申请日1997.05.07
公开(公告)日2002.11.27
IPC分类号C04B18/30; C02F11/00; B09B3/00
摘要
本发明涉及将城市固体废料(USR)和/或污泥冷态转化为惰性物质的方法，该方法包括以下步骤：将USR和/或污泥从相应的加料管线进料;将物料引入粉碎机内以降低粒度并回收其中所含的水;加入主组分5-10%重量的CaO;加入主组分5-10%重量的CaCO3;加入主组分3-10%重量的聚合物添加剂;将产品输送到成型和贮存步骤。本发明亦涉及实施上述方法的装置及其所得的产品。
翻译権利要求書
1.将城市固体废料(USR)和/或污泥冷转化为惰性物质的方法，该 方法包括以下步骤：
-将USR和/或污泥从相应的加料管线进料;
-将物料引入粉碎机内以降低粒度并回收其中所含的水;
-加入主组分5-10%重量的CaO;
-加入主组分5-10%重量的CaCO3;
-加入20-50%重量的催化剂;
-加入主组分3-10%重量的聚合物添加剂，该聚合物添加剂选自聚乙酸 乙烯酯及其衍生物，聚氨酯及其衍生物以及苯乙烯聚合物及其衍生物;
-将产品输送到成型和贮存步骤。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，沿USR加料管线设有一个 具有用于废料的机械式压缩机的除铁设备以及一个特别是设有四个冠状 切割锤的主粗捣碎机。
3.根据上述任一权利要求的方法，其特征在于，在所说的主捣碎机 下游和所说的粉碎机上游可设有具有收集梳和旋转套筒的旋转除铁设 备、粗物料回收系统及第二捣碎机。
4.根据上述任一权利要求的方法，其特征在于，按照本发明，在粉 碎机下游可设有水回收罐。
5.根据上述任一权利要求的方法，其特征在于，所说的成型和贮存 步骤提供一条产品成型管线，该产品成型管线包括一条设有减湿器组的 造粒管线和/或一条设有模板振动台的制品管线。
6.实施根据上述任一权利要求的方法的装置，该装置包括下列全部 部件或为这些部件的部分组合：
-至少一个，优选两个混凝土池以分别排放USR(城市固体废料)和污 泥;
-至少一台，优选两台设有对传送带装料的料又的移动式高架起重机， 所述传送带设有合适的罐;
-设有向捣碎机加料的加料罐的第一水平传送带;
-位于上述第一传送带上方、具有废料机械式压缩机的除铁设备;
-具有切割锤的粗主捣碎机;
-具有向后面的筛加料的加料罐的第二水平传送带;
-设有收集细物料的梳的除铁设备;
-六角形旋转筛;
-位于旋转筛下方、收集过筛物料将其送往混合器加料传送带的第三 水平传送带;
-第二切割锤捣碎机;
-适于将未过筛的物料带去第二粉碎处理的第四倾斜传送带，沿其所 有长度设有侧壁，设有加料罐，排料箱及带有减速齿轮的电动机;
-适于将粉碎物料送往旋转筛传送带的第五水平传送带;
-设有水回收的粉碎机-加热器;
-适于将粉碎产品送往加料和排料戽斗的第六倾斜传送带;
-CaO(生石灰)储罐;
-CaCO3(碳酸钙)储罐;
-聚合物添加剂储罐;
-最终的一个特定催化剂储罐;
-另外三条传送带，其中两条水平放置而另一条倾斜放置，倾斜传送 带位于戽斗式收集槽下方，将过筛物料以交替方式送往混合器;
-设有支撑件、通道、安全护栏、圆截面卸料斗、观察孔、发动机及 减速齿轮、入口物料称重系统及添加剂雾化系统的桨叶密封性混合器;
-适于将过筛物料送往挤出机的第十水平传送带;
-适于将过筛物料送往制品管线的第十一水平传送带。
说明书
将城市废料和/或污泥冷转化为惰性物质的方法、 实施该方法的装置及其获得的产品
本发明涉及将城市废料和/或污泥冷转化为惰性物质的方法以及实施 该方法的装置及其所得的产品。
众所周知，垃圾对环境有显著的影响，即使已通过通常是昂贵的和并 不充分的培养技术力图使上述的环境生态不平衡性最小亦如此。
防水处理并不能在任何情况下确保理想密封，造成深层内厌氧发酵产 物及有毒产物的渗漏和扩散而形成初始废料。
尽管本领域技术人员已予以重视，但这些问题尚未获得解决，特别是 在与当前城市固体废料堆的应用有关的预测和预防方面(环境恶化、大 气层及水层污染、空中微生物、啮齿类动物等)更是如此，当前特别涉 及人们对于垃圾远离其生活区、工厂、公园等，即远离与人们生活相关 的所有场所的要求。
值得注意的是与此类设施相关的高昂费用及用户费用。应充分考虑购 地、相关工程、人员及机器的管理。
此外，对于公路用户，也不能忽略USR从收集地送往转化站及随后送 往最终垃圾场的运输过程中的问题(每日约有100,000辆运输车)。
如果考虑到意大利日均产生的USR量，其数量极其巨大。
事实上，假定人均0.94kg/日，考虑到人口为50,000,000，平均每 日产生47,000t/日，相当于致密体积约770,000m3/日的废料。
考虑到平均厚度约为5米的致密废料，预计每日要占用地面约150,000 平方米，而该区域的推测恢复需要十年。
当前，上述处理的一种替代方法是焚烧。若焚烧与热回收相关联，其 被称为“热焚烧器”。
有关在塑料物质存在下，由于有大量二氧化碳而消耗大量氧并产生二 噁英而在环境影响下导致生态系统的不平衡可予以否定。
此外，已知污泥和城市固体废料燃烧时产生大量的二氧化硫，导致酸 雨增加，由此排放问题在任何情况下均十分显著且难于处理，而灰渣的 堆放也要求合适的渣场。
本发明解决方案的基础是将废料转化为“初级-次级”物料的观点。
“初级”：由于其回收使之能够用于新的生产循环作为实现新方法的 合适物料。
“次级”：由于它不是在适合于准备将其投放到市场的循环中产生， 而是作为废物，意味着它构成将被弃置的某种废料。
城市固体废料(USR)包括特定的可销售的物品种类，其百分含量可 在小范围内变化。
上述可销售的物品种类亦受到公众习惯的影响。
平均而言，USR包括以下类别：1)灰尘与微细惰性物-13%;2)有机 物-27%;3)木材与植物-3.5%;4)纸张与纸板-25%;5)塑料-10.5%;6) 玻璃与重惰性物-5%;7)织物-4.5%;8)铁质材料-2.5%;9)洗衣机， 家具，弹簧床架等-1%;10)尿布和餐巾-3%;11)多种未分类的物品-5%。
众所周知，再循环观念并未建立任何其它解决方法，而只是对下列物 品进行选择和分别再利用：玻璃，纸张，某些重金属(铁，铝)以及某 些种类代表可合理地再循环但由于选择费用以及所得产品的价值而并不 具有良好的经济利益的塑料物品。
塑料只能送去制造低值产品，玻璃应根据颜色分类，纸张需要高的再 生费用等。
相对于USR，即使生活污泥品质较低，但决不能低估它们所造成的环 境污染问题和高水含量(70/80%)以及随之而来的高运输费用。
与其它有机物一起堆肥的技术有可能获得所谓的高质量堆肥。
对堆肥的低需求及市场疑虑也使该解决方案很成问题且确实不宜作为 常规解决方案。
第一个这类的解决方案已在于1991年4月9日提交、于1994年7月 15日授权的专利号为1,244,506的意大利专利申请N°RM 91A000242 中提出。
在此设想对该方法加以改进以获得更优的最终结果。
根据本发明设想的对转化方法的改进使得能够利用惰性物质，使之得 到广泛应用，甚至作为更有吸引力的无可争辩的“脱除方法”。
根据本发明所设想的技术，即使受到70年代处理放射性和有毒废料 的技术的启发，在工艺方面也与之不同。本工艺采用聚合物添加剂而非 铝-硅酸盐组合物的混合物，所述混合物即使具有良好的惰性化特点，也 不具备而且不能保证本发明解决方案所获得的物理和机械性能。
本发明技术的另一特点是引入一种改进废料与混凝土胶结料之间相互 作用的某些方面的聚合物添加剂。
本发明提出的解决方案在投资和能量利用两方面都是经济的，而且还 具有显著的环境适应性。
一旦由聚合物添加剂与特定催化剂发生惰性化时，上述可销售的各类 物品均与混凝土完全一致。
采用混凝土经本发明方法处理后，污泥也与混凝土完全一致。
本发明的解决方案可在由物理-化学合理性所限定的范围内利用由USR 和/或污泥与混凝土转化所得到的惰性产物之间的适应性。
事实上，惰性化物料允许将同样的适当粉碎的物料以不同的粒度掺在 混凝土胶结料内，促进聚合物添加剂与其催化剂的适应过程。
以上所述使得能够区分所得到的惰性产物与混凝土的掺合过程，所述 混凝土用量与其它物料比例适当，由此证实产品优异的技术和机械效果。
特别地，所实现的优势可分别体现在比重，孔隙率，透气性，凝固性， 导热系数，耐火性，硬度，压缩阻力及加工性能。
根据本发明所获得的产物使得能够将废料不视为混凝土中有待除去的 物质，而是作为水泥的典型组分。
本发明的方法除加热步骤(温度在50/60℃)外，总是在冷条件下实 施，以获得USR和/或污泥的有效操作及转化率。经合适的加热系统(电 阻加热)获得回收蒸汽并在最终产品生产步骤、即在进行颗粒干燥步骤 的地方(温度总是50/60℃)对USR和/或污泥进行干燥和粉碎。上述颗 粒作为惰性物质准备投放市场。
研究显示，鉴于高能耗及缺乏由所述产品的销售得到的回报，许多可 销售物品USR组分的分离和再循环并不方便。
因此，由已知的解决方案不能方便地回收占有机组45%的可回收部分。
实际上，许多实施分离方法的工厂不能脱除回收到的产物，鉴于这些 物料的再利用需要高昂的再生费用，上述产物留在工厂内而未被销售。
由于考虑到复合肥料中所含有的微量塑料、玻璃及重金属，农业人员 不希望处理地面，当前得到的复合肥料亦不能做用作化学肥料。
此即对不能投放到市场的回收物料进行收费并送返垃圾场的原因，这 需要相应的额外费用。
在具有最高热值的部分物料的提取物中所含有的能够被废料能量回收 所利用的唯一组分是RDF(得自废料的燃料)，它用于热电厂、水泥厂等 作为替代燃烧剂。
基于上述考虑，在本发明的方法中提供了对所有这些物质(这些物质 包括包括USR在内的可销售物品种类)进行捣碎，既对干组分又对湿组 分进行，对工段操作工而言，对于干组分即可回收部分进行捣碎在经济 上是合理的。
由此，根据本发明，有可能根据特定要求实施：
a)通过回收可回收部分的USR转化方法;
b)不回收可回收部分的USR转化方法。
对情形(a)，除具有滤器的水离心分离器用来再次利用分离出的过量 水之外，该方法还要求采用能够回收可回收部分(玻璃、纸张、木材、 重金属等)的分离机械。
对情形(b)，该方法不需要上述机械，由此显著降低机械费用及动力 消耗。
此外，在实验室中观察各颗粒的转化阶段，已注意到获得了具有低渗 透性并被高度脱水的颗粒。
进一步证实，在混凝土粒料与水结合及混合时，高浓度“羟基”使混 凝土水合过程更为容易，由此在化学现象之后使产品具有高渗透性。
此外，由于采用众所周知的在11～12之间的很高pH值的混凝土，本 发明方法所得到的产品确保致病微生物或任何类型的细菌不可能成活。
而且，由于极性分子的运输现象仅在两种可能条件下发生：通过“电 位梯度”或通过“浓度梯度”，因所得到的元素受到混凝土固体结构的高 度限制而不会发生运输现象;所以在混凝土结构中以相应氢氧化物形式 存在的重金属均被固定化。
因此，本发明的一个特定目的是提供一种将城市固体废料(USR)和/或 污泥冷转化为惰性物质的方法，该方法包括以下步骤：
-将USR和/或污泥从相应的加料管线进料;
-将物料引入粉碎机内以降低粒度并回收其中所含的水;
-加入主组分5-10%重量的CaO;
-加入主组分5-10%重量的CaCO3;
-加入主组分3-10%重量的聚合物添加剂;
-将产品输送到成型和贮存步骤。
根据本发明，优选进一步加入20-50%重量的合适的催化剂。
同样，根据本发明，所说的聚合物添加剂选自聚乙酸乙烯酯及其衍生 物，聚氨酯及其衍生物以及苯乙烯聚合物及其衍生物。
此外，根据本发明，所说的聚合物添加剂可以“悬浮液”或“溶液” 的形式涂在由待转化的USR和/或污泥得到的产品上。当USR和/或污泥 颗粒与聚合物添加剂进行惰性化时发生“悬浮液”处理，实际上起“涂 抹作用”，由此赋予转化后的颗粒以微孔结构上的低渗透性和低穿透性， 这受限于微涂层(膜);而“溶液”处理能够将大分子从而将其所有的分 子性质限定在微孔隙率和大孔隙率，获得相对于采用“悬浮”聚合物添 加剂得到的简单膜而言确实有效的效果(隔热，渗透性，粘着力等)。
仍根据本发明，沿USR加料管线设有一个具有用于废料的机械式压缩 机的除铁设备、一个主粗捣碎机、特别是具有四个钻心型锤的主粗捣碎 机。
此外，在所说的主捣碎机下游和所说的粉碎机上游可设有具有收集梳 和旋转套筒的旋转除铁设备、粗物料回收系统及第二捣碎机。
而且，根据本发明，在捣碎机下游可设有水回收罐。
还是根据本发明，所说的产品成型管线可提供一条设有减湿器组的造 粒管线和/或一条设有模板振动台的制品管线。
本发明又一特定目的是提供一种实施上述方法的装置，该装置包括：
-至少一个，优选两个混凝土池以分别排放USR(城市固体废料)和污 泥;
-至少一台，优选两台设有对传送带装料的料叉的移动式高架起重机， 所述传送带设有合适的罐;
-设有向捣碎机加料的加料罐的第一水平传送带;
-位于上述第一传送带上方、具有废料机械式压缩机的除铁设备;
-具有切割锤的粗主捣碎机;
-具有向后面的筛加料的加料罐的第二水平传送带;
-设有收集细物料的梳的除铁设备;
-六角形旋转筛;
-位于旋转筛下方、收集过筛物料将其送往混合器加料传送带的第三 水平传送带;
-第二切割锤捣碎机;
-适于将未过筛的物料带去第二粉碎处理的第四倾斜传送带，沿其所 有长度设有侧壁(sides)，设有加料罐，排料箱及带有减速齿轮的电动 机;
-适于将粉碎物料送往旋转筛传送带的第五水平传送带;
-设有水回收的粉碎机-加热器;
-适于将粉碎产品送往加料和排料戽斗的第六倾斜传送带;
-CaO(生石灰)储罐;
-CaCO3(碳酸钙)储罐;
-聚合物添加剂储罐;
-最终的一个特定催化剂储罐;
-另外三条传送带，其中两条水平放置而另一条倾斜放置，倾斜传送 带位于戽斗式收集槽下方，将过筛物料以交替方式送往混合器;
-设有支撑件、通道、安全护栏、圆截面卸料斗、观察孔、发动机及 减速齿轮、入口物料称重系统及添加剂雾化系统的桨叶密封性混合器;
-适于将过筛物料送往挤出机的第十水平传送带;
-适于将过筛物料送往制品管线的第十一水平传送带。
本发明进一步包括由本发明方法所得到的产品。
现具体参考附图由说明性但非限定性优选实施方案来描述本发明，其 中：
图1为根据本发明的一个装置的框图。
图2a，2b和2c为根据本发明的一个工业装置的示意图。
首先参考图1，可看到本发明装置的框图，设有用于截取大批物料的 入口梳B，USR戽斗B或排放沟，污泥戽斗C或排放沟，设有收集USR的 料斗的移动式高架起重机D以及设有收集污泥的料斗的移动式高架起重 机E。
此外，设有一系列用于产品加工过程的传送带或螺旋给料器F，适于 与其它除铁设备一起除去全部铁磁性物质的一系列除铁设备G，粗主捣碎 机H，在下述处理步骤中选择废料的旋转筛I，适于将废料可销售物品组 分细粉碎的第二捣碎机L以及收集水蒸汽的粉碎机-加热器M。
此外，可注意到装有用于USR和/或污泥的转化的产物的4个罐N，确 切地说，可用于转化过程的产物即CaO(石灰石)，CaCO3(碳酸钙)以及 添加剂。
前已述及，添加剂可包括聚乙酸乙烯酯及其衍生物，聚氨酯及其衍生 物以及苯乙烯聚合物及其衍生物;特定催化剂。
进一步设有加料和排料戽斗O、具有用于添加剂雾化的喷嘴和自动配 料装置的桨式混合器)、颗粒挤出机Q、空气和低温(50/60℃)干燥器- 减湿器R，它们通过机械传送带相互连接，由人工(或需要的话，计算机 化)控制系统操纵和协调，贮存室S或以备将产品投放市场的最终产品 袋包装系统，用于得到期望产品的模板T，用于在模板内压紧湿物料的振 动板U，以及贮存室V。
考虑到每一装置决不能克服在最小每日100t到最大每日250t USR和 /或污泥之间的生产能力，此类工业装置的尺寸可基于对有待转化的物料 的接收能力来确定。
