CN1325460A - 液体纸盒废料的回收方法和用于回收液体纸盒废料的设备 - Google Patents

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Abstract

用于回收液体纸盒废料或其他类似废料的方法和设备,废料中含有纤维材料,金属和塑料。该方法包括如下各步:(a)把废料和成浆液体,通常是水引入到浆粕机(14)或其他类似成浆设备,用于使废料成浆和使其中的纤维材料分离出来,(b)将在(a)步中处理过的废料在分离器(16)中分离成包括分离的纤维材料的纤维悬浮液(18),和包括金属和塑料的排出部分(22),(c)净化(b)步的纤维悬浮液和回收其中的纤维材料以备进一步使用,如在纸板或纸中。该方法还包括如下另外的步骤:(d)将从(b)步中分离的排出部分引入到流化床气化器(38),用于使其中的塑料气化,和(e)在分离器(56)中从(d)步生产的瓦斯中分离出金属,一般是铝金属。

Description

液体纸盒废料的回收方法 和用于回收液体纸盒废料的设备
本发明涉及回收液体纸盒废料或其他类似废料的方法，这些废料中含有纤维材料，金属和塑料，如附录的权利要求1的前序部分所限定的那样。本发明还涉及用于回收液体纸盒废料或其他类似废料的设备，如附录的独立的设备权利要求前序部分所限定的那样，这些废料中含有纤维材料，金属和塑料。
液体容器的纸板，如牛奶或果汁的纸盒，通常都是由几层纤维材料，很薄的金属箔，如铝箔、和塑料制成，塑料一般是聚乙烯。液体纸盒废料一般都含有高质量的纤维，这些纤维可以回收和重复使用，如在纸筒芯子或其他高质量产品的生产中应用。
已知容器纸板的废料中所含的纤维材料可以通过使废料在浆粕机或其他合适的成浆设备中成浆进行回收。在桨粕机中用力搅拌废料和水，使其分离出纤维材料。分离的纤维和水形成水的悬浮液，它可以相当容易地与其余的固体废料，即所谓的排出部分，分离，机械地例如通过沉降，离心或筛选来进行分离。然后如果需要的话可以进一步处理水悬浮液中的纤维部分，如净化，接着就可在任何合适的纸板或纸的制造过程中使用。到现在为止排出部分已经作为废料放置，例如不作进一步的浓缩处理，或者将其燃烧以便在把它运到最终放置地点之前减小排出废物的体积。
还已知燃料液体纸盒废料，不从中首先分离纤维材料，以便以热能的形式从中回收能量。已经进一步建议气化公众的垃圾或其他类似的废料，以便提供可以用来产生能量的有用的产品瓦斯。
但是，液体纸盒废料含有某种形式的铝，它可以在约670-700℃温度下熔化。废料，如果用空气燃烧或气化，就应该在明显低于这里指出的铝熔化点的温度之下进行处理，最好明显低于650℃，以便避免由熔化的铝所造成的问题。
铝的粉末在任何燃烧过程中可能是非常有害的组份。如果氧化，铝可以引起局部非常高的温度，高于2000℃，甚至最高到3000℃。在燃烧器中这样高的局部温度会对燃烧器造成严重损坏。还有粉末形式的铝，当与空气混合时是一种爆炸材料。另外，金属的铝可以与碱性的氢氧化物反应，如在飞扬的尘埃中含有的碱性物质反应，同时形成氢氧化铝和氢气。众所周知氢气在一定的条件下可以很容易形成爆炸性气体混合物。还有沉积的飞尘与铝也可能引起各种问题，如在堆积的地方会长时间连续在飞尘中形成氢气。
液体的纸盒废料还含有大量的塑料，今天塑料大多数是聚乙烯或其他塑料，它们不含有氯，因此可以相当容易地用空气气化。塑料含有几乎100％的可挥发份，所以有可能在温度550°-650℃，即在低于存在的铝的熔化温度之下在吹气的气化器内全部转化为瓦斯和蒸汽。
在另一方面，在液体纸盒废料中纤维材料仅含有约75-85％的挥发份。纤维材料的其余部分是固定的碳。在550-650℃之间的温度下，即低于存在的铝的熔点温度，仅有约60-75％的纤维材料转化为瓦斯和蒸汽。
可能比较难于控制气化器的温度，使得在达到纤维材料最大地转换成瓦斯和蒸汽的同时，还能避免由铝熔化所造成的问题。
本发明提出用于回收液体纸盒废料的一种改进的方法和相应的改进设备，可以克服上述的各项缺点。
本发明还有一个目的是提出用于回收液体纸盒废料的一种方法和设备，其中在废料中存在的纤维材料以及塑料的热值两者都能以最佳的方式回收。
本发明还有另一个目的是提出用于回收液体纸盒废料的一种方法和设备，其中在废料中存在的铝或可能的其他金属都能以最佳的方式回收。
本发明另外一个目的是提出用于在相当低的温度下回收液体纸盒废料的一种方法和设备，从而可以避免在气化和瓦斯净化过程中因高温所引起的许多问题。
该改进的用于回收液体纸盒废料的方法和设备，其特征在于后附的独立的权利要求特征部分中所更加精确地阐述的内容。
因此，本发明提供回收液体纸盒废料或其他类似废料的一种方法，废料中含有纤维材料，金属和塑料，该方法包括如下各步骤：
(a)将废料和成浆液体，一般是水，引入到浆粕机或其他类似的成浆设备之中，使废料成浆和其中的纤维材料分离出来，
(b)将在(a)步中处理过的废料分离成
-含有分离的纤维材料的纤维悬浮液和
-包括金属和塑料的排出部分，和
(c)净化(b)步骤的纤维悬浮液和回收其中的纤维材料以备进一步使用，如在纸板或板的制造中使用，
(d)将(b)步骤的排出部分引入到气化器中，用于气化其中的塑料，和
(e)从(d)步骤生产的瓦斯中分离出金属，通常是铝。
排出部分可以用空气在低于液体纸盒废料中所含金属的熔点温度下进行气化。气化包含铝的排出部分最好应该在低于700℃，一般为约550-650℃的温度范围内进行。
气化一般在沸腾流化床气化器中进行。金属箔絮片可以很容易地与其中产生的产品瓦斯一起从气化器中流出。在慢的流化床中处理金属箔材料比较平缓并且磨得不是太厉害。太细，象粉尘状的金属颗粒在后面工序中将会很难与产品瓦斯分离。
在浆粕机或其他类似成浆设备中使废料成浆时在成浆液体中溶解碱金属盐，如钠盐和钾盐。因此，在成浆阶段碱盐已经从排出部分分离出来，将不会到达气化器和在那里引起故障。
最好另外一步骤(f)插入到(d)步和(e)步之间，该步包括冷却在(d)步中在气化器内生产的瓦斯，以便从产品瓦斯中回收热能。并且也使金属通常是铝，与瓦斯的分离在冷却之后更加容易进行。
为了从废料回收的纤维产量最大化，在(b)步中分离器引出的排出部分可以在分离的附加清洗步骤中进行清洗，以便从中进一步回收更多的纤维。这样几乎所有的纤维都可以回收，作为纤维以备进一步使用，而不是部分被气化。
通过沉降，离心分离，筛选或任何其他本身已知的合适方法，可以机械地将排出部分与液态纤维悬浮液分离。已经分离出纤维的排出部分。然后可以进行脱水并引入到气化器中，作进一步的处理。排出部分最好脱水到含有＜50％的水，如10-50％的水，通常约30％的水。
但是，通常在脱水之前或之后，实行排出部分的附加清洗。在任何引入到浆粕机中的废料内都可以含有的特别重的固体杂质，可以机械地，或者甚至可以采用所希望的磁铁作用，相当容易地与轻的排出部分分离，轻的排出部分含有轻的塑料和轻的铝箔材料。重的固体杂质来源于用于将废料捆成包的铁片，金属带或类似物。当然，如果需要，重的固体杂质可以在较早的阶段，在成浆或紧接着成浆之后将其分离出去。
如上面讨论那样，大多数重的杂质在被引入到气化器之前已经从废料中分离出去。但是某些重金属材料在它被引入气化器时仍留在排出部分中。这样保持的重金属杂质将与底灰一起从气化器的底部排出。来源于重金属片或类似物的杂质，在气化器中，因为太重不能被上升的气流夹带，因而不会混合到从气化器顶部排出的产品瓦斯和轻金属材料组份中。
轻的铝箔材料一般其厚度仅为约5-10μm(微米)，将很容易被产品瓦斯夹带和与瓦斯一起流出气化器。这样与可能在废料中存在的重金属材料分离之后的轻金属组份，在本来已知的某些常规的分离器中很容易与产品瓦斯流分离。最好可以采用特殊的分离器从瓦斯分离轻金属絮片或箔材料。
本发明提供的回收方法，其中废料的轻金属组份可以与纤维材料以及气化的塑料两者分离，而不会同时将在废料中可能存在的其他金属材料或其他重杂质分离和混合到轻金属组份中。
本发明提供一种方法，按照它可以这样回收液体纸盒废材料，回收在废料中存在的最大量的纤维用于进一步有用的用途；以非常干净的方式回收存在的金属，和以清洁高热值的产品瓦斯形式回收塑料。由聚乙烯产生的瓦斯的热值范围可以在7-15 MJ/m3，一般为9-12MJ/m3。常规的生物材料只能提供约3-6 MJ/m3的热值。
现在将按照附图详细描述本发明，附图中示意地表示按照本发明的方法。
将液体纸盒废料10，即包装或包裹纸板，和水12加入到浆粕机14中，在那里废料和水混合在一起同时用力搅拌或搅打废料，使废料成浆和从中分离出纤维材料。一般在液体纸盒废料量中纤维材料含量约为70％。其余的30％主要包括金属箔材料和塑料。在浆粕机中处理的废料和这样形成的含水纤维悬浮液被输送到分离器部分16，从那里排出纤维悬浮液18，作为回收的纤维材料输送到纤维处理部分20作进一步加工，如纸或纸板的制造。在分离器16中的分离可以用任何合适的方法进行，最好是机械的方法，如沉降，离心分离或筛选。
将已经分离出纤维悬浮液和现在主要含有塑料和金属的排出废料22传送到清洗部分24，在那里在排出废料中加入补充的水，用于从废料中分离更多的纤维。从而形成新的纤维悬浮液28并把它输送到纤维处理部分20，与前面分离的纤维悬浮液混合。当然，不同的纤维悬浮液18和28可以输送到不同的终端用途，并不是必须将其混合。
洗过的排出废物30现在主要含有干净的塑料和金属材料，将其从清洗部分24输送到进一步净化和脱水部分32。在净化部分重的固体废料34，例如重金属废料如果存在的话，从排出废料中被分离出来。可以采用任何合适的分离方法，一般是用某些机械方法进行分离。铁废料可以用磁性方法进行分离。最后用任何本来已知的脱水方法将排出废料脱水到水含量约为10-50％。排放脱出的水33。
将脱水后的排出废料36引入到流化床气化器38。在图中表示的流化床气化器是沸腾流化床气化器，通常有用速度约为1/2-2 m/s(米/秒)的空气流态化的床40。如果合适，可以采用有快速循环流化床的气化器或其他本来已知的某些气化器。
流化床一般包括颗粒尺寸约500-2000μm的沙粒或其他某些类似的颗粒材料。流态化气体和产品瓦斯在气化器内向上流动并从那里流出。轻金属箔材料夹带在气流中并从气化器中排出。由基本上更重的材料组成的床材料，没有被夹带在气流中，所以仍留在床中。
沸腾流化床的废料提供非常恒定的气化温度，如在气化器38中可以保持在约550-650℃的温度。空气42作为流态化和氧化的气体通过强制通气系统44被引入到炉内。重的固体材料46，如铁片、条带或其他杂质与底灰一起从炉底排出。来源于液体纸盒的金属材料絮片很轻，与气体一起流出流化床气化器，将不会留在炉子下部的床中。
在气化器内塑料几乎全部气化，提供的产品瓦斯富含碳链相当长的烃类。瓦斯中包括相对小量的CO,CO2或H2。瓦斯的热值一般在7-15 MJ/m3范围内，通常为9-12 MJ/m3。产品瓦斯从气化器出口48排出。
从气化器出口48出来的产品瓦斯被引入到瓦斯冷却器50，在那里通过传热表面52回收热量。瓦斯的烟灰含量很低。与气体一起流动的金属絮片上几乎都没有碳。冷却后的产品瓦斯54被引入到分离器56中，在那里它很容易与干净的金属絮片分离。分离的固体材料几乎只含有从液体纸盒废料中来的金属。表示在图中的分离器56是旋风分离器。可以使用其他的分离器，如过滤器。排放非常干净的分离出来的金属材料58以备进一步的使用。排出的干净的产品瓦斯60用于能量生产或其他的目的，一般在可以应用产品瓦斯燃烧热的地方。
本发明不应该局限于只涵盖上述特定的应用。相反，打算对本发明提供如后附的权利要求书定义的那样广泛的保护。
这样在说明书中已经提到的只有水作为用于使纤维材料成浆的液体。但是，可以使用任何其他合适的液体材料。还有不同的添加剂，如pH控制添加剂，可以加到水/液体相中，以便提高成浆和分离纤维的作用。
已经提到的铝作为从液体纸盒废料中要回收的细粒金属材料的例子。其他的纸盒废料可以包含其他的金属材料，它们有相对低的熔点，可以用相同的方法分离这些金属材料。
聚乙烯今天是在液体纸盒中使用最多的塑料。在将来可以使用其他的塑料或塑料的混合物。特殊其他类型的纸盒或纸箱板可以包括其他的塑料。本发明应该覆盖回收包括这些塑料的各种废料所应用的各种方法和设备。

Claims (18)

1．回收液体纸盒废料或其他类似废料的方法，废料中含有纤维材料，金属和塑料，该方法包括如下各步骤：
(a)将废料和成浆液体，一般是水，加入到浆粕机(14)或其他类似的成浆设备之中，使废料成浆和其中的纤维材料分离出来，
(b)将在(a)步中处理过的废料分离成
-含有分离的纤维材料的纤维悬浮液(18)和
-包括金属和塑料的排出部分(22)，和
(c)净化(b)步骤的纤维悬浮液和回收其中的纤维材料以备进一步使用，如在纸板或纸中，
其特征在于还有如下各步骤：
(d)将(b)步骤的排出部分引入到流化床气化器(38)中，使其中的塑料气化，和
(e)从(d)步生产的瓦斯中分离出金属，通常是铝。
2．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于该方法在(d)步和(e)步之间包括另外一步(f)，用于冷却在(d)步中生产的瓦斯和回收其中的热能。
3．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于在(f)步中冷却瓦斯之后再从(d)步生产的瓦斯中分离金属。
4．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中将排出部分引入到气化器之前，清洗从(b)步来的排出部分，以便从排出废料中回收更多的纤维材料。
5．按照权利要求1或4所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中将排出部分引入到气化器之前，净化从(b)步来的排出部分，以便分离出其中粗的金属材料和其他杂质。
6．按照权利要求1或4所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中将排出部分引入到气化器之前，使排出部分脱水。
7．按照权利要求6所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中将排出部分引入到气化器之前，使排出部分脱水到水含量＜50％，一般约为10-50％，最好为＜30％。
8．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于从气化器与气化器的底灰一起排放重的杂质，如铁材料。
9．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中生产的可燃瓦斯，有约为7-15 MJ/m3的高热值，一般为9-10MJ/m3。
10．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中塑料的气化是在接近但低于金属材料熔点温度下进行，该金属材料是要从气化器生产的瓦斯中回收。
11．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于在(d)步中塑料的气化是在550-650℃的温度下进行。
12．按照权利要求1所述的回收废料的方法，其特征在于在(a)步中溶解在废料中存在的水溶性碱盐，如钠和钾盐，在(b)步中所述的盐类从排出部分分离出来。
13．用于回收液体纸盒废料或其他类似废料的设备，废料中含有纤维材料，金属和塑料，该设备包括
-浆粕机(14)或其他类似的成浆设备，用于使废料成浆和其中的纤维材料分离出来，和
-分离器(16)，用于从浆粕机或类似的成浆设备中处理过的废料内分离出纤维悬浮液，纤维悬浮液包含分离的纤维材料，并提供包括金属和塑料的排出部分，
其特征在于回收设备还包括
-气化器(38)，用于气化在所述排出部分中的塑料，和
-分离器(56)，用于从气化器生产的瓦斯中分离出金属，通常是铝金属。
14．按照权利要求13所述的回收设备，其特征在于回收设备还包括瓦斯冷却装置(50,52)，用于冷却在气化器中生产的瓦斯并从中回收热能。
15．按照权利要求13所述的回收设备，其特征在于用于从瓦斯中分离金属的分离器(56)布置在瓦斯冷却装置的下游。
16．按照权利要求13所述的回收设备，其特征在于回收设备包括清洗装置(24)，用于清洗从分离器中分离出来的排出部分，和从排出部分分离出更多的纤维材料。
17．按照权利要求13所述的回收设备，其特征在于回收设备还包括净化装置(32)，用于从分离器(16)分离出来的排出部分中分离出粗的固体杂质(34)。
18．按照权利要求13所述的回收设备，其特征在于回收设备还包括脱水装置(32)，用于排出部分在被引入到气化器之前的脱水。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication