ITCT20090002A1

ITCT20090002A1 - REFOLO: NEW INDUSTRIAL SYSTEM FOR THE TREATMENT AND RECOVERY OF AUTOMOTIVE FLUFF, AGRICULTURAL RESIDUES AND UNBELIEVABLE WASTE TO URBANS.

Info

Publication number: ITCT20090002A1
Application number: IT000002A
Authority: IT
Inventors: Mario Reale
Original assignee: Mario Reale
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-07-24
Also published as: IT1392642B1

Description

Descrizione Description

REFOLO: NUOVO SISTEMA INDUSTRIALE PER IL TRATTAMENTO E RECUPERO DI FLUFF AUTOMOBILISTICO, RESIDUI AGRICOLI E RIFIUTI URBANI REFOLO: NEW INDUSTRIAL SYSTEM FOR THE TREATMENT AND RECOVERY OF AUTOMOTIVE FLUFF, AGRICULTURAL RESIDUES AND URBAN WASTE

REFOLO Ã ̈ un nuovo processo di trattamento per rifiuti di vario tipo, finalizzato all'ottenimento dÃ¬ combustibili di elevata qualitÃ ed omogeneitÃ , adatti ad una varietÃ di utilizzatori. In letteratura sono noti molti processi industriali che fanno uso di macchine dÃ¬ micronizzazione (1,2,3) o di sistemi di frantumazione o tritovagliatura (4, 5, 6) per la riduzione dimensionale del rifiuto. I sistemi di micronizzazione soffrono piÃ¹ o meno tutti della ridotta capacitÃ di trattamento dovuta alla scarsa capacitÃ di lavorare in continuo, mentre i sistemi di tritovagliatura raramente raggiungono dimensioni sub millimetriche, Lâ€™idea di sfruttare la riduzione dimensionale per trattare il rifiuto urbano o lâ€™assimilabile nasce una trentina di anni fa, inizialmente dettata dalla necessitÃ di aumentare il peso per unitÃ di volume e quindi sfruttare meglio le discariche esistenti. Successivamente studi di meccanochimica hanno dimostrato che un'azione meccanica potente puÃ² modificare la composizione chimica del rifiuto, fargli perdere acqua e ridurre la carica batterica ai minimi termini (7). Il miglioramento che puÃ² essere apportato dallâ€™azione meccanica energica sui rifiuti misti Ã ̈ di quattro tipi: REFOLO is a new treatment process for various types of waste, aimed at obtaining high quality and homogeneous fuels, suitable for a variety of users. In the literature, many industrial processes are known that make use of micronizing machines (1,2,3) or of crushing or shredding systems (4, 5, 6) for the size reduction of the waste. The micronization systems more or less all suffer from the reduced treatment capacity due to the poor ability to work continuously, while the tablecloth systems rarely reach sub millimeter dimensions. The idea of exploiting the size reduction to treat urban waste or € ™ comparable was born about thirty years ago, initially dictated by the need to increase the weight per unit of volume and therefore make better use of existing landfills. Subsequently, mechanochemical studies have shown that a powerful mechanical action can modify the chemical composition of the waste, make it lose water and reduce the bacterial load to a minimum (7). The improvement that can be brought about by the energetic mechanical action on mixed waste is of four types:

1. riduzione del contenuto dâ€™acqua, per effetto della sua espulsione in minuscole gocce (nebbia) 1. reduction of the water content, due to its expulsion in tiny drops (fog)

2. eliminazione della carica batterica, per effetto della forte pressione orientata che distrugge le cellule batteriche e gli organismi piÃ¹ organizzati (nessun oggetto vivente resiste ad elevate pressioni non isostatiche) 2. elimination of the bacterial load, due to the strong oriented pressure that destroys the bacterial cells and the most organized organisms (no living object resists high non-isostatic pressures)

3.disaggregazione delle strutture polimeriche, dalla cellulosa alle plastiche, fino a demolirne la struttura cristallina e a rompere legami solidi come tra il carbonio e gli alogeni 3.disaggregation of polymeric structures, from cellulose to plastics, up to demolish their crystalline structure and break solid bonds such as between carbon and halogens

4.aumento del potere calorifico del prodotto finale per effetto della maggiore comminuzione e aumento della superficie specÃ¬fica 4.increase in the calorific value of the final product due to the greater comminution and increase in the specific surface

Descrizione del mulino REFOLO REFOLO mill description

Il processo REFOLO rispetto agli altri giÃ esistenti sfrutta un nuovo concetto di comminuzione basato sullâ€™azione contemporanea di attrito e urto, realizzato mediante un mulino attrito re di nuova concezione (figure 1, 2). Il mulino Ã ̈ costituito da un cilindro di acciaio, al centro dei quale Ã ̈ posto un asse che supporta diverse palette in acciaio rivestito. Le palette sono rivestite in vario modo; le palette piÃ¹ in basso nel cilindro sono rivestite di materiali elastomerici (gomme), dato che il loro scopo Ã ̈ di accelerare il movimento delle sfere, mentre le palette piÃ¹ in alto nel cilindro sono rivestite di corazze resistenti agli urti, che possono essere realizzate in materiali duri (ad esempio hardox) o semplicemente ricoperti da corazze in acciaio temprato. Lâ€™inclinazione delle palette Ã ̈ tale da favorire la turbolenza del materiale all'interno del cilindro; le palette superiori sono inclinate con il lato discendente rivolto al senso di rotazione, in modo da creare una deportanza e sollevare la polvere che si viene a creare dalla macinazione. Le palette che sono poste ai livelli intermedi sono invece verticali, quindi neutre dal punto di vista della portanza, mentre le palette poste piÃ¹ in basso sono inclinate con il lato discendente dalla parte opposta rispetto alla direzione di rotazione per creare una portanza tale da mantenere il materiale ancora da macinare sulla parte bassa del sistema. Lâ€™albero viene fatto ruotare a velocitÃ molto elevata, da 100 a 2000 giri/min. Allâ€™interno del cilindro Ã ̈ presente una massa di sferette di acciaio da 2 a 100 g di peso cadauna. Tali sfere di acciaio hanno peso ridondante rispetto al materiale da macinare e vengono accellerate a velocitÃ superiori ai 10 m/s dalle palette in rotazione e scagliate con forza verso la superfice della giara. Il materiale che viene a trovarsi sulla traiettoria delle sfere o sulla superficie della giara subisce una serie di urti e di attriti che lo delaminano, ne riducono la dimensione media e lo disaggregano. Il cilindro ha sulla sua superficie una serie di fori calibrati per la fuoriuscita del materiale. Dai fori piÃ¹ in alto fuoriesce la polvere piÃ¹ leggera, mentre dai fori piÃ¹ in basso esce il materiale piÃ¹ pesante. Questo principio permette di separare tra loro le frazioni piÃ¹ pesanti (plastiche pesanti, come il PVC, i metalli, il vetro, da quelle piÃ¹ leggere, come le cellulose e le plastiche in foglia). The REFOLO process, compared to the others already existing, exploits a new concept of comminution based on the simultaneous action of friction and impact, created by means of a newly conceived friction mill (figures 1, 2). The mill is made up of a steel cylinder, in the center of which there is an axis that supports several coated steel blades. The vanes are coated in various ways; the blades further down in the cylinder are coated with elastomeric materials (rubbers), as their purpose is to accelerate the movement of the balls, while the blades further up in the cylinder are coated with impact resistant armor, which can be made in hard materials (eg hardox) or simply covered with hardened steel armor. The inclination of the blades is such as to favor the turbulence of the material inside the cylinder; the upper vanes are inclined with the descending side facing the direction of rotation, in order to create a downforce and raise the dust that is created by the grinding. The vanes that are placed at the intermediate levels are instead vertical, therefore neutral from the point of view of lift, while the vanes placed further down are inclined with the descending side on the opposite side with respect to the direction of rotation to create a lift such as to maintain the material still to be ground on the lower part of the system. The shaft is rotated at very high speed, from 100 to 2000 rpm. Inside the cylinder there is a mass of steel balls from 2 to 100 g each. These steel balls have a redundant weight compared to the material to be ground and are accelerated to speeds exceeding 10 m / s by the rotating blades and thrown with force towards the surface of the jar. The material that comes to be on the trajectory of the spheres or on the surface of the jar undergoes a series of shocks and frictions that delaminate it, reduce its average size and disaggregate it. The cylinder has on its surface a series of calibrated holes for the outflow of the material. The lighter dust comes out of the higher holes, while the heavier material comes out of the lower holes. This principle makes it possible to separate the heavier fractions (heavy plastics, such as PVC, metals, glass, from lighter ones, such as cellulose and leaf plastics) from one another.

Il mulino cosÃ¬ realizzato Ã ̈ alimentato da una tramoggia posta nella parte superiore, mentre lâ€™estrazione delle polveri avviene mediante aspirazione pneumatica. Le polveri vengono raccolte da un ciclone e l'aria filtrata per mezzo dei consueti sistemi di filtrazione a maniche. The mill thus created is fed by a hopper placed in the upper part, while the dust extraction takes place by means of pneumatic suction. The dust is collected by a cyclone and the air is filtered by means of the usual bag filtration systems.

Descrizione dell'impianto REFOLO REFOLO implant description

Lâ€™impianto REFOLO prevede come componenti essenziali (figura 3): The REFOLO system includes as essential components (figure 3):

- un separatore dei metalli ferrosi grossolani - a separator of coarse ferrous metals

- uno o piÃ¹ trituratori primari a lame, a pioli, a martelli o a cono per produrre una pezzatura da 1 a 3 cm - one or more primary shredders with blades, pegs, hammers or cones to produce a size from 1 to 3 cm

- uno o piÃ¹ mulini attritori REFOLO - one or more REFOLO attrition mills

- un sistema di aspirazione pneumatica e relativo ciclone di abbattimento e raccolta polveri - a pneumatic suction system and relative cyclone for the abatement and collection of dust

Completano il sistema i necessari elevatori a nastro e coclee. A valle del sistema di raccolta delle polveri possiamo avere: The system is completed by the necessary belt elevators and augers. Downstream of the dust collection system we can have:

- uno o piÃ¹ vagli per la selezione dimensionale del prodotto finale - one or more screens for the dimensional selection of the final product

- una o piÃ¹ tavole a scossa per la separazione delle componenti pesanti dai leggeri. Il mulino REFOLO scarica la frazione pesante, che puÃ² essere ulteriormente raffinata per mezzo di una tavola a scosse o mandata ad un separatore per correnti parassite per arricchire la frazione metallica non ferrosa e ad un magnete overbelt per arricchire la frazione ferrosa. - one or more shaking boards for the separation of heavy from light components. The REFOLO mill discharges the heavy fraction, which can be further refined by means of a shaking table or sent to an eddy current separator to enrich the non-ferrous metal fraction and to an overbelt magnet to enrich the ferrous fraction.

Additivi per macinazione Additives for grinding

Additivi a base di ossidi di ferro possono rivelarsi utili nella macinazione di materiali cellulosici, in particolare residui agricoli, fibre e tessuti. In particolare si vuole rivendicare lâ€™ideazione di un additivo basato su a-Fe03 (ematite), o sesquiossido di ferro , che permette di migliorare la disgregazione delle fibre cellulosiche durante la macinazione. Tale effetto deriva, probabilmente, dallâ€™azione chimica dellâ€™ossido di ferro sul carbonio legato, secondo una formula del tipo: Iron oxide additives may prove useful in the grinding of cellulosic materials, especially agricultural residues, fibers and fabrics. In particular, we want to claim the design of an additive based on a-Fe03 (hematite), or iron sesquioxide, which allows to improve the disintegration of cellulosic fibers during grinding. This effect probably derives from the chemical action of the iron oxide on the bonded carbon, according to a formula such as:

Fe203 2C -> 2Fe CO C02 Fe203 2C -> 2Fe CO C02

Questa reazione Ã ̈ endotermica ed Ã ̈ analoga a quella usata per ridurre lâ€™ossido di ferro a ferro metallico nelle acciaierie, usando il carbone. Lâ€™energia necessaria Ã ̈ in questo caso fornita non per via termica ma per via meccanica. In questa formula si osserva che, dal punto di vista teorico, basterebbe usare una quantitÃ di ossido di ferro pari alla metÃ del carbonio presente per ottenerne una totale gassificazione. Dâ€™altra parte, non Ã ̈ neilâ€™interesse di chi rivendica questa invenzione di gassificare totalmente il carbonio presente; risulta invece utile rompere solo i legami interfibre e quindi aumentare la macinabilÃ¬tÃ delle fibre di cellulosa e organiche in genere. Tali legami sono, per una cellulosa classica, i legami che uniscono in modo tridimensionale le fibre di cellulosa, il che corrisponde ad un 1-5 % dellâ€™intera massa di legami del carbonio presenti. Pertanto, la presenza dello 0.5 - 2.5 % di ossido di ferro Ã ̈ sufficiente a ridurre fortemente la quantitÃ di fibre legate e a favorire la macinazione del materiale. This reaction is endothermic and is similar to that used to reduce iron oxide to metallic iron in steel mills, using coal. In this case, the necessary energy is supplied not thermally but mechanically. In this formula it is observed that, from the theoretical point of view, it would be enough to use a quantity of iron oxide equal to half of the carbon present to obtain a total gasification. On the other hand, it is not in the interest of those who claim this invention to totally gasify the carbon present; it is instead useful to break only the inter-fiber bonds and therefore to increase the grindability of the cellulose and organic fibers in general. These bonds are, for a classic cellulose, the bonds that unite the cellulose fibers in a three-dimensional way, which corresponds to 1-5% of the entire mass of carbon bonds present. Therefore, the presence of 0.5 - 2.5% of iron oxide is sufficient to strongly reduce the quantity of bound fibers and to favor the grinding of the material.

Claims

Claims 1. Claim for which the treatment process under patent allows to refine the waste that can be mixed and of various origin, such as for example the so-called â € œcar fluffâ €, the vegetable residues of the agricultural activity, the waste similar urban agi, the FOS (dry organic fraction) of urban waste, sheets and non-woven plastic-based materials, residues from the plastics, fabrics and polymers industry 2. Claim that the process consists of four phases, of which the first is a coarse crushing, the second is a fine grinding in the attrition mill, the third is the collection of heavy and light fractions, the latter suitable for be used as fuels, the fourth is the refining of the two heavy and light fractions with mechanical methods such as sieving and shaking tables 3. Claim according to which the crushing step 1 must bring the material to a size preferably of 1 - 3 cm, within the range 1 mm - 5 cm 4. Claim that step 2 must lead to an optimal size of less than 100 microns, within the range 1 mm - 10 microns 5. Claim for which the attrition mill consists of a steel cylinder, an axis with keyed blades arranged at different angles of inclination, a system of kinematics to rotate the axis of rotation and an electric motor which moves the axis of rotation 6. Claim for which the material is made to enter from a hopper located in the upper part of the friction mill and made to exit, to the desired dimensions, through lateral slits arranged on various levels 7. Claim where the heavy fraction comes out from the lower part of the mill and the light fraction comes out from the upper part 8. Claim for which the waste can be added with iron oxides to improve its grindability, in an average quantity of 1.5% compared to the material to be ground, with a minimum of 0.1 and a maximum of 50% 9. Claim according to which the waste, if subjected to a mechanical action of grinding by means of an attractor, has a greater calorific value