專利名稱：：用于處理材料或復(fù)合材料和混合物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于處理廢棄產(chǎn)物以及再循環(huán)固體有機(jī)或無機(jī)材料、或復(fù)合材料以及其混合物的產(chǎn)物的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：上述廢棄產(chǎn)物包括，比如，工業(yè)再循環(huán)產(chǎn)物，比如電子廢料或金屬冶煉的殘?jiān)?，以及各種復(fù)合物的家庭垃圾。后者主要包括有機(jī)混合物，比如食品、塑料包裝、復(fù)合包裝，以及無機(jī)組成物，比如玻璃、金屬和其復(fù)合物。這些混合物和復(fù)合成分引起特別是處理中的問題，因?yàn)檫@些混合物和復(fù)合物中所含有的材料的分離迄今或者根本沒有進(jìn)行或者處理不恰當(dāng)，并且能量消耗高。這些廢棄產(chǎn)物的大部分被焚燒或者被倒掉。只對(duì)雜質(zhì)含量低的廢棄產(chǎn)物——比如鋁板筒——進(jìn)行材料回收處理。更多的合成廢品不會(huì)被處理或者材料回收，因?yàn)槿鄙偌夹g(shù)可能性或由比如濕化學(xué)處理或者熱處理所致的費(fèi)用過高。在通常的機(jī)械處理過程中，復(fù)合成分由顆?；蛘叱叽绫冉M成物的各個(gè)層的厚度小的微粒被打碎。這個(gè)打碎操作通常通過使用適當(dāng)?shù)难心C(jī)(比如錘子、撞擊或者逆流研磨機(jī))進(jìn)行至少一級(jí)的非常精細(xì)的壓碎操作來實(shí)現(xiàn)，可能需要氮的協(xié)助用于惰化或者冷卻的目的。從FR-A-1562013可知一種包括轉(zhuǎn)子的粉碎研磨機(jī)(comminutionmill)，該轉(zhuǎn)子具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)盤以及一個(gè)圍繞該轉(zhuǎn)子的圓柱外殼，其中需研磨的材料通過一個(gè)螺桿裝置送入到該轉(zhuǎn)子的下端，然后被放置在篩基之上、轉(zhuǎn)子軸之下、橫穿轉(zhuǎn)子的風(fēng)扇的氣流所拾取。被向上推進(jìn)的研磨產(chǎn)物通過所謂的plaquesdebroyage，即研磨或者壓碎板磨碎，其從旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子板徑向突出并靠近外殼壁放置。和外殼壁協(xié)同運(yùn)行的研磨或者壓碎板的端部在每種情況下裝備有橢圓框；這些框描述對(duì)著外殼的內(nèi)表面的構(gòu)成圓(constructedcircle)，并聲稱其有助于研磨和粉碎效果。而且，參考FR-A-1562613的作者，在該粉碎過程中另外包括湍流。一個(gè)將篩出的粗大顆粒再循環(huán)到下入口的旁路從風(fēng)扇下粉碎研磨機(jī)的外殼開始。這種粉碎研磨機(jī)也由DE-A-4213274所公開，其機(jī)器用作微型液化分離器(micro-fluidised-separator)，用于精細(xì)粉碎含有金屬的復(fù)合材料，特別用于從安裝好的電路板(mountedcircuitboard)回收貴重金屬。銅，比如，減小到大約80-100μm的顆粒尺寸，并通過分離器空氣被移去。擋板邊緣設(shè)置在旁路開口處，其將在轉(zhuǎn)子周圍流動(dòng)的顆粒轉(zhuǎn)向進(jìn)入到旁路開口中。由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的漩渦在圖中以連環(huán)畫現(xiàn)象(comicstripphenomenon)方式示出，沒有其在處理技術(shù)方面的重要性。WO-A9305883包括了用于使用切碎機(jī)(shredder)從玻璃纖維加強(qiáng)塑料等回收纖維的處理流程圖，其后被切碎的產(chǎn)物被粉碎。放出的纖維從粉末中分離并且剩下的粉碎的廢棄物用做比如填充物。這個(gè)流程圖包括微型研磨機(jī)(micro-mill)作為粉碎機(jī)，其類似FR-A-1562013所述的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)WO95/25595用于處理固體有機(jī)和/或無機(jī)復(fù)合材料，比如金屬/金屬、塑料/塑料、金屬/塑料的復(fù)合物或具有金屬和/或塑料材料的礦物復(fù)合物的復(fù)合成分的處理的過程中，混合物被送入到流動(dòng)斷裂邊緣(flow-breakawayedge)，其具有20-60m/sec2的加速度，并且在漩渦中建立的運(yùn)動(dòng)加速的打碎混合物。另外，在分離或打碎過程中，在固體顆粒的組成物之間的粘合力由于加速且摩擦力超過了粘合力而被克服，固體顆粒的組成物相互分離并且移去，上述復(fù)合材料的層被分離。因而所知的方法具有處理、粉碎、均質(zhì)化以及部分或者全部分離復(fù)合材料以及材料混合物的目的。這樣的方法特別的基于機(jī)械剪切和壓碎，基于在高能量漩渦中的相對(duì)不受控的破碎或分離。
發(fā)明內(nèi)容參考這些因素，本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種方法，因而混合物和復(fù)合成分處理使得從處理中回收的碎片可以作為有價(jià)值的物質(zhì)被送回到經(jīng)濟(jì)循環(huán)中。由獨(dú)立權(quán)利要求的教導(dǎo)實(shí)現(xiàn)該目的；從屬權(quán)利要求指定了有利的細(xì)化。另外，在說明書、附圖和/或權(quán)利要求中公開的至少兩個(gè)特征的所有組合都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，混合物和復(fù)合材料通過機(jī)械處理被打碎并分離，其中，利用了輸送顆粒的突然停頓引起的撞擊。在復(fù)合材料或混合物中，組成物的打碎或分離由一種突然中斷所述復(fù)合材料或混合物的流動(dòng)的裝置通過撞擊實(shí)現(xiàn)；在復(fù)合成分的層中或其之間產(chǎn)生撞擊波，打碎這些復(fù)合成分。用于這個(gè)目的，處理空氣在一個(gè)反旋轉(zhuǎn)上升流動(dòng)路徑中被導(dǎo)向到螺旋形向下輸送路徑中，該路徑在具有垂直軸轉(zhuǎn)子中生成，這些已經(jīng)被證明是有利的；上述撞擊波優(yōu)選的逆著轉(zhuǎn)子的擋板壁產(chǎn)生在復(fù)合材料層之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，兩個(gè)壁面同軸相互相距一徑向距離設(shè)置，繞著它們的軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，被離心力移動(dòng)的復(fù)合材料和混合物在從擋板壁徑向突出的擋板面之間被移動(dòng)并打碎。復(fù)合物的打碎可以在撞擊擋板壁時(shí)發(fā)生并且其金屬組成物變形為球形；在變形過程中，層狀金屬組成物優(yōu)選的卷曲了。已證實(shí)在分離和打碎處理前，將復(fù)合成分粉碎為10mm-50mm的顆粒大小和可選的也可進(jìn)行熱預(yù)處理是有利的。另外，從分離或者打碎處理中排出的材料有利的需經(jīng)過分離和/或篩選處理或用于分離非鐵金屬的處理。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，在分離臺(tái)(separatortable)上和/或通過流動(dòng)床分離器(fluidisedbedseparator)執(zhí)行分離，分離后金屬和/或塑料部分壓實(shí)。為了這個(gè)目的，通過渦輪層分離器(turbo-laminarseparator)相互分離塑料，并在分離后鑒別和/或從金屬和/或塑料組分中提取金屬，這些是有利的?；诓牧蟽?nèi)在特性——比如密度、彈性模量(＝剛度＝抗力比變形)、強(qiáng)度和分子體(molecularconstellation)——根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的撞擊波在材料內(nèi)擴(kuò)散并它們的傳播速度、頻率和幅值具有不同的組合。如果通過顆粒撞擊時(shí)這些撞擊波產(chǎn)生的力超過了界面的粘合力——在單個(gè)材料相之間的接觸面——導(dǎo)致的微剪切使得分離或分開。根據(jù)本發(fā)明，特定的和有意的利用了這個(gè)原理。當(dāng)彈性延伸(比如金屬的)或內(nèi)在彈性(比如塑料)過度時(shí)，一般的流動(dòng)性能導(dǎo)致永久的球變形或?qū)е略碱w粒形狀的部分彈性回復(fù)(回彈)。這種現(xiàn)象使得復(fù)合材料的相分離成分易于使用已知的和固定的技術(shù)——比如基于機(jī)械、水壓或氣壓——來排序。所描述的方法通過根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡(jiǎn)易性和功能性來區(qū)分，導(dǎo)致相應(yīng)的簡(jiǎn)單的無疑的操作。所描述的轉(zhuǎn)子設(shè)備的概念和結(jié)構(gòu)的意圖簡(jiǎn)單性使得其技術(shù)實(shí)現(xiàn)不具有難度。使用材料科學(xué)的知識(shí)，包括熱處理過程、計(jì)算機(jī)-和仿真輔助-設(shè)計(jì)優(yōu)化以及過程參數(shù)的可能的修正和優(yōu)化將進(jìn)一步增加預(yù)期的功效。用于執(zhí)行上述方法的裝置，其中轉(zhuǎn)子內(nèi)的復(fù)合材料或混合物的輸送路徑對(duì)著處理空氣的流動(dòng)路徑引導(dǎo)，并且物料進(jìn)給裝置布置在轉(zhuǎn)子的頂部區(qū)域內(nèi)，落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。輸送路徑將被放置在兩個(gè)分開一定距離放置的相對(duì)可移動(dòng)的壁面之間，由此相互錯(cuò)開的擋板面從兩側(cè)突出到輸送路徑中。根據(jù)本發(fā)明的其它特征，壁面同軸彎曲和/或可在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于核心過程和分離器的簡(jiǎn)單性，并且由于顯而易見的大通過效率，所致的分離的費(fèi)用實(shí)際上相對(duì)較低。相應(yīng)的費(fèi)用相當(dāng)于資源，比如輸送、能量和人力的需求(通常伴隨著物資的消耗)、水、空氣和土地的消耗、替代作用等的最終總消耗量，結(jié)果相當(dāng)于對(duì)整個(gè)環(huán)境的影響。如果成功的處理廢品流和它們轉(zhuǎn)化稱為有用的材料流的數(shù)量增加為該處理的經(jīng)濟(jì)吸引力的結(jié)果，所得替代當(dāng)然將導(dǎo)致相應(yīng)的初級(jí)資源的消耗減少。本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、特性和細(xì)節(jié)將在下面參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例描述中變得清晰，其中圖1是復(fù)合元件對(duì)著擋板壁打碎的三個(gè)步驟的過程順序的草圖。圖2顯示了送入到擋板壁的復(fù)合元件的四個(gè)階段的變化。圖3在處理中的旋轉(zhuǎn)擋板面的頂部示意圖。圖4是顯示轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖的示意圖。圖5-圖8是不同工序的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1，厚度為e的復(fù)合板條10，其具有每側(cè)被PE層12所覆蓋的鋁合金中間層14，在傳輸方向x被送入到與所述傳輸方向交叉的擋板壁20。由于加速撞擊、對(duì)著擋板壁20的撞擊的突然停止以及在復(fù)合板條10的層12和14之間導(dǎo)致的撞擊波的效力，不同材料的物理差別——比如厚度、彈性、塑性等——被利用，使得由于復(fù)合板條10的元件12、14的不同特性，所述元件分開。通過對(duì)著擋板壁20的撞擊，材料易于變形——比如鋁層14——變形，因此彈性材料——即兩個(gè)塑料層12——吸收撞擊能量，結(jié)果這些PE層12不能承受任何——或只是輕微的——對(duì)其結(jié)構(gòu)的改變。如果復(fù)合材料10這樣處理，金屬層14變形，而塑料層12通過回復(fù)力在短暫的變形后回復(fù)原狀。復(fù)合材料12和14的不同行為使得在兩者之間產(chǎn)生剪切力，將層12和14沿它們的相界分開。混合物中，打碎不會(huì)發(fā)生；然而，因?yàn)樗鼈兊奈锢聿町?，在混合物中的材料也呈現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)。這種方式——依賴上述物理特性——產(chǎn)生不同的材料特征結(jié)構(gòu)。圖1中的步驟b)顯示了鋁層14的可觀的永久的變形以及兩個(gè)塑料層12的非常短暫的變形；在層12和14的材料之間的相界產(chǎn)生剪切力。在圖1的步驟c)，兩個(gè)鋁層14——現(xiàn)在是球形——和逆著撞擊方向x反彈的塑料層12，塑料層12由于回復(fù)力使得從步驟b)的變形情況再次延展。金屬變形因而獲得了由壓制金屬層14所致的球形結(jié)構(gòu)；現(xiàn)在這些球的直徑是處理前的平面結(jié)構(gòu)的先前尺寸的倍數(shù)。描述的變化在圖2中更清楚。步驟a)顯示了具有板條狀層12和14的初始產(chǎn)物10，在b)中，可以看到順序的分裂；層12裂開，中間A1層14開始對(duì)著撞擊方向x卷曲成舌頭狀樣式。在步驟c)中，中間層14的輪廓愈加為球形并且在步驟d)中，它形成了球形14；層12已經(jīng)回復(fù)——如上所述——為其原來的形狀。在圖3中，擋板面24和24a，相對(duì)排列，從平行彎曲并且以凈徑向距離a間隔的兩個(gè)壁面22和22a以水平距離b分開伸出，壁面22之一相對(duì)于另一壁面22a在y方向以及在復(fù)合材料10的輸送方向x轉(zhuǎn)動(dòng)。由z標(biāo)記指示顆粒的撞擊動(dòng)作的線。在圖4中示出了轉(zhuǎn)子26繞著轉(zhuǎn)子軸A旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向y1，材料的混合物從上方標(biāo)號(hào)30處送入到轉(zhuǎn)子26。混合物的復(fù)合材料10由重力向下導(dǎo)入——螺旋輸送路徑由標(biāo)號(hào)32示出。復(fù)合材料10在轉(zhuǎn)子腔28中的停留時(shí)間受到上升的空氣的影響，并且易于分散的顆粒和粉末在氣旋中被帶走，在36處離開具有處理空氣的轉(zhuǎn)子26。處理的能量回收可以從圖5中看出；這里沒有示出的是在使用拆包機(jī)(baleopener)——可選的是球類壓碎機(jī)(ball-typecrusher)的形式——和干燥臺(tái)(dryingstation)、預(yù)粉碎機(jī)(pre-disintegrator)、鐵分離器(Feseparator)以及非鐵材料截?cái)鄼C(jī)(non-ferrousmaterialscutter)的機(jī)械預(yù)處理中的正常順序的步驟。從干燥機(jī)開始，廢品到達(dá)過濾器而有用的可回收材料從截?cái)鄼C(jī)送到機(jī)械處理站。在非鐵材料截?cái)鄼C(jī)下面布置的是熱回收站，用于可回收的物質(zhì)比如能量(殘留的有機(jī)材料)。所描述的成分是混合器或者被用于旋轉(zhuǎn)管道汽化(rotating-pipegasification)或者流動(dòng)床燃燒(fluidizedbedcombustion)的工作站44跟隨的計(jì)量裝置42前面的加料裝置40。該工作站產(chǎn)生殘?jiān)蛘呋覡a，還有送入燃燒爐46中的空氣。從后者流出的蒸汽到達(dá)用于產(chǎn)生電力的汽輪機(jī)48。從燃燒爐46中移去的熱量被送入到機(jī)械預(yù)處理過程50。在這個(gè)流程圖的下部區(qū)域中，示出了來自旋轉(zhuǎn)管道汽化處理44的殘?jiān)突覡a通過排出管道52送入到KBS1處理——用于制造陶瓷或水硬性粘結(jié)料(hydraulicbinder)；這個(gè)步驟在圖6中示出。這里在混合器或加料裝置40a中提供附加料。混合后，在計(jì)量裝置42a中進(jìn)行計(jì)量，由此，粒狀材料到達(dá)研磨機(jī)54，研磨機(jī)54生成水硬性粘結(jié)料。根據(jù)圖7在機(jī)械處理階段，在出口31處鐵截?cái)嗥?Fecutter)30跟隨粉碎機(jī)28a，用于機(jī)械粉碎的工作站36a位于出口31，該工作站36a被非鐵材料剪斷器32a所跟隨。在這個(gè)工作站，一方面非鐵成分和塑料成分分離，另一方面可回收成分為能量的形式。非鐵碎片進(jìn)入到篩選站58，其具有臺(tái)式分類裝置(tablesortingdevice)16，由此，銅、輕金屬和各種重金屬的碎片都被移除。塑料成分從非鐵材料剪斷器32a到達(dá)分離器62，其將這些成分分離為PE、PP、PS、PET和PVC的碎片。這些物質(zhì)在每種情況下被送入混合站，由此相應(yīng)的顆粒被移除。圖8示出了家庭垃圾的處理流程圖。這些廢品在64處作為輸入材料送入機(jī)械預(yù)處理；有用的可回收材料比如金屬、塑料混合物等——特別是重金屬——通過排出口66到機(jī)械處理站70，也可以由預(yù)分類工業(yè)廢品69到達(dá)機(jī)械處理站70。重金屬從廢品中移除，并且生成作為用于水硬性粘結(jié)料的初始材料的殘?jiān)焚|(zhì)材料。可回收為能量的物質(zhì)通過排出口68排出以進(jìn)一步的處理。有用的可回收材料的碎片被機(jī)械處理并分離到最多4種碎片，分別為71(金屬)、71a(塑料)和71b(礦物料)。還有一類是可回收為能量的碎片，其通過線72從排出口68處理為這粒狀材料。可回收為能量的物質(zhì)的聚集的碎片在工作站74通過能量處理裝置被處理，所得的熱能在76送回到機(jī)械分離處理。來自能量回收處理站74的殘?jiān)鸵堰^濾的粉末到達(dá)具有KBS處理的工作站53，由此，水硬性粘結(jié)料被提煉出來。權(quán)利要求1.一種用于處理廢棄產(chǎn)物和再循環(huán)固體有機(jī)或無機(jī)材料、或復(fù)合材料、或其混合物的產(chǎn)物的方法，其特征在于在復(fù)合材料或混合物中，組成物的打碎或分離是通過撞擊由一種突然中斷所述復(fù)合材料或混合物流的裝置來實(shí)現(xiàn)的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在反向旋轉(zhuǎn)的上升流動(dòng)路徑(34)的處理空氣被送入到螺旋形的向下輸送路徑(32)中，該路徑在具有垂直軸(A)的轉(zhuǎn)子(26)內(nèi)產(chǎn)生。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于逆著轉(zhuǎn)子(26)的擋板壁(20)在復(fù)合材料的層之間產(chǎn)生撞擊波。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于兩個(gè)同軸并且彼此以徑向距離(a)布置的壁面(22，22a)相對(duì)繞它們的軸旋轉(zhuǎn)，并且被離心力移動(dòng)的復(fù)合材料或混合物移動(dòng)并在從擋板壁徑向突出的擋板面(24)之間打碎。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于當(dāng)復(fù)合材料(10)逆著擋板壁(20)撞擊時(shí)被打碎，并且其金屬成分變形為類球形狀(圖1)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在變形過程中層狀金屬組成物卷曲(圖2)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的任何一個(gè)所述的方法，其中在分離或者打碎過程前，復(fù)合材料或混合物被粉碎，其中復(fù)合成分的顆粒尺寸減小到10mm-50mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于復(fù)合成分在分離或打碎過程前要經(jīng)過熱預(yù)處理。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于從分離或打碎過程排出的材料要經(jīng)過分離和/或篩選處理。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于從分離或打碎過程排出的材料要經(jīng)過用于分離非鐵金屬的處理。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于在分離臺(tái)上和/或通過流動(dòng)床分離器來執(zhí)行分離。12.根據(jù)權(quán)利要求9-11任何一個(gè)所述的方法，其特征在于金屬和/或塑料部分在分離后被壓實(shí)。13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任何一個(gè)所述的方法，其特征在于塑料材料通過渦輪層分離器和/或鑒別來相互分離。14.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于金屬和/或塑料成分在分離后壓出。15.一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)的方法的裝置，其特征在于在轉(zhuǎn)子(26)的內(nèi)部(28)，復(fù)合材料(10)或混合物的輸送路徑(32)定向在處理空氣的流動(dòng)路徑(34)的相反方向。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在物料進(jìn)給裝置(30)布置在轉(zhuǎn)子(26)的頂部區(qū)域內(nèi)。17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征在于輸送路徑(32)在兩個(gè)分隔距離(a)的可相對(duì)移動(dòng)的壁面(22，22a)之間放置，由該兩個(gè)壁面(22，22a)擋板面(24，24a)在兩側(cè)上突出到輸送路徑內(nèi)，并相互錯(cuò)開。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于壁面(22，22a)同軸彎曲。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的裝置，其特征在于壁面(22，22a)在轉(zhuǎn)子(26)的旋轉(zhuǎn)方向(y1)可樞軸旋轉(zhuǎn)。全文摘要公開了一種用于處理包括固體有機(jī)和無機(jī)材料或者復(fù)合材料或其混合物的廢料和殘余物質(zhì)的方法。根據(jù)本發(fā)明方法，突然中斷復(fù)合材料或混合物流動(dòng)的裝置通過撞擊分裂或分離組成物。處理空氣被送入到和運(yùn)輸路徑(32)向反的上升流動(dòng)路徑(34)中，其中運(yùn)輸路徑(32)設(shè)置為在具有垂直軸(A)的轉(zhuǎn)子(26)內(nèi)的向下螺旋形式，因而在轉(zhuǎn)子(26)的撞擊壁上撞擊波產(chǎn)生在復(fù)合材料的層之間。另外，兩個(gè)徑向相隔同軸放置的壁面相對(duì)繞著其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，被離心力所移動(dòng)的復(fù)合材料和混合物開始運(yùn)動(dòng)、并在從撞擊壁徑向突出的撞擊面之間分裂。文檔編號(hào)B09B3/00GK1649673SQ03809857公開日2005年8月3日申請(qǐng)日期2003年4月30日優(yōu)先權(quán)日2002年5月4日發(fā)明者克里斯托弗·穆特,基·L·塔恩申請(qǐng)人:克里斯托弗·穆特