廢棄材料的再生方法和裝置的製作方法
2023-06-24 10:05:51
專利名稱：廢棄材料的再生方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明是屬於固體廢棄材料的處理和再生方法和裝置的領域，並且又包括將材料轉變為可利用的混成料。
商用工業和居民的消費者每天都會產生出大量的廢棄產品，有待於符合環保要求的處理或集中。經常處置廢棄產物的方法是在遠離城市的地方進行墊埋法。廢棄產物的墊埋可以是焚灰後墊埋或者是直接埋入土中，廢棄產物的這種處置方法使土壤和水汙染，而且在已墊埋中再轉變為有用材料特別花時間和勞力，在多數情況下是不經濟的。已經設計出一些使廢棄物回收而被利用的廢棄再生系統，先在家庭或商業設施中將紙、玻璃，金屬和塑料手工分開和搜集，以備再生之用。在此分選和再生系統中各類廢棄物尚未還原。中心焚化廠將廢棄原料燃燒而產生蒸汽以用於發電或供暖，焚化廠的煙氣散發對處在工廠下風處的環境空氣品質有影響，具有將材料分類及再生特點的廢棄物再生工廠是將鋁、塑料、紙板等壓縮成小包而作處理的，這些小包用作爐子的燃料。這種刻廢棄材料再生方法和裝置是一處新穎的，對原有廢棄再生工廠的新的改進，具有實質性的技術優點。
本發明的廢棄材料處理裝置具有一定數量的廢棄物處理機器集合而成一系統以將廢棄物中的原材料回收而在符合環保要求條件下繼續利用。這些原材料是因在生活、工業、商業，另售業中被報廢或拋棄而搜集得來的。這種廢物包括泥土、碎片、木塊、紙板、纖維、金屬、皮革、玻璃、紙張、塑料、廚房賓館客棧以及公共食堂的垃圾和容器等。
材料處理裝置具有一漏鬥用以接收儲於卸材料場上的混合料，傳送帶將材料從漏鬥移到第一分選臺，工作人員即在此將大塊材料，如木塊、紙板等分選出來。這些材料分裝成捆或包而不再加工。其他的材料則送到鼓柵上使細料從原料中篩選出來。在細料中將金屬、玻璃吸出後再選到一個混合器。混合後的細料再由傳送帶、貨車、施車或車皮轉送到混成處。細料也可以由傳送帶從柵篩處送出作另一種加工處理，即細料用水在混合器中混合以提供一種通常是均勻的材料組成。材料調合是放入一個煮煉器中，使混合料作加速厭氧混合加工處理而產生甲烷氣燃料和可利用的混合料。氣體則從煮煉器中取出以利用為熱能或機械能。或者這種燃料可以作為內燃機的原料而後生產出電能。從煮煉籠中出來的塊材料則置於固化結構中以便和空氣和水相混合。在該結構中的混合料再經柵篩而除去渣和超大尺寸材料。這種混合料再經包裝而成可利用的混成料。
從鼓柵中出來的材料用循環傳送帶再送到第二分選臺。工人們再從中挑選和分選材料，如塑料、玻璃、織物、皮革、膠捲和非鐵金屬、並將這些材料放入倉櫃以運至用戶處。鐵及其他非鐵金屬是由分選機事先清除後再將剩下的塊料運至切碎機。切碎機是放在封閉獨立建築中，以使廢棄物處理過程中周圍的環境在切碎機工作時不會有噪聲、灰塵、汙物的幹擾，並防止可能產生的火苗及爆炸危險。切碎機使材料的顆粒尺寸減小，以至不用吹風機或傳送帶送到混合器或存儲區中。從混合器或存儲區中將混合料取出並用打包機壓成小包。小包運到料倉中或直接運到如動力或熱力工廠這樣的用戶處。
附圖的圖面說明如下
圖1是本發明的廢棄物再生裝置的卸載，過篩，和分選部分的片斷頂視圖；圖2是
圖1的裝置的切碎，打包和材料存儲部分的平面頂視圖；圖3是
圖1的裝置的卸載、過篩和分選部分的片斷側視圖；圖4是沿圖2中4-4線的剖面視圖；圖5是
圖1中裝置的打包和存儲部分的正視圖；圖6是可用於圖2到5中打包過程中的廢棄物混合系統的流程示意圖。
現結合附圖描述本發明的優選實施例如下。
如
圖1中的10是指廢棄物再生裝置以處理加工從家庭、另售、及商業源搜集而來的無機材料和幹或溼的有機材料，廢棄物包括紙張、紙板、塑料、鐵和非鐵金屬物件，如罐、壺、盤、玻璃和雜材、皮革、廢屑、垃圾、食物，往往還有危險材料。危險材料就是迅速從廢棄物中除去放入安全區或容器中以備允許處理危險品的人員取走。再生裝置10可用分選法回收源材料諸如木材、紙板、纖維、塑料、金屬、玻璃和可燃材料，以便銷售和再利用。有機材料則可轉變為可利用的混成料或包裝成片塊而用作燃料。
如
圖1和3所示，廢棄物11是用集裝置車運到封圍的卸料場12中並傾卸在料地上，廢棄材料再經監測出危險材料和不能加工處理的材料，這些材料被清除出來並以環保允許的條件處理掉，用翻鬥運輸車，例如骨架拖車等將廢棄物運到漏鬥13中，將廢棄物放入斜向傳送帶14上，該斜傳運帶14將廢棄物向上運到水平皮帶傳送機16的入口處。在傳送機16的左右兩側相對安置著平臺以便工人站在上面將紙板等大塊材料從廢棄物中弄走，這些塊料放入壓縮機19中壓縮成捆包，其他廢棄材料則被送到鼓柵21上，鼓柵21具有一長形傾斜的圓柱狀篩鼓25，並繞其長軸轉動，篩鼓上的篩網網眼尺寸約在3至6英寸之間，碎片和類似的塊料從砂土和有機物等細料中分選出來。可以有幾種成系列尺寸的篩網以便有選擇性地從塊料中分選出各種細料。用一傾斜的放置在篩鼓25之下的傳送帶22以將通過柵鼓落下的細料傳送到溝槽23中，然後再從槽23中滑落到傳送帶24上。
由設在鼓柵21下的篩鼓25之下的傳送帶22將細料運卸到傳運帶24上面的槽23中。傳送帶24將細料運入一混合器26，金屬分類器27和28跨放在傳送帶24上，將傳送帶24上細料中的鐵和非鐵金屬消除掉。混合器26中的細料由傳送帶29送到裝運設備31處。細料被送到混裝區。細料主要是溼的有機材料。有機材料可被混合和煮煉。混合前切碎有機物並用水混合則混煉的時間和效率就可以提高。將木片和木刨花混在有機材料中有利於材料的混合作用。
從鼓柵21卸出的原料落到水平傳送帶32上，該水平傳運帶32也被用作一分選臺。如
圖1和3所示，沿著傳送帶32上該水平傳送帶32也被用作一分選臺，如
圖1和3所示。沿著傳送帶32兩旁設有工作平臺或棧橋33和34。在平臺33、34上有一些料倉38和39上面的開口36和37以便搜集從傳送帶32上選出的材料。像紙張，木塊和塑料這樣的塊料都從傳送帶32上選出來放到料倉38和39中去。在平臺上的工作人員用於將塑料，紙張，玻璃和金屬這些可回收的材料選出來。料倉29和31中的材料再被壓縮而成捆包以便於堆放或運輸和上市。
在傳送帶32的出口端附近設置一磁分選器41用以將碎鐵件這樣的鐵金屬材料選出來，這些材料可放在大容器中熔化而不再需要任何其他處理加工，渦流分選器42是用於將鋁這類非鐵金屬從傳送帶末端處清除出來。
如圖2所示一交叉設置的傳送帶43接收傳送帶32上送來的餘料再送到切碎饋送帶44上。饋送帶44是從一個窗口46穿到牆47內。牆或防爆隔斷47是一個通常矩形豎立的連續的固體屏障以構成一隔間或小室48。在隔間48中設置一切碎機49接收饋送帶44上卸下的材料並切碎使材料成小塊。J.H.Page發明的美國專利USpat.5,344,088曾公開了一種材料磨碎機的實例。切碎處理是產生的塵屑和砂土被封在隔間48中。在切碎過程中可能引發的廢物和塵屑的爆炸要被限制在隔間48之內。隔間48集聚的塵屑可用塵屑搜集裝置加以集中處理。
如圖中傳送帶那樣的運料裝置將切碎機49送出的切碎後的廢棄材料集中運送到一旋風分離機52中，以除去材料及空氣中的塵屑和小顆粒，並將塵屑和小顆粒壓實。運料裝置也可是一種電動吹風機，設在隔間48中鄰近切碎機49的卸料口附近。從切碎機49卸下的材料可以送入乾燥器中將材料中過多的水份除去，旋轉乾燥系統可用空氣和熱量將材料有效地脫水。管狀件或管道可用以運送從吹風機中出來的材料到旋風分選器52中去以便將空氣、塵屑和小顆粒從固體材料中分離出來。固體材料直接送到混合器53中，同時又收受從塵屑收集器54中轉來壓實了的塵屑和顆粒。將水引進混合器53以凝結小的顆粒及灰塵。管56將空氣塵屑和砂土顆粒等從旋風分離機52運至收集器54，而螺旋傳送器57則將收集的塵屑、砂土顆粒等從收集器54運到混合器53。
如圖2至5所示，一打包機58將混合器53中通過螺旋傳送器59送來的混合料壓縮成硬實的小包。一拖運器61將小包運至倉鬥或漏鬥62中，再卸落在卡車或拖車中運至電廠或熱力廠等固體燃料用戶處。拖運器61還有一卸包口64亦可直接將小包卸到拖車卡車或車皮中去。
廢棄材料煮煉和混成系統，就如圖6中的66所示，將混合器26中的材料接收並轉變為可利用的混合料和少量的墊埋材料，混成系統66是替代運裝設備31和混成區，混合器26是一鼓形迴轉混合器以便製成含約60％的溼度的幾乎均勻的原材料。在混合器26中將水加入到材料中調和以使材料具有適當的溫度。
混合器69將調和好的溼料加到煮煉器71中，其中包括一個或更多的封閉結構或容器，例如金屬或混凝土罐。在容器的材料中加入水以維持高速厭氧煮煉處理。所產生的甲烷和二氧化碳氣體經搜集和清潔後好可用作燃燒器72的燃料，如作為鍋爐以產生蒸汽或熱水，或用於內燃機或鍋爐以生產蒸汽或熱水，或用於內燃機或渦輪機。
燃燒器72具有一個懸在上升空氣流中的沙狀材料的加熱床，可以使用多種各類燃料進行燃燒，這種技術可以使含水燃料的燃燒效率大大改進，並可採用各種類型的廢棄物作燃料，床材料對燃料顆粒的刮活作用，因可清除燃料顆粒表面的二氧化碳和木炭層，使氧氣可到達可燃材料表面從而使燃燒效率大大加強了。
燃燒過程可使床均勻地降低，合成的氣體受冷卻和自動地清潔床材料和將床材料邊界掃清，這個特點就可使整個系統採用大量的小於10釐米的、不可能燃燒的雜材，如石塊、金屬等不能用於爐柵系統中的材料來作為燃料使用。這種雜材和灰渣會在爐柵系統中產生問題而必須停爐糾正才行；雜材的存在會使沸騰床不再允許爐渣的形成；這種系統中就需要經常停爐以清理積渣。
燃燒器中蒸汽的紊流和同時存在的床材料的擦洗作用和熱慣性可以保證完善的可控制的均勻燃燒，這些因素增加了熱效率，減少了積碳並控制了發散物。流態床燃燒器的高效率特別適合於使用低熱值的高溫度的燃料。
燃燒器72適用於使用各種各樣的燃料，如農業廢料，城市固體廢料。廢木料，塑料，輪胎和煤等液態床系統也能高效地燃燒壓實的固體燃料。從流態床單元發出的輻射本質上就比常規技術的為低，這是因為
-低的燃燒溫度和低的過量空氣以及床內減少了某些如一氧化氮氣的生成；-高的燃燒效率導致煙道氣體中低的一氧化碳含量；-發散物如一氧化硫(SO)和一氧化氮(NO)可在流態床系統中採用在床中投入石灰石或在蒸燃空間中注入氨等方法而受到抑制。
流態床的高燃燒效率可以導致無機材料，如細灰量的減少，餘下的較大的材料主要包括非可燃燒物，如巖石混在燃料中的線材，和粗砂狀的天然顆粒。流床中低的燃燒溫度減少了爐灰中有毒材料的生成。從系統中取出的灰樣經測試是無毒的，且在很多情況下，爐灰可以用作其他產品，如水泥的原料。
燃燒器72可以在很寬的可變負載條件下運行。床材料的熱「飛輪」作用使得燃料含溼度和熱焓值的偏差能為系統所吸收而不產生負面影響。相反，廠內低的燃料盤存量正好有利於可變的負載。流態床也可在系統處於小負荷時維持高的效率。
流態床中只有很少的運動部件，這就降低了維護成本和檢修時間，工廠就可以達到98％以上的有效運轉率，並燃用難用燃料時還保持相當低的運行成本。
煮煉後的固體材料是用螺旋推運器脫水並推入固化結構73中，固體材料放入固化結構73中的條形料堆中，該料堆是由混料翻轉機周期性地翻轉。再通過生物過濾器74將空氣送入固化結構73中的每個料堆中。固化結構73出來的氣體則通過管狀件77循環流回到生物過濾器74中。每當料堆中的材料翻轉一次時再加入一次空氣和水到料堆的材料中去。自動溫度控制和材料的溼度的周期性檢測可保證最佳的材料固化條件。
當固化結構73中的材料達到成熟老化時即運到過篩機78上，將玻璃、塑料、石塊和大件料清除掉。過篩機78可以是一個轉鼓機也可是一振動過篩機，破碎機79再將異物從混成料中清除去。最後的固體混合料81再傳送到塊料處理及包裝地點以打包成固體混成料。
從上面對本發明的詳細描述中可見本發明的目的是如何以最佳方式達到的。然而對所公開的結構和方法的任何修改或等效方案，就如本領域普通技術人員所能做到的那樣，都將被認為包含在本發明的範圍之內。本發明只是由現在下面所附的，或以後會附在後面的權利要求書所限定。
權利要求
1.一種分離廢棄材料包括砂土、細顆粒、有機材料、紙張、紙板、木材、塑料和玻璃的方法，其特徵在於包括將廢棄材料集置在一材料接收區，將廢棄材料從材料接收區運到第一地點，將第一地點的廢棄材料中的紙板和塑料取出，並將紙板和塑料放在隔離的地點，將第一地點中的餘下的廢棄材料運到第二地點，將第二地點的廢棄材料中的砂土、細顆粒和有機材料分離出來，將從第二地點中已分離出來的的砂土，細顆粒和有機材料運到作進一步處理加工的地點，將第二地點中的塊料放在可以長距離傳運的傳送器上；將傳送器上的紙張、木材和塑料清除，並將紙張、木材、和塑料放到隔離的地點，將傳送器上收下來的餘下的塊料切碎以減少餘下塊料的尺寸，將切碎後的塊料壓實成為小包，和將小包運至集中地點。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括在廢棄材料的已堆放在材料收受區後將危險品和危險材料從廢棄材料中清除掉。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於其中的紙板和塑料是從第一地點中用手工清除出來的。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括將從第一地點的廢棄材料中清理出來的紙板和塑料打成捆包。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於其中的砂土，細顆粒和有機材料是在第二地點用迴轉圓柱柵鼓從廢棄材料中分離出來的。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括將所分離出的砂土、細顆粒和有機材料混和。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括在混和之前將分離出來的砂土，細顆粒和有機材料混在一起並加水。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括將分離出來的砂土，細顆粒和有機材料混在一起，將混在一起的砂土，細顆粒和有機材料作厭氧煮煉，和將煮煉後的砂土，細顆粒和有機材料固化以生產出可利用的混成料。
9.如權利要求8的方法，其特徵在於包括將已固化的砂土，細顆粒和有機材料過篩以除去玻璃和大件品。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括將塊料的切碎過程限制在隔間中進行。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括當砂土，細顆粒和有機材料從第二地點運出作進一步加工處理時，將其中的鐵和非鐵金屬清除掉。
12.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括在切碎大塊料之前，在塊料中將鐵和非金屬清除掉。
13.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括在將切碎後的塊料在壓實成小包之前將水加到切碎後的塊料中去。
14.一種分離廢棄材料包括細料和塊料的方法，其特徵在於包括將廢棄材料集置在一材料接收區，將廢棄材料以材料接收區運到第一地點，將第一地點的廢棄材料中的紙板和塑料取出，並將塊料放在隔離的地點，將第一地點中的餘下的廢棄材料運到第二地點，將第二地點中餘下的料塊中分離出來，將分離出的細料從第二地點運到進一步處理加工的地點，將第二地點處餘下的塊料作長距離運輸，在長距離運輸過程中將塊料取出，並將塊料放到隔離的地點，將長距離運輸後收集下來的全部餘下的塊料切碎以減小所餘塊料的尺寸，將切碎後的塊料壓實而成小包，和將小包運至集中地點。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括在廢棄材料已堆放在材料收受區之後，將危險品和危險材料從廢棄材料中清除掉。
16.如權利要求14述的方法，其特徵在於其中的塊料是從第一地點中處用手工清除出來的。
17.如權利要求14所述的方法，其特徵在於其中的細料是在第二地點用迴轉圓柱柵鼓從廢棄材料中分離出來的。
18.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括將所分離出來的細料混和。
19.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括，混和之前選將分離出來的細料加水混合。
20.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括將分離出來的細料混合，將混合後的細料作厭氧煮煉，並固化煮煉後的細料以生產出可利用的混成料。
21.如權利要求20的方法，其特徵在於包括將已固化的細料過篩以除去玻璃和大件品。
22.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括將塊料的切碎過程限制在隔間中進行。
23.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括當細料從第二地點運出作進一步加工處理時，將其中的鐵和非鐵金屬清除掉。
24.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括在切碎大塊料之前，在塊料中將鐵和非金屬清除掉。
25.如權利要求14所述的方法，其特徵在於包括在將切碎後的塊料在壓實成小包之前將水加到切碎後的塊料中去。
26.一種用於分離細的和成塊的廢棄材料裝置，其特徵在於包括第一裝置用於收受細的和成塊的廢棄材料，並將材料運至第一地點，第二裝置用於將第一地點中的材料沿著一長距離運動，以便允許將成塊的廢棄材料從廢棄材料中沿著細長途徑分離出來，柵篩裝置用於從第二裝置中接收廢棄材料並從廢棄材料中分離出細的廢棄材料，裝置用於在處理加工細的廢棄材料之前，先將被柵篩裝置中分離出來的細的廢棄材料混合，第三裝置用於收受從柵篩裝置中送來的廢棄材料並在第二細長途徑上運送廢棄材料以便允許在第二細長途徑上運動的廢棄材料中分離出成塊廢棄材料，切碎裝置用於收受從第三裝置中送來的廢棄材料並減少廢棄材料的尺寸，和裝置用於收受切碎了的廢棄材料並壓實切碎的廢棄材料成為小包，和第四裝置用於將小包運到捆包收受地點。
27.如權利要求26所述的裝置，其特徵在於其中柵篩裝置是一鼓柵具有一圓柱形柵鼓，和用於旋轉柵鼓的裝置。
28.如權利要求26所述的裝置，其特徵在於包括一磁分離器用於將鐵金屬從廢棄材料中分離出來和一渦流分離器用於將非鐵金屬從廢棄材料中分離出來。
29.如權利要求26所述的裝置，其特徵在於包括裝置用於在將切碎後的廢棄材料壓實成小包之前，先將由切碎機產生的塵土和空中顆粒收集起來。
30.如權利要求26所述的裝置，其特徵在於包括一隔間用於設置切碎裝置，以使切碎裝置的周圍環境和爆炸、火苗相隔絕。
31.如權利要求26所述的裝置，其特徵在於包括一煮煉器用於收受混合後的細廢棄材料並厭氧煮煉該細廢棄材料而生產甲烷氣，固化裝置用於從煮煉器中取用煮煉後的固體材料，和柵篩裝置用於將固化後的煮煉後固體材料中去除大件品。
全文摘要
一種廢棄材料分離方法和裝置採用一系列處理以從廢棄材料中分離紙張、塑料、玻璃、木材和金屬。塊料是從傳送帶上手工選出。柵篩機將細料分出。細有機料送到混成區，或到煮煉器中產出氣體用於燃料和熱能。切碎機切碎粗件並混合壓實成小包。
文檔編號C05F9/02GK1227145SQ9812007
公開日1999年9月1日 申請日期1998年10月6日 優先權日1998年2月24日
發明者羅伯特·A·克魯斯 申請人:羅伯特·A·克魯斯