CN102010612A - 生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法，包括将生活垃圾中的金属、有色金属、镶嵌在一起的超硬超重块料分选出来，再用常温脱水干燥的装备和方法将其生产成超细干粉，用来做能循环利用产品的原料。然后加入添加剂进行改性，通过对干粉的预处理和均质改性与塑料混配，生产成高分子复合环保粉体材料，该粉料能生产许多品种的可循环利用产品如建筑模板、排水管、包装板、彩色墙板、仓库托盘、公路隔音板等等。并可循环再利用。该方法简便、实用、安全可靠、卫生无害，实现减量化、稳定化、无害化、资源化及循环利用，使垃圾变成为人类不断造福的宝库。

Description

生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法

技术领域：

本发明涉及环保领域，特别是涉及生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法。

背景技术：

目前，生活垃圾的成分，各地不同，各季节不同，各年份不同，非常复杂，尽管如此，但不外乎包括金属与非金属类材料、有机和无机类物料以及含水率在量上的不同，而且一般的生活垃圾的含水率总量都在50％左右，而在垃圾总量中有机物占的份量又超过无机物占的份量。生活垃圾的处理主要采用填埋、堆肥、焚烧等方法，其中我国前期为简易填埋，主要特点基本上没有什么工程措施，或仅有部分工程措施，也谈不上执行什么环保标准，为衰减型填埋场，它不可避免地会对周围的环境造成严重污染，例如场底渗漏，影响周围的地下水资源，臭气冲天，给大气造成严重污染，污水横溢周围地区受到严重影响等等。近年来大城市引进一些焚烧装置，虽然克服环境污染一些问题，但引进费用昂贵，投资大，处理能力有限，成本高，难以完全处理一个城市的全部城市生活垃圾，特别全国中小城市无法承受昂贵的费用，只能望洋兴叹。所以到目前为止，无法实现“减量化、稳定化、无害化、资源化”及循环利用，使垃圾变成为人类不断造福的宝库的愿望。

发明内容：

本发明的目的在于克服目前处理生活垃圾存在种种诸多问题和弊病，实现城市生活垃圾减量化、稳定化、无害化、资源化及循环利用，变成为人类不断造福的宝库，彻底清除人们生活中的毒瘤，提供一种用生活垃圾为主原料，采用工业化方法，生产出能循环利用的高分子复合环保材料的生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子环保材料的新方法。

本发明提供的生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法，其特征在于包括下列步骤：

①垃圾接收和预处理

将生活垃圾分为大型生活垃圾(简称A类物)如：床、沙发、办公桌等等和普通生活垃圾(简称B类物)如餐余物、菜皮、纸、土、砖石块、废塑料袋等等，其中A类物经大型破碎机破碎，破碎后的物料再与B类物料一起送入下游工序——分选与粉碎；

②分选与粉碎

经步骤①预处理的物料包括A、B类物料首先进入抓破机，将垃圾里的包装袋、织物、混杂件之类杂物抓破解体，先后进入磁选机(河北衡兴环保设备公司等生产的S100型磁选机及色选机)进行除铁，重选机进行除杂重物块，以及色选机除去有色金属、电池等杂物；经除金属、杂物后的物料经旋流粉碎机(无锡博大粉体技术公司产品)，先后进行二次粉碎，第一次粉碎后粒径≤5cm，接着又进入磁选机进行除铁，再进入色选机除去有色金属之类杂物；除金属杂物后的物料经第二次粉碎，粉碎后粒径≤2cm；接着先后进入磁选机进行除铁，进入色选机(除去有色金属等杂质的机械设备，称色选机)除有色金属，使物料的金属含量≤0.1重量％，选出的金属及杂物回收再利用；

③常温脱水干燥

将步骤②的经分选与粉碎的垃圾粉(粒)料在常温脱水干燥机设备(主机为多级脱水干化的脱水机，优先采用中国ZL 200820110960.3实用新型专利技术成套设备和200810094389.5发明专利技术成套设备及方法)中进行脱水干燥，得到微细复合垃圾干粉。该设备和方法脱水干燥不需要任何热源加温，仅通过物理手段将垃圾中的水分和垃圾通过强力将垃圾中分子结构打开，改变垃圾与水的表面张力，并在同一时间，依靠脱水干化机大量吸进的空气，利用水与空气中水份的相容性，将水分子与大量空气瞬间结合，一起排出机外，瞬间将垃圾40-60重量％的含水率降至含水率≤10重量％。垃圾从设备进料口进去，到出料口出来，不到三分钟，进去的是湿垃圾，出来的是细微复合垃圾干粉，细度为5-20um，排出湿气收集后处理，收集的臭空气排入臭气收集装置，后经废气净化进行达标处理。

④改性预处理

将步骤③的微细复合垃圾干粉在垃圾干粉改性预处理机中，与偶联剂和润滑剂于60-80℃混配5-10分钟进行改性处理，得到改性复合垃圾微细干粉，(简称改性垃圾干粉)，所述偶联剂为硅烷偶联剂如：二烯基三甲氧基硅烷或硅烷505等、或钛酸偶联剂如二(二辛基焦磷酰氧基)氧化酯酸肽(KR-1385)等，所述润滑剂如白油或石蜡等，其中微细复合垃圾干粉为60-80重量份，偶联剂为1.8-3.2重量份，润滑剂为4-6重量份。因垃圾干粉为亲水性物质，而塑料为亲油性物质，两者直接混合性能不佳，通过改性使微细复合垃圾干粉表面亲油性提高，且包覆了微细复合垃圾干粉吸水性表面，从而可防止料存放时的吸水返湿现象，增加与塑料的相容性，促使产品提高强度，同时利于后续成型加工。改性预处理的微细复合垃圾干粉作为高分子复合环保材料的原料。改性后的微细复合垃圾干粉，与亲油性非极性材料如塑料有着较好的相容性。添加偶联剂、润滑剂按各种材料要求，可选用不同品种、数量、应用方法(时间、温度、压力、先后投料等)，随着后续产品不同，除用上述改性助剂外，还可加入在各种塑料制品通常使用的各种助剂(或称添加剂)如丙烯酸、马来酸改性聚烯烃，邻苯二甲酸二辛酯、聚乙烯醋酸乙烯酯，苯乙烯系热塑料弹性体，防老剂1010【四(3-3′5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸】季戊四醇酯，1-羟基-3-甲基-4-异丙基苯，2，6-二叔丁基苯酚，2，6-二叔丁基甲基苯酚。紫外线吸收剂例如水杨酸酯类如水杨酸对辛基苯酯等，二苯甲酮类如2-羟基正辛基二苯甲酮(UV-531)，2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮等。石蜡、硬脂酸、白油、碳酸钙或氢质砂、矿粉、铝酸酯偶联剂如偶联剂DL-411-A等，阴离子和阳离子及非离子型表面活性剂等。

⑤生产高分子复合环保粉体材料

在均质成材机中(江苏乐余轻机公司生产销售)，将新塑料粉(树脂粉，是合成树脂厂生产的塑料原料，如出厂粒料，粉碎成粉料)或废塑料粉(回收塑料制品加工而成粉料)于180-220℃温度下，压力10-20MPa，熔融时间10-20分钟，待塑料熔融后加入步骤④的改性的微细复合垃圾干粉，均质后出料，经冷却、粉碎即成高分子复合环保材料粉，其中改性的微细复合垃圾干粉为60-75重量％，塑料为25-40重量％，所述塑料为新(未加工的)塑料如热塑性塑料例如聚乙烯如低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDEP)或高密度聚乙烯等，聚丙烯，EVA或ABS等，也可以为热固性塑料如酚醛树脂等，或回收的废旧塑料粉，视后续制品要求及品种不同而异。

按照本发明提供的生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法中，生产方法的特征与工艺流程、工艺组成、工艺实施步骤、工艺设计参数密切匹配，是在所述工艺流程、工艺组成、工艺实施步骤、工艺设计参数中实现生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料。

我国生活垃圾组成随着各大城市不同有所差别，组成极其复杂，无所不有，例如(表1，2)我国各大城市中生活垃圾组成，近年来又有新的变化，特别废旧家用电器及废旧电池猛增，给处理带来诸多困难。所述大型破碎机，磁选机、重选机、色选机(除去有色金属等的机器)等机器设备都是市场产品或定制产品，所述金属主要是指在垃圾中含有的重金属和有色金属如铜、铅、不锈钢、电池、易拉罐及废旧电池设备中的各种有色金属等。

表1  中国部分典型城市生活垃圾的组成

表2  上海市区内1998年统计平均测定成分重量(％)

纸类	塑料	竹木	纤维	厨余	果皮	金属	玻璃	渣土
									8.77	13.48	1.27	1.90	53.23	14.10	0.73	5.15	1.37

按照本发明方法提供的高分子复合环保材料有下列应用领域中利用：

1、室内装饰材料：

应用于各种护墙板、天花板、壁板、门窗框、装饰条、装饰板、镜框条、窗帘杆、窗帘片、窗帘圈及装饰件、活动百叶窗、室内休闲桌椅、楼梯、家具(桌子、椅子、窗台面)、灯具等；

2、园林景观材料：

应用于室外休闲桌椅、沙滩椅、庭院扶手、栏杆、小桥、木柱、凉亭、廊架、葡萄架、回廊、景区环境指示系统、花箱、花桶、花钵、花草牌、花架、篱笆、栅栏、树池、露天铺地板、踏步、台阶、钓鱼用舢板、亲水平台、生态小屋、栈道、垃圾桶、垃圾车、户外园林小品等；

3、建筑建材：

可以用于室内外各种铺板、栅栏、门窗框、塑木瓦、塑木整体阳台、海边铺地板、建筑模板、防潮隔板、楼梯板、扶手、护拦、路板、楼栋牌、自行车停车棚、屋顶花园排水板、仿古建筑用管及站台、活动房、别墅等。

4、包装运输物流材料：

应用于工业托盘、垫仓板、仓库货架、玻璃运输货架、弹药包装、搬运垫板、通用包装材料(尤其是出口商品的外包装)、军品和民品包装箱、水产箱玻璃包装箱、周转箱、叉车货板、铁路枕木等。

5、各类车船装饰材料：

应用于门内装饰板、底板、备用轮罩、坐椅靠背、仪表板、扶手、手套箱、后架、座位底座、顶板、行李厢边框装饰条、船舱隔板、储存箱、船舶内装和隔热材等。

6、市政交通等公用设施材料：

由于塑木复合材料优异的耐水性，所以特别适合于公园、球场、街道等公共场所的露天桌椅，标记牌、广告牌、候车亭、高速公路隔音板、铁路枕木等；

7、其他：

●农用领域：应用于农用大棚支架及用桶；

●教学用品、体育器材：枪托、球拍、滑雪板、高尔夫球棒、舞台用品；

●娱乐、健身器材：公园、幼儿园的儿童娱乐器材，社区健身器材；

●模型、模具：塑木仿真景观、装饰浮雕、模型、园林景观雕塑等；

●宠物箱、鸟巢；

●电器外壳、水泵壳、机器罩。

本发明提供的生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法的特点为：

1、简便、实用

1)分选符合垃圾现状和应用要求

2)脱水干化均在常温下进行，无需任何热源加温

3)垃圾干粉预处理为循环利用作出了保障

4)高分子复合材料制成粉料和粒料扩大了应用范围

5)整个设备的开机和设置时间极短，物料随时可以清空，便于工厂的停机、重设、重启和维修。

2、安全可靠

1)脱水干化系统内物料的流速、温度、湿度、气固比均在粉体易燃、

易爆范围以外。

2)整个物料、气体的传输均在自然条件下进行。

3)设备维护工程量小，周期短，不影响生产线整体运行。

3、卫生、无害

1)垃圾中存在的各种致病菌、大肠杆菌等有害病原体在生产成高分子复合环保材料的过程中已被全部杀死，而且已无生存和繁殖的条件(干化过程中有120℃温度，成材过程有200℃温度，粉体已被辅料全包覆，里面没有一点空气)。

2)垃圾从计量、入仓到分选、干化、出产品全线的臭气、异味均由脱味除臭管网收集，统一达标处理。

4、循环利用

用高分子复合环保材料做成的板材、管材或其它产品，在用旧、用坏以后均可回收再利用，仅需粉碎后即可当作原料使用。经试验，该材料在循环利用6次后，性能才有稍微退化，仅需加少量新料，又可产出新品，实现循环利用。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。

实施例1-3为生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料。

将垃圾分选经二道粉碎，三道磁选、色选，除金属，使垃圾含金属量达≤0.1％，再将分选好的垃圾送入脱水干化系统，脱水干化成含水率≤10％的垃圾干粉。而后将该干粉80公斤，硅烷偶联剂2公斤，石蜡5公斤一起投入高混机混8-10分钟，，温度为80℃，进行改性，出料后作为高分子复合环保材料的原料(改性后的垃圾干粉)。

聚丙烯(粉)30公斤，投入均质成材机。先熔融，温度200℃，时间4-5分钟，再加入70公斤复合环保材料原料(改性后的垃圾干粉)，温度200℃，压力20mPa，时间5-8分钟，出料得高分子复合环保材料。

实施例2-3的生产工艺、装备相同，不同是生产高分子复合材料用的塑料聚丙烯(粉)或LLDPE和改性后的垃圾干粉的配比不同。

实施例1-3经整理，检测后列下表：

Claims (6)

1.一种生活垃圾工业化生产能循环利用的高分子复合环保材料的方法，

其特征在于包括下列步骤：

①垃圾接受和预处理

将生活垃圾粗分为大型生活垃圾和普通生活垃圾，其中大型生活垃圾经大型破碎机破碎，破碎后的物料再与普通生活垃圾一起送入下游工序——分选与粉碎；

②分选与粉碎

经步骤①预处理的二类生活垃圾首先进入抓破机，将垃圾里的包装袋、织物、混杂件之类杂物抓破解体，先后进入磁选机进行除铁，重选机进行除杂重物块，以及色选机除去有色金属、电池之类杂物；经除金属、杂物后的物料经旋流粉碎机先后进行二次粉碎，第一次粉碎后粒径≤5cm，接着又进入磁选机进行除铁，再进入色选机除去有色金属之类杂物，除金属杂物后的物料经第二次粉碎，粉碎后粒径≤2cm；接着先后进入磁选机进行除铁，进入色选机除去有色金属之类杂物，使物料的金属含量≤0.1重量％，选出的金属及杂物回收再利用；

③常温脱水干燥

将步骤②的经分选与粉碎的垃圾粉料在常温脱水干燥机设备中进行脱水干燥，得到含水率≤10重量％的微细复合垃圾干粉，微细复合垃圾干粉的粒子直径为5-20um，排出湿气收集后处理，收集的臭空气排入臭气收集装置，后经废气净化进行达标处理；

④改性预处理

将步骤③的微细复合垃圾干粉在垃圾干粉预处理机中，与偶联剂和润滑剂于60-80℃混配5-10分钟进行改性处理，得到改性微细复合垃圾干粉，其中微细复合垃圾干粉为60-80重量份，偶联剂为1.8-3.2重量份，润滑剂为4-6重量份；

⑤生产高分子复合环保粉体材料

在均质成材机中，将塑料粉或废塑料粉于180-220℃温度下，压力为10-20MPa，熔融时间10-20分，待塑料粉或废塑料粉熔融后加入步骤④的改性微细复合垃圾干粉，其中改性微细复合垃圾干粉为60-75重量％，塑料粉或废塑料粉为25-40重量％，均质后出料冷却、粉碎成高分子复合环保材料粉。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤④中所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸偶联剂；所述润滑剂为白油或石蜡。

3.根据权利要求2的方法所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、硅烷505或二(二辛基焦磷酰氧基)氧化酯酸肽。

4.根据权利要求1-3的任一方法制得的高分子复合环保粉体材料。

5.根据权利要求书4的高分子复合环保粉体材料用来制作各种可循环利用的制品。

6.根据权利要求书5的制品为建筑模板、排水管、包装板、彩色墙板、仓库托盘或公路隔音板。