RU1791672C - Способ переработки отходов, содержащих органические вещества - Google Patents

Abstract

Использование: дл  переработки промышленных и бытовых отходов металлургии , химической и других отраслей промышленности . Сущность изобретени : отходы отжигают в сбрикетированном виде в слое аморфного графита, а в инертную засыпку ввод т металлические частицы и древесные опилки. В качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертной засыпке. В инертную засыпку ввод т медные и стальные частицы. Отделение аморфного графита, стекла от металлов осуществл ют поочередным дроблением и рассевом отожженных отходов . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике переработки промышленных и бытовых отходов и может найти применение в металлургии, промышленной теплоэнергетике, химической и других отрасл х промышленности.

Известен способ переработки дисперсных материалов, содержащих органические вещества, заключающийс  в обработке их в вакууме в вертикальном слое, движущемс  в герметичной колонне, охваченной нагревателем , через слой вибрирующих ферромагнитных шаров, приводимый в движение импульсным магнитным полем.

Этот способ можно примен ть также дл  пиролиза древесных опилок, стружки и даже бревен (бревна, превращенные в древесный уголь, легко дроб тс  ферромагнитными шарами), а также их смеси. Однако дл  переработки бытовых отходов без их предварительного измельчени  он не пригоден, иначе тр пки, кости, бутылки быстро забьют колонну. Кроме того, необходимо иметь вакуум-насос , что усложн ет процесс переработки отходов.

Известен также способ переработки отходов, содержащих органические вещества (отходов шлифовани ), в капсулах с послойной загрузкой обрабатываемого и инертного материалов, охватываемых нагревателем .

Этот способ позвол ет обрабатывать даже пылевидные органические материалы: слой дисперсного инертного материала  вл етс  одновременно и фильтром, и обратным клапаном, преп тствующим попаданию воздуха в обрабатываемый материал . При значительном количестве вод ного пара и газов слой расшир етс , а по мере уменьшени  этого количества он уплотн етс , стенки капсулы предотвращают выброс сло  инертного материала и  вл ютс  таким же необходимым элементом, как и колонна в аппарате псевдоожиженно- го сло .

ел

С

ivi

Ю

Ј

1 1Ю

Недостаток этого способа в том, что в ходе пиролиза обрабатываемый материал значительно уменьшаетс  в объеме: усадка идет не только по высоте, но и по поперечному сечению сло . Это приводит к тому, что инертный материал попадает в обрабатываемый материал: возникает проблема их разделени .

Цель изобретени  - повышение эффективности переработки отходов.

Под эффективностью переработки отходов понимаетс  получение более чистого конечного продукта, достижение экологически более чистого процесса переработки, повышение его производительности.

Поставленна  цель достигаетс  в способе переработки отходов, содержащих органические вещества, путем их отжига в капсулах под слоем инертной засыпки, отличающемс  тем, что отходы в капсуле уп- лотн ю т, обжиг ведут в засыпке из аморфного графита, а газообразные продукты отжига пропускают дополнительно и последовательно через слои металлических частиц, древесных опилок и инертного материала .

Кроме того, в качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертной засыпке.

Кроме того, после переработки содержимое капсулы дроб т и подвергают рассеву .

На фиг.1 и 2 изображено устройство, реализующее предложенный способ.

Устройство содержит капсулу 1 с прессованными отходами 2, засыпанными аморфным графитом 3 как сверху, так и между боковой поверхностью брикета и стенкой капсулы 1. В верхней части капсулы 1 к ее фланцу крепитс  вкладыш 4 с сетчатым днищем 5, заполненный последовательно снизу вверх прослойками медной или латунной проволоки (стружки) 6 (возможно применение и стальной стружки при максимально возможных размерах  чеек сетки, чтобы они не забивались продуктами пиролиза и цинком ), прослойкой древесных опилок 7 и инертных частиц (корунда, кварцевого песка либо серебристого графита) 8.. Вкладыш 4 охвачен герметичным корпусом-коллектором 9, прикрепленным вместе с ним к фланцу капсулы 1. Корпус-коллектор 9 имеет патрубок 10 дл  отвода газа на дожигание либо паровую конверсию с последующим синтезом метана либо жидких углеводородов (из смеси водорода с оксидом углерода) на окисленном железном катализаторе. Капсула 1 установлена внутри печи 11 дл  сжигани  части отходов 12 и газа-продукта газификации этих отходов. Печь 11 содержит корпус 13, внутри которого размещена решетка 14 (кстати, имеюща  возможность поворачиватьс , чтобы скинуть в сборник крупные несгораемые предметы типа консервных банок и битого стекла, но на фиг.1 механизм поворота не показан, чтобы не загромождать чертеж. Под решеткой 14 имеетс  коллектор 15 и патрубок дл  подвода воздуха 16, а также горелка 17 дл  перво0 начального сжигани  природного газа с последующим переключением его на газ, отводимый через патрубок 10, поступающий в горелку 17 через патрубок 18, Воздух же поступает в нее через патрубок 19. Перед

5 подачей газа на дно печи бросают гор щую бумагу, а затем подают воздух и газ. Отходы 12 поступают в печь 11 сверху вниз. С учетом этого корпус-коллектор 9 выполнен со скосами, дл  направлени  отходов в зону

0 горени . Следует подчеркнуть, что сжигаетс  лишь избыток отходов и что можно сжигать только газ, но в таком случае вместо мусора 12 можно использовать инертный дисперсный материал,  вл ющийс  проме5 жуточным теплоносителем между продуктами сгорани  газа и капсулой 1, т.е. теплоноситель, наход щийс  в состо нии псевдоожижени . Внутри печи 11 размещены также направл ющие 20 дл  ввода (и

0 отвода) капсул в печь. Естественно, что в печи может находитьс  не одна капсула. Форма ее может быть продолговатой (на всю длину печи).

Устройство, по сн ющее способ пере5 работки отходов, представленное на фиг,1, работает следующим образом.

В печь.11 по направл ющим 20 через окно вдвигаетс  загруженна  капсула 1. Окно закрываетс . Патрубок 10 подсоедин 0 етс  к газопроводу, отвод щему газ на переработку. В печь 11 подаетс  природный газ и воздух, смесь их поджигаетс . Сверху в нее подаютс  отходы 12, а снизу по патрубку 16 - воздух, Образующеес  в процес5 се сжигани  мусора и газа тепло передаетс  капсуле и внутри ее начинаетс  пиролиз отходов с переводом всех, их органических компонентов в газ и аморфный графит. Засыпка 3 служит в качестве промежуточного

0 теплоносител  между стенками капсулы 1 и отходами 2, а также играет роль обратного клапана после выгрузки капсулы 1 из печи 11 в холодильник-бассейн с водой и удалени  вкладыша 4 на регенерацию зернистого

5 фильтра-инертного материала 8. После насыщени  цинком (содержание цинка при этом 52-56%) медных частиц 6 последние удал ютс , прессуютс  и направл ютс  на выплавку латуни. Особенно много цинка в компостируемых отходах, в которые добавл ют осадки сточных вод, содержащих гальванические отходы, сбрасываемые промышленными предпри ти ми в канализацию. Прослойка 8  вл етс  также дисперсным обратным клапаном, слегка расшир ющимс  при избытке газа и уплотн ющимс  при уменьшении его количества. Древесные опилки прослойки 7 преп тствуют налипанию инертного материала 8 на частицы металла 6. Образующеес  при многократном использовании в прослойке 6 серебристое по цвету соединение меди с цинком весьма хрупкое, позвол ющее при дроблении превращать проволоку и стружку в порошок. По мере превращени  древесных опилок 7 в древесный уголь последний приобретает способность улавливать вредные примеси из газов, как в противогазе. Вс  эта система дисперсных клапанов полностью предохран ет аморфный графит, наход щийс  в нагретой капсуле, а также металлы, в том числе алюминий и магний, содержащиес  в отходах, от воздействи  кислорода воздуха и загорани .

В частности, возможен вариант электрической печи дл  первоначального нагрева отходов в сочетании с газовым подогревом, за счет сжигани  в этой печи горючих газов, выдел ющихс  в ходе пиролиза этих отходов ..,

В результате пиролиза органика разлагаетс : 80% по массе уходит в виде газа, а в капсуле остаетс  около 20% аморфного графита , сохран ющего форму отдельных элементов отходов. После выгрузки из капсулы обработанные отходы в течение нескольких минут дроб тс  в шаровой мельнице, а дробленный материал просеиваетс  через сито. Подобрав размер мелющих шаров и врем  дроблени , обеспечиваетс  только дробление аморфного графита. Тогда во фракции +0,5 мм остаютс  металлы и стекло , во фракции - 0,5 мм - аморфный графит. Далее смесь металлов и стекла по мере их накоплени  вновь дроб тс  в шаровой мельнице, просеиваютс : в результате в крупной фракции остаютс  все металлы. Далее следует магнитна  сепараци  и отделение алюмини  от меди.

Полученный аморфный графит (древесного и животного происхождени ) оказалс  очень сильным восстановителем и используетс  за вителем дл  восстановлени  ока- лины. Его можно использовать и в пылеугольных топках и в металлургий при выплавке стали, а также в химии.

Пример. Обработке подвергались отходы с Минского мусороперерабатываю- щего завода в городском поселке Шабаны. Отходы (кости, тр пки, бумага, пищевые и

т.п.) предварительно перетирались в барабанах и подвергались магнитной сепарации . Затем эти отходы загружались в капсулы из нержавеющей стали марки

Х18Н10Т, уплотн лись на прессе, вновь догружались и вновь уплотн лись. Сверху они засыпались древесным углем-опилками. Это позвол ло заполнить образующийс  в ходе пиролиза зазор между отходами и

внутренней поверхностью капсулы промежуточным теплоносителем-древесным углем . Над слоем древесного угл  размещали сетку с  чейками размером 1 мм, а над ней -отходы шлифовани  (микростружку) конструкционной стали. После этого прослойка металлических частиц засыпалась последовательно древесными опилками и элё кт рс- корундом, выделенным из отходов шлифовани . Прослойка металлических частиц в ходе отжига спекалась в пористую губку, что позвол ло легко извлекать из капсулы защитные прослойки без риска попадани  электрокорунда в отходы, Достаточно большие размеры  чеек сетки предотвращают ее забивание частицами сажи. Древесные опилки предотвращали налипанйе частиц электрокорунда к металлической прослойке. Всего в каждую капсулу помещалось до 5 кг отходов. Размер частиц абразива: 0,3-0,5 мм, что гарантирует отсутствие воздуха внутри капсулы в период пиролиза отходов.

После загрузки в электропечь капсул температура в ней повышалась за врем 

полного выгорани  отводимых газов (2 часа) с 400 до 930°С.

Горение газов, выход щих из фильтрующего сло  инертных частиц можно разделись на две стадии. На первой из них плам 

имело желтую окраску, и в составе дыма находилась сажа. Дл  полного дожигани  ее осуществл лась подача воздуха в зону горени . Затем, начина  с температуры пор дка 700°С, плам  становилось синим, а если его

погасить, то выдел ющийс  газ был бесцветным - вто р а  стади  горени .

В результате пиролиза 44 кг отходов было получено 14,1% аморфного графита,

10,3% стекла, 1,3% железа, 0,47% алюмини , 0,21% меди и латуни, 56% газа (убыль веса капсул с отходами за врем  горени  газа), остальное (17%) - вод ной пар. После выгрузки пориетШ спеки металлических частиц переплавл лись в индукционной печи, т.е. одновременно с переработкой мусора осуществл лась утилизаци  отходов шлифовани . Кстати, дл  компенсации выгорани  . углерода в ходе плавки перед загрузкой в капсулы в металлический порошок вводили

1-2% аморфного графита, полученного из отходов.

Дл  отделени  стекла от графита дробление в шаровой мельнице вели в течение

2-5 мин: это врем  гарантировало измель- чение аморфного графита, но было недостаточно дл  дроблени  стекла. Далее смесь просеивалась через сито с размерами  чеек 0,16 мм, стекло в смеси с металлами направл лось на дальнейшее дробление в течение 20-30 мин, после чего обработанный материал просеивалс  через сито 1 мм. Оста1гок, фракци  + 1 мм, направл лс  на магнитную сепарацию, медь и алюминий раздел лись вручную либо термическим способом.

Отжиг уплотненных отходов в засыпке аморфного графита обеспечивает максимальную загрузку капсулы, повышает теплопроводность отходов, компенсирует снижение теплопроводности из-за усадки брикетов за счет заполнени  пустот аморфным графитом, имеющим достаточно высокую теплопроводность.

Дополнительный пропуск газообразных продуктов отжига последовательно че- рез слои металлических частиц, древесных опилок и инертного материала, предотвращает налипание инертного материала на металлические частицы, обеспечивает при разгрузке свободное отделение инертной засыпки от аморфного угл  и отходов, вследствие спекани  металлических частиц, а также улавливание серы (при использовании окисленных железных частиц) и паров цинка (при использовании медных частиц, в том числе медной проволоки, выделенной из отходов ).

Использование отожженных древесных опилок в качестве сло  аморфного угл  обеспечивает пористость этого сло , предотвраща  унос его частиц выдел ющимис  газами, позвол ет утилизировать древесные отходы.

Последовательное дробление в течение разных промежутков времени с рассевом отходов позвол ет на первой стадии отделить аморфный графит, на второй - стекло, на третьей - металлы.

Claims (3)

1. Способ переработки отходов, содержащих органические вещества, путем их отжига в капсулах под слоем инертной засыпки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности переработки отходов, отходы в капсуле уплотн ют, обжиг ведут в засыпке из аморфного графита , а газообразные продукты отжига пропускают дополнительно и последовательно через слои металлических частиц, древесных опилок и инертного материала.

2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что в качестве аморфного графита используют древесные опилки, отожженные в инертной засыпке.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающий с   тем, что после переработки содержимое капсулы дроб т и подвергают рассеву .

Фиг 2