RO115503B1 - Procedeu pentru transformarea si valorificarea de materiale reziduale si instalatie pentru realizarea acestuia - Google Patents

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru transformarea și valorificarea de materiale reziduale de toate felurile, în care gunoiul industrial, menajer și special precum și produse industriale uzate, nesortate, netratate conținând orice substanțe dăunătoare în stare solidă și/sau lichidă se supun unei temperaturi ridicate.

Invenția mai cuprinde și o instalație pentru realizarea acestui procedeu.

Procedeele cunoscute pentru evacuarea gunoaielor nu constituie nici o soluție mulțumitoare pentru rezolvarea problemelor gunoaielor, care constituie un factor esențial al perturbării mediului ambiant.

Obiecte și substanțe uzate din industrie, din materiale de diversitate mare, cum ar fi vehicule motorizate, și aparate casnice, dar și uleiuri, baterii, lacuri, vopsele, nămoluri toxice, medicamente și reziduuri din spitale cad sub incidența unor reglementări stricte de evacuare. în schimb gunoiul menajer, care este un amestec heterogen necontrolat, care poate conține aproape toate felurile de fracțiuni de gunoaie speciale și componente organice, nu este încă încadrat, în ceea ce privește evacuarea lui, niciunui raport față de condițiile mediului înconjurător.

în depozite, gunoiul menajer se depozitează în mod defectuos, gaze rezultate din procese de putrefacție și bioxid de carbon se degajă în mod necontrolat în atmosferă, lichidele și eluatele reziduurilor depuse cu conținut de substanțe dăunătoare infestează apa freatică.

Pentru a reduce cantitățile de gunoi care trebuie tratate, s-a propus deja, ca să se descompună componentele organice din gunoiul menajer și nămolurile de limpezire. în acest caz nu se ține seama că aceste materiale organice sunt heterogene și conțin o multitudine de componente toxice care nu se pot dezintegra, cum ar fi chimicale, reziduuri de medicamente și metale grele, care rămân în compost și sunt readuse, prin plante și animale, circuitului biologic.

Se mai încearcă reducerea cantității de gunoi prin reciclarea unor astfel de materiale. în acest caz nu se ține seama de cheltuielile mari pentru colectarea separată și prepararea acestor reziduuri; prin reciclare repetată cresc costurile și solicitările respectării condițiilor mediului înconjurător, față de valorificarea redusă a produselor recuperate.

în instalațiile cunoscute de ardere a gunoaielor, materialele ce trebuie evacuate trec printr-un câmp larg de temperaturi de până la circa 100D°C. La aceste temperaturi, substanțele reziduale minerale și metalice nu se topesc. Energia din interiorul substanțelor solide rămase nu se valorifică sau se valorifică numai în mod defectuos. Un timp de staționare scurt al gunoiului la temperaturi mai ridicate și dezvoltarea ridicată de praf prin alimentare cu cantități mari de aer de ardere bogat în azot în materialele uzate necomprimate favorizează formarea periculoasă de hidrocarburi clorurate. De aceea, s-a trecut la supunerea gazelor arse de la instalațiile de ardere a gunoiului la o ardere suplimentară la temperaturi mai ridicate. Pentru a justifica investițiile ridicate ale unor astfel de instalații, gazele fierbinți abrazive și corozive cu încărcătura lor ridicată în praf, se dirijează prin schimbătoare de căldură. La timpul de staționare relativ lung în schimbătorul de căldură se formează din nou hidrocarburi clorurate prin sinteza De-Novo, care se fixează cu prafurile antrenate și duc în cele din urmă la filtrate foarte toxice. Nu se pot evalua daunele rezultate și costurile înlăturării acestora.

în ciuda costurilor tehnice ridicate ale soluțiilor tehnice din stadiul cunoscut al tehnicii, rămâne după ardere circa 40% din gunoiul evacuat sub formă de cenușă, zguri și filtrate foarte toxice, care din punct de vedere al periculozității se pot compara cu reziduurile radioactive și care trebuie evacuate cu costuri mari.

RO 115503 Bl

Pentru a reduce volumul materialelor care trebuie depozitate, este cunoscut, 50 că trebuie să se separe componentele metalice ale substanțelor reziduale și acestea trebuie alimentate într-o instalație de valorificare separată. Cenușile și zgurile rămase se supun unui proces de topire la temperatură înaltă cu consum mare de energie. Zgura este neomogenă din cauza substanțelor inițiale heterogene, care urmează să fie topite; această zgură mai conține cantități apreciabile de particule de substanțe 55 reziduale organice, care, fiind închise în topitură lichidă, nu se oxidează.

Prin răcirea prin șoc a topiturii în baie de apă se formează un granulat heterogen de topitură, care se fărâmițează în mod necontrolat în locurile sale termic fragile, astfel, încât substanțele dăunătoare înglobate sunt din nou eluabile. Un consum ridicat de energie de până la 200 I păcură pe tona de topitură rămâne nefolosit, 60 deoarece granulatul astfel obținut se poate folosi numai ca substanță de umplere la construcția de drumuri sau la altele asemănătoare.

Procedeele de piroliză de până acum în reactoare convenționale au un spectru de temperatură la fel de larg ca la arderea gunoaielor. în zona de gazeificare se creează temperaturi ridicate. Gazele fierbinți care se formează se folosesc pentru 65 preîncălzirea materialelor reziduale uzate de evacuare care nu sunt încă pirolizate, se răcesc aici și trec prin intervalul de temperatură potrivit pentru formarea de hidrocarburi clorurate și deci, prin intervalul de temperatură periculos.

Toate procedeele de piroliză cunoscute de materiale reziduale nesortate și nelegate și deshidratate duc la formarea unei umpluturi insuficient de permeabile 70 pentru gaze, au nevoie de un consum prea ridicat de energie la o obținere insuficientă de gaz și la un timp de staționare lung în reactor. Pe baza curentului termic și a presiunii interne a gazului se ajunge la formări mari de praf care necesită capacități mari ale filtrelor. Dacă trebuie să se obțină gaz cu vapopri de apă, atunci trebuie să se adauge în zona de gazeificare aburi fierbinți obținuți separat, deci aburi străini. 75 Substanțele rămase de regulă nu se topesc, ci trebuie să se alimenteze într-o instalație separată de prelucrare și evacuare și de aceea sunt comparabile cu gazele de la o instalație convențională de ardere a gunoiului.

Pentru a obține un gaz curat utilizabil fără probleme din punct de vedere ecologic, gazele de piroliză trec de regulă înainte de purificare printr-o instalație de 80 cracare. în plus se cunoaște valorificarea energiei incluse în gazele fierbinți prin folosirea unui schimbător de căldură. în acest caz se formează prin staționarea gazelor în schimbătorul de căldură hidrocarburi clorurate, care sunt eliberate la folosirea termică a gazului obținut.

La utilizarea de cuptoare cu cuvă pentru piroliză rezultă între altele dezavantajul 85 considerabil al lipirii și a formării de punți în materialele uzate care trebuiesc pirolizate în cuptor, astfel de reactoare trebuie echipate cu mijloace ajutătoare, ca prăjini de desfundare, vibratoare și altele asemănătoare, fără ca problema să fi putut să fie până acum prin acestea rezolvată în mod mulțimitor.

Gazeificatoare tubulare rotative și cu pat fluidizat mai duc, pe baza frecării 90 mecanice de pereții cuptorului, datorită materialelor uzate cu muchii parțial ascuțite, la timpi morți prea lungi, la o formare extrem de ridicată de praf, și necesită evacuări etanșe față de gaze. Rezultă lucrări de întreținere considerabile cu costuri ridicate corespunzătoare.

Pentru a evita dezavantajele procedeelor prezentate de ardere a gunoiului și 95 a procedeelor de piroliză, se mai cunoaște deja, descompunerea reziduurilor și substanțelor otrăvitoare într-o baie de topire la temperatură ridicată, minerală sau metalică, sau să se introducă reziduurile într-o astfel de baie de topire, pentru a realiza în

RO 115503 Bl acest fel o descompunere pirolitică rapidă a materialelor uzate la temperaturi ridicate. Dezavantajul esențial al unui astfel de procedeu este mai ales acela că o valorificare a reziduurilor lichide și/sau umede se exclude din cauza pericolului exploziei, și că pe baza presiunilor ridicate formate gazele care rezultă nu ajung la timpi de staționare destul de ridicați în topitură, pentru a distruge în mod sigur substanțele dăunătoare organice. Și la reziduuri organice nedegazate uscate, presiunea gazului este atât de mare din cauza substanțelor organice care se descompun, încât nu se poate realiza un timp de staționare suficient de lung. Produsele de topire sunt saturate după un timp scurt cu particule de carbon neoxidabile, înconjurate de lichidul topit, astfel că o alimentare în continuare de materiale uzate nu se poate face.

La un procedeu termic, de asemenea cunoscut, pentru evacuarea și prelucrarea gunoiului, se separă mai întâi componentele minerale și metalice de cele organice, materialele organice separate se usucă și apoi se pulverizează. Pulberea obținută se introduce într-o baie de topire la temperatură ridicată sau într-un spațiu de ardere cu temperatură adecvată și prin insuflare de oxigen sau de aer îmbogățit cu oxigen se descompune și în acest caz substanțele dăunătoare se distrug.

Deși acest procedeu duce din punct de vedere ecologic la rezultate mulțumitoare, mai are însă dezavantaje importante. De exemplu, în acest fel nu se pot evacua și prelucra reziduuri lichide și materiale uzate în structuri de legătură. Și aici costurile necesare nu se pot justifica.

Toate procedeele descrise mai sus de ardere și piroliză au în comun dezavantajul, că lichidele sau solidele care se evaporă în timpul descompunerii la ardere sau piroliză se amestecă cu gazele de ardere și de piroliză și se evacuează, mai înainte de a ajunge la distrugerea tuturor substanțelor dăunătoare, adică înainte de atingerea temperaturii necesare și timpului necesar de staționare în reactor. Apa evaporată nu este făcută folosibilă pentru formarea de gaz cu vapori de apă. De aceea de regulă se montează la instalații de ardere a gunoiului camere de ardere suplimentară, la instalații de piroliză se montează trepte de cracare.

în invenția de față se propune un procedeu de felul arătat în introducere, care, la un amestec oarecare a materialelor inițiale din materiale reziduale, înlătură dezavantajele menționate mai sus, prin operații în circuit închis, astfel că nu mai poate să apară nici o perturbare a mediului înconjurător, și care procedeu permite în același timp să se obțină produse industriale semifinite respectiv finite într-un evantai larg în ceea ce privește multitudinea folosirii acestora, din substanțele reziduale, cu reducerea la minimum a consumurilor tehnice necesare pentru aceasta și a costurilor etapelor procedeului.

Un alt obiect al invenției este o instalație adecvată pentru realizarea procedeului conform invenției.

Invenția înlătură dezavantajele menționate prin aceea că, pe baza procedeului conform invenției, materialele reziduale care trebuie transformate și valorificate se comprimă formând pachete compacte, cu antrenarea componentelor lichide inițiale ale acestora, precum și cu menținerea structurii lor de amestec și a celei de legătură inițiale și se aduc pachetele compacte astfel formate într-un canal încălzit la peste 1DD°C menținându-se acțiunea presiunii, materialul compactat se menține prin împingere în contact forțat cu pereții canalului pe toată lungimea acestuia, astfel că lichidele prezente inițial se evaporă, forțele mecanice interne de susținere ale componentelor individuale ale materialului supus transformării se anihilează, iar componentele organice preiau cel puțin parțial funcțiile de liant și conglomeratul solid evacuat sub presiune din canal se introduce într-un reactor de temperaturi înalte care este menținut în întreg volumul său la cel puțin 1D0D°C.

RO 115503 Bl

150 ΐη instalația conformă invenției, la cel puțin o tratare termică fără oxigen și cel puțin o tratare termică cu adaos de oxigen la temperaturi de peste 1 OOO°C, toate spațiile de reacție ale acestor trepte de tratare termică sunt conectate între ele fix și etanș și fără treceri, iar utilajele de reacție împreună cu utilajul de alimentare a materialelor reziduale de orice fel, sunt astfel dispuse pe o porțiune οπ-line comună, aranjată într-o direcție astfel că punctul fix al dilatării termice a întregii instalații să fie prestabilit prin spațiul de reacție al treptei de tratare termică cu temperatura cea mai ridicată.

Deoarece materialele reziduale industriale, cum ar fi frigidere, mașini de spălat, aparate electrice și electronice, nedemontate, vehicule motorizate dezmembrate în porțiuni de bucăți mari, menținând structura lor de amestec și legătură împreună cu gunoi în vrac nesortat nepretratat și reziduuri lichide se comprimă în șarje în pachete compacte care trec prin treptele de temperatură în direcția de creștere a temperaturii, rezultă o folosire optimă a energiei la volumuri reduse la minimum de reziduu, adică la reducerea optimă la minimum a dimensiunilor dispozitivului de realizare a procedeului. Menținerea presiunii aplicate, legată cu contactul forțat și formarea forțată a pachetelor compacte de reziduu la pereții vasului de reacție cel puțin în timpul unei trepte de temperatură redusă, garantează în acest caz o transmitere bună a căldurii, o încălzire rapidă a reziduurilor comprimate și un debit ridicat a acestei trepte de tratare la temperatură ridicată. Răcirea rapidă după terminarea tratamentului termic complet împiedică formarea din nou, nedorită, a substanțelor nocive.

Procedeul se poate realiza în mod etanș, astfel se împiedică cu siguranță degajarea necontrolată a substanțelor nocive din proces.

Deoarece treapta de temperatură joasă, în care are loc contactul forțat cu pereții reactorului, decurge în lipsa oxigenului, rezultă avantajul, că are loc evaporarea lichidelor înglobate în reziduu și începerea degazării în astfel de condiții, în care este îngreunată formarea de substanță nocivă. De exemplu, dioxinele au nevoie pentru formarea lor de oxigen. Deoarece după terminarea tratamentului la temperatură joasă substanțele obținute în acest tratament sunt aduse la o treaptă de temperatură ridicată cu adaos de oxigen, rezultă avantajul, că se poate gazeifica carbonul din substanțele organice, și că vaporii de apă care provin din reziduu pot fi supuși unei reacții apăgaz. Alimentarea de oxigen în această treaptă de reacție dă posibilitatea aducerii la temperaturile necesare pentru reacțiile menționate. Un interval de temperatură de 1OO°C până la 600°C pentru treptele la temperaturi ridicate garantează în acest caz degazări ale substanțelor organice în limita respectivă dorită, gazeificarea carbonului, reacția apă-gaz și mai ales înlăturarea completă a substanțelor nocive organice.

Prin aceea că volumul de goluri din reziduurile cu posibilitate de a fi vărsate este redus la minim prin compactare, componentele solide ale materialelor uzate devin puternic legate mecanic, lichidele prezente în exces împreună cu pachetele compactate formate fiind presate într-un canal prelung încălzit din afară, astfel, încât se formează un dop etanș față de gaze, înainte de intrarea în canal, care preia funcția de ecluză din cauza impermeabilității sale față de gaze. Lichidele nu trebuie să fie supuse unei evacuări separate, iar aerul izolator termic nu trebuie să fie încălzit și el în volume mari. Conductibilitatea termică în materialul compact obținut prin comprimarea care înaintează prin împingere se îmbunătățește în mod semnificativ prin substanțele conținute metalice și minerale și prin densitate mare. Se obțin capacități mari de evacuare și prelucrare chiar și la instalații relativ mici, fără să fie necesare procedee de pretratare cu costuri ridicate cum ar fi colectarea separată și prepararea tehnică scumpă, dezintegrare, separare, uscare și brichetare.

155

160

165

170

175

180

185

190

195

RO 115503 Bl

Pentru derularea procedeului este caracteristic, că pachetele compactate precomprimate se presează sub menținerea unei aplicări forțate a unei presiuni într-un canal încălzit la peste 100°C, ele fiind la presiunea crescândă a gazelor menținute întrun timp așa de lung în contact forțat cu pereții canalului, până când lichidele antrenate și substanțele ușor volatile se evaporă și forțele de restabilire a componentelor individuale sunt anihilate și până când componentele organice antrenate au preluat cel puțin parțial funcția de liant. Nu trebuie să aibe loc o descompunere pirolitică completă a componentelor organice în canal la procedeul conform invenției, o descompunere parțială fiind însă foarte necesară. Este suficientă legarea tuturor componentelor fine și obținerea unor conglomerate stabile ca formă și structură. La derularea procedeului conform invenției de față se formează, după un timp scurt de staționare a materialului ce trebuie evacuat și prelucrat în canalul încălzit, un tronson fasonat compact, în care sunt legate părțile fine introduse cu materialul uzat și prafurile din el, deoarece printr-o dezvoltare destul de rapidă de gaze în zonele din marginea tronsonului sub presiunea ridicată se asigură o încălzire rapidă a materialului de evacuat și prelucrat. Cel puțin componentele constituente organice se plastifiază în așa fel, încât restabilirea acestor componente ale gunoiului se anihilează. La contactul forțat cu pereții, gazele care se formează în canalul fierbinte și care se generează mai departe în interior străbat tronsonul de materiale uzate în direcția de proces. Materialele uzate sunt sinterizate, se lipesc între ele și se leagă în acest fel între ele și își pierd umiditatea, astfel, încât până la capătul de ieșire al canalului se formează conglomerate cu formă și structură stabile lipsite de praf. Aceste conglomerate din substanță solidă care ies din capătul canalului, și care cad în cuva unui carburator la temperatură înaltă formează condiția inițială pentru o umplutură de strat permeabilă pentru gaze, lipsită de praf în reactorul de temperatură înaltă montat în continuare, și pentru o gazeificare la temperatură înaltă completă care are loc aici.

Pachetele compacte pretratate termic se alimentează direct de la ieșirea din canalul încălzit în carburatorul de temperatură înaltă. Reactorul de temperatură înaltă se remarcă prin aceea că întregul său volum este menținut la o temperatură, de cel puțin 1000°C.

Energia de radiație a zonei centrale a reactorului de temperatură înaltă poate fi utilizată pentru a expune conglomeratul de substanță solidă, care este format la tratamentul la temperatură mai mică, la intrarea sa în reactorul de temperatură înaltă la un șoc datorat căldurii de reacție, în așa fel, încât acest conglomerat este desfăcut în bucăți de formă stabilă prin presiunea internă a gazului rezidual. Acest material în bucăți este carbonizat în reactorul de temperatură înaltă în mod instantaneu cel puțin la suprafețele bucăților de material.

Fragmentele brichetate formează cu ajutorul energiei din interiorul lor un strat de material de umplere afânat permeabil pentru gaze, în carburatorul de temperatură înaltă.

Formarea de amestecuri explozive de gaze este exclusă în întregul sistem datorită pretratamentului termic în canal. Totalitatea materialelor uzate sub formă de gaze și solide rămâne supusă acțiunii unei temperaturi ridicate un timp suficient de lung pentru ca toate substanțele nocive reacționabile termic să fie distruse în mod sigur. Datorită faptului că componentele organice ale fragmentelor de substanță solidă se descompun cel puțin în zonele exterioare la intrarea în reactorul de temperatură înaltă prin piroliză, se evită lipiturile în coloana de material în vrac precum și formarea de punți și lipirea la pereții reactorului. Deasupra materialului în vrac se formează un strat de material cu capacitate de curgere cu conținut de carbon, prin care pătrunde

RO 115503 Bl

250 aburul împreună cu lichidele antrenate la compactare ale materialului inițial, care se formează în canalul încălzit. Prin aceasta se realizează în mod avantajos derularea unei reacții apă-gaz, fără ca să fie necesar abur străin. Materialul în vrac permeabil pentru gaze creează condițiile inițiale pentru derularea concomitentă a reacției cunoscute a lui Boudouard. Bioxidul de carbon, care se formează la gazeificarea cărbunelui cu oxigen, se transformă în monoxid de carbon la pătrunderea în coloana de material în vrac.

Deoarece reactorul pentru temperaturi înalte prezintă și deasupra încărcăturii o temperatură, de cel puțin 1ODO°C, prin care se circulă toate gazele cu un timp de staționare suficient de lung, se realizează distrugerea sigură a hidrocarburilor clorurate si cracarea hidrocarburilor cu lanț lung. Formarea de condensate, cum ar fi, gudroanele și uleiurile, se împiedică în mod sigur.

Amestecul de gaz de sinteză, fierbinte, având cel puțin 1OOO°C se răcește direct după părăsirea reactorului pentru temperaturi înalte, sub formă de șoc la 1OO°C și se desprăfuiește, astfel, încât formarea nouă de hidrocarburi clorurate se poate exclude,

Topirea bucăților de substanță solidă prin ridicarea temperaturii în interiorul reactorului are loc, de preferință, la temperaturi până la 2OOO°C sau mai mult. Aceste temperaturi se formează la gazeificarea carbonului cu adaos de oxigen.

în zona de topire a reactorului pentru temperaturi înalte sub încărcătură se topesc componentele anorganice, adică toate sticlele, metalele și celelalte minerale. □ parte din metalele grele conținute în substanțele solide rezultă, la adaosul dozat de oxigen în atmosfera reducătoare, sub formă elementară și formează aliaje cu alte componente ale topiturii. Materialul sub formă de topitură lichidă se evacuează și se supune eventual unei separări fracționate.

Când la tratamentul la temperatură înaltă la derularea exotermă a proceselor s-a ars cea mai mare parte din cocsul de piroliză, respectiv când totalitatea componentelor substanțelor reziduale a fost oxidată și componentele minerale au fost lichefiate complet, acest lucru are loc la temperaturi de 2OOO°C și mai mari. Topitură rezultată se caracterizează pentru materiale uzate alimentate fără sortare prealabilă, printr-o structură foarte neomogenă. Componentele cu temperatură de topire mai ridicată, de exemplu carbonul, dar și anumite metale, se află încă în forma lor de agregare solidă și formează incluziuni, astfel, încât o valorificare adecvată a acestor produse reziduale de felul zgurii nu este posibilă.

De aceea este deosebit de avantajos și esențial pentru procedeul de față, ca produsele reziduale existente în formă de topitură lichidă, care în medie mai formează un procent în volum din materialele uzate inițiale, să se supună la o tratare suplimentară, prin supunerea lor la un proces termic de omogenizare cu utilizarea gazului de sinteză obținut. în acest caz topitură se rafinează la temperaturi de circa 18DO°C în atmosferă oxidantă atât de mult timp, până ce se obține o topitură omogenă la temperatură înaltă. într-o variantă de procedeu, topitură neomogenă care iese din reactorul de temperaturi înalte poate să fie amestecată puternic într-un recipient de colectare, sau amestecarea poate avea loc parțial și prin scurgerea topiturii. Volumul mare rezultat la derularea continuă a procedeului continuu poate să fie scos în timpul sau după procesul de rafinare, ca urmare a separării după densitate, dacă se dorește, și în mod fracționat. Prin topirea la temperatură înaltă se înlătură absolut toate structurile neomogene, astfel, încât și posibilitatea de eluare la timp lung poate fi exclusă. Această topire la temperatură înaltă se caracterizează printr-o transformare completă a substanțelor în ceea ce privește totalitatea substanțelor inițiale.

255

260

265

270

275

280

285

290

295

RO 115503 Bl în final, procedeul de față se remarcă în mod deosebit de avantajos prin aceea că produsele obținute prin topirea la temperatură ridicată se pot prelucra într-o paletă largă de materiale industriale de înaltă valoare, respectiv la semifabricate de înaltă valoare. Din topitură, prin utilizarea energiei interne a acesteia, deci fără răcire intermediară, se poate obține un produs industrial cu valoare ridicată, aproape de cel natural. De exemplu, topitura se poate fila în fibre minerale, dar se pot fabrica și părți de mașini valoroase, cum ar fi, roți dințate sau altele asemănătoare, care se pot obține prin procedeul de turnare din această topitură. Procedee cunoscute de fasonare și deformare se pot aplica pentru alte materiale industriale cu valoare ridicată. Cu ajutorul procedeelor de extrudare se pot obține corpuri izolante cu greutate volumetrică redusă. Pentru aceste procedee se pot prestabili viscozitatea topiturii obținute la temperatură ridicată în funcție de produs și de procedeu, deci în funcție de procesul de turnare, filare, fasonare, sau deformare, în mod optim.

Conform procedeului descris mai sus este posibilă pentru prima oară o evacuare și prelucrare într-o formă cuprinzătoare, în care se renunță la colectarea separată, precum și la dezintegrare, separare, uscare, brichetare și oricare alte operații de preparare a gunoaielor inițiate precum și la recircularea așa-numitelor materiale industriale, de toate felurile. Lichidele antrenâte se folosesc din punct de vedere energetic prin reacția apă-gaz, totalitatea produselor uzate gazoase, lichide și solide se menține atât timp într-un reactor pentru temperaturi înalte la o temperatură minimă de peste 1D00°C, până ce toate substanțele nocive sunt distruse termic. Formarea din nou a hidrocarburilor clorurate se exclude total prin răcirea în șoc a gazelor, iar substanțele reziduale rămase, evacuate sub formă lichidă se prelucrează mai departe, eventual după separarea fracțiunilor metalice, cu utilizarea energiei interne a acestora, devenind la produse industriale cu valoare ridicată.

Procedeul, conform invenției, se poate realiza în mod avantajos cu ajutorul unei instalații, în care este posibilă cel puțin o tratare termică în lipsa oxigenului și cel puțin o altă tratare termică cu admisie de oxigen, toate spațiile de reacție ale treptelor de tratare fiind legate etanș unele cu altele. Există atunci avantajul, că neetanșeitățile, care nu sunt evitabile la o exploatare cu ecluze, se evită în mod sigur, deoarece instalația, conform invenției, este fără ecluze. Substanțele nocive nu pot ajunge în mod necontrolat în mediul înconjurător.

Instalațiile în care au loc reacțiile sunt dispuse împreună cu instalația de alimentare pentru materialele uzate ce urmează a fi prelucrate, amestecate, de oricare fel, într-un flux tehnologic direct, on-line”, în așa fel, încât punctul fix al dilatării termice a totalității dispozitivului să fie prestabilit prin spațiul de reacție al acelei trepte termice de tratare, cu temperatura cea mai ridicată. Dilatarea termică a instalației de reacție decurge în acest fel în mod controlalt și poate fi compensată în totalitate. Prin alegerea spațiului de reacție cu solicitarea cea mai ridicată din punct de vedere a temperaturii ca punct zero al dilatării termice se îndepărtează necesitatea mișcării suplimentare a acestei părți din instalație solicitate termic.

Spațiul de reacție pentru tratamentul termic în lipsa oxigenului este dispus, în mod corespunzător scopului, orizontal. Cuptorul de împingere încălzit, respectiv canalul cu secțiune dreptunghiulară, al cărui raport lățimea cuptorului/înălțimea cuptorului este mai mare decât 2, este definit cu privire la lungimea cuptorului prin relația:

I f >15 a/^- F cuptor ~ cuptor ’

RO 115503 Bl

345

F_cuptor fiind suprafața transversală a cuptorului de împingere. Forma de realizare a acestei trepte de reacție drept canal de împingere dă posibilitatea unui tratament termic fără oxigen, fără ca să fie de așteptat perturbări ale exploatării. Lipiturile la pereți, care dau dificultăți la alte sisteme de cuptoare, se înlătură prin procesul continuu de împingere care are loc. Cuptorul de împingere este un sistem care se curăță singur. Dispunerea orizontală a cuptorului de împingere dă posibilitatea încărcării sale la înălțimea pardoselii.

Secțiunea dreptunghiulară a cuptorului cu un raport lățime/lungime a secțiunii transversale mai mare decât 2 asigură o suprafață de contact destul de mare între peretele încălzit al cuptorului și materialul de prelucrat care se deplasează în cuptor, astfel că are loc o încălzire rapidă a materialului. Dacă se alege lungimea cuptorului conform relației:

Lcuptor ~ cuptor ’ atunci materialul împins prin cuptor se poate degaza când este necesar în mod complet și fără dificultăți.

Dilatarea termică a sistemului de reacție poate fi preluată simplu cu role de sprijin. Dacă cuptorul de împingere are la latura sa de încărcare o zonă neîncălzită, atunci rezultă avantajul, că el poate fi umplut în așa fel cu material de încărcare de etanșeizare, încât materialul de încărcare îndesat acționează ca un dop de închidere etanș la gaze, respectiv, ca o ecluză. Este deosebit de avantajos când lungimea zonei neîncălzite a cuptorului de împingere este determinată prin relația:

L = fF rece cuptor' în acest caz etanșeitatea la gaze a dopului de închidere este asigurată în orice caz, și anume, la o lungime minimă a cuptorului.

încălzirea pe din afară a canalului de împingere are loc în mod avantajos prin aceea că, el este prevăzut cu o manta prin care trece un gaz de ardere sau de fum. O astfel de construcție permite ca să se folosească căldura evacuată din alte părți de instalație.

Dacă latura de încărcare a canalului de împingere este legată etanș cu latura de ieșire dintr-o presă de comprimare a reziduului, atunci rezultă mai întâi avantajul, că dopul etanș la gaze este format în afara canalului și se poate introduce, în așa fel, în canalul de împingere, încât forțele longitudinale care sunt exercitate pe cuptorul de împingere sunt reduse la minim. Forțele considerabile de comprimare sunt preluate de presa de compactare a reziduurilor. Rezultatele optime de compactare se obțin atunci când comprimarea se face mai întâi în direcție verticală și apoi în direcție orizontală. Dacă presa de compactare a reziduurilor are role de sprijin, atunci ea poate urmări mișcarea de dilatare termică a cuptorului de împingere fără împiedicarea acestuia.

Latura de evacuare a canalului de împingere este legată etanș cu latura de intrare a unui cuptor cu cuvă pentru temperatură ridicată dispus vertical, produsele de reacție gazoase, lichide și solide fiind tratate la temperaturi de peste 1OOO°C sub adaos de oxigen. Cuplarea directă și fixă a canalului de împingere cu un cuptor cu cuvă a treptei de tratament la temperatură ridicată Împiedică cu siguranță orice ieșire necontrolată de substanțe nocive din sistem. Dispunerea verticală a acestui vas de reacție asigură că produsele de reacție solide împinse din cuptorul de împingere, care au fost obținute fără oxigen, căzând prin forța de gravitație în reactorul pentru temperaturi înalte, formează mai întâi un strat de material permeabil pentru gaze.

350

355

360

365

370

375

380

385

390

RO 115503 Bl

Substanțele cu conținut de carbon sunt oxidate mai întâi la bioxid de carbon din cauza oxigenului care le străbate. Ca urmare a temperaturilor ridicate la arderea componentelor cu carbon se topesc toate componentele minerale și metalice din materialul solid care umple reactorul pentru temperaturi ridicate și pot fi evacuate prin scurgere de preaplin. La suprafața materialului de umplere cu conținut de carbon, încălzit la temperatură ridicată, bioxidul de carbon se reduce conform reacției de echilibru a lui Boudouard, parțial în monoxid de carbon.

Cuptorul vertical cu cuvă pentru tratarea la temperatură ridicată a produselor de reacție provenite din cuptorul de împingere se execută în mod avantajos în tronsoane pe înălțimea admisiei sale. Prin aceasta este posibilă o schimbare rapidă a părții inferioare a vasului reactorului. Acest lucru este adecvat deoarece în zona inferioară a reactorului pentru temperaturi ridicate, ca urmare a temperaturilor extrem de ridicate ale arderii oxigenului trebuie să se ia în considerare o uzură mai ridicată. O înlocuire separată a acestei părți foarte solicitate a cuptorului dă posibilitatea de a aduce cât mai repede o piesă de înlocuire pregătită și deja preîncălzită și în acest fel, să se reducă în mod considerabil timpii de nefuncționare a instalației întregi. Sub vasul de reacție pentru tratamentul la temperatură ridicată se dispune un vas de reacție legat fix cu acesta, în care componentele metalice și minerale topite în zona de temperatură înaltă pot fi tratate în mod suplimentar prin adaos de oxigen și energie. în acest fel rezultă avantajul, că topitura de substanță solidă poate fi omogenizată ulterior. Particulele de carbon antrenate sunt oxidate prin tratamentul ulterior la temperatură înaltă cu adaos de oxigen, astfel că, se obține direct un produs foarte pur care poate fi reutilizat direct.

Partea inferioară a vasului de reactor pentru tratarea la temperatură ridicată și vasul de reactor pentru tratarea termică suplimentară sunt basculabile împreună și pot ieși la circa 90° față de direcția fundației, astfel că timpii de reparație și de control se reduc în mod considerabil. Ca urmare a temperaturilor extrem de ridicate în zona miezului încărcăturii de material solid, legate de arderea cu oxigen în reactorul pentru temperaturi ridicate, viscozitățile componentelor minerale și metalice care trebuie topite sunt mici, astfel că reactorul pentru temperastură ridicată poate fi exploatat în condiții de preaplin. Același lucru este valabil pentru reactorul de tratare suplimentară la temperatură ridicată, al cărui preaplin curge în mod adecvat direct într-o baie cu apă, în care componentele topite lichide sunt granulate la intrarea în ea. Ele pot fi apoi scoase ușor, de exemplu cu elevatoare cu cupe din baia de apă și să fie transportate la o întrebuințare în continuare. Porțiunea de ieșire a gazului a reactorului pentru temperaturi Înalte este legată în mod adecvat fix cu o răcire rapidă a gazului, care are o instalație de injectare de apă pentru apă rece în curentul de gaze fierbinți. Răcirea rapidă a gazului împiedică o sinteză din nou de novo” a substanțelor nocive. Injecția de apă rece înlătură în plus particulele antrenate de lichid sau de substanță solidă, astfel că, după răcirea rapidă se obține un gaz de sinteză pre-purificat de bună calitate.

Deoarece deja în cuptorul de împingere la degazarea reziduurilor în lipsa oxigenului se formează o suprapresiune a gazului este adecvat ca produsele de reacție gazoase ale tratamentului termic al reziduurilor să străbată instalația în totalitate sub suprapresiune și ca dispozitivul să posede la capătul căii gazelor un dispozitiv de reducere a căii de circulare - de exemplu, o clapetă de strangulare reglabilă. Din cauza realizării fără ecluză a dispozitivului în totalitatea lui, cerința de suprapresiune a gazului nu duce la nici un fel de probleme tehnice. Reglarea curentului de gaze printr-o clapetă de strangulare la capătul căii gazelor reprezintă în acest caz forma de realizare tehnic

RO 115503 Bl cea mai simplă, și prezintă siguranță în exploatare. La acest fel de transport al gazului, siguranța în exploatare se asigură cel mai simplu și mai bine prin țevi de echilibru care limitează presiunea.

Dispozitivele de felul celor descrise pot să fie montate după instalațiile de colectare și de depozitare a reziduurilor în partea de încărcare și să fie montate înainte de instalații cunoscute în sine pentru purificarea gazelor și valorificarea gazelor. Rezultă avantajul, că prin utilizarea de oxigen pentru gazeificarea carbonului din reziduuri nu se antrenează azot din aer, deci volumul de gaze este extrem de redus. Prin aceasta, instalațiile de purificare a gazelor montate după instalația, conform invenției, pot fi reduse la minimum în ceea ce privește mărimea lor și de aceea pot fi optimizate în ceea ce privește costurile aferente lor.

Dacă se dispun în paralel mai multe instalații de felul celei descrise cu utilizarea în comun a instalațiilor montate înainte și după ele, rezultă avantajul esențial, că pe de-o parte componentele instalației pot fi standardizate, pe de altă parte lărgirea capacităților este posibilă fără probleme.Prin aceasta rezultă reduceri importante ale costurilor instalațiilor și rezultă în plus o scurtare a timpilor de construcție.

Se dă, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figurile 1 - 4, care reprezintă:

- fig. 1, fluxul tehnologic al procedeului în schemă bloc;

-fig.2, parametrii caracteristici ai procedeuluiîntr-un exemplu de realizare;

-fig.3, secțiunea schematică printr-o instalație pentru realizarea procedeului conform invenției și

-fig.4, vedere de sus simplificată a instalației, conform invenției, prin realizarea în 2 linii.

în fig.1, sunt prezentate treptele de procedeu 1) până la 8). Reziduul se alimentează fără pretratare, adică fără sortare și fără mărunțireîn treapta 1), în care el este compactat. în acest caz rezultatul compactării este considerabil îmbunătățit, când acționează suprafețe de presare în direcție verticală și orizontală. Este necesară o comprimare mare, deoarece orificiul de încărcare al canalului de împingere, în care este derulată treapta 2], se închide etanș față de gaze prin dopul de reziduu foarte comprimat.

Reziduul foarte comprimat trece prin canalul de împingere al treptei 2) fără oxigen la temperaturi de până la 600°C. Componentele organice ale reziduului se degazează. Gazele trec prin reziduurile care se găsesc în cuptorul de împingere în direcția treptei de procedeu 3). Ele contribuie în această trecere prin reziduu la o transmitere bună a căldurii la fel ca și contactul intensiv de presare a reziduului pe pereții cuptorului de împingere. Ca urmare a deplasării fără întrerupere prin împingere a reziduului foarte compactat, acest contact sub presiune rămâne menținut pe întreaga suprafață a cuptorului și pe totalitatea suprafețelor canalului, astfel că, la capătul trecerii reziduului prin canalul de împingere degazarea substanțelor organice este în mare măsură încheiată.

Gazele de umflare, vaporii de apă, așa cum rezultă din umiditatea reziduurilor, metalele, mineralele și carbonul materiilor organice degazate se alimentează în comun în treapta de procedeu 3), în care mai întâi carbonul este ars cu oxigen. Temperaturile care apar aici de până la 2OOO°C și mai mari topesc componentele metalice și minerale, astfel că ele pot fi evacuate sub formă de topitură lichidă în treapta 6). în paralel cu aceasata, deasupra zonei de temperatură ridicată a stratului de carbon incandescent, la temperaturi de mai mult decât 12DD°C, se distrug compușii organici ai gazelor de umflare.

445

450

455

460

465

470

475

480

485

490

RO 115503 Bl

Ca urmare a echilibrelor de reacție a C, C0₂, CO și H_a0 la aceste temperaturi se formează gaz de sinteză conținând în principal CO, H₂ și C0₂, care în treapta de procedeu 4) se răcește repede la temperaturi sub 100°C. Răcirea rapidă împiedică formarea din nou a substanțelor nocive, micșorează volumul de gaz și ușurează spălarea gazelor prevăzută în treapta 5], Gazul de sinteză foarte pur stă apoi la dispoziție pentru o utilizare după dorință.

Metalele și substanțele minerale evacuate sub formă de topitură lichidă în treapta de procedeu 6] se supun în mod adecvat în treapta de procedeu 7] la o tratare suplimentară cu adaos de oxigen la temperaturi de peste 1400°C. Aici se elimină resturile de carbon antrenate și se încheie mineralizarea. Evacuarea substanțelor solide, de exemplu, într-o baie de apă termică în treapta de procedeu 8] procesul de evacuare și prelucrare a reziduurilor. în granulatul obținut într-o baie de apă după evacuarea substanțelor solide se găsesc împreună metale și elemente de aliere și nemetale complet mineralizate. Se pot separa magnetic aliajele feroase. Nemetalele minerale rezistente la dizolvare pot fi folosite în mod multiplu, de exemplu, sub formă granulată umflată sau - prelucrate ca vată minerală - ca substanță de izolare sau direct ca granulat pentru substanțe de umplere în construcția drumurilor și la obținerea betonului.

Fig.2 arată o reprezentare schematizată a unei instalații pentru realizarea procedeului conform invenției. Zonele individuale sunt prezentate cu caracteristici de proces ale unei realizări avantajoase a procedeului conform invenției. Se poate vedea că compactarea depinde de presiunea de compactare P și de compoziția reziduului (ZUS). Degazarea este o funcție de temperatură T, de presiune și de compoziția reziduului. Gazeificarea depinde în afară de presiune și temperatură, ale căror valori trebuie menținute cât mai constante în reactorul pentru temperatură înaltă, numai de carbonul, oxigenul și aburul prezent și deci nu mai depinde de compoziția inițială a reziduului. Deci, cu ajutorul procedeului conform invenției se obține un gaz de sinteză în mare măsură independent de compoziția reziduului, a cărui calitate constantă dă posibilitatea unei folosiri directe de exemplu în motoare de gaz pentru transformarea în curent.

In fig.3, presa de compactare 1 corespunde în construcția ei unei prese de balotat fier vechi, așa cum se folosește, de exemplu, pentru fărâmarea și balotarea pieselor vechi de automobile. Placa de presare basculantă 2 dă posibilitatea reprezentării (cu linii întrerupte) a alimentării presei 1 cu reziduu în amestec. Suprafața de presare 3 se găsește în poziția din stânga, astfel că spațiul de încărcare al presei este complet deschis. Prin bascularea plăcii de presare 2 în poziția orizontală reprezentată reziduul se compactează mai întâi în direcție verticală. Apoi suprafața de presare 3 se mișcă orizontal în poziția reprezentată în linie desfășurată și compactează pachetul de reziduu în direcție orizontală. Forțele opuse necesare în acest caz sunt preluate de contraplaca 9 în direcțiile arătate de săgeată, putând fi adusă în poziție de ieșire și intrare. După ce procesul de compactare s-a terminat, se deplasează contraplaca 9 în poziția de ieșire și dopul de reziduu se împinge cu ajutorul suprafeței de presare 3, care se deplasează mai departe spre dreapta în zona neîncălzită 5 a cuptorului de împingere 6, și în acest fel este transportat mai departe corespunzător conținutului său total, este compactat în continuare și este menținut în contact forțat cu peretele canalului respectiv cu peretele cuptorului. Apoi suprafața de presare 3 se deplasează înapoi în poziția finală din stânga, contraplaca 9 se aduce în poziția de intrat și placa de presare 2 se basculează înapoi în poziția cu linie întreruptă verticală.

RO 115503 Bl

Presa de compactare 1 este pregătită pentru o nouă încărcare. Compactarea reziduului (deșeului] este atât de mare, încât dopul, de reziduu împins în zona neîncălzită 5 a cuptorului de împingere 6 este etanș față de gaze. încălzirea cuptorului de împingere are loc prin gaze de flacără sau/și gaze de fum, care străbat mantaua de încălzire 8 în direcția săgeții.

La împingerea reziduului compactat prin canalul de cuptor 6, zona degazată 7 se întinde în modul reprezentat spre planul median al cuptorului de împingere 6, favorizat prin raportul latură/înălțime de peste 2, cu o suprafață mare în secțiune dreptunghiulară. La intrarea în reactorul pentru temperatură ridicată 10, este prezent un amestec compactat de carbon, minerale și metale prin aplicarea continuă a presiunii la împingerea sub presiune. Acest amestec este expus în zona orificiului de intrare în reactorul pentru temperaturi ridicate la o căldură radiată extrem de mare. Expansiunea bruscă care are loc în acest fel a gazelor reziduale în materialul umflat duce la fragmentarea în bucăți a acestuia. Materialul în bucăți de substanță solidă formează în reactorul pentru temperaturi ridicate un strat permeabil pentru gaze 20, în care carbonul din materialul umflat este ars cu ajutorul suflantelor de oxigen 12, mai întâi la CO_S, respectiv la CO. Gazele de umflare care străbat materialul deasupra stratului 20 al reactorului în mod turbionar își pierd complet toxicitatea. între C, CO_a, CO și vaporii de apă eliminați din reziduu se stabilește un echilibru de reacție în funcție de temperatură formându-se gaz de sinteză.Temperaturile rezultate corespund reprezentării din fig.2. Gazul de sinteză se răcește în recipientul 14, prin introducere de apă prin duze în mod brusc la mai puțin de 100°C. Componentele antrenate în gaz (minerale și/sau metal în stare topită] se separă în apa de răcire, volumul de gaz se micșorează și se ușurează, în acest fel purificarea gazelor, care are loc în instalații cunoscute în sine care se pot racorda direct la recipientul de răcire 14.

în zona din centrul stratului 20, în care temperatura depășește 2000°C, componentele minerale și metalice ale materialului umflat se topesc. Pe baza densității diferite ele se separă în straturi ieșind din amestec. Elementele tipice de aliere ale fierului, ca de exemplu crom, nichel și Gupru, formează cu fierul din reziduu (deșeu] un aliaj care poate fi prelucrat metalurgic, alți compuși metalici, respectiv, aluminiul se oxidează și stabilizează ca oxizi topitura minerală.

Topiturile trec direct în reactorul de tratament suplimentar 16, în care sunt supuse acțiunii oxigenului prin suflanta de 0₂ 13, atmosfera de oxigen fiind, eventual susținută prin arzătoare de gaz nereprezentate, fiind expuse la temperaturi de peste 140CTC. Particulele de carbon antrenate se oxidează, topitura se omogenizează și viscozitatea ei scade.

La evacuarea lor comună în baia de apă 17 substanța minerală și topitura de fier sunt granulate separat și pot apoi să fie sortate magnetic.

îm fig.3 poziția reactorului de tratare suplimentară 16 este desenat deplasat din motive de claritate a vederii de ansamblu. Acest reactor 16 formează cu partea inferioară a reactorului de temperatură ridicată 10 o unitate constructivă, care, după desfacerea unei legături prin flanșa 10' poate fi transportată afară în scopuri de întreținere și reparații.

Dispozitivul reprezentat în fig.3, în esență dispus în aliniament, se întinde pe o lungime considerabilă. Temperaturile care se modifică - mai ales de la pornirea instalației și funcționarea instalației în echilibru termic și în afara echilibrului termic - duc la dilatări termice considerabile. La montarea staționară a reactorului pentru temperaturi ridicate 10, acest lucru este luat în considerare pentru cuptorul de împingere 6

540

545

550

555

560

565

570

575

580

585

RO 115503 Bl

590

595

600

605

610

615

620

625

630

635 și pentru presa de compactare legată de el 1 prin rolele 4, care circulă pe șine de ghidare (nereprezentate] și nu dau posibilitatea numai a mișcărilor longitudinale, ci pot prelua și forțe laterale. Pe conductele care pornesc de la reactorul de temperatură înaltă [de exemplu 15] există burdufuri 11 pentru echilibrarea dilatației.

în vederea de sus simplificată din fig.4 a unei realizări pe două linii a unui dispozitiv, conform invenției din fig. 3 este menținută denumirea părților componente. Alimentarea ambelor linii cu reziduu (deșeu] are loc alternativ de la un buncăr comun de reziduuri [gunoi], instalația de spălare a gazului în modul constructiv cunoscută în sine din stadiul tehnicii actual este repartizată, de asemenea, pentru ambele linii. Cu ajutorul clapetei de strangulație 18 se poate regla suprapresiunea care reglează curentul de gaze în dispozitiv, conductele (casetele) de apă 19 (nereprezentate în fig.3 din motive de claritate a desenului de ansamblu) veghează în mod sigur la menținerea suprapresiunii.

Punctul fix al dilatării termice se află între reactoarele pentru temperatură ridicată 10, poziția reactoarelor de tratare suplimentară 16, care se pot scoate prin deplasare perpendicular față de axa principală a dispozitivului, este reprezentată clar în fig.4.

Realizarea în mai multe linii a dispozitivelor, conform invenției, dă posibilitatea unei adaptări în măsură mai mare la condițiile locale cu standardizarea în același timp a elementelor de construcție a dispozitivului, prin care costurile se micșorează, se îmbunătățește procurarea pieselor de rezervă și întreținerea și timpii de realizare se scurtează.

Conform unei alte variante de realizare a procedeului, gunoiul menajer se încarcă sub formă compactată sau afânată nesortată nu într-un cuptor de umflare de trecere, ci într-un cuptor de piroliză la temperatură joasă, care constă în esență tot dintr-o cameră cu cuvă orizontală, alungită, cu un capăt frontal de încărcare și cu un capăt frontal de descărcare.

Cu ajutorul unui dispozitiv de presare, reziduul (deșeul] de prelucrat nesortat se compactează în capătul de intrare a cuptorului de piroliză și în concordanță cu alimentarea, care are loc intermitent, se presează reziduul [deșeul] pe lungimea totală a cuvei cuptorului. Un gradient de temperatură adecvat, repartizat pe lungimea cuvei cuptorului, asigură evacuarea la capătul de evacuare a substanțelor reziduale compactate și degazate, solide ale deșeului, sub formă de cocs de piroliză solid, precum și componente minerale și metalice. Imediat după ieșirea acestor componente solide minerale, metalice și organice ale substanțelor reziduale are loc o alimentare suficientă cu oxigen. Substanțele reziduale solide negazeificate obținute în timpul pirolizei sub presiune care are loc la circa 70D°C, se ard suplimentar, respectiv, se oxidează într-un reactor montat, în continuare, prin oxidare exotermă, în mare măsură, se transformă în sticlă sau se gazeifică. Rezultă o zgură lichidă, care se poate apoi granula într-o baie de apă. Un astfel de granulat nu este însă liber de incluziuni și de neomogenități, care pot fi atât de natură minerală, cât și metalică sau chiar organică. Ca urmare a răcirii sub formă de șoc termic a zgurii lichide în baia de apă, un astfel de produs intermediar arată o multitudine de rupturi, suprafețe crăpate și altele asemănătoare, care pun în libertate și neomogeneități toxice și până la acest punct stabilitatea la eluare a substanțelor rămase după tratarea la temperatură înaltă, cel puțin, pe termen lung, nu poate fi asigurată.

De aceea, conform acestei variante de procedeu produsul intermediar obținut într-o primă baie de topire la temperaturi de circa. 13DD°C se trece îmtr-o a doua topire la temperatură ridicată, folosind energia primară obținută la degazare (gaz de

RO 115503 Bl piroliză), temperatura în această a doua topire fiind mai ridicata decât 135D°C, de preferință, la 17OO°C sau peste aceasta. Dacă apoi această topitură cu temperatură ridicata este răcită, se formează □ substanță solidă asemănătoare cu un material ceramic cu structură complet omogenă. 640

Este esențial pentru această derulare a procedeului, ca cea de-a doua topire la temperatură ridicată să nu se răcească fără trepte de producție suplimentare, ci mai curând această topitură să fie prelucrată în continuare cu folosirea energiei termice interne ridicate înglobate în ea, de exemplu, prin obținerea unui produs intermediar fibros sau cu suprafață mare, care să fie utilizabil în mod avantajos în 645 industrie. Produsele fibroase pot folosi ca armări valoroase în materiale de construcție sau ca vată minerală pentru izolații. Produsul obținut prin modul de lucru prezentat în invenția de față poate să preia anumite funcțiuni, având proprietăți similare cu acelea ale fibrelor din azbest din trecut precum și ca acelea ale substanțelor sinterizate cu valoare ridicată, ca aliajele metalice dure, și altele asemănătoare. 650

Pentru cazul, în care din cea de-a doua topire la temperaturi ridicate se obțin structuri de material similar cu fibra de sticlă mai ales cu suprafețe neregulate, este avantajos ca să se cufunde în topitură un cilindru cu centrifugă răcit cu suprafață structurală adecvată, în așa fel, încât fibrele de lichid centrifugate să prezinte o structură cu secțiune mică neregulată. în locul cilindrului cu centrifugă se poate folosi 655 un taler rotativ sau două valțuri de zdrobire. Structurile de fibre ce se scurg din aceste instalații pot să fie modificate după dorință corespunzător vitezei de rotație a valțurilor și a viscozității reglate a băii de topire.

Produsul obținut, conform procedeului descris mai sus, are în ceea ce privește stabilitatea eluatului, rezultatele care sunt indicate în tabelul anexat, care urmează: 660

Tabelul I

	Eluat în Ho0	Cerință conf.TVA în subst. inertă	Cerință conf. TVA în subst. reziduală
24 h	48 h	Valoare medie
Val.pH	7,20	7,14	7,17	6-12	determ	6-12	determ
conductibilitate el.^S/cm	8,0	7,0	7,5	fără cerință	determ	fără cerință
Amoniu NH4-N mg/l	-0,05	-0,05	-0,05	0,5	determ	5,0	determ
CN cianură mg/l	-0,01	-0,01	-0,01	0,01	determ	0,1	determ
F fluorură mg/l	-0,1	0,1	-0,1	1	determ	10	determ
M0;, nitrit mg/l	min 0,005	min 0,005	min 0,005	0,1	determ	1,0	determ
S sulfura mg/l	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	determ	0,1	determ
S03 sulfit mg/l	-0,1	-0,1	-0,1	0,1	determ	1,0	determ
P04 fosfat mg/l	-0,01	-0,01	-0,01	1	determ	10	determ
CI clorură mg/l	-1	-1	-1	fără cerință	fără cerință	fără cerință	fără cerință
SD4 sulfait mg/l	-1	-1	-1	fără cerință	fără cerință	fără cerință	fără cerință
C DOC mg/î	-1.0	-1,0	-1,0	20	determ	50	determ
CI ACX* mg/1	-1	-1	-1	10	determ	50	determ

RO 115503 Bl

680 _____________________________________________________________Tabelul I (continuare]

		Eluat în C0„	Cerință în subst. inertă conform TVA	Cerință în subst. reziduală conform TVA
24 h	48 h	Valoare medie
	Aluminiu Al mg/l	0,09	0,07	0,08	1	determ	10	determ
	Arsen As mg/l	-0,01	0,01	0,01	0,01	determ	0,1	determ
685	Bariu Ba mg/l	-0,05	0,05	0,05	0,5	determ	5,0	determ
	Plumb Pb mg/l	min. 0,005	min. 0,005	min, 0,005	0,1	determ	1,0	determ
	Cadmiu Cd mg/l	min. 0,001	min. 0,001	min. 0,001	0,01	determ	□,1	determ
690	Crom mg/l	min. 0,005	min. 0,005	min. 0,005	XX	determ	XX	determ
	Fier Fe mg/l	0,09	0,03	0,060	fără cerință	fără cerință	fără cerință	fără cerință
	Cobalt Co mg/l	-0,01	0,01	0,01	0,2 determ. 0,5	determ.
695	Cupru Cu mg/l	0,03	0,05	0,04
	Michel Ni	-0,01	0,01	0,01	0,2	determ.	2,0	determ.
	Mercur Hg mg/l	min. □,□005	min. 0,0005	min. 0,005	0,005	determ.	0,01	determ.
	Zinc Zn mg/l	-0,05	0,05	0,05	1	determ.	10	determ.
700	Staniu Sn mg/l	-0,1	0,1	0,1	0,2	determ.	2,0	determ.

* Conținutul AOX este un parametru însumat pentru compuși de halogen. Această măsurătoare cuprinde atât solvenții clorurați cât și lipofili, compuși cu clor organici greu volatili + pesticide organice cu Cl.

* * Crom-lli = 0,05/2 Crom-VI = 0,01/0,1.

705 Semnul inițial negativ sau min, înseamnă că valoarea măsurată este sub limita de determinare analitică.

Valoarea numerică indicată este limita de determinare a metodei corespunzătoare. Valorile indicate în tabel au fost determinate din probe luate din mai multe topituri din produsul obținut Gonform procedeului din invenție, folosindu-se segmente 710 de probe din topitură solidificată de 80 g. Baza cercetărilor au fost cerințele cuprinse în “Cerințe tehnice pentru deșeuri” (TVA) din Elveția din decembrie 1990. Produsele obținute prin transformările de substanță provin dintr-un proces la temperatură ridicată de peste 1700°C. Determinările s-au făGut prin aplicarea unor procedee spectroscopice.

715 Rezultatele arată, că aluminiul și siliciul constituie cota parte principală din substanțele solide rămase. Toate metalele grele sunt prezente în concentrații atât de mici, încât ele se află sub limita de determinare a metodelor de măsurare aplicate, însă mult sub valorile din eluatîn ceea ce privește concentrația admisă pentru mediul înconjurător. Totalitatea cerințelor privind substanțele inerte conform TVA în ceea ce 720 privește concentrația este îndeplinită. Practic nu s-a constatat nici o dizolvare. Deci produsul, conform procedeului, este un material complet inert, care corespunde cerințelor celor mai moderne și cu privire la conținutul în urme de componente toxiGe posibile, în totalitate.

Claims (27)

1. Revendicări

   725

   1. Procedeu pentru transformarea și valorificarea de materiale reziduale diversificate, în care gunoiul industrial, menajer și/sau special precum și produsele industriale uzate nesortate, netratate, conținând orice substanțe nocive în stare solidă și/sau lichidă, se supun unei ridicări în trepte a temperaturii și unei separări, respectiv, unui transfer termic, iar reziduurile solide depuse se transformă, cu randament 730 energetic maxim, într-o topitură cu temperatură ridicată, caracterizat prin aceea că materialele reziduale care trebuie transformate și valorificate se comprimă formând pachete compacte, cu antrenarea componentelor lor lichide inițiale precum și cu menținerea structurii lor de amestec și a celei de legătură inițiale și se aduc pachetele compacte astfel formate, menținându-se sub acțiunea presiunii, într-un canal încălzit 735 la peste 1OO°C, materialul compactat se menține prin Împingere în contact forțat cu pereții canalului pe toată lungimea acestuia, astfel că, lichidele prezente inițial se evaporă, forțele mecanice interne de susținere ale componentelor individuale ale materialului supus transformării se anihilează, iar componentele organice preiau cel puțin parțial funcțiile de liant și conglomeratul solid evacuat sub presiune din canal se 740 introduce într-un reactor de temperaturi înalte, care este menținut în întreg volumul său la cel puțin 1
2. 2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se realizează o treaptă de temperatură coborâtă într-un interval de temperaturi,între 100°C și 600°C. 745
3. 3. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că conglomeratul solid este supus, înainte de a intra în reactorul de temperaturi înalte, la un șoc de încălzire prin radiație și conglomeratul este desfăcut în fragmente cu formă stabilă prin presiunea internă a gazului rezidual.
4. 4. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în interiorul 750 reactorului de temperaturi înalte, se formează, din fragmentele de material solid, și se menține o umplutură permeabilă pentru gaze până la înălțimea admisiei canalului încălzit, înălțimea nivelului umpluturii menținându-se constantă, iar componentele organice ale fragmentelor de material solid se descompun pirolitic, direct și într-un timp scurt, cel puțin în zonele exterioare, imediat după părăsirea canalului încălzit. 755
5. 5. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 4, caracterizat prin aceea că componentele conținând carbon din umplutură se gazeifică prin adaos dozat de oxigen cu formare de bioxid de carbon, astfel ca, bioxidul de carbon la parcurgerea umpluturii conținând carbon să fie redus la monoxid de carbon.
6. 6. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 5, caracterizat prin aceea că 760 aburul format din părțile antrenate de lichid din materialele reziduale supuse prelucrării, la tratamentul termic în canalul încălzit, prezintă o presiune ridicată și este dirijat deasupra suprafeței materialului de umplutură în reactorul de temperaturi ridicate și prin zonele marginale descompuse termic și carbonizate, ale fragmentelor de material solid cu conținut de carbon. 765
7. 7. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 6, caracterizat prin aceea că într-o zonă de liniștire având cel puțin 1000°C, deasupra umpluturii, toate hidrocarburile clorurate [dioxine și furani) se descompun, iar hidrocarburile rezultate din descompunerea termică a componentelor organice, precum și condensatele, cum ar fi, gudroanele și uleiurile, sunt cracate. 770
8. 8. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 7, caracterizat prin aceea că amestecul de gaze de sinteză, care se formează în reactorul de temperaturi ridicate,

   RO 115503 Bl care amestec de gaze de sinteză are, cel puțin 1000°C și este încărcat cu substanțe nocive, este supus imediat după părăsirea reactorului de temperaturi ridicate la o tratare bruscă cu apă, până la răcirea sub 100°C realizându-se concomitent și □ desprăfuire.
9. 9. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 5, caracterizat prin aceea că la temperaturile, de peste 2000°C, care se formează la gazeificarea cu oxigen a componentelor conținând carbon, componentele metalice și minerale existente se topesc, iar produsele lichide rezultate se supun, eventual, unor operații de separare cunoscute si se evacuează fracționat.
10. 10. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 9, caracterizat prin aceea că topitura, preponderent de natură minerală și aflată la temperatură ridicată, rămasă după gazeificarea la temperatura ridicată, se lasă în atmosfera oxidantă, în faza lichidă, atâta timp, până ce se obține o topitură complet limpezită, omogenă și fără bule.
11. 11. Procedeu, conform revendicării 10, caracterizat prin aceea că din topitura omogenizată obținută la temperatura ridicată se fabrică, prin utilizarea, cel puțin a unei părți importante din energia conținută în ea, produse industriale valoroase, prin procedee de filare, fasonare, respectiv, deformare și/sau expandare.
12. 12. Procedeu, conform revendicărilor 1 până la 8, caracterizat prin aceea că gazul de sinteză este utilizat pentru încălzirea canalului treptei de temperatură coborâtă și a reactorului de temperaturi ridicate și/sau pentru rafinarea topiturii și/sau pentru exploatarea unei instalații de oxigen.
13. 13. Instalație pentru prelucrarea, transformarea și valorificarea materialelor reziduale de toate felurile, în mai multe trepte de tratare termică, ca în revendicarea 1, caracterizată prin aceea că la cel puțin o tratare termică fără oxigen și cel puțin o tratare termică cu adaos de oxigen la temperaturi de peste 1000°C, toate spațiile de reacție ale acestor trepte de tratare termică sunt conectate între ele fix și etanș și fără treceri, iar utilajele de reacție [6 și 10] împreună cu utilajul de alimentare a materialelor reziduale de orice fel, sunt astfel dispuse pe o porțiune on-line comună, aranjată într-o direcție, astfel că, punctul fix al dilatării termice a întregii instalații să fie prestabilit prin spațiul de reacție al treptei de tratare termică [10] cu temperatura cea mai ridicată.
14. 14. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că, spațiul de reacție pentru tratarea termică fără oxigen este un cuptor cu deplasare [6], orizontal, cu încălzire exterioară și secțune dreptunghiulară, în care raportul dintre lățimea și înălțimea cuptorului este 2, lungimea reactorului [6] fiind dată de relația:

    L > 15 f F ‘-cuptor “ ¹ * cuptor ’

    F_cuptor fiind suprafața transversală a cuptorului cu deplasare.
15. 15. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că cuptorul cu deplasare [6] are, cel puțin pe partea sa de încărcare, role de sprijin [3 și 4], care - preluând forțe laterale - permit o deplasare pe lungimea instalației.
16. 16. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că partea de încărcare a cuptorului cu deplasare (6] este legată etanș cu partea de evacuare a unei prese de compactare [1] a reziduurilor, a cărei direcție de compactare este dintr-o primă treaptă verticală și apoi, a doua ridicare orizontală, și presa de compactare [1] a reziduurilor, prezintă două role de sprijin [4], care dau posibilitatea unor deplasări pe direcția lungimii instalației.

    RO 115503 Bl

    825
17. 17. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că între partea de ieșire a presei de compactare (1) a reziduurilor și orificiul de încărcare a cuptorului cu deplasare [6] este dispus un perete de contrapresiune (9), care poate intra și ieși, și care preia contrapresiunile compactării orizontale.
18. 18. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că dispozitivul de compactare orizontală a presei de compactare (1) a reziduurilor deșeurilor are forma unei suprafețe de introducere prin împingere, cu ajutorul căreia pachetele de deșeu compactate vertical și orizontal - formând un dop etanș la gaze - se presează în orificiul de încărcare a cuptorului cu deplasare și prin menținerea compactării acestea se împing mai departe.
19. 19. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că partea de ieșire a cuptorului cu deplasare [6] este legată etanș cu partea de intrare a unui cuptor cu cuvă [10] dispus vertical, în Gare produsele de reacție gazoase, lichide și solide ale cuptorului cu deplasare sunt supuse unei tratări la temperatură ridicată de peste 100CTC cu adaos de oxigen.
20. 20. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că cuptorul vertical cu cuvă [10] pentru tratarea la temperatură ridicată a produselor de reacție provenite din cuptorul cu deplasare (6) este realizat, aproximativ la înălțimea orificiului său de intrare din tronsoane, dând posibilitatea unei înlocuiri rapide a părții inferioare a vasului reactorului, mai mult solicitată termiG.
21. 21. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că sub vasul de reacție [10] pentru tratarea la temperatură ridicată, este dispus, legat etanș cu acesta, un vas de reacție [16] pentru tratare suplimentară, în care componentele metalice și minerale topite din amestecul de reziduuri [deșeuri] tratat termic în zona de temperatură ridicată, se pot trata suplimentar prin adaos de oxigen și energie.
22. 22. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că partea inferioară a vasului de reacție [10] pentru tratarea la temperatură ridicată și vasul de reacție [16] pentru tratarea termică suplimentară sunt basculabile împreună și se pot deplasa aproape la 90° spre direcția fundației.
23. 23. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că vasul de reacție (10) pentru tratarea la temperatură ridicată și vasul de reacție (16),pentru tratarea termică suplimentară a componentelor metalice și nemetalice topite se pot exploata prin preaplin.
24. 24. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că vasul de reacție (10) pentru tratarea la temperatură ridicată este prevăzut pe partea de ieșire a gazelor gu un utilaj de răcire rapidă a gazelor [11, 14 și 15], legat etanș de el, care utilaj de răcire rapidă a gazelor prezintă un dispozitiv de injectare a apei, pentru apă rece, în curentul fierbinte de gaze.
25. 25. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că produsele de reacție gazoase ale tratamentului termic al reziduurilor străbat dispozitivul sub suprapresiune (10), iar dispozitivul are la capătul căii gazelor un element de strangulare, de exemplu, o clapetă de strangulare, reglabilă (18).
26. 26. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că vasul de reacție (10) al treptei de tratare la temperatură ridicată este prevăzut cu □ închidere hidraulică (19) care limitează presiunea.

    830

    835

    840

    845

    850

    855

    860

    865

    RO 115503 Bl
27. 27. Instalație, conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că dispozitivele pentru colectarea reziduurilor și depozitarea deșeurilor sunt dispuse înaintea părții de încărcare în instalație, iar dispozitivele pentru purificarea și transformarea gazelor sunt dispuse după instalație.