選別精度 | AISORT
技術ガイド
選別精度の理解:純度、回収率、効率の指標
選別精度は光学選別機の性能を定義する重要な指標ですが、「精度」という言葉は状況によって異なる意味を持ちます。回収率85%で純度98%を達成する選別機と、回収率98%で純度95%を達成する選別機では、どちらも「高精度」と説明されるかもしれませんが、その動作は大きく異なります。これらの指標の違いを理解することは、機器の仕様決定、ベンダーの主張の評価、ライン性能の最適化に不可欠です。
主要な選別指標
純度(グレード)
定義:受入側に回収された材料のうち、正しく分類されたターゲット材料の割合。
計算式:純度 = (正しく受理されたターゲット材料) / (全受理材料) × 100%
例:受理ビンに980kgのターゲットPETと20kgの非PET夾雑物が含まれている場合、純度 = 980/(980+20) = 98%となります。
最も重要な場面:夾雑物基準が規制(EFSA/FDA)で定められている食品グレード用途;夾雑物がバール全体のグレードを下げる高価値材料;目標純度を下回る場合に契約違反金が発生する仕様。
回収率(収率)
定義:原料中のターゲット材料のうち、正しく受入側に振り分けられた割合。
計算式:回収率 = (正しく受理されたターゲット材料) / (原料中の全ターゲット材料) × 100%
例:原料に1,000kgのターゲットPETが含まれ、そのうち980kgが受理側に回収された場合、回収率 = 980/1,000 = 98%となります。不足の20kgは誤って不合格側に排出された(偽陰性)ことになります。
最も重要な場面:回収率の1%の損失が直接収益に影響する高価値ターゲット材料;混合流から最大限の価値を抽出することを目的とするポジティブ選別用途。
純度と回収率のトレードオフ
純度と回収率は互いにトレードオフの関係にあります。より多くの夾雑物を除去するために排出閾値を上げると、ターゲット材料も多く排出され(回収率低下)、閾値を緩めてより多くのターゲット材料を捕捉しようとすると、夾雑物も多く通過してしまいます(純度低下)。最適な運転ポイントは、特定の用途における純度と回収率の経済的価値に依存します。
| 運転モード | 純度 | 回収率 | 最適な用途 |
|---|---|---|---|
| 純度優先 | 最大達成可能 | 80-90% | 食品グレードrPET、医薬品グレード材料、契約で指定された純度要件 |
| バランス | 95-98% | 90-95% | ほとんどの商業リサイクル用途;ボトルグレードrPET;エンジニアリングプラスチックの回収 |
| 回収率優先 | 85-92% | 95-99% | 純度よりも量が重要な低価値ターゲット;二次選別前の予備濃縮;鉱業における予備濃縮 |
選別精度に影響を与える要因
原料の供給方法
選別精度において最も制御可能な単一の要因は、材料がセンサーにどのように供給されるかです。選別機は見えるものだけを分類できます:
- 単層 vs. 多層:材料はシュート上で単層に広げられる必要があります。粒子が重なるとセンサーから互いに隠れてしまいます。単層供給では、通常、シュート幅1mあたりの処理能力は0.5〜1.5 t/hに制限されます(材料に依存)。
- 粒子間隔:排出システムが個々のアイテムを狙うために、粒子は十分に離れている必要があります。2つの粒子が検出ゾーンを近接して通過すると、1つのバルブの発射で両方(良品と夾雑物)が一緒に排出される可能性があります。
- シュート速度と角度:シュート速度が速いと処理能力は向上しますが、検出ゾーン内の時間が短くなり、分類精度が低下する可能性があります。角度が急になると単粒化は向上しますが、検出点での粒子速度が増加します。
- 粉塵と微粉:微粉はセンサーウィンドウを覆い、光を散乱させ、誤信号を発生させます。<2mmの画分を事前にスクリーニングして除去することで、検出精度とセンサーのメンテナンス間隔の両方が向上します。
センサー解像度
センサー解像度は、検出可能な最小の特徴サイズを決定します:
- 空間解像度:材料面でのピクセルサイズ。光学選別機では通常0.1〜1.0mm/ピクセルです。より小さいピクセルはより小さな夾雑物を検出できますが、データ量と処理要件が増加します。
- スペクトル解像度:波長帯域の数(ハイパースペクトルシステムの場合)。帯域が多いほど材料の識別能力は向上しますが、コストが高くなり処理が遅くなります。
- 時間解像度:スキャン速度(Hz)。粒子がスキャン間に1ピクセル以上移動しない十分な速度が必要です。ベルト速度3m/s、ピクセル0.2mmの場合、最小スキャン速度は15,000Hzです。
排出システムの性能
排出システム(通常は高速空気圧バルブのアレイ)は、センサーが識別した夾雑物を物理的に除去する必要があります:
- バルブピッチ:隣接するバルブ間の間隔。ピッチが小さいほど、より精密な排出が可能です。標準:6〜25mmピッチで、フレーク選別のような小粒子用途ではより細かいピッチが使用されます。
- バルブ応答時間:検出信号からバルブが全開になるまでの時間。標準:0.5〜2.0ms。粒子速度3m/sの場合、1msの遅延はエアジェットが意図したポイントより3mm後方に当たることを意味します。
- バルブサイクルタイム:連続発射間の最短時間。検