Способ переработки отходов, содержащих органические вещества

 

Использование: для переработки промышленных и бытовых отходов металлургии , химической и других отраслей промышленности . Сущность изобретения: отходы отжигают в сбрикетированном виде в слое аморфного графита, а в инертную засыпку вводят металлические частицы и древесные опилки. В качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертной засыпке. В инертную засыпку вводят медные и стальные частицы. Отделение аморфного графита, стекла от металлов осуществляют поочередным дроблением и рассевом отожженных отходов . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 23 G 5/027

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ CCC P) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4883991/33 (22) 16.11.90 (46) 30.01.93, Бюл. № 4 (75) Ю.И.Тамбовцев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1306267, кл. F 26 0 3/347, 1985, Авторское свидетельство СССР

N 1475281, кл. В 22 F 9/04, 1986. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХО4ОВ, СО4ЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА (57) Использование: для переработки промышленных и бытовых отходов металлурИзобретение относится к технике переработки промышленных и бытовых отходов и может найти применение в металлургии, промышленной теплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ переработки дисперсных материалов, содержащих органические вещества, заключающийся в обработке их в вакууме в вертикальном слое, движущемся в герметичной колонне, охваченной нагревателем, через слой вибрирующих ферромагнитных шаров, приводимый в движение импульсным магнитным полем, Этот способ можно применять также для пиролиза древесных опилок, стружки и даже бревен {бревна, превращенные в древесный уголь, легко дробятся ферромагнитными шарами), а также их смеси. Однако для переработки бытовых отходов без их предварительного измельчения он не пригоден, иначе тряпки, кости, бутылки быстро забьют колонну. Кроме того, необходимо иметь ва,,!Ы,, 1791672 А1 гии, химической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения; отходы отжигают в сбрикетированном виде в слое аморфного графита, а в инертную засыпку вводят металлические частицы и древесные опилки. В качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертной засыпке. В инертную засыпку вводят медные и стальные частицы. Отделение аморфного графита, стекла от металлов осуществляют поочередным дроблением и рассевом отожженных отходов, 2 з.п, ф-лы, 2 ил. куум-насос, что усложняет процесс переработки отходов.

Известен также способ переработки отходов, содержащих органические вещества (отходов шлифования), в капсулах с послойной загрузкой обрабатываемого и инертного материалов, охватываемых нагревателем. и

Этот способ позволяет обрабатывать 0, даже пылевидные органические материалы; слой дисперсного инертного материала является одновременно и фильтром, и обратным клапаном, препятствующим попаданию воздуха в обрабатываемый мате- .,Л риал. При значительном количестве водяного пара и газов слой расширяется, а по мере уменьшения этого количества он уплотняется, стенки капсулы предотвращают выброс слоя инертного материала и являются таким же необходимым элементом, как и колонна в аппарате псевдоожиженного слоя, 1791672

Недостаток этого способа в том, что в ходе пиролиза обрабатываемый материал значительно уменьшается в объеме: усадка идет не только по высоте, но и по поперечному сечению слоя. Это приводит к тому, что инертный материал попадает в обрабатываемый материал: возникает проблема их разделения.

Цель изобретения — повышение эффективности переработки отходов.

Под эффективностью переработки отхо. дов понимается" получение более чистого конечного продукта, достижение экологически более чистого процесса переработки, повышение его производительности, Поставленная цель достигается в способе переработкл отходов, содержащих органические вещества, путем их отжига в капсулах под слоем инертной засыпки, отличающемся тем, что отходы в капсуле уплотняют, обжиг ведут в засыпке из аморфного графита, а газообразные продукты отжига пропускают дополнительно и последовательно через слои металлических частиц, древесных опилок и инертного материала.

Кроме того, в качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертнол засыпке.

Кроме того, после переработки содержимое капсулы дробят и подвергают рассеB jj.

На фиг.1 и 2 изображено устройство, реализующее предложенный способ.

Устройство содержит капсулу 1 с прессованными отходами 2, засыпанными аморфным графитом 3 как сверху, так и между боковой поверхностью брикета и стенкой капсулы 1. В верхней части капсулы 1 к ее фланцу крепится вкладыш 4 с сетчатым днищем 5, заполненный последовательно снизу вверх прослойками медной или латунной проволоки (стружки) 6 (возможно применение и стальной стружки при максимально возможных размерах ячеек сетки, чтобы они не забивались продуктами пиролиза и цинком), прослойкой древесных опилок 7 и инертных частиц (корунда, кварцевого песка либо серебристого графита) 8. Вкладыш

4 охвачен герметичным корпусом-коллектором 9, прикрепленным вместе с ним к фланцу капсулы 1. Корпус-коллектор 9 имеет патрубок 10 для отвода газа на дожигание либо паровую конверсию с последующим синтезом метана либо жидких углеводородов (из смеси водорода с оксидом углерода) на окисленном железном катализаторе.

Капсула 1 установлена внутри печи 11 для сжигания части отходов 12 и газа-продукта газификации этих отходов, Печь 11 содер5

35 жит корпус 13, внутри которого размещена решетка 14 (кстати, имеющая возможность поворачиваться, чтобы скинуть в сборник крупные несгораемые предметы типа консервных банок и битого стекла, но на фиг.1 механизм поворота не показан, чтобы не загромождать чертеж. Под решеткой 14 имеется коллектор 15 и патрубок для подвода воздуха 16, а также горелка 17 для первоначального сжигания природного газа с последующим переключением его на газ, отводимый через патрубок 10, поступающий в горелку 17 через патрубок18, Воздух же поступает в нее через патрубок 19. Перед подачей газа на дно печи бросают горящую бумагу, а затем подают воздух и газ, Отходы

12 поступают в печь 11 сверху вниз. С учетом этого корпус-коллектор 9 выполнен со скосами, для направления отходов в зону горения, Следует подчеркнуть, что сжигается лишь избыток отходов и что можно сжигать только газ, но в таком случае вместо мусора 12 можно использовать инертный дисперсный материал, являющийся промежуточным теплоносителем между продуктами сгорания газа и капсулой 1, т.е. теплоноситель, находящийся в состоянии псевдоожижения. Внутри печи 11 размещены также направляющие 20 для ввода (и отвода) капсул в печь. Естественно, что в печи может находиться не одна капсула.

Форма ее может быть продолговатой (на всю длину печи).

Устройство, поясняющее способ переработки отходов, представленное на фиг,1, работает следующим образом.

В печь 11 по направляющим 20 через окно вдвигается загруженная капсула 1, Окно закрывается, Патрубок 10 подсоединяется к газопроводу, отводящему газ на переработку. В печь 11 подается природный газ и воздух, смесь их поджигается. Сверху в нее подаются отходы 12, а снизу по патрубку 16 — воздух, Образующееся в процессе сжигания мусора и газа тепло передается капсуле и внутри ее начинается пиролиз отходов с переводом всех их органических компонентов B газ и аморфный графит. 3асыпка 3 служит в качестве промежуточного теплоносителя между стенками капсулы 1 и отходами 2, а также играет роль обратного клапана после выгрузки капсулы 1 из печи

11 в холодильник-бассейн с водой и удаления вкладыша 4 на регенерацию зернистого фильтра-инертного материала 8, После насыщения цинком (содержание цинка при этом 52-56%) медных частиц 6 последние удаляются, прессуются и направляются на выплавку латуни. Особенно много цинка в компостируемых отходах, в которые добав"

1791672

55 ляют осадки сточных вод, содержащих гальванические отходы, сбрасываемые промышленными предприятиями в канализацию. Прослойка 8 является также дисперсным обратным клапаном, слегка расширяющимся при избытке газа и уплотняющимся при уменьшении его количества, Древесные опилки прослойки 7 препятствуют налипанию инертного материала 8 на частицы металла 6. Образующееся при многократном использовании в прослойке 6 серебристое по цвету соединение меди с цинком весьма хрупкое, позволяющее при дроблении превращать проволоку и стружку в порошок. По мере превращения древесных опилок 7 в древесный уголь последний приобретает способность улавливать вредные примеси из газов, как в противогазе.

Вся эта система дисперсных клапанов полностью предохраняет аморфный графит, находящийся в нагретой капсуле, а также металлы, в том числе алюминий и магний, содержащиеся в отходах, от воздействия кислорода воздуха и загорания, В частности, возможен вариант электрической печи для первоначального нагрева отходов в сочетании с газовым подогревом, за счет сжигания в этой печи горючих газов, выделяющихся в ходе пиролиза этих отходов.

В результате пиролиза органика разлагается: 80 по массе уходит в виде газа, а в капсуле остается около 20 аморфного графита, сохраняющего форму отдельных элементов отходов. После выгрузки из капсулы обработанные отходы в течение нескольких минут дробятся в шаровой мельнице, а дробленный материал просеивается через сито, Подобрав размер мелющих шаров и время дробления, обеспечивается только дробление аморфного графита. Тогда во фракции +0,5 мм остаются металлы и стекло, во фракции — 0,5 мм — аморфный графит, Далее смесь металлов и стекла по мере их накопления вновь дробятся в шаровой мельнице, просеиваются: в результате в крупной фракции остаются все металлы. Далее следует магнитная сепарация и отделение алюминия от меди.

Полученный аморфный графит (древесного и животного происхождения) оказался очень сильным восстановителем и используется заявителем для восстановления окалины. его можно использовать и в пылеугольных топках и в металлургйй при выплавке стали, а также в химии.

Пример. Обработке подвергались отходы с Минского мусороперерабатывающего завода в городском поселке Шабаны, Отходы (кости, тряпки, бумага, пищевые и

45 т.п.) предварительно перетирались в барабанах и подвергались магнитной сепарации. Затем эти отходы загружались в капсулы из нержавеющей стали марки

Х18Н10Т, уплотнялись на прессе, вновь догружались и вновь уплотнялись. Сверху они засыпались древесным углем-опилками.

Это позволяло заполнить образующийся в ходе пиролиза зазор между отходами и внутренней поверхностью капсулы промежуточным теплоносителем-древесным углем. Над слоем древесного угля размещали сетку с ячейками размером 1 мм, а над ней — отходы шлифования (микростружку) конструкционной стали, После этого прослойка металлических частиц засыпалась последовательно древесными опилками и электрокорундом, выделенным из отходов шлифования. Прослойка металлических частиц в ходе отжига спекалась в пористую губку, что позволяло легко извлекать из капсулы защитные прослойки без риска попадания электрокорунда в отходы, Достаточно большие размеры ячеек сетки предотвращают ее забивание частицами сажи. Древесные опилки предотвращали налипание частиц электрокорунда к металлической прослойке. Всего в каждую капсулу помещалось до 5 кг отходов. Размер частиц абразива: 0,3 — 0,5 мм, что гарантирует отсутствие воздуха внутри капсулы в период пиролиза отходов, После загрузки в электропечь капсул температура в ней повышалась за время полного выгорания отводимых газов (2 часа) с 400 до 930 С, Горение газов, выходящих из фильтрующего слоя инертных частиц можно разделись на две стадии. На первой из них пламя имело желтую окраску, и в составе дыма находилась сажа. Для полного дожигания ее осуществлялабь подача воздуха в зону горения, Затем, начиная с температуры порядка

700 С, пламя становилось синим, а если его погасить, то выделяющийся газ был бесцветным — втбрая стадия горения, В результате пиролиза 44 кг отходов было получено 14,1 аморфного графита, 10,3 стекла, 1,3 железа, 0,47 алюминия, 0,21 меди и латуни, 56 газа (убыль веса капсул с отходами за время горения газа), остальное (17 g) — водяной пар, После выгрузки пористые спеки металлических частиц переплавлялись в индукционной печи, т.е. одновременно с переработкой мусора осуществлялась утилизация отходов шлифования. Кстати, для компенсации выгорания . углерода в ходе плавки перед загрузкой в капсулы в металлический порошок вводили

1791672

1-2 аморфного графита, полученного из отходов.

Для отделения стекла от графита дробление в шаровой мельнице вели в течение

2-5 мин: это время гарантировало измель- 5 чение аморфного графита, но было недостаточно для дробления стекла. Далее смесь просеивалась через сито с размерами ячеек

0,16 мм, стекло в смеси с металлами направлялось на дальнейшее дробление в течение 10

20-30 мин, после чего обработанный материал просеивался через сито 1 мм. Остаток, фракция+ 1 мм, направлялся на магнитную сепарацию, медь и алюминий разделялись вручную либо термическим способом. 15

Отжиг уплотненных отходов в засыпке аморфного графита обеспечивает максимальную загрузку капсулы, повышает теплопроводность отходов, компенсирует снижение теплопроводности из-за усадки 20 брикетов за счет заполнения пустот аморфным графитом, имеющим достаточно высокую теплопроводность, Дополнительный пропуск газообразных продуктов отжига последовательно че- 25 рез слои металлических частиц, древесных опилок и инертного материала, предотвращает налипание инертного материала на металлические частицы, обеспечивает при разгрузке свободное отделение инертной 30 засыпки от аморфного угля и отходов, вследствие спекания металлических частиц, а также улавливание серы (при использовании окисленных железных частиц) и паров цинка (при использовании медных частиц, в том числе медной проволоки, выделенной из отходов).

Использование отожженных древесных опилок в качестве слоя аморфного угля обеспечивает пористость этого слоя, предотвращая унос его частиц выделяющимися газами, позволяет утилизировать древесные отходы, Последовательное дробление в течение разных промежутков времени с рассевом отходов позволяет на первой стадии отделить аморфный графит, на второй — стекло, на третьей — металлы, Формула изобретения

1, Способ переработки отходов, содержащих органические вещества, путем их отжига в капсулах под слоем инертной засыпки, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения эффективности переработки отходов, отходы в капсуле уплотняют, обжиг ведут в засыпке из аморфного графита, а газообразные продукты отжига пропускают дополнительно и последовательно через слои металлических частиц, древесных опилок и инертного материала.

2. Способ по и 1, о тл и ч а ю шийся тем, что в качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертной засы пке.

3. Способ попп.1 и 2,отл ича юшийся тем, что после переработки содержимое капсулы дробят и подвергают рассеву.

1791672

Шаг 2

4,5

Составитель Ю. Тамбовцев

Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 145 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5