a dolgozatot saját magam készítettem, a benne leírt vizsgálatokat – ha ezt külön

nem jelzem – magam végeztem el, és az ismertetett eredményeket magam értem el.

Adatokat, információkat csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokból használtam fel.

Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más

forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem."

Miskolc, 2012. 10. 29.

...................................................

a hallgató aláírása

Konzulensi nyilatkozat

"Alulírott Nagy Sándor, a Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti

Eljárástechnikai Intézetének tanszéki mérnöke a TDK dolgozatot beadásra alkalmasnak

ítélem."

Egyéb megjegyzések, ajánlás:

Miskolc, 2012. 10. 29.

...................................................

a konzulens aláírása

Page 3: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

3

TARTALOM 1. BEVEZETÉS ..................................................................................................................... 4

2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS ................................................................................... 7

2.1. SZÉTVÁLASZTÁS ALAPELVEI ............................................................................ 7

2.1.1. SZEMCSÉK MOZGÁSA KÖZEGBEN ............................................................. 7

2.1.2. SZEMCSÉK EGYÜTTÜLEPEDÉSE ................................................................. 9

2.1.3. OSZTÁLYOZÁSI ALAPMODELLEK .............................................................. 9

2.2. SZÁRAZ ÁRAMKÉSZÜLÉKEK ............................................................................ 11

2.2.1. ELLENÁRAMÚ LÉGOSZTÁLYOZÓK ......................................................... 12

2.3. AZ ALUMÍNIM ÉS RÉZ TULAJDONSÁGAI, FELHASZNÁLÁSA ................... 14

2.4. SHREDDER MARADVÁNY .................................................................................. 17

3. FELHASZNÁLT BERENDEZÉSEK ............................................................................. 18

3.1. INTÉZETI KALAPÁCSOS SHREDDER ............................................................... 18

3.2. ELLENÁRAMÚ LÉGÁRAMKÉSZÜLÉK ............................................................. 20

4. KÍSÉRLETI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI ............................................................. 22

4.1. MINTA ELŐKÉSZÍTÉSE, JELLEMZÉSE ............................................................. 22

4.1.1. MINTAANYAG BESZERZÉSE ...................................................................... 22

4.1.2. MINTA ELŐKÉSZÍTÉSE ................................................................................ 22

4.1.3. A MINTA SZEMCSEMÉRET ELOSZLÁSA .................................................. 23

4.2. SZÉTVÁLASZTÁSI KÍSÉRLETEK ....................................................................... 24

4.2.1 VIZSGÁLATOK AZ 5…12mm-ES FRAKCIÓKKAL ..................................... 24

4.2.2 VIZSGÁLATOK A 12…20mm-ES FRAKCIÓKKAL ..................................... 25

4.2.3. VIZSGÁLATOK A 20…25mm-ES FRAKCIÓVAL ....................................... 27

4.2.4. VIZSGÁLATOK A > 25mm-ES FRAKCIÓVAL ............................................ 28

4.3. SZÉTVÁLASZTÁSI KÍSÉRLETEK KEVERT SZEMCSÉK ESETÉN ISMÉTELT

FELADÁSSAL ................................................................................................................ 28

4.3.1 SZÉTVÁLASZTÁS EREDMÉNYE AZ 5…12mm-ES KEVERÉKEKBEN ... 29

4.3.2 SZÉTVÁLASZTÁS EREDMÉNYE A 12…20mm-ES KEVERÉKEKBEN ... 30

5. ÖSSZEFOGLALÁS ........................................................................................................ 32

6. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ......................................................................................... 34

7. SZAKIRODALMAK ...................................................................................................... 35

8. ÁBRAJEGYZÉK ............................................................................................................ 37

Page 4: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

4

1. BEVEZETÉS

A gépjárművek számának növekedése következtében megnőtt a száma az elhasznált

járműveknek is. Az ilyen, életciklusuk végére ért autóroncsok potenciális veszélyt

jelentenek a környezet számára. Az elhasznált járművek környezeti veszélyessége, valamit

a primer nyersanyagok árának növekedése is egyértelműen abba az irányba mutatnak, hogy

az autóroncsokat másodlagos nyersanyagforrásként, és bizonyos részeiben veszélyes

hulladékként kezelni kell.

A Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatójaként a 2011/2012

tanév tavaszi szemeszterében, és az ezt követő nyári gyakorlaton sikerült megismerkednem

ezen típusú hulladékok feldolgozásával, valamit a maradékanyagok további szeparálásával,

kezelésével.

A roncsautók kezelésére számos technológia épült ki (1.ábra) az elmúlt

évtizedekben. Általánosságban elmondható, hogy a veszélyes folyadékok eltávolítását és

egy kézi előbontást követően a hulladékot shredderezésnek vetik alá. Az aprítás célja az

alkotók feltárása, a fémfrakció leválaszthatóságának biztosítása. Az aprított hulladék egy

teljes technológia soron halad át, ahol leválasztják a komponensek jelentős részét, de még

ezt követően is keletkezik maradékanyag, ún. shredder maradvány. Ez főként műanyagból,

gumiból, textilből, üvegből és csekély mennyiségű maradék fémből áll. A következő ábra

egy lehetséges shredderüzem elrendezést mutat be:

1. ábra: autó shredderüzem lehetséges elrendezése (Granata, 2006)

Page 5: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

5

A maradék fém, és a hasznosítható műanyag frakciók további kinyerésére épült egy

újabb technológia az Alcufer Kft. fehérvárcsurgói shredderüzemében. Ez az új üzem a

RECYTECH projekt (NTP-TECH_08_A4) során kidolgozott technológián alapul,

kifejezetten az ottani shredderüzem maradékanyagának feldolgozására. A

maradékanyagban található réz és alumínium szemcsék általában egy helyen lépnek ki a

technológiából ún. vezető termékként. A vezető termék ennek köszönhetően egy kevert

anyagot jelent, mind anyagi összetételét, mind szemcseméretét és alakját tekintve. A

fémhulladékok további feldolgozása, valamint gazdasági szempontból is fontos, hogy

tiszta, egykomponensű fémtermékeket állítsanak elő. Ilyen fémtermékek előállítása száraz

úton is lehetséges légáramkészülékek segítségével.

A következő egyszerűsített ábra a shredderüzemből kilépő anyagáramokat, ill. a

maradékanyag további útját szemlélteti:

2. ábra: shredderüzem egyszerűsített anyagáramai

Vizsgálataim elsősorban arra irányultak, hogy a vezető termék alumínium és réz

frakciókra történő bontása hogyan valósítható meg száraz, félüzemi körülmények között,

ellenáramú légáramkészülékben. A vizsgálataimat modellanyagokkal végeztem, mivel

ilyen fémtermékek még nem voltak elérhetők, ugyanis a maradványanyag feldolgozására

szolgáló üzem még nem működött.

Ahhoz, hogy a vezető termék viselkedését szimulálni tudjam a

légáramkészülékben, szükséges volt a shreddermaradványból vett mintaanyagot az új üzem

technológiájának megfelelően feldolgoznom. A shredderüzemben vett mintákat

Autó shredder üzem

Könnyűtermék

(shreddermaradvány) Ciklonpor Vas Vezető termék

Al / Cu

Új feldolgozómű a

shreddermaradványra

Műanyag,

Gumi

Durva termék,

Vezető termék

Al / Cu

Page 6: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

6

előkészítettem szétválasztásra (aprítás), és az előkészített mintára végeztem különböző

eljárás-technikai elemzéseket (szemcseméret-elemzés, alakvizsgálat, fémösszetétel).

Méréseim során vizsgáltam, hogy a vezető termékben található réz és

alumíniumszemcsék sűrűségkülönbsége lehetővé teszi-e a légáramban történő szeparálást,

ill. ehhez milyen légsebességek szükségesek. Továbbá szisztematikus szétválasztási

kísérleteket végeztem szemcseméret- és alakosztályonként, ill. az anyag-fajtánkénti

feladás, és a berendezés üzemi paraméterei által előállt változásokat is vizsgáltam. A

szétválasztott frakciókat szétválogattam, lemértem tömegüket, és a kiértékeltem az

eredményeket. A kiértékelt adatok alapján következtetések vonhatók le ezen típusú

hulladékok viselkedésére és szétválaszthatóságára ellenáramú légáramkészülékben.

Page 7: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

7

2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS

Ebben a fejezetben a légáramban történő szétválasztást tekintem át. Ismertetem a

szétválasztás fizikai alapelveit, valamint a száraz áramkészülékek néhány típusát, azok

működését. Továbbá taglalom az alumínium és a réz tulajdonságait, azok jelentőségét,

valamit a shreddermaradvány helyzetéről teszek említést. Ezen fejezet elkészítéséhez

egyaránt felhasználok hazai és külföldi szakirodalmakat.

2.1. SZÉTVÁLASZTÁS ALAPELVEI

Az eljárástechnikában számos módon megvalósulhat a szemcsék osztályozása. Az

elválasztás alapja általában valami fizikai-tulajdonságbeli eltérés. A szitálásnál főként a

szemcsék eltérő méretét használjuk ki, és ez alapján osztályozzuk az anyagot. Az

áramkészülékekben a szétválasztás alapja, hogy a különböző méretű és közel azonos

sűrűségű, vagy a hasonló méretű és eltérő sűrűségű szemcsék az áramkészülék által

generált gravitációs vagy/és centrifugális erőtérben másképp mozognak. Az

áramkészülékekben a szétválasztás vagy folyadékban, vagy gáz közegben (levegőben)

történik, valamint a közeg lehet álló, vagy mozgatott (Schultz, 1990).

Áramkészülékek esetében olyan gépészeti berendezésekről beszélünk, ahol az

anyag durva és finom termékre ill. kis sűrűségű és nagy sűrűségű termékekre válik szét az

eltérő süllyedési végsebességnek és az eltérő mozgás-pályájuknak köszönhetően (Schultz,

1990).

Ezekben a berendezésekben nagy jelentősége van a szemcsék méretének,

sűrűségüknek és alakjuknak, ami az elválasztás alapját is jelentheti. A szitálásnál a

szemcsék sűrűsége nem befolyásolja jelentősen a szétválasztást, valamit a szemcsealak is

másodlagos. Az áramkészülékekben ezek a tulajdonságok előtérbe kerülnek (Schultz,

1990).

2.1.1. SZEMCSÉK MOZGÁSA KÖZEGBEN

Ha egy szemcsét egy elegendően nagy térfogatú közegben elengedünk, akkor a

közeg sűrűségétől függően az erőtér irányába elkezd mozogni, és mindaddig gyorsul, míg a

fellépő erők között be nem áll az egyensúly. Mikor a szemcse sebessége már állandó, és a

gyorsulás gyakorlatilag zérus, akkor elérte az ún. süllyedési végsebességét. Ez egy elméleti

Page 8: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

8

végsebességet jelent, ugyanis a szemcsék végtelen idő után érnék el a valódi

végsebességüket, viszont a valóságban a kis szemcseméretű anyagok nagyon rövid idő

alatt rendkívüli mértékben megközelítik ezt a sebességet. A süllyedési végsebesség tehát az

adott szemcsére jellemző tulajdonság, az a legnagyobb sebesség, amire adott közegben,

zavartalan esése során szert tehet (Schultz, 1990). Mivel a süllyedési végsebesség több

tényezőtől függ, ezért pontos kiszámítása nagyon bonyolult, mindmáig csak olyan gömbre

sikerült pontosan kiszámítani, aminek sima a felülete és nyugvó közegben mozog, minden

más esetben közelítő faktorokat (alakfaktor, stb.) rendelnek az adott szemcsékhez, és ezen

faktorokkal kiegészült képletek segítségével közelítik az értékét.

3. ábra: szemcsemozgás gravitációs erőtérben, nyugvó közegben (Csőke, 2011)

Egyes áramkészülékekben nem a nehézségi erőtérben, hanem a c=Rω2

=v2/R

gyorsulású centrifugális erő hatására történik a szétválasztás. A centrifugális erőtérben

jóval nagyobb ülepedési végsebességek érhetők el (c/g = Rω2/g ill. v

2/Rg-szer nagyobb

süllyedési végsebességek), mely kis szemcsék leválasztása esetén előnyt jelent, valamint

így módon kisebb tartózkodási idő elegendő és kisebb készülékek alkalmazhatók (a

teljesítmény megnő) (Tarján, 1978).

4. ábra: szemcsemozgás centrifugális erőtérben, nyugvó közegben (Csőke, 2011)

Page 9: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

9

2.1.2. SZEMCSÉK EGYÜTTÜLEPEDÉSE

Azok a szemcsék ülepíthetők együtt, melyeknek ugyanazon közegben és erőtérben

egyezik a süllyedési végsebességük. Az együttülepedés szerinti osztályozásnál ez több

módon is megvalósulhat (Tarján, 1978). Az egyszerű áramkészülékekben általában két

osztály áll elő. A süllyedési végsebesség alapján, ami az elválasztási szemcseméretnek

felel meg, az anyag egy ettől kisebb és nagyobb sebességű részre bontható. Azonos

sűrűségű szemcsék (ƍ1=ƍ2) feladása esetén ez a két sebességosztály megfelel két

szemcseméret-osztálynak (Schultz, 1990). Azonos szemcseméret-tartományba (x1=x2) eső

szemcsék esetén az együttülepedés szerinti osztályozás fajsúly szerinti szétválasztáshoz

vezet (Tarján, 1978).

Abban az esetben, ha olyan anyagot adunk fel, melynek szemcséi különböző

sűrűségűek, akkor azonos szemcsealak esetén a nagyobb sűrűségű anyag kisebb szemcséi

együtt fognak mozogni a kisebb sűrűségű anyag nagyobb méretű szemcséivel, ennek

köszönhetően több elválasztási szemcseméretet kapunk. Ezekből a szemcseméretekből

számítható ki az ún. együttülepedési hányados, mely lamináris áramlási viszonyok esetén

levegőben:

x1/x2 = (ƍ2/ƍ1)1/2

;

turbulens áramlási viszonyok estén levegőben:

x1/x2 = (ƍ2/ƍ1).

A hányadosok számítási módja alapján belátható, hogy a kis szemek lamináris

áramlási tartományában a szemcsesűrűség kisebb mértékben módosítja az együttülepedési

hányados értékét, mint turbulens tartományban (Schultz, 1990).

A hátráltatott ülepedési hányadost levegő közegre nem értelmezzük (Schultz,

1990).

2.1.3. OSZTÁLYOZÁSI ALAPMODELLEK

Nyugvó közegben az együttülepedési törvények jelentik a szétválasztás alapját.

Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó

közegben az együttülepedő szemcsék azonos, míg a nem együttülepedő szemcsék ettől

eltérő pályákat írnak le. Mozgó közegben ez az alapja a szétválasztásnak ill. az

osztályozásnak (Schultz, 1990).

Page 10: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

10

A kisméretű ill. a kis fajsúlyú szemcsék kis tehetetlenségükből adódóan a közeg

áramvonalaival együtt mozognak, pályájuk attól általában kismértékben tér el.

Osztályozásnál ez előnyt jelenthet, de előfordulnak esetek, amikor a nagyon finom szemek

elválasztása a légáramtól nehezen kivitelezhető (Schultz, 1990).

Ahhoz, hogy az osztályozás minél inkább megvalósuljon, törekedni kell az

osztályozótérben kialakuló koncentrációk helyes megválasztására, valamint a készüléket

úgy kell kialakítani, hogy a feladás egyenletes legyen. Gyakran célszerű lehet

adagolóberendezések alkalmazása is.

Fémszemcsék estében a tapadási hajlam nem jellemző, különösen a nagyobb

szemcseméret-tartományokban. A finomabb tartományban található drótszálak és a sok

kiálló élet tartalmazó szemcsék összegabalyodhatnak, így romolhat a szétválasztás. Más

jellegű anyagok feladása esetén a finom szemcsék tapadási hajlamára oda kell figyelni.

Levegő közegben ezt a hatást ásványos szemcsék esetében nehéz megelőzni vagy

megszüntetni.

5. ábra: szeparációs zónák: (a) gravitációs ellenáramú szétválasztási zóna, (b)

gravitációs keresztáramú zóna, (c) centrifugális ellenáramú zóna, (d) centrifugális

keresztáramú zóna (M. Shapiro és V. Galperin, 2005, nyomán)

Az áramkészülékek között a feladás és a térerő egymáshoz viszonyított helyzete

alapján különböző típusokat különböztetünk meg. Ha térerőre merőlegesen síkban mozog a

feladott anyag, akkor felületi áramkészülékről, ha a térerővel ellentétes irányban, akkor

ellenáramú áramkészülékről beszélünk. A felületi áramkészülékek tovább csoportosíthatók

lamináris és turbulens típusokra az áramlás jellegétől függően. Mivel vizsgálataim során

Page 11: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

11

ellenáramú légáramkészüléket használtam, ezért a továbbiakban az ellenáramú

szétválasztást részletezem.

Ellenáramú szétválasztás:

Az ellenáramú áramkészülékekben az áramló közeg az erőtér irányával ellentétesen

mozog vsz sebességgel. A feladás a készülékek középmagasságában történik, itt kerül be az

anyag a szétválasztótérbe. A feladott anyag, ami nedves áramkészüléknél zagy ill.

szuszpenzió, száraz áramkészüléknél aeroszol szemcséinek abszolút sebessége a

következőképp áll elő:

va = vo – vsz , ahol:

va: abszolút sebessége a szemcsének,

vo: süllyedési végsebessége az adott szemcsének,

vsz: a közeg szállítósebessége (Schultz, 1990).

A pozitív abszolút sebességű szemek az erőtér irányában fognak távozni az

osztályozótérből, tehát kiülepednek, kihullnak. A negatív abszolút sebességű szemek az

erőtérrel ellentéte irányba fognak mozogni, őket a közeg fölfelé kiviszi az

osztályozótérből.

Azoknak a szemcséknek melyeknek 0, vagy ahhoz közeli az abszolút sebességük,

azok az elválasztási szemcseméret vagy szemcsesűrűség tartományában vannak. Ezek a

szemek gyakorlatilag lebegnek az osztályozótérben, ill. a kissé eltérő sebességűek nagyon

lassan mozognak. Előfordulhat, hogy az osztályozótérben az ilyen szemek koncentrációja

megnő megfelelő mennyiségű anyag feladása esetén. Ezt mindenképp célszerű elkerülni,

mert az elválasztás élessége erősen romolhat, ha sok a lebegő szemcse. Az

áramkészülékekben ezt úgy kerülik el, hogy rövid osztályozótereket alkalmaznak, ill. az e

fölötti kihordó szakasz szűkül, így nő az áramlási sebesség, ennek köszönhetően pedig a

könnyűtermék gyorsabban távozik (Tarján, 1978).

2.2. SZÁRAZ ÁRAMKÉSZÜLÉKEK

A száraz áramkészülékeket főként ásványos anyagok és hulladékok osztályozására

használják, ahol fontos szempont az anyag szárazon tartása a további felhasználás

érdekében, valamint szeretnék elkerülni a vízfelhasználást és iszapképződést ill. a

Page 12: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

12

technológia fagyveszélynek van kitéve. (pl. cementgyártás, elektronikai és fémhulladékok

száraz szétválasztása) (Tarján 1978).

A száraz osztályozó áramkészülékeket alapvetően a következő csoportokba sorolhatjuk:

a közeg mozgása szerint lehetnek: zárt és nyitott folyamatúak,

a feladás és a közeg egymáshoz viszonyított iránya szerint: vízszintes és

ellenáramú,

vízszintes (merőleges) áramlású osztályozók: keresztáramú légszeparátor, cikk-cakk

légosztályozó, szórótányéros légosztályozó (ennek speciális kialakítású változata a

Heyd osztályozó),

ellenáramú osztályozók: ellenáramú szeparátor, gyorsosztályozók, fluidizált ágyas

ellenáramú szeparátorok

a fennálló erőtér alapján pedig: gravitációs és centrifugális berendezések,

gravitációs osztályozók: Ez alapján a csoportosítás alapján ide tartoznak az előző

kategóriában felsorolt merőleges és ellenáramú osztályozók.

centrifugális légosztályozók: centrifugális cikk-cakk légosztályozó, ellenáramú

centrifugális légszeparátorok (Alpine légosztályozó), porciklon

mozgó alkatrésszel rendelkező, ill. nem rendelkező berendezések (ezek több

másik kategóriába is besorolhatók) (Schultz, 1990).

Mivel dolgozatom főként az ellenáramú légáramkészülék alkalmazási lehetőségeit

taglalja, ezért a következő fejezetben ezeket a típusú berendezéseket részletezem.

2.2.1. ELLENÁRAMÚ LÉGOSZTÁLYOZÓK

Az ellenáramú berendezések egy vagy több függőleges osztályozótérből állnak. A

feladás oldalról kerül be az osztályozótérbe, ahol függőleges a légáram. Eredetileg ezek a

berendezések is finomabb szemcseméretű anyagok szétválasztására lettek kifejlesztve.

Általában 0,3 és 0,6mm közötti szemcseméret-tartományban, és viszonylag kis, 0,5 kg/m3

–es porterhelés mellett választanak szét jól.

Gyakran alkalmazott ellenáramú berendezések az ún. gyorsosztályozók. Finom

szén 0,3-0,5 mm-nél történő portalanítására tervezték őket.

A berendezésbe alulról lép be a levegő, melynek áramlását szitalappal teszik

örvénymentesé. A bunker, ami itt felül van elhelyezve, a hozzá kapcsolódó sima henger az

egyenletes adagolást, míg az alattuk lévő bordás henger az anyag fátyolszerű

Page 13: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

13

szétszóródását biztosítja. A finomabb szemcseméretű anyag a feladás pályájából kilép, azt

a légáram magával ragadja, majd a szétválasztóteret elhagyva, általában porciklonnal

választják le a légáramból. A nagyobb szemcsék belépve a légáramba leesnek a készülék

falára, és lecsúsznak, majd a légárammal szemben lehullnak az osztályozótérből. Az

osztályozótér nagy kopásnak van kitéve a légáramban mozgó szemek, valamint a falon

lecsúszó nehéztermék által, ezért általában kopásálló anyaggal bélelik ki.

6. ábra: ellenáramú légáramkészülék (Csőke, 2009) és fluidizált ágyas

légszeparátorok vázlata, (a) egyszakaszú, (b) kétszakaszú, (c) és (d) folyamatos üzemű (M.

Shapiro és V. Galperin, 2005, nyomán)

A készülék érzékeny a feladott anyag nedvességtartalmára, ha szenet adnak fel,

akkor általában törekednek a 6% alatti felületi nedvességre. Az osztályozás élességnek

növelése érdekében a feladott anyagot gyakran kényszerpályára terelik, így az fellazul.

Erre a feladatra a légáramba beépített szitalapokat használnak. A szitán a levegő

függőlegesen, az anyag szintesen vagy kis hajlásszögben halad át. Ennek köszönhetően az

anyag szinte „fluidizálódik” és mozgékony tömeggé válik, ami szétterül (Csőke, 1995).

Kialakítástól függően megkülönböztetünk mozgószitás légosztályozókat, valamint álló

szita beépítése esetén, ahol a légáram pulzál, állószitás légosztályozóról beszélünk. A

szitalapok beépítése esetén az éles elválasztás feltétele az anyag egyenletes szétterítése a

szitafelületen, ezért a beépített szitalapokat erre méretezik, valamint lüktető légáram esetén

az áramlástani feltételeket is így választják meg (Schultz, 1990).

A hagyományosnak mondható ellenáramú légáramkészülékek gyakran alkalmazott

berendezések a hulladék-előkészítésben. Jól alkalmazhatók elektronikai hulladékok

Page 14: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

14

sűrűség szerinti szétválasztására vagy építési hulladékok azonos szemcseméretű részében a

beton és tégla szeparálására. Autó shredder hulladékok esetében az azonos méretű

műanyag és fém hulladékok szétválasztására is alkalmazható (Csőke és társai, 1995).

Az ellenáramú légszeparátoroknál az eltávolítandó finomrész döntő jelentőségű,

erre méretezik a berendezéseket. A méretezésnél fontos paraméter a levegő által

maximálisan hordozható anyagmennyiség ismerete, mely függ a kritikus szemcsék

számától, a szemcsék felületi nedvességétől, a levegő páratartalmától és a közeg

hőmérsékletétől is függ. A maximálisan hordozható anyagmennyiség ismeretében kell

megválasztani a percenkénti minimális levegőmennyiséget, valamint az osztályozótér

hidraulikus sugarát, ami a keresztmetszet és a kerület hányadosa. A tényleges

levegőmennyiséget kicsivel nagyobbra szokták beállítani, hogy az anyag minőségi és

mennyiségi ingadozása ne okozzon problémát a szétválasztás során (Tarján, 1978).

2.3. AZ ALUMÍNIM ÉS RÉZ TULAJDONSÁGAI, FELHASZNÁLÁSA

Az alumínium és a réz világszerte a második és harmadik leggyakrabban előállított

fém a vas (acél) után. A réz a legrégebbi fémek közé tartozik, amit az emberiség valaha is

felhasznált, ehhez képest az alumínium felhasználása egy nagyon rövid történettel

rendelkezik. A réz tulajdonságainak köszönhetőn olyan helyeken kerül felhasználásra, ahol

viszonylag hosszabb életciklussal kell számolni az alumíniumhoz képest (alumínium italos

palackok). Ma már több metallurgiai eljárás is rendelkezésre áll hogy mindkét fémet újra

fel lehessen használni. A kohászati eljárások mindkét fém estén kiforrottak, valamint a két

iparág sokat tanult egymástól az idő folyamán. A primer ércek feldolgozásához képest itt

jelentős költségcsökkenéseket lehet elérni (B. Friedrich, C. Krautlein, 2004). A szekunder

fémek egyik jelentős forrása az autóshredder üzemek által visszanyert fémhulladék. A két

fém leggyakrabban együtt mozog a technológiában, ahol kézi válogatással a nagyobb

darabokat különválogatják ill. a vezető termékeket leválasztják.

Page 15: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

15

7. ábra: autóshredderüzem maradékanyagában található aprított alumínium, vörös és

sárgaréz szemcsék (Saját fotók)

Az autóshredder üzemek maradékanyagában is található csekély mennyiségű

aprított réz és alumínium, amit megfelelő technológia alkalmazásával érdemes

visszanyerni. Ahhoz, hogy az alumínium és réz különválasztásához technológiát tudjunk

kialakítani, a két fém tulajdonságbeli eltéréseire hagyatkozunk. A két fém közötti

legfontosabb fizikai tulajdonágbeli eltéréseket mutatja a következő táblázat:

1. táblázat: alumínium és réz legfontosabb fizikai sajátságai (B. Friedrich, C. Krautlein,

2004)

tulajdonság alumínium (nagy tisztaságú) réz (nagy tisztaságú)

sűrűség 2698kgm-3

8960kgm-3

olvadáspont 660oC 1084

oC

nyúlási modulus 70,3 GPa 128 GPa

nyírószilárdság 90-100MPa 210-230MPa

Elektromos vezetőképesség 40MS 64,5MS

Hővezető képesség 237Wm-1

K-1

401Wm-1

K-1

Elektromos vezetők./sűrűség 14,8*10-3

MSm3kg

-1 7,2*10

-3 MSm

3kg

-1

Hővezető k./sűrűség 87,8*10-3

Wm-1

K-1

m3kg

-1 44.7*10

-3 Wm

-1K

-1m

3kg

-1

A fő hasonlóság a két fém között a kimagasló hő és elektromos vezetőképesség.

Habár a réz ≈50%-al jobb vezető, mint az alumínium, a vezető/sűrűség arány az alumínium

kedvező sajátossága. Ez különösen fontos jelentőségű olyan helyeken, ahol könnyű

anyagot kell alkalmazni jó hőcserélő képességgel, mint például az autó hőcserélője ill.

hűtője. A magasabb hőmérsékletű, és állandó hőhatás esetén a réz jobb választás lehet (B.

Friedrich, C. Krautlein, 2004).

Az alumínium és a réz felhasználása:

Az alumínium felhasználása napjainkban növekvő trendet mutat, amihez társul egy

nagyon magas minőségi követelmény is. Ilyen magas minőségű alumíniumból készülnek

az alumínium italos dobozok, az alumínium fóliák, lapok valamint a CD-anyagában is

megjelenik. A többrétegű csomagolóanyagok esetében megjelenő alumínium

rétegvastagsága napjainkban <300 μm. Az alapanyag felhasználás több mint 60%

Page 16: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

16

csomagolási célokra irányul. Ennek a legnagyobb része alumínium fólia, melyet

ételcsomagolásra, italos dobozokra, és többrétegű csomagolóanyagok (tetra-pack)

előállítására használnak fel. Sok esetben a kisebb, mint 10 μm-es lyuk a fóliákon már hibás

terméket eredményez (B. Friedrich, C. Krautlein, 2004).

8. ábra: high-tech felhasználásai az alumíniumnak és a réznek (B. Friedrich, C.

Krautlein, 2004).

Az alumínium felhasználása az autóiparban is jelentős mértékben növekszik.

Napjainkban a motorblokkok ötvözeteinek alapját is egyre gyakrabban az alumínium

képezi. A karosszéria elemeiben is egyre több az alumínium a súlycsökkentés érdekében.

Egyre gyakrabban hallani alumínium vázszerkezetekről, melyek nagy merevségük ellenére

jóval könnyebbek acél társaiknál. Az autó felfüggesztésének elemeiben is egyre

gyakrabban találunk alumínium tagokat.

A réz fő felhasználási területe az elektromos berendezések vezető részé. A

mindennapi háztartási berendezések nagy részében réz vezetékek találhatók, valamit rézből

készülnek az elektromos árammal kapcsolatos alkatrészeik. Itt is magas minőségű

alapanyagokra van szükség a jó vezetőképesség érdekében, akár extrém hőmérsékletek

esetében is (B. Friedrich, C. Krautlein, 2004). Jelentős a réz felhasználása a

mikroelektronika iparágaiban, valamint a nyomtatott áramkörök esetében.

Az autóiparban főként az autó elektromos részeihez kapcsolódó berendezések

készülnek rézből. A motortérben található, különböző folyadékokat szállító vezetékek egy

része is réz. Egy családi autóban az elektronikus és az elektromos árammal működtetett

kiegészítőknek köszönhetően a réz huzalok hossza manapság körülbelül egy kilométer,

míg ötven évvel ezelőtt átlagosan 45 métert tett ki. Az elektromos és hibrid hajtások

fejlődésével a rézfelhasználás további növekedése várható. Egy átlagos autó napjainkban

20-25kg fém rezet és rézötvözetet tartalmaz.

Page 17: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

17

2.4. SHREDDER MARADVÁNY

Az Európai Unióban 8-9 millió tonna tömegű roncsjármű kerül ki a forgalomból.

Ezeknek a roncsoknak az átadását átvevőhelynek, bontósnak vagy hulladékkelezőnek

törvény teszi kötelezővé a tagállamokban, valamint a közterületeken talált autóroncsok

esetén is bejelentési kötelezettségünk van az illetékes hatóságnak. Mind az EU-ban, mind

világszerte elmondható, hogy ezeket a hulladékokat autó shredder üzemekben dolgozzák

fel. Ilyen üzem található Magyarországon is az ALCUFER Kft. fehérvárcsúrgói

telephelyén, mely az ilyen típusú hulladékok anyagában történő újrahasznosítására

törekszik. Jelenleg az elhasznált gépjárművek, autóroncsok 75% (összes súlyra

vonatkoztatva) van anyagában újrahasznosítva az EU tagállamaiban.

A technológiák maradékanyaga, az ún. autó shredder maradvány 25-30%-ot jelent

erre a felhasznált mennyiségre vonatkoztatva. Ez a maradék főként műanyagból, szövetből,

fémekből, üvegből, autógumikból és egyéb gumikból áll valamint ásványos részek (kövek)

is találhatók benne (G. Granata és társai, 2006 és P. Lukács, 2009).

9. ábra: shredder maradvány (www.sicontechnology.com)

Köszönhetően ennek a magas fokú heterogenitásnak, ezen típusú hulladékok a

legtöbb tagállamban a „speciális hulladék” ill. a „veszélyes hulladékok” kategóriába

vannak besorolva az adott összetételtől függően. Mindazonáltal ilyen hulladéklerakó

kategóriába kellene őket elhelyezni, ami mindenképp elkerülendő (G. Granata és társai,

2006).

A 2000-ben kiadott EU- direktívák alapján 2015 januárjára a következő állapotoknak

kellene megvalósulni:

Page 18: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

18

Az életciklusának végére ért járművek (end of life vehicle; ELV) alkatrészeinek

minimum 95%-át eredeti célra újra kellene használni, vagy visszanyerni

anyagában.

Az életciklusának végére ért járművek minimum 85%-át vissza kéne nyerni és

újrahasznosítani anyagában (G. Granata és társai, 2006, P. Lukács és F. Ronkay

2009).

Az anyagok közvetlen visszanyerése itt a „szárazra hozást” jelenti, mely a

gumiabroncsok, hűtőfolyadékok, fék és motorolajok, üzemanyag visszanyeréséből áll,

valamint az akkumulátorok és elemek eltávolításából. További visszanyerést jelent a

shrederezett és válogatott fémek visszanyerése, ami ≈75%-ot jelent, és a fémkohászat

számára megjelenik másodnyersanyagként.

A shredder maradvány is még rengeteg hasznosítható anyagot tartalmaz. Az utóbbi

időben erre a típusú anyaghalmazra is technológiák épülnek. Sok esetben a maradék fém

kinyerése gazdaságos lehet, valamint bizonyos sűrűségű műanyagfrakciók viszonylag

tiszta leválasztása is megvalósulhat. Mivel nagy fűtőértékű hulladékról van szó, ezért

cementgyári beadagolásra és szintézisgáz előállítására is alkalmas az anyag (G. Granata és

társai, 2006).

3. FELHASZNÁLT BERENDEZÉSEK

Méréseimet a Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti

Eljárástechnikai Intézet laborjaiban végeztem. A vizsgálatokhoz szükséges volt

előkészítenem a mintaanyagot, mely magában foglalja az aprítást. Az aprításhoz az

intézetben található kalapácsos shreddert használtam, melyet a következőkben ismertetni

fogok. A méréseimhez egy ellenáramú légáramkészüléket használtam, amit szintén

bemutatok ebben a fejezetben.

3.1. INTÉZETI KALAPÁCSOS SHREDDER

A fémhulladék aprításához egy AGJ UKM 40/20-as típusú félüzemi kalapácsos

shreddert használtam. A berendezés a jászberényi aprítógépgyárban készült. Eredetileg ez

Page 19: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

19

a típus kalapácsos malom volt, de az intézetben átalakításra került sor. Az átalakítások

során ülőket építettek be a berendezésbe, így az ütési, ütközési igénybevételek mellett a

nyíró igénybevétel is jelentős a berendezésben.

10. ábra: kalapácsos malom páncélzatába beépített ülők (Csőke B., 2009); félüzemi

kalapácsos shredder; porleválasztással és adagolóval ellátott intézeti berendezés (Nagy S.

,2010)

A berendezésbe bekerülő anyag először ütközik a nagy kerületi sebességgel forgó

kalapácsokkal, majd a törőtér páncélzata és a kalapácsok közötti ütési üközési

igénybevételek hatnak rá. A berendezésbe körbehaladó anyag az ülők mentén erős nyíró

igénybevételnek van kitéve, ahol mindaddig aprózódik, míg az alsó szitarácson a

méretcsökkenésből adódóan elhagyják a szemcsék a törőt. A törőház belseje mindenhol

cserélhető páncélzattal van ellátva, melyet igénybevételtől függően időnként cserélni

szükséges. A berendezés rotorja kalapácstartó tárcsákból áll, melyek a furataikon áthaladó

közös csapokkal rögzítik a kalapácsokat. A rotor meghajtása közvetve, ékszíjtárcsák

közvetítésével, elektromotorral történik. Az alsó szitalap cserélhető, ezáltal megválasztható

az aprítási szemcseméret (AGJ aprítógépgyárak).

A berendezésre óránként feladható anyag mennyisége kis és közepes keménységű

anyagok esetén átlagosan 0,5t, bizonyos esetekben még ettől is több lehet. A tömör

fémhulladék aprítása során ettől lényegesen kisebb anyagáramokat mértünk, mely 70kg/h

körül alakult feladástól függően.

Maga a rotor 400mm hosszúságú és 200mm átmérőjű, mely 50Hz-es hálózattal

működtetett motor esetén 35,71m/s kerületi sebességgel forog. A meghajtó elektromotor

egy 15kW-os, 1440 f/perc (50Hz) teljesítményű egység. A berendezés teljes tömege

motorral közelítőleg 850 kg (AGJ aprítógépgyárak).

Page 20: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

20

3.2. ELLENÁRAMÚ LÉGÁRAMKÉSZÜLÉK

A légáramkészülékhez kapcsolt ventillátort frekvenciaváltó beiktatásával

szabályoztam. Meghatároztam az adott frekvenciaértékekhez (n) tartozó átlagos

légsebességeket (vá), a kapott értékekre egyenest illesztettem, melynek egyenlete:

vá = 0,875714 n + 0,207143.

A szétválasztási kísérletek során 30, 35, 40, 45 és 50 Hz frekvenciát alkalmaztam a

ventilátor forgatásához. A légsebességek megállapításához Prandtl-csövet használtam,

ami egy digitális légnyomásmérőhöz kapcsolódik. A különböző frekvenciákhoz a

következő légsebességek társulnak:

20 25 30 35 40 45 50Frekvencia [Hz]

15

20

25

30

35

40

45

Átlag

os lég

sebe

ssé

g [

m/s

]

Keresztmetszet: elszívócsõ átmérõjére szûkítve;

Ventillátor védelem: ritka fémháló;

11. ábra: szétválasztó térben előálló légsebességek a ventillátoron beállított

frekvenciák függvényében

12. ábra: ellenáramú légáramkészülék szétválasztótere és közegáramlást biztosító

ventilátor motorral (Saját fotók)

A légsebességek pontos meghatározása előtt több próbamérést is készítettem,

melyek alapján nyilvánvalóvá vált, hogy a berendezésben nem áll elő ≈40 m/s légsebesség,

frekvencia [Hz] légsebesség [m/s]

30hz 26.478563

35hz 30.857133

40hz 35.235703

45hz 39.614273

50hz 43.992843

Page 21: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

21

ami a számításaim során az alumínium szemek süllyedési végsebességével (turbulens

tartományban 10mm-es gömb szemcsére 25,75m/s, 30mm-es gömb szemcsére 44,6m/s)

egyezik meg. Ahhoz, hogy az előbbiekben ismertetett légsebességek előálljanak a

megfelelő frekvenciáknál, átalakításokat végeztem a berendezésen.

Az egyik ilyen átalakítás volt a ventilátor védőrácsának eltávolítása, amit egy jóval

kisebb légellenállású, ritka fémhálóra cseréltem, így 2-3m/s-al nőtt a légsebesség a

különböző frekvencia-tartományokban.

Az elválasztótérbe a légsebesség növelése érdekében szűkítéseket helyeztem el,

melyek az elszívócső keresztmetszetére (80mm) szűkítik a berendezés kivezetésénél a

hasznos keresztmetszetet. Az elválasztótér felülete a feladás kersztmetszetében 91cm2 –re

szűkült.

Az elválasztótér fölött, közvetlenül a kivezetésnél az elszívás egy könyökkel

csatlakozott, ami hátrányosan befolyásolta az elválaszótérben kialakuló áramlástani

viszonyokat. Ez azt jelenti, hogy a légsebesség nem volt egyforma a berendezésben, hanem

az áramlás egy „S” pályát írt le, a könyökben áthaladó levegő miatt. Ezt a hatást sikerült

megszüntetni úgy, hogy az elszívócsövet az elválasztótérrel párhuzamosan

meghosszabbítottam, így a hosszú egyenes csőszakaszban kiegyenlítődött a légsebesség, a

levegő áramlását befolyásoló könyök pedig jóval távolabb került a szétválasztótértől.

A légsebességek meghatározását az elválasztótér plexi falán készített furatokon

keresztül végeztem, a különböző pontokban kapott értékeket pedig átlagoltam.

13. ábra: a teljes berendezés adagolóval (Saját fotók)

Page 22: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

22

4. KÍSÉRLETI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI

Ebben a fejezetben a mintaanyaggal elvégzett szétválasztási kísérleteket

ismertetem. Kitérek a mintavételre, valamint a minta előkészítésére, elemzésére. Ezt

követően a légáramkészülékkel végzett szisztematikus méréseimet ismertetem. Az

eredményeket különböző táblázatokban összefoglalom, valamint ábrákkal szemléltetem.

4.1. MINTA ELŐKÉSZÍTÉSE, JELLEMZÉSE

4.1.1. MINTAANYAG BESZERZÉSE

A réz-alumínium mintát az ALCUFER Kft. fehérvárcsurgói telepéről

származnak. A mintavétel során a felhalmozott könnyűtermék halmazból kézzel

válogattunk ki 135 kg mennyiségű, túlnyomó részt < 50 mm szemcseméretű vezető

frakciót. A mintavétel során tehát csak a réz és alumínium szemcséket válogattuk ki a

shreddermaradványból, melyek feldolgozás után az új feldolgozómű vezető termékét

reprezentálják.

4.1.2. MINTA ELŐKÉSZÍTÉSE

A mintát ezt követően feldolgozásnak vetettük alá, ahol a teljes halmazból kb. 80

kg kisebb szemcseméretű anyagot kiválogattunk, majd az intézeti kalapácsos shredderrel

aprítottuk. A shreddermaradványból vett mintában előfordultak 80-100mm-es alumínium

lemezek, valamint 30-40mm-es tömör rézszemcsék, ezért egy viszonylag nagyobb

szitalapot választottunk, amely ovális kialakítású volt, és hossza 50mm, szélessége pedig

30mm volt a réseknek. A motor hajtásához frekvenciaváltót használtunk mely 45Hz-en

táplálta az elektromotort, tehát a mi esetünkben 32,14m/s kerületi sebességgel történt az

aprítás.

Így előállt egy olyan mintaanyag, mely gyakorlatilag a fehérvárcsurgói üzem új

feldolgozómű vezető fémtermékével megegyezik. A mintát szabványos módszerrel (Jones-

Page 23: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

23

kisebbítő) negyedeltük, két negyed mintát letároltunk, fél mintát szitaelemzésnek vetettünk

alá (5 mm, 12 mm, 20 mm és 25 mm).

A szemcseméret frakciókat szétosztottuk a különböző vizsgálatokra

(légszér/légáramkészülék ill. örvényáramú szeparátor). Tehát a teljes minta ½- részét

használtuk fel a különböző vizsgálatokhoz.

4.1.3. A MINTA SZEMCSEMÉRET ELOSZLÁSA

Az aprított anyagot azért bontottam szemcseméret osztályokra, mert feltételeztem,

hogy az azonos anyagú, szemcseméretű és alakú szemek ugyanúgy mozognak légáramban.

Az azonos méretosztályba tartozó szemcséket ezután tovább szitáltam résszitákkal, így

alak szerint kubikus és lemezes részekre is szétválasztottam az anyagot. Az alak szerinti

szitálásra azért volt szükség, mert valószínűsítettem, hogy az azonos alakú szemcsék

ugyanúgy viselkednek a légáramban, így a szétválasztás főként sűrűség szerint fog

történni.

A könnyűtermék szemcseméret vizsgálatát szintén az előkészített fél mintára

végeztem el. A további szétválasztási vizsgálatoknál a x<5mm, 20-25mm és x>25mm-es

frakciók estében szintén ezzel a fél mintával dolgoztam. Az 5-12mm-es és 12-20mm-es

frakció esetében a teljes anyag ½- részét tovább negyedeltük, és ezen minták ¾ részét

használtam fel.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

szemcseméret: x [mm]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

szem

csem

ére

t elo

szlá

s: F

(x)

[%]

aprított fémhulladék szemcseméret-eloszlása

14. ábra: aprított fémhulladék (1/2rész) szemcseméret eloszlása

aprított fémhulladék

x

szemcseméret

[mm]

m

tömeg

[g]

∆m

tömeghányad

[%]

F(x)

eloszlás

[%]

<5 3720 9,93 9,93

5-12 9920 26,48 36,41

12-20 16900 45,12 81,53

20-25 4645 12,4 93,93

>25 2274 6,07 100

∑ 37459 100

x50=14mm

x80=19,5mm

Page 24: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

24

4.2. SZÉTVÁLASZTÁSI KÍSÉRLETEK

A mérések első részében feladásra kerültek a szemcseméret és szemcsealak

szempontjából szétválasztott frakciók. Szemcseméret szempontjából megkülönböztettem

4db szemcseméret-osztályt: 5-12mm, 12-20mm, 20-25mm, >25mm. A szemcsealak szerint

az 5-12mm-es és a 12-20mm-es frakciót kubikus és lemezes (lapos) frakciókra bontottam.

Az egyes frakciókat ezután kézi válogatással anyagfajtákra bontottam, így minden

szemcseméret és alak osztályban voltak kvázi tiszta alumínium, vörösréz, sárgaréz és

szennyezők ill. egyéb fém frakció osztályok.

4.2.1 VIZSGÁLATOK AZ 5…12mm-ES FRAKCIÓKKAL

A tiszta frakciók feladásának eredményeképp megállapítható, hogy a légsebesség

növelésével lényeges több alumíniumot szállít a könnyűtermékbe a közegáramlás. A

kisebb légsebességeknél a kubikus és lemezes részek másképp mozognak. A kubikus

frakciónál, 26,48 m/s mellett csak 35,03% kerül a könnyűtermékbe, míg a lemezes részek

ugyanazon légsebességnél már 60,58%-ban a könnyűtermékben jelentkeznek. Nagyobb

légsebességnél a szemcsealak már nincs ekkora befolyással, 43,99m/s légsebességnél

94,08%-os ill. 96,2%-os kihozatalok produkálhatók.

2. táblázat: Könnyű termék tömegkihozatala 5…12 mm-es, kubikus és lemezes frakciók

esetén

5…12 mm Kubikus

Al Feladás: 2240 g

Cu (vörösréz) Feladás: 1775 g

Cu+Zn (sárgaréz) Feladás: 1550 g

Légsebesség Tömegkihozatal

[m/s] [%]

26,48 35,03 2,54 1,16

30,86 56,21 5,19 3,93

35,24 78,21 11,01 7,61

39,61 89,93 19,73 12,22

43,99 94,08 32,2 17,98

5…12 mm Lemezes

Al Feladás: 555 g

Cu (vörösréz) Feladás: 164 g

Cu+Zn (sárgaréz) Feladás: 640 g

Légsebesség Tömegkihozatal

[m/s] [%]

26,48 60,58 31,1 2,19

30,86 79,71 37,42 4,1

35,24 86,73 46,67 9,61

Page 25: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

25

39,61 91,12 57,49 15,77

43,99 96,2 67,26 30,02

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Légsebesség [m/s]

0

20

40

60

80

100

me

ge

loszlá

s [%

]

alumínium

vörösréz

sárgaréz

5-12mm kubikus szemcsék

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Légsebesség [m/s]

0

20

40

60

80

100

Töm

eg

elo

szlá

s [%

]

alumínium

vörösréz

sárgaréz

5-12mm lemezes szemcsék

15. ábra: 5-12mm kubikus és lemezes frakciók kihozatalai a légsebesség

függvényében

Megállapítható, hogy a vörösréz és sárgaréz szemcsék a kisebb légsebességeken

csak néhány százalékban jelennek meg a könnyűtermékben. Ez alól kivételt jelent a

lemezes frakcióból leválogatott vörösréz szemcsék. A hulladékba jelentős mennyiségben

kerül réz drótok formájában. Az alak és méret szerinti szétválasztás eredményeképp ezek a

drótszálak az 5-12mm-es lemezes frakcióban dúsulnak. Ezek a vékony drótszálak

problémát okoznak a feladás során, mert gubancolódnak, valamit az egyes szálak együtt

mozognak a vékony alumínium lemezekkel, így már 26,48 m/s légsebességnél is 31,1%-

ban megjelennek szennyezőként a könnyű alumínium termékben.

4.2.2 VIZSGÁLATOK A 12…20mm-ES FRAKCIÓKKAL

A 12-20mm–es frakcióban szembetűnő, hogy az alumínium kihozatala a kubikus

frakcióban számottevően rosszabb, mint a lemezes részben 43,99 m/s-légsebességnél.

A kubikus frakcióban 43,99 m/s légsebesség mellett 74,02% alumínium került a

könnyűtermékbe. A réz szemcsékkel történt vizsgálatok is azt mutatták, hogy a nagy

sűrűségű, nagyobb szemek kismértékben követték az áramlást. 26,48 m/s légsebességnél a

kubikus réz tömegkihozatala a könnyűtermékben 1,5 % körül alakul kubikus anyag

Page 26: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

26

esetében. Nagyobb légsebességnél mind a vörösréz, mind a sárgaréz aránya megnő a

könnyűtermékben.

3. táblázat: Könnyű termék tömegkihozatala 12…20 mm-es, kubikus és lemezes

frakciók esetén

12…20 mm Kubikus

Al Feladás: 3965 g

Cu (vörösréz) Feladás: 2000 g

Cu+Zn (sárgaréz) Feladás: 2500 g

Légsebesség Tömegkihozatal

[m/s] [%]

26,48 14,25 1,2 0,32

30,86 27,34 3,01 0,84

35,24 48,97 6,68 4,89

39,61 69,83 16,51 7,7

43,99 74,02 29,25 12,17

12…20 mm Lemezes

Al Feladás: 1330 g

Cu (vörösréz) Feladás: 585 g

Cu+Zn (sárgaréz) Feladás: 1870 g

Légsebesség Tömegkihozatal

[m/s] [%]

26,48 26,54 3,57 1,02

30,86 50,12 3,74 2,68

35,24 66,94 6,29 5,63

39,61 82,86 13,43 8,8

43,99 91,48 27,62 15,95

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Légsebesség [m/s]

0

20

40

60

80

100

me

ge

loszlá

s [%

]

alumínium

vörösréz

sárgaréz

12-20mm kubikus szemcsék

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Légsebesség [m/s]

0

20

40

60

80

100

Töm

eg

elo

szlá

s [%

]

alumínium

vörösréz

sárgaréz

12-20mm lapos szemcsék

16. ábra: 12-20mm kubikus és lemezes frakciók kihozatalai a légsebesség

függvényében

Page 27: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

27

A 12-20mm-es lemezes frakciónál a szemcsealak befolyása még inkább előtérbe

kerül. A kubikus frakcióhoz képest látható, hogy minden légsebességnél jobb kihozatal

produkálható. A legnagyobb légsebességnél (43,99 m/s) az eredmények a kisebb

méretfrakcióhoz hasonlóan alakultak, itt 91,48%-os kihozatalt sikerült elérni alumínium

termékek feladása esetén. Mindezek mellett megállapítható, hogy a mind a vörösréz, mind

a sárgaréz szemcsék hasonló arányban kerültek a könnyűtermékbe mindkét alakosztályban,

sőt a lemezes vörösréz szemekből kevesebb is került a könnyűtermékbe, mint a kisebb

mérettartományban. 43,99m /s légáramlás esetén ez 29,25%-os kihozatalt jelent a kubikus

vörösréznél, míg a lemezes csak 27,62%-ban került a könnyűtermékbe. A sárgaréznél

ugyanez már nem mondható el, ott a kubikus anyagból 12,17%, a lemezesből pedig

15,95% került a könnyűtermékbe.

4.2.3. VIZSGÁLATOK A 20…25mm-ES FRAKCIÓVAL

A 20-25mm-es frakció is feldolgozásra került. Itt a teljes anyaghalmaz ½- része

került szétválogatásra anyagfajták szerint. Alak szerinti szeparálás itt nem történt. Ez a

frakció csak a legnagyobb légsebesség mellett (50 Hz, 43,99m/s) került feladásra:

4. táblázat: Könnyű termék tömegkihozatala 20…25 mm-es frakciók esetén

20…25 mm Kubikus és Lemezes

Al Feladás: 1772 g

Cu (vörösréz) Feladás: 319 g

Cu+Zn (sárgaréz) Feladás: 1741 g

Légsebesség Tömegkihozatal

[m/s] [%]

43,99 73,56 39,75 10,63

A nagyobb szemcseméret miatt itt már jelentősen csökken az alumínium könnyű

termékének kihozatala, viszont ennek ellenére a kihozatal nem rosszabb, mint a 12-20mm,

kubikus frakció esetén, ahol 74,02%-át viszi el a légáram az anyagnak. Megállapítható,

hogy ez a légsebesség már kicsi ahhoz, hogy a sárgarezet a könnyű termékbe vigye, ezért

ennek 10,63%-a kerül csak ide. A vörösréz magasabb kihozatala azzal magyarázható, hogy

jelentős mennyiségű összegabalyodott, vékony rézszálakat tartalmaz, melyek hol

szétesnek, - így egyedi szemcseként könnyen elviszi a légáram – hol pedig halmazban

maradva együtt mozognak, és nehéz termékként jelennek meg.

Page 28: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

28

4.2.4. VIZSGÁLATOK A > 25mm-ES FRAKCIÓVAL

Az x>25mm-es frakciót szintén feladtam a légáramkészülékre. Ez szintén ½- részét

jelentette a teljes anyaghalmaznak, ami a 20-25mm-es frakcióhoz hasonlóan nem volt alak

szerint szeparálva, és csak a legnagyobb légsebesség (50 Hz, 43,99m/s) mellett történt

szétválasztási kísérlet.

5. táblázat: Könnyű termék tömegkihozatala > 25 mm-es frakciók esetén

> 25 mm Kubikus és Lemezes

Al Feladás: 921 g

Cu (vörösréz) Feladás: 274 g

Cu+Zn (sárgaréz) Feladás: 600 g

Légsebesség Tömegkihozatal

[m/s] [%]

43,99 35,36 - 5

Ez a légsebesség már az alumíniumnak is csak a 35,36%-át tudta elvinni, valamint

a sárgaréz kihozatala is nagyon alacsony a nagy szemcseméret miatt. A vörösréz frakció

nem került feladásra, mert a nagyméretű, összegabalyodott drótok mérete meghaladta a

berendezés hasznos keresztmetszetét.

4.3. SZÉTVÁLASZTÁSI KÍSÉRLETEK KEVERT SZEMCSÉK

ESETÉN ISMÉTELT FELADÁSSAL

A kevert szemcsékkel történő szétválasztási kísérletek fő célja az volt, hogy

ellenőrizzük, hogy kevert anyag esetén is megkapjuk-e a 4.2.1 és 4.2.2 fejezetben elért

kihozatalokat. A nehéztermék ismételt feladása arra irányult, hogy információink legyenek

arról, hogy további tisztítással mennyi alumínium választható még le tisztán.

A kevert szemcsékkel történő szétválasztási kísérletekhez összekevertem az azonos

méretosztályba eső és azonos alakú alumínium, vörösréz és sárgaréz szemeket. A

keverékeket mindig úgy állítottam elő, hogy a megfelelő alumínium frakció 100%-át

felhasználtam, és ehhez kevertem megfelelő arányban a vörösréz és sárgaréz szemeket. Az

alumínium így az üzemben található anyagnak megfelelően mindig 79%-ban volt jelen, a

különböző rézötvözetek pedig 21%-ban. Azt, hogy ezen a 21% rézterméken belül hogyan

oszlik meg a szemmel elkülöníthető vörösréz és sárgaréz ötvözetek aránya, a 4.1.2

fejezetben előkészített minták alapján számoltam. Meghatároztam a mintákban található

Page 29: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

29

vörösréz-sárgaréz arányokat a különböző frakciókra, majd az ottani arányoknak

megfelelően kevertem a rézötvözeteket az anyag 21%-ban.

A kevert szétválasztási kísérletek során mindig kétszer adtam fel az anyagot, ami

azt jelenti, hogy az első szétválasztásnál keletkezett nehézterméket ismételten feladtam. A

szétválasztás minden esetben 40 m/s légsebesség (45,44Hz a frekvenciaváltón) mellett

történt. A leválasztott könnyű és nehéz frakciót mindkét feladást követően kézi

válogatással anyagfajtákra válogattam, és meghatároztam ezek tömegét, valamint az adott

termékhez viszonyított arányukat.

4.3.1 SZÉTVÁLASZTÁS EREDMÉNYE AZ 5…12mm-ES KEVERÉKEKBEN

A kevert szétválasztás eredményeképp megállapítható, hogy az 5-12mm-es

méretosztályban az alumínium 90% felett van jelen a könnyűtermékben mind kubikus,

mind pedig lemezes anyag feladása esetén. A két réztermék hasonló arányban jelenik meg

szennyezőként mindkét esetben, ami 5-6% vörös és sárgarezet jelent. A nehéztermékben

kubikus szemcsék esetén megjelenik némi alumínium, de a réz itt már egyértelműen

nagyobb arányban van jelen. A nehéztermék második feladásával mindössze 1,73%

alumíniumot lehet kinyerni a teljes feladásra vonatkoztatva úgy, hogy némi réz

szennyezővel ekkor is számolni kell.

6. táblázat: 5-12mm kevert kubikus frakció tömegkihozatala

5-12mm kubikus kevert frakció (79% Al; 21% Cu és Cu+Zn)

I. feladás: 40m/s légsebesség, mintatömeg: 2835g

komponensek: Al

alumínium

Cu

vörösréz

Cu+Zn

sárgaréz

Egyéb

összenőtt+szennyezők

könnyűtermék: Tömegkihozatal [%]

75,64 (100)

68,37 (90,39)

3,24 (4,28)

2,59 (3,43)

1,44 (1,90)

nehéztermék: Tömegkihozatal [%]

24,36 (100)

6,23 (25,57)

7,45 (30,58)

7,20 (29,56)

3,49 (14,33)

II. feladás (nehéztermék): 40m/s légsebesség, mintatömeg: 681g

könnyűtermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

2,81 (100)

1,73 (61,57)

0,43 (15,30)

0,43 (15,30)

0,22 (7,83)

nehéztermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

21,70 (100)

3,17 (14,61)

7,05 (32,49)

6.94 (31,98)

4,53 (20,88)

A lemezes anyag feladása során az alumíniummal kedvezőbb eredmények érhetők

el. Az első feladás során már nem jelenik meg alumínium a nehéztermékben, és második

Page 30: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

30

feladás során sem jelentkezett alumínium egyik termékben sem. A feladott alumínium

tehát jól dúsul a könnyűtermékben, és ezen frakciónál nincs értelme újabb feladásnak, ha

alumínium kinyerése a cél. Elmondható továbbá, hogy a sárgaréz magas arányban jelenik

meg a nehéztermékben, ami 58,73%-os ill. második feladásnál már 62,84%-os összetételt

jelent a nehéztermékre vonatkoztatva.

7. táblázat: 5-12mm kevert lemezes frakció tömegkihozatala

5-12mm lemezes kevert frakció (79% Al; 21% Cu és Cu+Zn)

I. feladás: 40m/s légsebesség, mintatömeg: 703g

komponensek: Al

alumínium

Cu

vörösréz

Cu+Zn

sárgaréz

Egyéb

összenőtt+szennyezők

könnyűtermék: Tömegkihozatal [%]

76,64 (100)

71,09 (92,76)

2,34 (3,05)

3,21 (4,19)

- -

nehéztermék: Tömegkihozatal [%]

23,36 (100)

- -

1,90 (8,13)

13,72 (58,73)

7,74 (33,14)

II. feladás (nehéztermék): 40m/s légsebesség, mintatömeg: 160g

könnyűtermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

1,75 (100)

- -

0,29 (16,57)

0,15 (8,57)

1,31 (74,86)

nehéztermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

21,61 (100)

- -

1,61 (7,45)

13,58 (62,84)

6,42 (29,71)

4.3.2 SZÉTVÁLASZTÁS EREDMÉNYE A 12…20mm-ES KEVERÉKEKBEN

Az eredmények ebben a méretosztályban is hasonlóan alakultak. A 40 m/s

légsebesség ellenére a nagyobb kubikus alumínium szemeket is sikerült a légárammal

leválasztani. A könnyűtermében az alumínium 93,17%-ban volt jelen. A második feladásra

még további 4,78% alumíniumot sikerült leválasztanom, mely 94,84%-os tisztaságú volt.

A rézötvözetek itt is 5-6%-ban vannak jelen az első feladás könnyűtermékében.

8. táblázat: 12-20mm kevert kubikus frakció tömegkihozatala

12-20mm kubikus kevert frakció (79% Al; 21% Cu és Cu+Zn)

I. feladás: 40m/s légsebesség, mintatömeg: 5019g

komponensek: Al

alumínium

Cu

vörösréz

Cu+Zn

sárgaréz

Egyéb

összenőtt+szennyezők

könnyűtermék: Tömegkihozatal [%]

60,30 (100)

56,18 (93,17)

1,72 (2,85)

2,40 (3,98)

- -

nehéztermék: Tömegkihozatal [%]

39,70 (100)

20,98 (52,85)

7,66 (19,29)

9,14 (23,02)

1,92 (4,84)

Page 31: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

31

II. feladás (nehéztermék): 40m/s légsebesség, mintatömeg: 1985g

könnyűtermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

5,04 (100)

4,78 (94,84)

0,20 (3,97)

- -

0,06 (1,19)

nehéztermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

34,36 (100)

15,48 (45,05)

7,46 (21,71)

9,14 (26,60)

2,28 (6,64)

A teljes lemezes keverékből 64,29% alumíniumot sikerült elszállítani a légárammal

a könnyű frakcióba, továbbá ebben a termékben 96,97%-ban volt jelen az alumínium. A

nehéztermék ismételt feladásával további 2,81% alumíniumot sikerült leválasztani. Itt az

összenőtt szemek aránya magasnak mondható a könnyűtermékben, de ez főként alumínium

ötvözeteket (spiáter, stb.) jelent.

9. táblázat: 12-20mm kevert lemezes frakció tömegkihozatala

12-20mm lemezes kevert frakció (79% Al; 21% Cu és Cu+Zn)

I. feladás: 40m/s légsebesség, mintatömeg: 1684g

komponensek: Al

alumínium

Cu

vörösréz

Cu+Zn

sárgaréz

Egyéb

összenőtt+szennyezők

könnyűtermék: Tömegkihozatal [%]

66,30 (100)

64,29 (96,97)

0,88 (1,33)

1,13 (1,70)

- -

nehéztermék: Tömegkihozatal [%]

33,70 (100)

9,76 (28,96)

4,50 (13,35)

15,82 (46,94)

3,63 (10,77)

II. feladás (nehéztermék): 40m/s légsebesség, mintatömeg: 539g

könnyűtermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

4,25 (100)

2,81 (66,12)

- -

- -

1,44 (33,88)

nehéztermék: Tömegkihozatal az eredeti minta vonatkozásában (I. feladás) [%]

29,57 (100)

6,75 (22,83)

4,50 (15,22)

15,82 (53,50)

2,50 (8,45)

A 12-20mm-es méretosztályban mind kubikus, mind pedig lemezes anyag esetében

a feladásokat követően a nagy alumínium szemcsék magas arányban visszamaradnak a

nehéztermékben. A kubikus rész első feladásnak nehéztermékében még 20,98% alumínium

marad a teljes anyagra vonatkozatva. Ez a nehéztermékben 52,85%-os arányt jelent. A

lemezes szemcsék feladása során mindössze 9,76%-a marad a nehéztermékben az

alumíniumnak, viszont a nehéztermékre összetételében ez is 28,96%-ot jelent.

Page 32: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

32

5. ÖSSZEFOGLALÁS

Dolgozatomban az ellenáramú légáramkészülék alkalmazási lehetőségeit

vizsgáltam autó shredder maradvány vezető, nem mágneses részének szétválasztására.

Vizsgálataimhoz az anyagot több szemcseméret és alak osztályra bontottam, mert

feltételeztem, hogy az azonos anyagú, szemcseméretű és alakú szemcsék ugyanúgy

viselkednek a közegáramlásban. A mintaanyag előkészítésé során fontos volt, a különböző

frakciók a fehérvárcsurgói új, shreddermardványt feldolgozó mű vezető termékét

reprezentálják. Ennek érdekében az ottani kialakuló technológiának megfelelően

aprítottam és szitáltam szét az anyagot méretosztályokra.

A szétválasztási kísérleteimet az intézeti ellenáramú légáramkészülékkel végeztem,

melyen több átalakítást is végeztem a megfelelő légsebesség és áramlási viszonyok elérése

érdekében. A berendezésben a légsebességet frekvenciaváltó segítségével szabályoztam.

A tiszta alumínium, vörösréz és sárgaréz frakciók feladása során azt tapasztaltam,

hogy a berendezéssel elérhető 43,99m/s légsebesség elegendően nagy volt ahhoz, hogy az

5-12mm-es méret-osztályokban a kubikus és lemezes alumíniumot legalább 94%-ban a

könnyűtermékbe vigye (a fennmaradó 6% valószínűleg nagy sűrűségű egyéb ötvözet volt).

A 12-20mm kubikus frakcióban már csak 74,02%-os volt az alumínium kihozatala a

legnagyobb légsebességen, de a lemezes részeknél itt is 91,48%-os kihozatalt tudtam

produkálni. A 20-25mm-es, alak szerint kevert frakció feladása esetén a 12-20mm-es

kubikus frakcióhoz hasonló eredményeket értem el, ami 73,56%-os alumínium kihozatalt

jelent a könnyűtermékben. A >25mm-es alumínium szemcsék méretükből adódóan már

csak 35,36%-ban választhatók le, ide már nagyobb légsebességek szükségesek.

Kevert szemcsék feladása esetén megállapítható, hogy minden méret és

alakosztályban az alumínium 90% felett dúsúl az első feladás könnyűtermékében az

alkalmazott 40m/s légsebesség mellett. Ezen a légsebességen a 20mm-től nagyobb, kevert

szemeket viszont nem választottam le. A kevert szétválasztási kísérletek során a

nehéztermék második feladása a legtöbb esetben megfontolandó, mivel a kisebb

méretosztályban további 1,73% tiszta alumíniumot sikerült csak kinyernem. A 12-20mm-

es lemezes anyag nehéztermékének második feladása 2,81% tiszta alumíniumot jelentett

még a tejes feladásra számítva. Egyedül a 12-20mm-es kevert kubikus frakció

nehéztermékének második feladásánál jelent meg 4,78% alumínium a teljes feladásra

nézve, viszont ennek a terméknek 5,16%-a szennyező.

Page 33: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

33

Elmondható, hogy az ellenáramú légáramkészülékek korlátozottan alkalmazhatók a

shreddermaradvány alumínium és rézötvözeteinek szétválasztására, valamint tiszta

alumínium frakciók előállítására. A légsebességek helyes megválasztása döntően

befolyásolja a szétválasztás élességét. Az üzemben megjelenő, kevert szemcsék esetén az

anyag méret és alakfrakciókra bontása előtt gazdaságossági kérdéseket is meg kell fontolni,

mivel a kevert feladásokban az 5-12mm-es és 12-20mm-es méretosztályban elért

eredmények között nincs jelentős eltérés, valamint a szemcsealak befolyása is csak a tiszta

frakcióknál végzett szétválasztási kísérleteknél szembetűnő.

Az ellenáramú légáramkészülék főként elődúsításra alkalmazható, beépítése más

dúsító berendezések elé célszerű.

Abban az esetben, ha önmagában légáramkészülékkel szeretnénk megoldani a

vezető, nem mágneses rész szétválasztását, akkor a szétválasztás élességét nagymértékben

növelhetjük, ha mind szemcseméret, mind pedig alak szerint szűkebb tartományokra

bontjuk szét a fémhulladékot.

Page 34: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

34

6. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Dolgozatom végezetéül meg szeretném köszönni Nagy Sándor segítségét, akihez

bármilyen problémával fordulhattam a mérések kivitelezése és a pályamű írása közben,

valamint Prof. Dr. habil Csőke Barnabásnak, aki szakirodalmakkal és tanácsokkal látott el.

Page 35: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

35

7. SZAKIRODALMAK

1. Prof. Dr. Csőke Barnabás: HULLADÉKELŐKÉSZÍTÉS ÉS

HULLADÉKHASZNOSÍTÁS (jegyzet-kézirat alapanyag), Miskolci Egyetem –

Bányamérnöki Kar, Eljárástechnikai tanszéki jegyzet, 1995.

2. Dr. Tarján Gusztáv: ÁSVÁNYELŐKÉSZÍTÉS I. (kézirat), Nehézipari Műszaki

Egyetem, Tankönyvkiadó, Budapest, 1978.

3. Dr. Schultz György: ÁSVÁNYELŐKÉSZÍTÉSI GÉPEK I. kötet, Aprítók,

osztályozók (kézirat), Nehézipari Műszaki Egyetem, Bányamérnöki Kar,

Tankönyvkiadó, Budapest, 1990.

4. Prof. Dr. Csőke Barnabás: A HULLADÉKFELDOLGOZÁS SZEPARÁTORAI,

Első rész: Száraz szeparátorok, Miskolci Egyetem, Nyersnyagelőkészítési és

Környezeti Eljárástechnikai Intézet

http://hulladekonline.hu/mechanikai-fizikai-eljarasok

5. M. Shapiro, V. Galperin: Air classification of solid particles: a review, Laboratory

of Transport Processes in Porous Materials, Faculty of Mechanical Engineering,

Technion-Israel Institute of Technology, Haifa 3200, Israel, 2005.

6. Prof. Dr. Csőke Barnabás: ELEKTRONIKAI HULLADÉKOK ELŐKÉSZÍTÉSE,

Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet,

Miskolc, 2009.

7. Bernd Friedrich, Cristoph Krautlein: MELT TREATMENT OF COPPER AND

ALUMINIUM –The complex step before casting, IME Process Metallurgy and

metals Recycling, Intzestraße 3, 52056 Aachen, Germany, 2004.

8. autó shredder maradvány ábrája (Letöltve: 2012.09.28.)

http://www.sicontechnology.com/maschinen/varisort/

9. Giuseppe Granata, at all.: Characterisation of automobile shredder residue,

Department of Chemistry, “Sapienza”, University of Rome, P.le A. Moro 5, 00185

Roma, Italy, 2006.

10. Prof. Dr. Csőke Barnabás: A hulladékhasznosítás mechanikai szeparátorai,

Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet,

XI. Országos Hulladékhasznosítási Konferencia, Budapest, 2009. szeptember 22.

11. Nagy Sándor at all.: autó shredder és elektronikai hulladékok maradékanyagainak

hasznosítására irányuló kísérletek, Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és

Page 36: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

36

Környezeti Eljárástechnikai Intézet, XII. Országos Hulladékhasznosítási

Konferencia, Gyula, 2010 szeptember 30.-október1.

12. Csőke Barnabás, Bőhm József, Tarján Iván: Separation of scrap and other wastes in

air-flow, Miskolci Egyetem (Külföldi publikációk másolata), GOSPODARKA

SUROWCAMI MINERALNYMI, KRAKKÓ, 1995

13. Dr. Lukács Pál, Dr.Ronkay Ferenc: A gépjármű-recycling aktuális feladata a

szerves hulladékok hasznosítása vonatkozásában, Műanyag és Gumi, 2009, 46.

évfolyam, 2. szám.

http://www.recytech.hu/images/content/muanyag_es_gumi_2009_02-elv-

recycling.pdf

14. Péter Chrabák, Pál Lukács PhD.: ELABORATION OF RECYCLING

TECHNOLOGIES FOR NONMETALIC AUTOMOTIVE AND ELECTRONIC

WASTES AVOIDING FURTHER DEPOSITION OF ORGANIC MATERIALS,

microcad, 2009.

http://www.recytech.hu/images/content/microcad2009-recytech-homepage.pdf

15. AGJ Aprítógépgyár Kft. Kalapácsos törők és kalapácsos malmok (Letöltve:

2012.10.26)

http://www.agj.hu/kalapacsostorok.pdf

Page 37: Shredderüzem maradékanyagából származó vezető termék ...Mozgó közegben ez módosul, hiszen a térerő irányával nem párhuzamosan mozgó ... szemek gyakorlatilag lebegnek

37

8. ÁBRAJEGYZÉK

1. ábra: autó shredderüzem lehetséges elrendezése (Granata, 2006) ............................. 4

2. ábra: shredderüzem egyszerűsített anyagáramai ........................................................ 5

3. ábra: szemcsemozgás gravitációs erőtérben, nyugvó közegben (Csőke, 2011) ......... 8

4. ábra: szemcsemozgás centrifugális erőtérben, nyugvó közegben (Csőke, 2011)....... 8

5. ábra: szeparációs zónák: (a) gravitációs ellenáramú szétválasztási zóna, (b)

gravitációs keresztáramú zóna, (c) centrifugális ellenáramú zóna, (d) centrifugális

keresztáramú zóna (M. Shapiro és V. Galperin, 2005, nyomán) ........................................ 10

6. ábra: ellenáramú légáramkészülék (Csőke, 2009) és fluidizált ágyas légszeparátorok

vázlata, (a) egyszakaszú, (b) kétszakaszú, (c) és (d) folyamatos üzemű (M. Shapiro és V.

Galperin, 2005, nyomán) ..................................................................................................... 13

7. ábra: autóshredderüzem maradékanyagában található aprított alumínium, vörös és

sárgaréz szemcsék (Saját fotók) .......................................................................................... 15

8. ábra: high-tech felhasználásai az alumíniumnak és a réznek (B. Friedrich, C.

Krautlein, 2004). .................................................................................................................. 16

9. ábra: shredder maradvány (www.sicontechnology.com) ......................................... 17

10. ábra: kalapácsos malom páncélzatába beépített ülők (Csőke B., 2009); félüzemi

kalapácsos shredder; porleválasztással és adagolóval ellátott intézeti berendezés (Nagy S.

,2010) 19

11. ábra: szétválasztó térben előálló légsebességek a ventillátoron beállított frekvenciák

függvényében....................................................................................................................... 20

12. ábra: ellenáramú légáramkészülék szétválasztótere és közegáramlást biztosító

ventilátor motorral (Saját fotók) .......................................................................................... 20

13. ábra: a teljes berendezés adagolóval (Saját fotók).................................................... 21

14. ábra: aprított fémhulladék (1/2rész) szemcseméret eloszlása................................... 23

15. ábra: 5-12mm kubikus és lemezes frakciók kihozatalai a légsebesség függvényében

25

16. ábra: 12-20mm kubikus és lemezes frakciók kihozatalai a légsebesség

függvényében....................................................................................................................... 26