19. 10. 2022

Separación del aluminio de residuos domésticos (estudio de caso)

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1. Separación de latas de aluminio de residuos domésticos de plástico y de otros materiales no metálicos. El material procesado ya ha pasado por la separación magnética y no contiene metales ferrosos, sin embargo, para poder utilizar los metales no ferrosos, el cliente necesita separar estos materiales metálicos del resto de residuos domésticos (papel, madera, plásticos, etc.).
2. Separación de cartones asépticos de bebidas (tipo tetra pak) de residuos domésticos que ya no contienen materiales férricos. Los cartones asépticos de bebidas se componen de seis capas, pero solamente una de ellas está compuesta de aluminio (cuatro capas son de polietileno, una de papel y una de aluminio). El aluminio protege el contenido del cartón contra la luz, el papel aporta firmeza y el polietileno garantiza la impermeabilidad del envase). El reciclaje completo de los componentes individuales todavía es bastante raro y, en la mayoría de los casos, las fibras de papel, en particular, se recuperan en las fábricas de papel (donde los envases de bebidas se mezclan y diluyen en un baño de agua y las fibras de papel se utilizan posteriormente en la producción de papel reciclado). El uso de cartones enteros para la producción de paneles de construcción y aislamiento (que luego tienen propiedades similares a las de los tableros de yeso) está relativamente extendido (y es relativamente simple). A veces también se obtiene polietileno de los cartones con el fin de producir plásticos reciclados. El componente de aluminio es el menos utilizado hasta el momento, y al mismo tiempo su potencial económico es muy importante, sobre todo si consideramos el precio actual del aluminio y si lo multiplicamos por la enorme cantidad de envases asépticos en los residuos domésticos. Una condición fundamental para el uso de aluminio procedente de envases asépticos de bebidas es la separación perfecta de estos envases, como este material separado luego se tritura y el aluminio se separa del plástico y del papel mediante separadores electrostáticos (¡permitiendo reciclar hasta el 99 % del aluminio contenido en los envases asépticos de bebidas!).
3. Separación simultánea de latas de aluminio y cartones asépticos de bebidas de residuos domésticos sin contenido de partículas magnéticas.

Principio del funcionamiento del separador de metales no ferrosos.

El separador de corriente de Foucault (también llamado separador de corrientes o a menudo se ulitiza la expresión inglesa “eddy current separator”) está equipado con una cinta transportadora corta. Dentro de la envolvente arrastrada por la banda transportadora gira a gran velocidad un rotor magnético de imanes de tierras (el rotor puede ser ubicado dentro del cilindro dieléctrico de la manera excéntrica o concéntrica). La separación de las partículas metálicas no magnéticas tiene lugar en el momento que las partículas transportadas en la cinta transportadora llegan al campo magnético del rotor que gira. Este campo magnético las magnetiza durante un tiempo limitado y su polaridad será igual a la polaridad del campo magnético del rotor, y por lo tanto, los materiales magnetizados de esta manera se repelerán y se expulsarán de la cinta transportadora del separador de metales no ferrosos. La condición para lograr los mejores resultados de la separación de residuos metálicos no magnéticos es el flujo uniforme y (si es posible) una única capa del material transportado en la cinta transportadora, por lo tanto siempre es apropiado instalar un alimentador vibratorio delante del separador de metales no ferrosos. También hay que tener en cuenta que antes de separar los metales no ferrosos, es necesario separar las partículas magnéticas del material (por ejemplo, instalando un tambor, cilindro u overband magnético delante del separador de corriente de Foucault) para evitar el desgaste de la máquina (se pudiera dañar por ejemplo la envolvente y la banda).

Descripción del problema:

El separador de metales no ferrosos sirve entonces para separar estos metales de otros materiales no magnéticos. El aluminio pertenece a los metales no ferrosos ligeros con buena conductividad, por lo que su separación mediante un separador de metales no férricos no presenta problemas en la mayoría de los casos. Pero además del tipo de material en sí, la conductividad eléctrica también se ve afectada por su forma y volumen, por lo que, por ejemplo, las láminas o latas de aluminio se separan más fácilmente que los alambres cortos. Y por la misma razón, la capa muy fina de aluminio en envases de bebidas asépticas es problemática desde el punto de vista de la conductividad eléctrica... Además, dado que la conductividad eléctrica de las latas de aluminio y los envases de bebidas es muy diferente, la separación de ambos tipos de materiales usando un solo separador de corriente de Foucault puede ser difícil, lo cual también tuvo que ser verificado durante las pruebas.

Solución del problema:

Primero probamos la separación solo de latas de aluminio mediante el separador ECS-C concéntrico, de cuatro polos, a una velocidad de 1,5 m/s. El resultado de la prueba fue la demostración del 100 % de confiabilidad en la separación de este tipo de material cuando se usa ECS-C (el separador separador de corriente de Foucault lanzó todas las latas mucho más allá del exigido límite de división). Por lo que se procedió a probar la separación de latas de aluminio de residuos domésticos, y el resultado fue nuevamente la eliminación de todas las latas de aluminio del material probado. Luego realizamos la misma prueba también con envases de tipo tetra pak, primero sin adición de otros materiales, luego probamos la separación de estos envases de residuos domésticos. Ambas pruebas demostraron que aunque ECS-C también puede separar el aluminio de los tetra pak, la capa de aluminio es muy delgada y no permite lograr una separación 100 % confiable con la variante concéntrica de cuatro polos.

Luego probamos la separabilidad de las latas de aluminio y de los tetra pak, utilizando el separador de metales no ferrosos ECS-E (excéntrico, de doce polos). A primera vista, era obvio que la energía cinética repulsiva que el separador impartía, tanto a las latas como a los envases tetra pak, era mucho mayor que la que el separador concéntrico de cuatro polos podía impartirles durante la separación. De esta forma, se logró captar el 100 % de las latas de aluminio y los envases laminados en aluminio. Además, gracias a que ambos tipos de material fueron lanzados a una distancia mayor de la requerida, se logró ampliar el agujero en el módulo de separación para el material no magnético. Esto aumentó fundamentalmente la capacidad total de la línea de separación, lo que tuvo un efecto significativamente positivo en los resultados económicos generales de la separación de residuos domésticos.

Evaluación de las posibles soluciones técnicas:

Si existe la necesidad de separar latas de aluminio, por ejemplo, de una mezcla de otros residuos no magnéticos, la aplicación de un separador de corriente de Foucault con el rotor concéntrico de pocos polos parece ser la mejor solución, por las siguientes razones:

• Amortización muy rápida de la inversión (en el caso de un mayor porcentaje de contaminantes de aluminio y un mayor volumen procesado, la amortización puede ser del orden de unas pocas semanas)
• Separación segura de latas de aluminio
• En el caso dado, es un equivalente a los separadores excéntricos multipolares más caros = relación precio/rendimiento atractiva
• Separador con limpieza automática sin interrupcion del flujo de material (24/7) = procesamiento continuo
• Alta eficiencia incluso con velocidades altas del material a tratar
• Anchura de trabajo de hasta 2.000 mm = alta capacidad operativa

Si el cliente necesita separar cartones asépticos de bebidas de peor conductividad eléctrica de residuos domésticos no magnéticos, o captar tanto cartones asépticos de bebidas como latas de aluminio, entonces la mejor solución es utilizar un separador multipolar de metales no ferrosos con el rotor ubicado de manera excéntrica, lo que ofrece en particular las siguientes ventajas:

• Separación segura de cartones asépticos de bebidas (a pesar de la capa de aluminio muy fina)
• Versatilidad de la solución en caso de separación de materiales metálicos no magnéticos incluso con propiedades considerablemente diferentes
• Separador con limpieza automática sin interrupcion del flujo de material (24/7) = procesamiento continuo
• Alta eficiencia incluso con velocidades altas del material a procesar
• Anchura de trabajo de hasta 2.000 mm + repulsión de los cartones con aluminio a una distancia grande = alta capacidad operativa

Beneficios de la solución técnica propuesta:

• Aprovechamiento de un material reciclable valioso
• Reducción de la carga ecológica causada por la producción de aluminio a partir de bauxita
• Aumento considerable de la productividad de trabajo y rentabilidad en el ámbito de la separación de residuos domésticos