专利名称：建筑及拆除碎料的重复利用方法
技术领域：
本发明涉及建筑及拆除碎料的重复利用方法。本发明特别涉及到这样一种方法即重复利用建筑及拆除碎料，使之成为可用于多种土地工程的物质，例如对城市固体废物垃圾埋藏处的每日或定期覆盖，路基，土壤保持，土壤风化控制等。
联邦及州环境条例要求，从事卫生垃圾埋藏处理的工作人员定期地用六英寸厚的土质材料覆盖所清除的固体废物，以便控制疾病，昆虫，火灾，臭味，碎硝飞物及吹失。例如，大部分地区要求在每个工作日结束时都要覆盖卫生垃圾埋藏处，或者必要时覆盖次数更多。这种覆盖要求和覆盖材料被称为“每日覆盖”，或者如果规定的间隔时间多于一天(如三天)则称为“定期覆盖”。本文所说的“每日覆盖”规定为包括每日地和定期地覆盖卫生垃圾埋藏处，例如城市固体废物(MSW)垃圾埋藏处，碎石垃圾埋藏处，地面清扫碎料垃圾埋藏处以及工业废物垃圾埋藏处。
每天的垃圾、废料或碎石层在当天工作结束时都被覆盖，而以后的垃圾、废料或碎石层则直接铺在前一日的每日覆盖层上。在许多垃圾埋藏处理点，用于每日覆盖的土壤必须在垃圾埋藏处理点就地挖掘，或者从其它地方采购，由于土壤消耗速度快，土壤就成为一项相当大的费用项目。并且人们已经认识到，在这种方法中所用的多重土壤填料层占据了大量宝贵的垃圾埋藏空间，不然的话这部分空间本可以用来放置垃圾、废物或碎砖石。众所周知，许多地区迅速地用尽可用的垃圾埋藏面积，因此人们就希望降低可用垃圾埋藏空间的消耗速度。所以联邦和州条例允许选用压缩性更好的每日覆盖材料来代替六英寸厚的土质材料，只要选用的材料能提供必要的防护水平。
在这方面已知有若干种可供选用的这类每日覆盖材料。一种可选材料(公布在美国专利No.4,519,338中)，由Kramer等人申请由可变硬的塑料泡沫覆盖物构成，它被喷洒在废物上。同样，一些公司，如明尼苏达州Paol str.的3M环境保护产品公司，宾西法尼亚Rxton的Chubb环境安全公司及宾西法尼亚Westchestox的Russ-mer公司，都已研制出了可每天喷洒在垃圾表面上，从而起到每日覆盖作用的人造泡沫。
这种泡沫喷洒的每日覆盖物的一个缺点是用于提供泡沫的高压喷射装置会吹散所要覆盖的废弃物质。此外，泡沫喷射液很昂贵，一般每平方英尺12-15美分，实际上比泥土更贵。而且，天气限制如大雨或极度寒冷和大风，既妨碍泡沫覆盖物的形成也妨碍其效果。
泡沫每日覆盖代用品的另一个缺点是它不容易用回收材料制造。社会对环境问题日益增长的敏感性已大大增加了对利用回收物的要求。控制或管理大部分垃圾埋藏处的州和城市环境官员历来特别积极鼓励利用回收物。重复利用的优点之一是废物转变成了有用的产品，而不是占据正在迅速减少的垃圾埋藏处理空间。因此，这些官员正作出很大努力，在他们的政府控制下把回收物用于垃圾处理，包括垃圾埋藏处理。
另一种代替用土质材料作为每日覆盖的方法，分布在美国专利Nos4,909,667，由DeMello申请，及4,927,316，由Acosta申请。DeMello和Aclsta提出了一种地表织物即薄织物，如粗帆布等，在工作日结束时将其铺在垃圾埋藏处理的工作面上。类似的地表织物每日覆盖物包括由南卡罗来纳州Greenvitle的Phillips纤维制品公司生产的Fabrisoil(R)无纺聚丙烯地表织物，以及由佐治亚州Atlanta的Amoto纤维制品公司生产的Seni-CoverTM聚丙烯地表织物。地表织物覆盖的一个主要缺点是其费用很高，每平方码高达2.25美元。此外，地表织物容易受硬伤，例如撕裂、刺破等，需要替换或修补，并且很难在恶劣气候下使用。
一种已知的减小城市固体废物垃圾埋藏空间的办法是将城市固体废物切碎，以便在垃圾埋藏处理中得到较大的填充密度。这种方法的一个例子公布在美国专利No.4,834,300，由Wojciechooklsi等人申请。其中描述了一种把城市固体废物减小或相对小的、尺寸均匀的干颗粒的工艺过程，以便与垃圾埋藏处的泥土混合，从而使其占据空间最小，最大限度地增大垃圾埋藏处的装载承受量。而这种处理工艺对建成一个城市固体废物垃圾埋藏处来说在某些地区可能是可接受的，但它不提供大多数地区所要求的每日覆盖。
一些地区允许在一个垃圾埋藏地以切碎的方式处理城市固体废物而没有每日覆盖的要求。尽管这种处理方法在某些场合是可以接受的，但与要求每日覆盖的垃圾埋藏处理相比有严重的健康和环境缺陷。
上述方法也没充分论述用一种高效的、有用的和/或节省空间的方法来处理建筑及拆除碎料问题。一般用来处理建筑及拆除碎料的碎石砖垃圾埋藏处占据了大量的可用的垃圾埋藏空间。因此人们希望提供一种回收使用建筑及拆除碎料的方法，在某种意义上，这种方法消除了对碎石砖垃圾埋藏处的需要，事实上在这种方法中，全部建筑及拆除垃圾都可以被重复利用，并可为其它土地工程所利用。
考虑到上述的局限性和上述方法的缺点，以及上文中没特别提到的其它缺点，显然在这方面还需要有一种高效的、费用可行的、节约空间的回收建筑及拆除碎料的方法，特别是能将回收的建筑及拆除碎料有效地用于各种土地工程的方法。此外在这方面还需要有一种可取代常规土质材料每日覆盖物的、更便宜的、节约空间的、且由回收材料制成的替代物。
本发明的一个特有目的是提供一种可选用的每日覆盖产品及一种新的、与前面的工艺结构相比具有更大密度和压缩性的城市固体废物垃圾埋藏结构。
本发明的另一个目的是提供一种适用于土地工程的产品，包括重复利用回收的建筑及拆除碎料。
本发明还有一个目的，就是提供一种经济的、无损环境的、实际可行的建筑及拆除碎料处理方法。
根据本发明，上述目的通过转变或重复利用建筑及拆除碎料，使之成为一种可用于垃圾埋藏处的每日覆盖及其它土地工程的产品的方法来实现。这里所说的以及按州和城市法律条例所一般定义的“建筑及拆除碎料”，包括与拆除楼房、道路、桥梁和其它建筑物有关的碎料，及和/或与建造建筑物有关的碎料。
建筑及拆除碎料一般包括，但不局限于，黑色及有色金属，混凝土，砖，木料，石膏及石膏板、绝缘材料、水泥、木瓦及屋顶材料、地板、墙及天花板贴砖、沥青，玻璃、管子及金属丝、地毯、墙纸、毡和其它以物理方式附加到建筑物上的物品，包括小型附件，建筑中的织物，纸或纸板包装箱。建筑及拆除碎料的上述之定义并不排除纸、纸板、纸板箱、卡纸等全部的或大体上全部的、所谓“商业垃圾”所包括的碎料。商业垃圾一般包括来自办公楼、商业机构和其它商业企业的废物，这些地方产生大量的纸、纸质办公打字废物和其它与商业企业有关的废旧物品，如木质板箱及包装物、金属、捆带条、塑料、家具、办公设备和玻璃。因此，根据本文定义，建筑及拆除碎料应该包括商业垃圾。一般不属于建筑及拆除碎料的是对公共健康或环境非常有害的材料，例如工业废料或副产品、油漆、焦油、溶剂、防腐剂、粘合剂等等。
这并不是说上面所特别列出的碎料项是可能偶而出现在建筑及拆除碎料中的全部项。其它碎料项可能偶然地、有限量的出现在建筑及拆除碎料中，但这既不改变它作为建筑及拆除碎料的基本特性，也不改变垃圾根据本发明的方法对重复利用适用性，这些均在本发明的考虑和范围之内。这样的其它碎料项可能包括如轮胎、刷子及树枝、岩石等。
在某些情况下，建筑的拆除碎料必须存放在通常称为“碎石”垃圾埋藏处的地方，要求该地方满足严格的设计和作业要求。然而根据本发明的方法，建筑及拆除碎料被转变成一种有用的产品，这种产品可以用于许多用途，如作为对卫生垃圾埋藏处的每日覆盖而不是作为垃圾埋藏处内的垃圾来处理。这种每日覆盖不仅可用于城市固体废物、地面清扫碎料和碎石垃圾埋藏处，而且还可用于有非常严格规定的工业废物垃圾埋藏处。
简单地说，本发明的方法包括下面几个步骤从碎料中去除大块金属；把剩下的碎料压成小块；再将其湿式切碎成更小的颗粒；利用磁、空气和/或水结合的分离系统将黑色金属和有色金属从碎料中分离出(可选择的)；将湿切碎的碎料脱水以生成一种适合于前面所述用途的产品。
本发明的产品当作为每日覆盖用于一个垃圾埋藏处时，与常规的、土质每日覆盖相比更有效地起到过滤介质作用，因而在垃圾埋藏处的底部得到一种更清洁的过滤物。所以本发明方法的产品可以作为每日覆盖及过滤介质用于垃圾埋藏地。另一方面该产品也可以作为过滤介质用于其它非垃圾埋藏处应用场合中的液流过滤，也可用来过滤垃圾埋藏的液流。
本发明一个更进一步的优点在于，建筑及拆除碎料包括含钙的氧化物即氧化钙物质，如水泥、混凝土、石膏板等。因此每日覆盖层中这些成份的存在有利地降低了垃圾埋藏处理点底部的过滤物的酸性程度。
由建筑及拆除碎料的转换和重复利用所构成的本发明的产品，也可以作为每日覆盖用于根据本发明建造的异常城节固体废物垃圾埋藏站或卫生垃圾埋藏站。根据本发明的转换或重复利用建筑及拆除碎料的方法，其它应用还包括路基，特别是临时路基、土壤保持和/或土壤风化控制、当与飞尘或淤泥混合时特别适于用作一种土壤养分或表土，及其它土地工程场合。
借助于前面提到的和下文中将会明显的、本发明的其他目的、优点和特征，参考下列的发明详细描述和附加的权利要求及附图，此发明的性质就可以更清楚地明白了。
图1是一个框式流程图，它表明了本发明的各个步骤，这些步骤可用于将建筑及拆除碎料再生成一种产品，如每日覆盖的过程中；图2是一个城市固体废物垃圾埋藏构造的局部剖面图，在这种构造中使用了根据本发明的方法再生的产品；
图3是一个利用根据本发明的方法制作的产品的临时路基局部剖面图。
参见
图1，这是一个框式流程图，它给出了用于根据本发明重复利用建筑及拆除碎料过程的优选步骤。
这个过程从把建筑及拆除料送到处理中心的运输开始，如图中框10所示。建筑及拆除碎料运到处理中心以后，用起重机把大块金属从碎料中搬走，并放在收集区，如
图1的框12、14所示。
然后将其余的材料送到一个“压缩”区进行压缩，如
图1的框16所示。压缩是减小碎料尺寸(“挤压”)的工艺，以便于更有效地进料和用切碎机加工。一种轮式压缩机常用于这种压缩。现有的一种可有效用于此压缩即挤压工艺的合适机器是Ingersoll Rand750轮式垃圾处理压缩机。这种压缩机具有一些带钉的转盘，用于在压缩碎料过程中把碎料碾碎及切碎成较小的碎块。也可使用其它类型的压缩机。
压缩之后，材料被送进框18所示的破碎设备中，在这里它被破碎成更小的碎块。这些碎块的平均颗粒尺寸为六英寸或更小，最好为三英寸或更小。这里所说的“平均颗粒尺寸”是指所有颗粒的平均尺寸，而这些颗粒的尺寸是由颗粒长度定义的。因此，个别粒子尺寸可以超出六英寸许多，只要那个粒子和其它所用粒子的平均尺寸低于六英寸，或更理想的三英寸，就可以。
压缩过的碎料被装到钢带输送机上，输送机将料送进切碎机的进料口。现有的一种可有效地适合于本发明目的切碎机是一种型号为Newell超重载切碎机No.80104TBD的自动的切碎机，这种切碎机由德克萨斯州San Antonio的Newell工业公司制造。Newwll切碎机有一个直径80寸宽的转子，由一台3000马力的电动机驱动。Newell机器被做成“湿式切碎机”，因为水直接加进放有转子的破碎室里，以防切碎过程中产生的大量粉尘散出。只要可得到所要求的平均颗粒尺寸，也可以使用其它的切碎机和破碎机，包括湿式和干式的。上述的通用型超重载切碎机特别适用，因为它具有处理不可切材料而自身不被破坏，以及将碎料减小到合适的颗粒尺寸的强度和能力。
为了更有效地将建筑及拆除碎料缩减成合适的颗粒尺寸，铁类金属物可作为独立的输入料添加到切碎机里(可选)。这种附加的铁类金属物在切碎机中所起的作用与球磨机中的球的作用相似，能增强切碎作用。
切碎之后，切碎了的材料最好进行框20和22所示的磁分离处理，以除去可能具有商业价值的铁类物。磁分离器最好是一种筒形常规设计的电磁分离器。去除铁类金属后，切碎了的碎料进行空气或水的分离处理(可选)，如框24和26所示，以便回收有用的有色金属如铜、铝等。
如果使用的是湿切碎机，必要的话，为去除多余的水，切碎的非金属碎料接着要进行脱水处理，如框28所示，以便使最终产品具有允许的含水量。如果使用的是干式切碎机，就要注水加湿材料，使其有一个合适的含水量，为的是给它足够的重量和稠度以便根据本发明用作每日覆盖或其它用途。含水量可以是重量的大约5％-45％，比较好约为重量的10％-14％，而最好为重量的约12％。由脱水步骤出来的多余的水如果使用湿式切碎机的话最好在切碎步骤18中重复使用，或者如果使用的是干式碎机，则用水管将水输到水分离步骤24中。如果切碎步骤18中用的是干式切碎机而水分离步24又省略掉，那么在进入脱水步骤28、使碎料含水量在所希望的范围之前，水30可加到切碎的碎料中，使其含水量高于所希望的范围。脱水最好在一种脱水挤压机中完成，但也可通过其它办法或通过自然排水法完成。水源32的设置用于补充多余水30，或直接给湿式切碎机18和/或水分离24补水。图中水流程用虚线表示。
脱水步骤28的输出是湿的再生的建筑及拆除碎料的产品34。根据本发明的方法生产出的制品适合作为一种可选的每日覆盖材料用于所有类型的垃圾埋藏处，包括城市固体废物、地面清除垃圾、碎砖石和工业废物垃圾埋藏处，并且也适用于下文所述的其它用途。
在垃圾埋藏处，作为每日覆盖使用产品34时，希望将大量的灰料与产品混合，以帮助中和垃圾埋藏处，尤其是垃圾埋藏场底部过滤物中酸。对于建筑及拆除碎料中水泥、混凝土、及石膏板含量不足的情况，这种灰料的添加特别有利。灰料即可以在切碎之前，也可以在切碎之后添加到产品中去。
图2给出一个城市固体废物垃圾埋藏处40的局部剖面，在这里根据上面所述过程生产的产品34被用作每日覆盖。垃圾埋藏处40包括可以是垃圾埋藏处垫料的底层42、预先放置的垃圾埋藏池、中间覆盖层等。在此例中，垃圾埋藏处40包括多个由切碎的城市固体废物44和用作对其进行每日覆盖的切碎的产品34组成的交替层。固体物44可用任何已知的湿式或干式切碎方法及本文描述的方法加以切碎。
在这种方案中，本发明的垃圾埋藏处40有利地提供一种小型的、高度压缩的垃圾埋藏处，它可以在同一个垃圾埋藏处用最少的土质材料处理城市固体废物和建筑及拆除碎料。
图3给出一个临时路基50的实施方法，其中根据上面所述工序生产的产品34被用于稳定临时路基，特别是湿的或沼泽地区的路基。使用这类临时路基的场合有垃圾埋藏场、采伐地区、建筑工地、非公路改造区等。临时路基50是建在现有地面或土基52上的，52可能被地表水或死水覆盖或部分覆盖，也可能是很湿的、泥泞的、或是运输车辆留下的车辙。切碎的产品34一层层地铺在基底52上面，对初始层或产品34层来说要铺得足够多，以便与泥土混合并吸收一层或54区中的水分。为形成可压缩的路面56，使车辆可以无困难地在上面行驶，要在54区上面铺一层或多层产品34。
如果又出现水或朝湿情况，则要在路基50表面再铺产品34的添加层。也可在产品34层的顶部铺一层石子或粒料层58，虽然58层不是必须的。
产品34进一步的相关应用是用于土壤保持。可将产品铺盖在希望进行土壤保持或土壤风化控制的大片或小片地面上。因为产品34具有吸收大量水的性能，所以可以在有泄水问题的地方用它筑斜坡或陡坡，根据本发明，把产品34铺在要被处理的地面上，并且最好用诸如推土机、前装机等设备与其下面的土壤混合。
由于产品34具有类似海棉的性质，所以也可用它来吸收地面上溢出的油和其它石油产物，其方法是把产品34铺在地面上，与溢出物及底部污泥混合起来，并将混合物送到合适的废物处理场。
产品34可方便地单独用作土壤养分，或者与不等量的飞尘混合后作为土壤养分，还可与不等量的淤泥混合起来作为土壤养分或表土。而产品34与飞尘或淤泥用量的具体比例并不是关键，比较好的为飞尘或淤泥的重量占混合物重量的10％-50％或者更多。在
图1中的框18所示的切碎步骤期间或之后，可添加切碎产品34的水分，选用另一种方法，建筑及拆除垃圾可进行干切碎，并与土壤混合，如果希望的话，可与飞尘或淤泥混合。降落下的雨、雪、露水等天然水分将会方便地增加用来干的产品混合的土壤的含水量。
虽然本文已描述了本发明的现有的若干最佳实施方法，但是对那些与本发明有关的、在这方面有经验的人来说，显然可以对所描述的实施方法进行修改和改动而不偏离本发明的精神和范围。因此将本发明仅限制在附加的权利要求和有关的法律条例所要求的范围内。
权利要求
1.重复利用建筑及拆除碎料的方法包括以下几步提供一定量的建筑及拆除碎料；给上述碎料加水；通过切碎机处理上述碎料以便将上述碎料减小成一种湿的切碎的产品。
2.如权利要求1的方法，其特征在于包括将上述产品作为每日覆盖用于垃圾埋藏处的步骤。
3.如权利要求1的方法，其特征在于上述产品的平均颗粒尺寸小于约六英寸。
4.如权利要求3的方法，其特征在于上述产品的含水量约为其重量的5％-30％。
5.如权利要求1的方法，其特征在于用上述切碎机处理上述碎料之后添加水。
6.如权利要求1的方法，其特征在于用上述切碎机处理上述碎料期间添加水。
7.如权利要求1的方法，其特征在于包括用上述切碎机处理上述碎料之后把铁类金属从上述碎料中分离出的步骤。
8.如权利要求1的方法，其特征在于包括用上述切碎机处理上述碎料之后，把有色金属从上述碎料中分离出的步骤。
9.如权利要求1的方法，其特征在于包括用上述切碎机处理上述碎料之前将铁类金属物加到上述碎料中的步骤。
10.基本由湿的、切碎的、有一平均颗粒尺寸和含水量的建筑及拆除碎料构成的垃圾埋藏处的每日覆盖足可利用上述垃圾作为每日覆盖用于垃圾埋藏处。
11.如权利要求10的每日覆盖，其特征在于上述的平均颗粒尺寸小于约六英寸，而上述的含水量是大约为重量的5％-30％的范围内。
12.用于处理城市固体废物的垃圾藏处至少包括二层；第一层为切碎的城市固体废物，第二层为铺在第一层上的切碎的建筑及拆除碎料，上述的第二层构成了每日覆盖层。
13.如权利要求12的垃圾埋藏处，其特征在于上述的垃圾埋藏处进一步包括切碎的城市固体废物和切碎的建筑及拆除碎料的交替层。
14.在垃圾埋藏处处理城市固体废物的方法包括以下几步在一垃圾埋藏铺第一层切碎的城市固体废物；在上述第一层上面铺第二层切碎的建筑及拆除碎料，作为每日覆盖。
15.如权利要求14的方法，其特征在于包括铺设切碎的城市固体废物和切碎的建筑及拆除碎料的交替层的步骤。
16.用再生的建筑及拆除碎料的作路基的方法，包括的步骤为在地表土铺一层切碎地建筑及拆除碎料，并且将一部分切碎的建筑及拆除碎料与一部分地表土混在一起以形成路基。
17.如权利要求16的方法，其特征在于包括将一层石子或粒料铺在切碎的建筑及拆除碎料层上面的步骤。
18.路基包括一地表层和与地表层泥土混合的切碎的建筑及拆除垃圾层。
19.如权利要求18的路基，其特征在于它包括另外一切碎的建筑及拆除碎料层，该层覆盖在上述泥土与切碎的建筑及除碎料的混合层上。
20.土壤保持方法包括的步骤为在要保持的土壤表面上铺一层切碎的建筑及拆除碎料，并将上述切碎的建筑及拆除碎料至少与部分上述表土混合。
21.一种给土壤施加养分的方法，它包括的步骤是切碎建筑及拆除碎料，将切碎的建筑及拆除碎料施到土壤表面，并将切碎的建筑及拆除碎料与土壤混合。
22.如权利要求21的方法，其特征在于包括将一定量的飞尘或淤泥与土壤和切碎的建筑及拆除碎料混合的步骤，比例为泥灰重量是上述碎料重量的10％-50％。
23.如权利要求21的方法，其特征在于包括在切碎步骤中或之后将水加到切碎的建筑及拆除碎料中的步骤。
全文摘要
一种重复利用建筑及拆除碎料的方法产生了一种适用于土地工程的产品，其土地工程包括垃圾埋藏处，土壤保持以及路基。这种方法包括将建筑及拆除碎料干切或湿切成切碎的产品，按要求加湿产品，将产品作为每日覆盖应用于垃圾埋藏处，或者将产品应用于路基，或用作土壤保持材料，或用作土壤养分。也公布了使用再生产品的垃圾埋藏处的方案。
文档编号B02C21/00GK1088136SQ93104609
公开日1994年6月22日 申请日期1993年4月20日 优先权日1992年4月20日
发明者罗伯特·保罗·史密斯, 米切尔·欧文·普赖斯 申请人:物资回收技术有限公司