CN1799714A - 一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保领域，是一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法，1)将垃圾切碎成不大于10cm的碎片，碎片在水中搅拌清洗后，再在沉淀池中进行沉淀浮选；2)漂在水上的垃圾碎片送入混料机中，按重量百分比加进粉煤灰、低融点玻璃粉和化学调节剂，垃圾碎片30－40％、粉煤灰35－45％、低融点微晶玻璃粉20－30％、化学调节剂5－15％，热挤压成型；3)沉淀池最低层的重质无机物送入化料炉中形成霞石微晶玻璃；4)在重质无机物上层的垃圾中的食物、青菜类、纸类细末送入沼气池中；5)沉淀池中的水可送入城市的污水处理系统中。本发明优点为：城市垃圾全部可再生利用，无二次污染，不需人工分捡，自动化程度高，投资小、效益高。

Description

一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法

技术领域

本发明属于环保领域，具体地说是一种城市固体垃圾(包括城市工厂废弃物和生活垃圾)的分离和再生利用方法。

背景技术

城市化是经济发展的必然趋势，城市的服务功能中最重大的难题就是每天产生的工业废弃物和生活废弃物的处理问题，全世界都曾犯过类似的错误，把垃圾集中到郊区堆放或掩埋，这不但浪费了资源，也污染了周边的环境。近年来，有的国家开发出垃圾焚烧技术，不但浪费了大量资源，而且加重了“大气污染”。对于工厂的固体废弃物有了一些低值利用。如：用发电厂粉煤灰做轻体砖，用于楼房间壁墙。但像铁合金厂的有害重金属废弃物却无能为力，像铬渣、镉渣、砷渣等都是剧毒物，严重污染着地下水，对人类造成极大的危害，高科技发展的产物、手机、电脑、照相机等电子产品，产生了大量废电池，这些废物混入污水和垃圾中，加重了垃圾处理和再生利用的难度。

这些城市垃圾包含着地球上最重要的各种元素，如何既保护城市环境又使这些宝贵资源再生利用，是现代城市垃圾处理科学的双重目标。

我国是一个人均占有资源偏少的国家，又是一个有13亿人口的大国。我们在城市化过程中欠的环保帐更大，至今没有一个完整的综合治理方案。搬来的许多外国方案没有一个能真正保护环境和资源。

申请人于1996年申报了“利用霞石制备微晶玻璃的专利及设备”发明专利，2001年授权，专利号为96115271.0；以后接着申报了霞石微晶玻璃的三个专利，专利申请号分别为ZL98114113.1、02158973.7、03134115.2。这四个专利核心是利用霞石矿的尾矿粉添加工业废弃物，如发电厂粉煤灰、冶金炉渣和选矿尾砂来生产高性能的微晶玻璃制品。本发明申请就是城市垃圾与霞石微玻技术结合起来的综合处理和再生利用技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法及其专用设备，将城市垃圾包括工业废物和生活废物分别进行再生利用，生产高性能的新型复合材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法，

1)将城市垃圾切碎成不大于10cm的碎片，碎片在水中强力搅拌清洗后，再在沉淀池中进行沉淀浮选；

2)漂在水上的垃圾碎片送入混料机中，按重量百分比加进粉煤灰、低融点玻璃粉和化学调节剂，垃圾碎片30-40％、粉煤灰35-45％、低融点微晶玻璃粉20-30％、化学调节剂5-15％，在100-120℃，2～3MPa的压力条件搅拌热挤压成型，按不同用途挤出管材、板材或异型材；

微晶型低融点玻璃粉组成为：霞石20～25％，硝石15～20％，铅锌矿40～45％，钒钛型铁渣10～15％；(各种矿石粉的粒度为70-120目)

化学调节剂为：按重量比，氢氧化钠∶脂肪酸∶聚乙烯醇∶石墨＝1∶0.8-1.2∶0.8-1.2∶0.8-1.2；

如果是异型材要多一道压型工艺，即将挤出机挤出的散料放到模具中用四柱式压机压型即成。

3)沉淀池最低层的重质无机物送入化料炉中，在1900-2100℃下形成霞石微晶玻璃，化料炉内的物料重量组成为，霞石粉25-35％，重质无机物35-45％，铬渣或赤泥15-25％，纯碱4-6％，石灰石4-6％；

4)在重质无机物上层的垃圾中的食物、青菜类、纸类细末送入沼气池中作为发酵原料；

5)沉淀池中的水可送入污水处理系统中进行净化，可循环使用。

所述垃圾切碎成碎片的尺寸通常为3～8cm；

城市垃圾的整车分离技术中主要装置有：带刮刀的转动带、带狼牙的滚洞式压切机、有电加热装置的高压强混机和高压热挤出机。

其具体操作过程如下：

1)将城市垃圾运到处理厂，翻卸到“八”字型的集料槽中，在槽底部有一个刮料带，刮料带上带有尖利的齿刀，将垃圾袋划破并强制送到装有狼牙滚筒的压切机中将垃圾压扁、压碎、切成碎片，在压切机底下设有水池，碎片掉入水中在强力搅拌机的作用下进入脱毒和脱味；再用混流泵将混合物抽到沉淀池中进行浮选；

2)漂在水上的有机物垃圾碎片经导流槽进入网带输送机送到混料机中，按重量百分比加进发电厂细干粉煤灰和低融点微晶玻璃粉及化学调节剂；经100-120℃加热搅拌，然后传送到热挤出机中，在2～3MPa的压力条件下热挤压成型，按不同用途挤出管材、板材或异型材；

3)沉淀池最低层的重质无机物送入化料炉中形成霞石微晶玻璃；()

4)在压、切、搅、抽和水的作用下，已将垃圾中的食物、青菜类、纸类打成细末在沉淀池中沉积在重质无机物的上层，可分层取出做沼气池发酵原料或其他应用；

5)沉淀池中的水可送入城市的污水处理系统中。

本发明采用的化料炉为超高温油、电联体电极炉(底插式油电联体化料炉)，炉内壁(即炉胆)为圆筒形，底部插有钼电极(加热)，钼电极与炉体间设置有用于冷却密封的水封套，炉外壁设置有全保温层；将最高熔化温度较普通玻璃电极炉提高300～500℃，气化接触面积降低了4/5(气体挥发率降低4/5)，电极水封套安全运行率百分百，该炉热效率可达85～90％，是国内外平均水平的近2倍。

所述电极炉的壁砖是采用如下配方熔铸而成，锆英砂35-45％，氧化锆10-20％，氧化铝25-35％，铬酸3-5％，精钨矿粉或精钼矿粉4-6％，铌2-4％，钽2-4％；其较普通电熔锆刚玉的耐热腐蚀能力提高2～3倍，熔点提高了200～300℃，可达到1900-2100℃。

若工厂废弃物成份中无有机质时，可不用经分离处理即可以与沉淀池中分离出的重质沉淀物(泥砂、砖粉、金属碎片、废电池、玻璃碎片等)与霞石粉和补添的化学元素进行混拌而进入高温熔化炉中，经2000℃左右高温，加上该熔化炉的特殊电磁处理，使其中的有毒重金属与霞石粉等形成新的无毒化合物。

本发明具有如下优点：

1.城市垃圾全部可再生利用。城市生活垃圾中有机物占70％左右，如淀粉(食物)、塑料袋(瓶)、布条(各种纤维)、木屑(旧家俱板)、纸(包装小盒)等等，这些物质如果同无机物(泥砂、玻璃、水泥、砖块、废电池、金属屑……)一起送到熔化炉中化做微晶玻璃，不但增加了焚烧成本，而且影响了霞石微玻的质量，并会造成大量的“废气”，也是最大的资源浪费；

本发明在城市生活垃圾的处理中将其与无机物同时处理，用有机物垃圾中的塑料做融合剂(不足部分根据化验单填加聚乙烯醇)，纤维和其它物品做骨料，填加无机物粉煤灰和低熔点微玻粉做肉料，在热塑胶结剂的作用下粘结而成的有机、无机、高分子为一体的复合材料(经水洗后的有机物已脱毒和脱味，少许的重金属末也因包在塑料和玻璃薄膜中而无法溢出)，其密度为0.5～1.5，弯曲强度超过木质胶合板3～4倍，韧性超过铸铁2～3倍，硬度接近钢铁达到莫氏5.5度，耐热冲击超过1000摄氏度，长期使用温度超过300摄氏度，抗老化能力是塑料的2～3倍，绝缘能力接近陶瓷，是一种低成本，高性能的复合材料；

在有机物再生利用的添加物中，本发明采用低融点微晶玻璃粉，使有机物与粉煤灰的结合比仅靠塑料融合的产品更耐高温和老化。

2.本发明无二次污染，不产生废气和废渣排放，电气化生产，不需人工分检，自动化程度高，可与污水处理系统、无机废渣处理系统同步进行；具有投资小、效益高的特点，是垃圾处理中的一个重大革新。

3.本发明方法获取的产品用途广。

1)由于城市垃圾中含有许多贵金属元素，又经过了比普通玻璃炉高300～500℃的超高温电磁化作用，该品种的霞石微晶玻璃的性能十分优越，可应用在造船、飞机、汽车等制造领域，还可以与铜粉、铝粉、铁粉混合压制粉末冶金磨擦件，亦可应用在坦克、大炮、汽车的防护装甲，可以应用在其它军事、航天和机械制造等各个领域。

2)有机、无机、高分子为一体的复合材料(可按不同用途挤出管材、板材或异型材)可生产出多种产品，广泛应用在下水道、化工厂管道、化工厂容器、建筑用间壁墙板、移动房、厂房、库房中，还可以应用在家俱、桌椅等学校和办公领域，可以替代目前的木纤维胶合板，这为节约资源、净化环境开辟了一条新路。

4成本低。本发明用天然霞石和城市废弃物中的重金属取代传统微晶玻璃原料中的贵金属成核剂，这不但降低了原料成本80％左右，而且提高了微玻结晶化进程5～7倍，产量提高5～7倍，产品的力学性能提高2～3倍，综合制造成本仅是传统微玻的1/4～1/7；有机垃圾生产出的复合材料较传统的材料成本低50％，例如：管材仅为铸铁管的35％。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例

城市垃圾的整车分离技术中主要装置有：带刮刀的转动带、带狼牙的滚筒式压切机、有电加热装置的高压强混机和高压热挤出机。

一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法，其具体操作过程如下：

1)将城市垃圾运到处理厂，翻卸到“八”字型的集料槽1中，在槽底部有一个刮料带15，刮料带15上带有尖利的齿刀，将垃圾袋划破并强制送到装有狼牙滚筒2的压切机3中将垃圾压扁、压碎、切成不大于10cm的碎片，在压切机3底下设有水池14，碎片掉入水中在强力搅拌机13的作用下进入脱毒和脱味(其中可加入清洗剂和脱味剂)，碎片在水中强力搅拌清洗后(冲洗垃圾的废水可与城市污水处理系统相连进行净化后反复使用)，再用混流泵4将混合物抽到沉淀池5中进行浮选；

2)漂在水上的有机物垃圾碎片经导流槽6进入网带输送机7送到混料机8中，按重量百分比加进发电厂细干粉煤灰和低融点微晶玻璃粉及化学调节剂，其中垃圾碎片30-40％、粉煤灰35-45％、低融点微晶玻璃粉20-30％、化学调节剂5-15％；经100-120℃加热搅拌，然后传送到热挤出机9中，在2～3MPa的压力条件下热挤压成型，按不同用途挤出管材、板材或异型材；其形成的有机、无机与高分子材料混合的新型复合材料，其具有既抗氧化、抗老化，又不脆的新特性，其配比中为有机质约占30％，无机质约占60％，高分子约占10％。

低融点微晶玻璃粉组成为：霞石23％，硝石17％，铅锌矿45％，钒钛型铁渣15％；

化学调节剂为：按重量比，氢氧化钠∶脂肪酸∶聚乙烯醇∶石墨＝1∶1∶1∶1；

所述混料机8为电加热高压型混料机，其中的有机物碎片含水份高达30～40％，在加入粉煤灰和低融点玻璃粉后、将顶盖封闭，在加热和搅拌过程中将压力升到2～3Mpa，温度100-120℃，使有机物中的塑料和低融点玻璃粉液化与其它物质融合，该混料机用不锈钢板焊制，其壁厚不小于6mm。

3)沉淀池最低层的重质无机物送入化料炉11中，在1900-2100℃下形成霞石微晶玻璃，化料炉内的物料重量组成为，霞石粉25-35％，重质无机物35-45％，铬渣或赤泥15-25％，纯碱4-6％，石灰石4-6％；

4)在压、切、搅、抽和水的作用下，已将垃圾中的食物、青菜类、纸类打成细末在沉淀池中沉积在重质无机物的上层，可分层取出做沼气池10的发酵原料或其他应用；

5)沉淀池中的水可送入污水处理系统12中进行净化，可循环使用。

Claims (4)

1.一种城市固体垃圾的分离和再生利用方法，其特征在于：

1)将城市垃圾切碎成不大于10cm的碎片，碎片在水中强力搅拌清洗后，再在沉淀池中进行沉淀浮选；

2)漂在水上的垃圾碎片送入混料机中，按重量百分比加进粉煤灰、低融点玻璃粉和化学调节剂，垃圾碎片30-40％、粉煤灰35-45％、低融点微晶玻璃粉20-30％、化学调节剂5-15％，在100-120℃，2～3MPa的压力条件搅拌热挤压成型，按不同用途挤出管材、板材或异型材；

低融点微晶玻璃粉组成为：霞石20～25％，硝石15～20％，铅锌矿40～45％，钒钛型铁渣10～15％；

化学调节剂为：按重量比，氢氧化钠∶脂肪酸∶聚乙烯醇∶石墨＝1∶0.8-1.2∶0.8-1.2∶0.8-1.2；

3)沉淀池最低层的重质无机物送入化料炉中，在1900-2100℃下形成霞石微晶玻璃，化料炉内的物料重量组成为，霞石粉25-35％，重质无机物35-45％，铬渣或赤泥15-25％，纯碱4-6％，石灰石4-6％；

4)在重质无机物上层的垃圾中的食物、青菜类、纸类细末送入沼气池中作为发酵原料；

5)沉淀池中的水可送入污水处理系统中进行净化，可循环使用。

2.根据权利要求1所述的城市固体垃圾的分离和再生利用方法，其特征在于：所述垃圾切碎成碎片的尺寸为3～8cm。

3.根据权利要求1所述的城市固体垃圾的分离和再生利用方法，其特征在于：具体操作过程为，

1)将城市垃圾运到处理厂，翻卸到“八”字型的集料槽(1)中，在槽底部有一个刮料带(15)，刮料带上带有尖利的齿刀，将垃圾袋划破并强制送到装有狼牙滚筒(2)的压切机(3)中将垃圾压扁、压碎、切成碎片，在压切机底下设有水池(14)，碎片掉入水中在强力搅拌机(13)的作用下进入脱毒和脱味；再用混流泵(4)将混合物抽到沉淀池(5)中进行浮选；

2)漂在水上的有机物垃圾碎片经导流槽(6)进入网带输送机(7)送到混料机(8)中，按重量百分比加进发电厂细干粉煤灰和低融点微晶玻璃粉及化学调节剂；经100-120℃加热搅拌，然后传送到热挤出机(9)中，在2～3MPa的压力条件下热挤压成型，按不同用途挤出管材、板材或异型材；

3)沉淀池(5)最低层的重质无机物送入化料炉(11)中形成霞石微晶玻璃；

4)在重质无机物上层的垃圾中的食物、青菜类、纸类细末送入沼气池(10)中作为发酵原料；

5)沉淀池中的水可送入城市的污水处理系统(12)中。

4.根据权利要求3所述的城市固体垃圾的分离和再生利用方法，其特征在于：所述化料炉为超高温油、电联体电极炉，炉内壁为圆筒形，底部插有钼电极，钼电极与炉体间设置有用于冷却密封的水封套，炉外壁设置有全保温层。