專利名稱：一種城市固體垃圾的分離和再生利用方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領域，具體地說是一種城市固體垃圾(包括城市工廠廢棄物和生活垃圾)的分離和再生利用方法。
背景技術(shù)：
城市化是經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢，城市的服務功能中最重大的難題就是每天產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物和生活廢棄物的處理問題，全世界都曾犯過類似的錯誤，把垃圾集中到郊區(qū)堆放或掩埋，這不但浪費了資源，也污染了周邊的環(huán)境。近年來，有的國家開發(fā)出垃圾焚燒技術(shù)，不但浪費了大量資源，而且加重了“大氣污染”。對于工廠的固體廢棄物有了一些低值利用。如用發(fā)電廠粉煤灰做輕體磚，用于樓房間壁墻。但像鐵合金廠的有害重金屬廢棄物卻無能為力，像鉻渣、鎘渣、砷渣等都是劇毒物，嚴重污染著地下水，對人類造成極大的危害，高科技發(fā)展的產(chǎn)物、手機、電腦、照相機等電子產(chǎn)品，產(chǎn)生了大量廢電池，這些廢物混入污水和垃圾中，加重了垃圾處理和再生利用的難度。
這些城市垃圾包含著地球上最重要的各種元素，如何既保護城市環(huán)境又使這些寶貴資源再生利用，是現(xiàn)代城市垃圾處理科學的雙重目標。
我國是一個人均占有資源偏少的國家，又是一個有13億人口的大國。我們在城市化過程中欠的環(huán)保帳更大，至今沒有一個完整的綜合治理方案。搬來的許多外國方案沒有一個能真正保護環(huán)境和資源。
申請人于1996年申報了“利用霞石制備微晶玻璃的專利及設備”發(fā)明專利，2001年授權(quán)，專利號為96115271.0；以后接著申報了霞石微晶玻璃的三個專利，專利申請?zhí)柗謩e為ZL98114113.1、02158973.7、03134115.2。這四個專利核心是利用霞石礦的尾礦粉添加工業(yè)廢棄物，如發(fā)電廠粉煤灰、冶金爐渣和選礦尾砂來生產(chǎn)高性能的微晶玻璃制品。本發(fā)明申請就是城市垃圾與霞石微玻技術(shù)結(jié)合起來的綜合處理和再生利用技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種城市固體垃圾的分離和再生利用方法及其專用設備，將城市垃圾包括工業(yè)廢物和生活廢物分別進行再生利用，生產(chǎn)高性能的新型復合材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種城市固體垃圾的分離和再生利用方法，1)將城市垃圾切碎成不大于10cm的碎片，碎片在水中強力攪拌清洗后，再在沉淀池中進行沉淀浮選；2)漂在水上的垃圾碎片送入混料機中，按重量百分比加進粉煤灰、低融點玻璃粉和化學調(diào)節(jié)劑，垃圾碎片30-40％、粉煤灰35-45％、低融點微晶玻璃粉20-30％、化學調(diào)節(jié)劑5-15％，在100-120℃，2～3MPa的壓力條件攪拌熱擠壓成型，按不同用途擠出管材、板材或異型材；微晶型低融點玻璃粉組成為霞石20～25％，硝石15～20％，鉛鋅礦40～45％，釩鈦型鐵渣10～15％；(各種礦石粉的粒度為70-120目)化學調(diào)節(jié)劑為按重量比，氫氧化鈉∶脂肪酸∶聚乙烯醇∶石墨＝1∶0.8-1.2∶0.8-1.2∶0.8-1.2；如果是異型材要多一道壓型工藝，即將擠出機擠出的散料放到模具中用四柱式壓機壓型即成。
3)沉淀池最低層的重質(zhì)無機物送入化料爐中，在1900-2100℃下形成霞石微晶玻璃，化料爐內(nèi)的物料重量組成為，霞石粉25-35％，重質(zhì)無機物35-45％，鉻渣或赤泥15-25％，純堿4-6％，石灰石4-6％；4)在重質(zhì)無機物上層的垃圾中的食物、青菜類、紙類細末送入沼氣池中作為發(fā)酵原料；5)沉淀池中的水可送入污水處理系統(tǒng)中進行凈化，可循環(huán)使用。
所述垃圾切碎成碎片的尺寸通常為3～8cm；城市垃圾的整車分離技術(shù)中主要裝置有帶刮刀的轉(zhuǎn)動帶、帶狼牙的滾洞式壓切機、有電加熱裝置的高壓強混機和高壓熱擠出機。
其具體操作過程如下1)將城市垃圾運到處理廠，翻卸到“八”字型的集料槽中，在槽底部有一個刮料帶，刮料帶上帶有尖利的齒刀，將垃圾袋劃破并強制送到裝有狼牙滾筒的壓切機中將垃圾壓扁、壓碎、切成碎片，在壓切機底下設有水池，碎片掉入水中在強力攪拌機的作用下進入脫毒和脫味；再用混流泵將混合物抽到沉淀池中進行浮選；2)漂在水上的有機物垃圾碎片經(jīng)導流槽進入網(wǎng)帶輸送機送到混料機中，按重量百分比加進發(fā)電廠細干粉煤灰和低融點微晶玻璃粉及化學調(diào)節(jié)劑；經(jīng)100-120℃加熱攪拌，然后傳送到熱擠出機中，在2～3MPa的壓力條件下熱擠壓成型，按不同用途擠出管材、板材或異型材；3)沉淀池最低層的重質(zhì)無機物送入化料爐中形成霞石微晶玻璃；()4)在壓、切、攪、抽和水的作用下，已將垃圾中的食物、青菜類、紙類打成細末在沉淀池中沉積在重質(zhì)無機物的上層，可分層取出做沼氣池發(fā)酵原料或其他應用；5)沉淀池中的水可送入城市的污水處理系統(tǒng)中。
本發(fā)明采用的化料爐為超高溫油、電聯(lián)體電極爐(底插式油電聯(lián)體化料爐)，爐內(nèi)壁(即爐膽)為圓筒形，底部插有鉬電極(加熱)，鉬電極與爐體間設置有用于冷卻密封的水封套，爐外壁設置有全保溫層；將最高熔化溫度較普通玻璃電極爐提高300～500℃，氣化接觸面積降低了4/5(氣體揮發(fā)率降低4/5)，電極水封套安全運行率百分百，該爐熱效率可達85～90％，是國內(nèi)外平均水平的近2倍。
所述電極爐的壁磚是采用如下配方熔鑄而成，鋯英砂35-45％，氧化鋯10-20％，氧化鋁25-35％，鉻酸3-5％，精鎢礦粉或精鉬礦粉4-6％，鈮2-4％，鉭2-4％；其較普通電熔鋯剛玉的耐熱腐蝕能力提高2～3倍，熔點提高了200～300℃，可達到1900-2100℃。
若工廠廢棄物成份中無有機質(zhì)時，可不用經(jīng)分離處理即可以與沉淀池中分離出的重質(zhì)沉淀物(泥砂、磚粉、金屬碎片、廢電池、玻璃碎片等)與霞石粉和補添的化學元素進行混拌而進入高溫熔化爐中，經(jīng)2000℃左右高溫，加上該熔化爐的特殊電磁處理，使其中的有毒重金屬與霞石粉等形成新的無毒化合物。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.城市垃圾全部可再生利用。城市生活垃圾中有機物占70％左右，如淀粉(食物)、塑料袋(瓶)、布條(各種纖維)、木屑(舊家俱板)、紙(包裝小盒)等等，這些物質(zhì)如果同無機物(泥砂、玻璃、水泥、磚塊、廢電池、金屬屑……)一起送到熔化爐中化做微晶玻璃，不但增加了焚燒成本，而且影響了霞石微玻的質(zhì)量，并會造成大量的“廢氣”，也是最大的資源浪費；本發(fā)明在城市生活垃圾的處理中將其與無機物同時處理，用有機物垃圾中的塑料做融合劑(不足部分根據(jù)化驗單填加聚乙烯醇)，纖維和其它物品做骨料，填加無機物粉煤灰和低熔點微玻粉做肉料，在熱塑膠結(jié)劑的作用下粘結(jié)而成的有機、無機、高分子為一體的復合材料(經(jīng)水洗后的有機物已脫毒和脫味，少許的重金屬末也因包在塑料和玻璃薄膜中而無法溢出)，其密度為0.5～1.5，彎曲強度超過木質(zhì)膠合板3～4倍，韌性超過鑄鐵2～3倍，硬度接近鋼鐵達到莫氏5.5度，耐熱沖擊超過1000攝氏度，長期使用溫度超過300攝氏度，抗老化能力是塑料的2～3倍，絕緣能力接近陶瓷，是一種低成本，高性能的復合材料；在有機物再生利用的添加物中，本發(fā)明采用低融點微晶玻璃粉，使有機物與粉煤灰的結(jié)合比僅靠塑料融合的產(chǎn)品更耐高溫和老化。
2.本發(fā)明無二次污染，不產(chǎn)生廢氣和廢渣排放，電氣化生產(chǎn)，不需人工分檢，自動化程度高，可與污水處理系統(tǒng)、無機廢渣處理系統(tǒng)同步進行；具有投資小、效益高的特點，是垃圾處理中的一個重大革新。
3.本發(fā)明方法獲取的產(chǎn)品用途廣。
1)由于城市垃圾中含有許多貴金屬元素，又經(jīng)過了比普通玻璃爐高300～500℃的超高溫電磁化作用，該品種的霞石微晶玻璃的性能十分優(yōu)越，可應用在造船、飛機、汽車等制造領域，還可以與銅粉、鋁粉、鐵粉混合壓制粉末冶金磨擦件，亦可應用在坦克、大炮、汽車的防護裝甲，可以應用在其它軍事、航天和機械制造等各個領域。
2)有機、無機、高分子為一體的復合材料(可按不同用途擠出管材、板材或異型材)可生產(chǎn)出多種產(chǎn)品，廣泛應用在下水道、化工廠管道、化工廠容器、建筑用間壁墻板、移動房、廠房、庫房中，還可以應用在家俱、桌椅等學校和辦公領域，可以替代目前的木纖維膠合板，這為節(jié)約資源、凈化環(huán)境開辟了一條新路。
4成本低。本發(fā)明用天然霞石和城市廢棄物中的重金屬取代傳統(tǒng)微晶玻璃原料中的貴金屬成核劑，這不但降低了原料成本80％左右，而且提高了微玻結(jié)晶化進程5～7倍，產(chǎn)量提高5～7倍，產(chǎn)品的力學性能提高2～3倍，綜合制造成本僅是傳統(tǒng)微玻的1/4～1/7；有機垃圾生產(chǎn)出的復合材料較傳統(tǒng)的材料成本低50％，例如管材僅為鑄鐵管的35％。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例城市垃圾的整車分離技術(shù)中主要裝置有帶刮刀的轉(zhuǎn)動帶、帶狼牙的滾筒式壓切機、有電加熱裝置的高壓強混機和高壓熱擠出機。
一種城市固體垃圾的分離和再生利用方法，其具體操作過程如下1)將城市垃圾運到處理廠，翻卸到“八”字型的集料槽1中，在槽底部有一個刮料帶15，刮料帶15上帶有尖利的齒刀，將垃圾袋劃破并強制送到裝有狼牙滾筒2的壓切機3中將垃圾壓扁、壓碎、切成不大于10cm的碎片，在壓切機3底下設有水池14，碎片掉入水中在強力攪拌機13的作用下進入脫毒和脫味(其中可加入清洗劑和脫味劑)，碎片在水中強力攪拌清洗后(沖洗垃圾的廢水可與城市污水處理系統(tǒng)相連進行凈化后反復使用)，再用混流泵4將混合物抽到沉淀池5中進行浮選；2)漂在水上的有機物垃圾碎片經(jīng)導流槽6進入網(wǎng)帶輸送機7送到混料機8中，按重量百分比加進發(fā)電廠細干粉煤灰和低融點微晶玻璃粉及化學調(diào)節(jié)劑，其中垃圾碎片30-40％、粉煤灰35-45％、低融點微晶玻璃粉20-30％、化學調(diào)節(jié)劑5-15％；經(jīng)100-120℃加熱攪拌，然后傳送到熱擠出機9中，在2～3MPa的壓力條件下熱擠壓成型，按不同用途擠出管材、板材或異型材；其形成的有機、無機與高分子材料混合的新型復合材料，其具有既抗氧化、抗老化，又不脆的新特性，其配比中為有機質(zhì)約占30％，無機質(zhì)約占60％，高分子約占10％。
低融點微晶玻璃粉組成為霞石23％，硝石17％，鉛鋅礦45％，釩鈦型鐵渣15％；化學調(diào)節(jié)劑為按重量比，氫氧化鈉∶脂肪酸∶聚乙烯醇∶石墨＝1∶1∶1∶1；所述混料機8為電加熱高壓型混料機，其中的有機物碎片含水份高達30～40％，在加入粉煤灰和低融點玻璃粉后、將頂蓋封閉，在加熱和攪拌過程中將壓力升到2～3Mpa，溫度100-120℃，使有機物中的塑料和低融點玻璃粉液化與其它物質(zhì)融合，該混料機用不銹鋼板焊制，其壁厚不小于6mm。
3)沉淀池最低層的重質(zhì)無機物送入化料爐11中，在1900-2100℃下形成霞石微晶玻璃，化料爐內(nèi)的物料重量組成為，霞石粉25-35％，重質(zhì)無機物35-45％，鉻渣或赤泥15-25％，純堿4-6％，石灰石4-6％；4)在壓、切、攪、抽和水的作用下，已將垃圾中的食物、青菜類、紙類打成細末在沉淀池中沉積在重質(zhì)無機物的上層，可分層取出做沼氣池10的發(fā)酵原料或其他應用；5)沉淀池中的水可送入污水處理系統(tǒng)12中進行凈化，可循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種城市固體垃圾的分離和再生利用方法，其特征在于1)將城市垃圾切碎成不大于10cm的碎片，碎片在水中強力攪拌清洗后，再在沉淀池中進行沉淀浮選；2)漂在水上的垃圾碎片送入混料機中，按重量百分比加進粉煤灰、低融點玻璃粉和化學調(diào)節(jié)劑，垃圾碎片30-40％、粉煤灰35-45％、低融點微晶玻璃粉20-30％、化學調(diào)節(jié)劑5-15％，在100-120℃，2～3MPa的壓力條件攪拌熱擠壓成型，按不同用途擠出管材、板材或異型材；低融點微晶玻璃粉組成為霞石20～25％，硝石15～20％，鉛鋅礦40～45％，釩鈦型鐵渣10～15％；化學調(diào)節(jié)劑為按重量比，氫氧化鈉∶脂肪酸∶聚乙烯醇∶石墨＝1∶0.8-1.2∶0.8-1.2∶0.8-1.2；3)沉淀池最低層的重質(zhì)無機物送入化料爐中，在1900-2100℃下形成霞石微晶玻璃，化料爐內(nèi)的物料重量組成為，霞石粉25-35％，重質(zhì)無機物35-45％，鉻渣或赤泥15-25％，純堿4-6％，石灰石4-6％；4)在重質(zhì)無機物上層的垃圾中的食物、青菜類、紙類細末送入沼氣池中作為發(fā)酵原料；5)沉淀池中的水可送入污水處理系統(tǒng)中進行凈化，可循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市固體垃圾的分離和再生利用方法，其特征在于所述垃圾切碎成碎片的尺寸為3～8cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市固體垃圾的分離和再生利用方法，其特征在于具體操作過程為，1)將城市垃圾運到處理廠，翻卸到“八”字型的集料槽(1)中，在槽底部有一個刮料帶(15)，刮料帶上帶有尖利的齒刀，將垃圾袋劃破并強制送到裝有狼牙滾筒(2)的壓切機(3)中將垃圾壓扁、壓碎、切成碎片，在壓切機底下設有水池(14)，碎片掉入水中在強力攪拌機(13)的作用下進入脫毒和脫味；再用混流泵(4)將混合物抽到沉淀池(5)中進行浮選；2)漂在水上的有機物垃圾碎片經(jīng)導流槽(6)進入網(wǎng)帶輸送機(7)送到混料機(8)中，按重量百分比加進發(fā)電廠細干粉煤灰和低融點微晶玻璃粉及化學調(diào)節(jié)劑；經(jīng)100-120℃加熱攪拌，然后傳送到熱擠出機(9)中，在2～3MPa的壓力條件下熱擠壓成型，按不同用途擠出管材、板材或異型材；3)沉淀池(5)最低層的重質(zhì)無機物送入化料爐(11)中形成霞石微晶玻璃；4)在重質(zhì)無機物上層的垃圾中的食物、青菜類、紙類細末送入沼氣池(10)中作為發(fā)酵原料；5)沉淀池中的水可送入城市的污水處理系統(tǒng)(12)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的城市固體垃圾的分離和再生利用方法，其特征在于所述化料爐為超高溫油、電聯(lián)體電極爐，爐內(nèi)壁為圓筒形，底部插有鉬電極，鉬電極與爐體間設置有用于冷卻密封的水封套，爐外壁設置有全保溫層。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保領域，是一種城市固體垃圾的分離和再生利用方法，1)將垃圾切碎成不大于10cm的碎片，碎片在水中攪拌清洗后，再在沉淀池中進行沉淀浮選；2)漂在水上的垃圾碎片送入混料機中，按重量百分比加進粉煤灰、低融點玻璃粉和化學調(diào)節(jié)劑，垃圾碎片30－40％、粉煤灰35－45％、低融點微晶玻璃粉20－30％、化學調(diào)節(jié)劑5－15％，熱擠壓成型；3)沉淀池最低層的重質(zhì)無機物送入化料爐中形成霞石微晶玻璃；4)在重質(zhì)無機物上層的垃圾中的食物、青菜類、紙類細末送入沼氣池中；5)沉淀池中的水可送入城市的污水處理系統(tǒng)中。本發(fā)明優(yōu)點為城市垃圾全部可再生利用，無二次污染，不需人工分撿，自動化程度高，投資小、效益高。
文檔編號B09B5/00GK1799714SQ20051004562
公開日2006年7月12日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者趙鳳宇 申請人:趙鳳宇