專利名稱：由廢料制成固體燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由城市垃圾等廢料制成固體防腐燃料的方法，按照該方法，至少一部分廢料分離及形成均勻的材料，所述的材料與生石灰或含有成自由態(tài)或化學(xué)結(jié)合形式的氧化鈣的物質(zhì)中選出的至少一種礦物質(zhì)混合，并把如此得到的混合物在壓力下壓實，并把最后操作得到的壓實的混合物加熱到一定溫度，保持一定時間，足夠使所述的礦物與廢料反應(yīng)并把廢料的濕度降到預(yù)定值。
已有人提出由廢料制造固態(tài)穩(wěn)定及特別防腐的燃料的方法，包括把預(yù)先粉碎，并至少部分除去不可燃的和/或可再用的物質(zhì)，如金屬等的廢料與生石灰或含自由態(tài)或化學(xué)結(jié)合形式的氧化鈣的物質(zhì)反應(yīng)，該反應(yīng)是在與生石灰或含氧化鈣的物質(zhì)緊密結(jié)合的粉碎的廢料的壓實前后進(jìn)行的。
這類方法在德國專利申請DE-A-3226798及國際專利申請WO-A-84/00976中已有說明。
另一方面，瑞典專利665785公開了一種把廢料轉(zhuǎn)變成在水中不溶的固體惰性材料的方法，其中廢料在磁選移去鐵基金屬物前后進(jìn)行粗粉碎，隨后干燥，接著進(jìn)行二次粉碎，粉碎成細(xì)粉，再加入生石灰，最終混合物在壓力下制粒以得到小的圓柱形顆粒，隨后在250-300℃之間進(jìn)行熱處理。
US4898615公開了一種制造水泥的方法，其中，作為焙燒爐中附加的固體燃料，清除掉金屬成分的磨碎廢料的混合物在130-230℃下熱處理得到的產(chǎn)品，與氧化鈣或含氧化鈣的物質(zhì)混合，混合物還可包含其它添加劑，特別是粘土和粘結(jié)劑及流動性的調(diào)節(jié)劑，并在熱處理前制成粒。
這些方法的目的是避免例如把廢料放在傾倒場地及在焚燒爐焚燒的經(jīng)典方法的已知缺點，而解決消除非均質(zhì)的固體，特別是家庭垃圾等易腐爛的廢料的問題。
但是這些已知方法不可能在經(jīng)濟(jì)收益條件下進(jìn)行工業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，以及不可能使得到的產(chǎn)品有足夠穩(wěn)定的質(zhì)量。
本發(fā)明的具體的目的是用對一定設(shè)備可以用工業(yè)規(guī)模進(jìn)行大的處理容量的處理廢料的方法，可改進(jìn)使用的機(jī)器的壽命及降低維修成本及能源消耗，在家庭廢料或有類似的物理化學(xué)成分其它廢料之類的廢料塊的基礎(chǔ)上，這些廢料是非均質(zhì)的和有可變化的成分，特別依據(jù)廢料的來源及季節(jié)而言，在這一基礎(chǔ)上來制得固態(tài)的、均勻的、生化穩(wěn)定的、易于儲存及運輸?shù)娜剂?，這種燃料有熱值在很窄的預(yù)定范圍內(nèi)特別穩(wěn)定的成分。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種由城市垃圾等廢料制造固體防腐燃料的方法，按照該方法，至少一部分廢料分離及形成均勻的材料，所述的材料與生石灰或含有成自由態(tài)或化學(xué)結(jié)合形式的氧化鈣的物質(zhì)中選出的至少一種礦物質(zhì)混合，并把如此得到的混合物在壓力下壓實，并把最后操作得到的壓實的混合物加熱到一定溫度，保持一定時間，足夠使所述的礦物與廢料反應(yīng)并把廢料的溫度降到預(yù)定值，其特征在于把廢料變成分離狀態(tài)的操作至少在兩個緊接的步驟中進(jìn)行，第一步驟包括切碎，在切碎后的至少一個步驟包括粉碎，和在所述的粉碎步驟前進(jìn)行至少一個移去電池的步驟及至少一個移去鐵基金屬的步驟。
按照本發(fā)明一個實施例，對由所述的粉碎得到的產(chǎn)品進(jìn)行至少一個操作步驟以便移去可能包含在產(chǎn)品中的玻璃、陶瓷及非鐵金屬顆粒。
最好所述的操作步驟包括一光密度分類。
按照一個最佳實施例，所述的粉碎的產(chǎn)品在進(jìn)行移去玻璃、陶瓷及非鐵金屬顆粒操作步驟前進(jìn)行移去至少一部分塑料的步驟。
最好，所述的移去塑料的步驟后接著把分出的有控制的一部分塑料再返回到廢料中以調(diào)節(jié)料中塑料的含量。
本發(fā)明可充分利用廢料的價值及使用其成分。特別，分離上述成分可以高分離標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，其有高達(dá)98-99％的相當(dāng)高的回收率。在回收惰性產(chǎn)品的分廠失效情形下，得到的分離質(zhì)量允許把就以后的回收和/或利用而言，明顯不同的、均質(zhì)的及經(jīng)鑒別的分離出的物質(zhì)和/材料儲存起來。另外，也必須注意分離可不要求手工介入完全用機(jī)械自動進(jìn)行，因此從經(jīng)濟(jì)的角度及職工健康的角度而言是很有利的方面。
本發(fā)明還包括一個重要的生態(tài)學(xué)方面，特別就污染物的百分比及總量言，電池是家庭垃圾中主要的污染成分。
分離出并控制地再加入塑料允許控制相應(yīng)的化學(xué)成分及得到的燃料產(chǎn)品的熱值。由于塑料有高能量并且其成分如果在燃燒過程中一定時刻濃縮則會產(chǎn)生問題。
通過不是限制本發(fā)明的參照附圖的詳細(xì)說明，可以更清楚地理解本發(fā)明，附圖中

圖1是示出按照本發(fā)明的方法的一個實施例的特定階段的方框圖。
按照圖1的實例，例如由市政垃圾傾倒車收集的垃圾卸到一個或幾個裝料漏斗(未示出)中，并送到切碎機(jī)1中，這些垃圾已預(yù)先進(jìn)行過分類以便除去可再用及回收的物品，例如有相當(dāng)尺寸的物品或物品部件。切碎機(jī)可是任何合適的類型，特別是已知類型的，特別允許打開裝滿垃圾的塑料袋，以減小垃圾中的大塊部分并可破碎織物及塑料板。應(yīng)注意對一定的材料塊起到這種切碎機(jī)作用要求的機(jī)械能比現(xiàn)有技術(shù)原用的粉碎機(jī)或研磨機(jī)需要的能量小。
在切碎后，垃圾堆進(jìn)行在分離裝置2中移去電池的操作步驟，這種分離裝置2也可是任何合適類型的，例如包括測殘余電流的裝置的裝置。
因此，所有電池可從垃圾堆中除去并送到回收廠，而其余垃圾部分送到一個移動鐵基金屬的分離裝置了，例如一磁選裝置。
隨后，垃圾部分在磨碎機(jī)4中粉碎及磨碎。最好，用一轉(zhuǎn)動的錘式粉碎機(jī)作為磨碎機(jī)，把垃圾顆粒尺寸減小到小于25-35mm。
應(yīng)注意首先用切碎代替原有的磨碎或粉碎有相當(dāng)重要的優(yōu)點。特別，對一定的綜合輸出，由切碎機(jī)及其下游的磨碎機(jī)總體的能量消耗大大地降低而相當(dāng)?shù)卦黾右欢C(jī)械功率的裝備的容量。
另外，從磨碎機(jī)出來的材料顆粒的粒度的規(guī)則性得到相當(dāng)改進(jìn)，同時增加磨碎機(jī)壽命及必要的維修工作之間的間隔。
另一方面，用切碎機(jī)代替初級磨碎機(jī)可以直接回收的方式隨后回收金屬。
也應(yīng)注意在磨碎前切碎及分離出鐵基金屬允許避免現(xiàn)有技術(shù)的初級磨碎所包含的可能的危險，例如相當(dāng)大的尺寸的硬材料塊的突出及磨碎機(jī)元件的機(jī)械斷裂，以及磨碎未分類的家庭垃圾時增加爆炸及著火的危險。
最好用至少兩個磨碎機(jī)交替工作以避免維修及更換消耗部件時使處理流程停止。
在通過磨碎裝置4后，垃圾送到分類裝置5進(jìn)行尺寸分類，這種分類裝置可是任何合適的類型。該裝置把顆粒分成兩部分，也就是一部分大于預(yù)定尺寸(例如25mm)，再返回到切碎機(jī)1前(或可返回到磨碎機(jī)4，或在分離裝置2，3前)，另一部分是小于預(yù)定尺寸的，送到分類裝置6。該分類裝置6可以是一個測光密度裝置，其可分離出玻璃、陶瓷顆粒以及其它特性的惰性異質(zhì)材料塊，并且也包括渦流裝置，它可把金屬及非鐵金屬材料與其它磨碎的垃圾物分開。以這種方式分離的玻璃、陶瓷及惰性異質(zhì)物質(zhì)也可收集及回收。
隨后，在裝置7中把塑料與其它垃圾材料分開，并送到一收集箱8。分類裝置7可以是任何合適的類型，并且最好選擇成允許例如借助于塑料的靜電性能分離出含在垃圾料中的塑料總重量的80％(重量)。
在收集箱8中收集的塑料材料的全部或部分可以預(yù)定的流率或限定的量再返到在分類裝置7的管線下游的垃圾料中，而這些塑料的其余部分可提出裝置進(jìn)行回收。
因此，得到了已清除掉開始的垃圾料中包含的幾乎全部金屬及玻璃和陶瓷以及其它惰性物質(zhì)的垃圾料。
在垃圾料中的塑料量調(diào)整到一恒整定值使垃圾料的特性有重要的改變，這一特點對得到最終燃料產(chǎn)品是需要的。特別是，這一調(diào)整可使產(chǎn)品的化學(xué)成分及熱值最佳化及受控制。
之后，將一定量的生石灰形式的氧化鈣或含氧化鈣的物質(zhì)或包含自由態(tài)或化合物形式的氧化鈣的多種物質(zhì)的混合物加到垃圾料中。
為此，現(xiàn)在，在混合裝置10中對垃圾料及來自供料箱9中的添加物質(zhì)的緊密混合物取樣。
相對垃圾重量加入垃圾料中的生石灰的比例有利地為3-10％(重量)，最好是4-5％(重量)。
加入CaO，它與垃圾料的整個燃燒部分緊密地混合使后者生化穩(wěn)定，這對得到的產(chǎn)品的儲存性很重要，還改善了燃燒時易燃性及使產(chǎn)品的反應(yīng)最佳化，因而使產(chǎn)生的煙純化。
除了生石灰或含氧化鈣的其它一種或多種物質(zhì)，還有其它物質(zhì)可加到垃圾中，特別是可加一種或多種礦物或有機(jī)物，對于隨后垃圾及氧化鈣混合物的顆粒化用作粘結(jié)劑。作為附加的礦物，可用例如粘土物質(zhì)如含鈣或鈉的膨潤土。作為有機(jī)粘結(jié)劑，可用例如纖維素物質(zhì)如甲基纖維素和羧甲基纖維素，或其它的蒸餾淀粉，如木薯淀粉。同樣地，還可以用其它的合適的粘結(jié)劑，特別是合成樹脂，如尿醛樹脂，密胺醛樹脂或酚醛樹脂，聚乙烯醇，或者再加硅酸鉀或硅酸鈉。
之后，對垃圾，氧化鈣(或氧化鈣的礦物)和可能至少一種粘結(jié)劑和/或至少一種上述的添加劑的物質(zhì)混合物進(jìn)行壓縮加工，例如在制粒裝置11中加工，以形成這些混合物的顆粒，例如可以是長度為5-20mm長及直徑為3-15mm的圓柱體。最好，用一種工業(yè)型的制粒機(jī)作為制粒裝置，可在150-900bar之間的壓力下進(jìn)行制粒。用其它類型的壓機(jī)，可把制品制成合適尺寸的團(tuán)塊。
另外，上述混合及制粒步驟可以組合成單一步驟，其在一個把裝置10，11的作用組合起來的合適裝置中進(jìn)行。
在制粒后，材料在加熱爐12中進(jìn)行熱處理。最好，該裝置包括一轉(zhuǎn)動燒結(jié)爐，其軸線與水平線稍微傾斜相交，并裝有燃燒器，其火焰被導(dǎo)向沿進(jìn)行熱處理的物質(zhì)正向或反向流動的方向的爐子的軸。
這一處理最好在約15-45分鐘的時間內(nèi)進(jìn)行，以這種方式，離開爐子的產(chǎn)品的溫度在100-150℃之間。處理溫度必須相當(dāng)?shù)鸵员苊饫煞种稹?br> 這樣處理的產(chǎn)品是生物學(xué)穩(wěn)定的燃料，特別在不受天氣影響密封儲存時能防腐。因此可沒有破壞地保存及運輸，特別是不會放出氣體物質(zhì)，和實際上沒有任何氣味。
根據(jù)廢料的一定的平均的開始成分的操作條件，這種方式得到的熱值(或卡路里值)基本是穩(wěn)定的，并可在3000-4000Kcal/kg范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
離開熱處理裝置，該產(chǎn)品可像固體燃料一樣使用或儲存和運到使用場所，例如水泥廠的爐子或與燃料制造廠有一段距離的熱動力廠。
應(yīng)該注意該燃料產(chǎn)品燃燒得到的灰與制造水泥料的物質(zhì)(生石灰和粘土)的原始混合物完全混合，而沒有明顯地改變最終得到的熟料。因此，使用該產(chǎn)品作為水泥廠爐子的燃料構(gòu)成該產(chǎn)品很有興趣的潛在的開放的用途。另一方面，在產(chǎn)品用作其它類型的廠(如熱動力廠)的燃料時，通過把灰結(jié)合進(jìn)制造水泥熟料的原始料中可完全除去灰而沒有任何污染的危險，或作為粘結(jié)劑加在如磚等產(chǎn)品的水泥部分的成分中。
在本發(fā)明范圍內(nèi)可對上述方法的細(xì)節(jié)改型。
特別是這些改型可構(gòu)成某些操作步驟的次序顛倒以及代替某些步驟。
例如，分離電池的步驟2及分離鐵基金屬的步驟3可倒轉(zhuǎn)，和這兩步驟(或其中的一個步驟)可在切碎步驟1之前進(jìn)行。
磨碎步驟可分成幾個步驟進(jìn)行，各步驟與前面的磨碎步驟相比減小了塊或材料顆粒的尺寸。
光密度分類操作可不在分離塑料的步驟7之前進(jìn)行，而可在其后進(jìn)行。
把收集箱8收集的部分塑料再返回到垃圾料中是選擇性的操作，也可以簡單地通過對分離塑料的步驟7的操作條件進(jìn)行工作而在把塑料返回到混合爐10之前調(diào)節(jié)垃圾料中的塑料的含量。
關(guān)于進(jìn)行處理的廢料的性質(zhì)，可以用不僅家庭垃圾也可用有可比性能的其它的固體廢料，例如農(nóng)業(yè)廢料、林業(yè)或園林廢料，某些工業(yè)廢料，手工產(chǎn)品，如紙板廠或造紙廠的廢料，以及皮革業(yè)的廢料等。
在所有這些應(yīng)用中，本發(fā)明允許在經(jīng)濟(jì)收益條件下最有利地回收和利用惰性部分及可燃燒部分。
按本發(fā)明方法得到的燃料，要比工業(yè)國家焚燒未分類的城市廢料要求不太復(fù)雜及不太麻煩的充分利用能源的裝置。從固體燃料的燃燒導(dǎo)致殘余物，其成分可得到充分利用，其減少的量導(dǎo)致降低可能的最終儲存成本及簡化了相應(yīng)的工藝。因此，本發(fā)明也提供了對于有問題的及昂貴的消除由焚燒未分類的城市廢料產(chǎn)生的灰及其它殘余物的替代方案。
權(quán)利要求
1.一種由城市垃圾等廢料制造固體防腐燃料的方法，按照該方法，至少一部分廢料分離及形成均勻的材料，所述的材料與生石灰或含有成自由態(tài)或化學(xué)結(jié)合形式的氧化鈣的物質(zhì)中選出的至少一種礦物質(zhì)混合，并把如此得到的混合物在壓力下壓實，并把最后操作得到的壓實的混合物加熱到一定溫度，保持一定時間，足夠使所述的礦物與廢料反應(yīng)并把廢料的溫度降到預(yù)定值，其特征在于把廢料變成分離狀態(tài)的操作至少在兩個緊接的步驟中進(jìn)行，第一步驟包括切碎，在切碎后的至少一個步驟包括粉碎，和在所述的粉碎步驟前進(jìn)行至少一個移去電池的步驟及至少一個移去鐵基金屬的步驟。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于對由所述的粉碎得到的產(chǎn)品進(jìn)行至少一個操作步驟以便移去可能包含在產(chǎn)品中的玻璃、陶瓷及非鐵金屬顆粒。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述的操作步驟包括一光密度分類。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其特征在于所述的粉碎的產(chǎn)品在進(jìn)行移去玻璃、陶瓷及非鐵金屬顆粒操作步驟前進(jìn)行移去至少一部分塑料的步驟。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述的移去塑料的步驟后接著把分出的有控制的一部分塑料再返回到廢料中以調(diào)節(jié)料中塑料的含量。
全文摘要
由廢料制成防腐燃料的方法，廢料首先在切碎機(jī)(1)切碎，接著在裝置(2)中移去基本上全部電池。在用磁選裝置(3)除去鐵基金屬后把廢料裝到磨碎裝置(4)內(nèi)。之后進(jìn)行尺寸分類(5)及密度分類(6)，移去塑料(7)。生石灰加到混合器(10)中，隨后廢料用壓力制成粒狀(11)，及進(jìn)行熱處理(12)。即使廢料原料的成分變化，得到的燃料仍是生物穩(wěn)定的和熱值可調(diào)至穩(wěn)定。
文檔編號B03B9/06GK1152332SQ94195133
公開日1997年6月18日 申請日期1994年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月20日
發(fā)明者貝特朗·雅卡爾, 卡洛·盧伊尼 申請人:?？片斕毓煞萦邢薰?