专利名称：把垃圾转变成一种颗粒形状材料的方法
技术领域：
本发明涉及把垃圾转变成一种颗粒形状材料的方法。更具体地讲，本方法能把垃圾，特别是生活垃圾转变成既防腐又不溶于水的坚硬颗粒，可用于诸如砖之类的建筑材料的生产或用作制备混凝土的一种集料。
众所周知，由于在清除数量不断增加的垃圾和废物的同时还必须防止污染和其他公害，此问题越来越难以解决。
为了提供一种可接受的解决这些问题的方法，有人提出，把事先粉碎的，已去除可能包含的金属的垃圾转变成一种可用作建筑材料的各种形式各种尺寸的固体。
例如，法国专利2098777号描述了可用作建筑材料或填充材料的硬质坚实块料的制备方法将一种金属硅酸盐加到一堆未分类的粉碎的垃圾中，在压模中将这堆垃圾在高压下做压缩处理，制成块料形式，最后或者在室温下，或者在比如80-200℃温度下加热，将块料硬化。
法国专利申请2286116号介绍了一种从去除了金属成份、干燥粉碎的垃圾中制备园筒型集料的方法，以代替混凝土生产中的天然砾石。按照实施本方法的一个例子，垃圾粉碎粉同一种防腐烂保护剂如金属硅酸盐或糠醛，一种粘合剂如一种合成树脂，一种可溶性沥青或生石灰，矿石渣以及一种粘合剂硬化催化剂混合，制成稠糊状，经压模压成园筒形压缩体，最后这些压缩体在最高不超过200℃的温度下加热进行硬化。
按照上述文献提到的现有技术的方法并不完全令人满意，主要是因为这些方法不能保证所得固体(有很好的机械性能)具有高的生物惰性和化学惰性，同时也不能保证在实用中在水中的溶解度为零，而在作为建筑材料的使用中很需要这些性能。
本发明的目的是把大量的垃圾转变成既防腐，在实用中又不溶于水的硬质颗粒。所用垃圾未经分类，仅用已知方法将垃圾中可能含有的金属成分，特别是金属铁去除，然后粉碎。为了这一目的，按照本发明的方法具有权利要求1所陈述的特点。
因此，按照本发明，这一方法基于以下几个过程，对压缩体(在压力下对主要是由粉碎垃圾和含氧化钙的矿物材料组成的均匀混合物进行制粒作用制得)进行热处理，对这些成分磨碎或粉碎制成由颗粒和纤维组成的细粉料，最后细粉料附聚成颗粒形式。
人们惊奇地发现，这种操作过程的新组合方式能得到既具有高机械阻又具有高化学惰性和高生物惰性，同时在水中的溶解度几乎为零的颗粒，因此这些颗粒有可能用于许多各种有用的用途，特别是生产建筑材料，而不会产生任何污染和其他公害。
含有自由态或化合态氧化钙的矿物质可以从比如生石灰，方解石，石灰岩和粘土质材料中选择。
在粉碎垃圾和含氧化钙矿物质的混合物中，垃圾含量最好为90-95％(重量)，矿物质含量为5-10％(重量)。
而且，粉碎的垃圾或磨碎的垃圾和含氧化钙矿物质的混合物可以与各种填料，特别是含自由态或化合态碳酸钙和碳酸镁矿物质，比如白云石，进行混合。
实施本发明方法的不同操作，可以用任何合适的方法进行，特别是使用已知技术和普通设备处理垃圾。
特殊地，为了得到实际上不含有金属成分的垃圾，可以使用收集箱中的垃圾或废物经通常的分类、过筛操作，以便从中分出可以回收和/或重复使用的物体，特别是大块金属。
此后，为了使垃圾成为实际上不含有金属材料(特别是铁)的均匀粉状混合物，可以同时或分别地对垃圾进行粉碎和混合操作，可能时，与一个或多个旨在分离出金属块特别是含铁碎块的分类操作相结合。例如对已分类的垃圾进行初级粗粉碎，使碎块平均大小约50毫米，此粉碎操作是在为除去铁粒和其他铁磁性材料的磁性分类之前或之后进行。然后利用例如旋转锤、粉碎机或撕碎机进行第二次粉碎，以使垃圾变为最大直径小于20毫米的颗粒或纤维形式的微粒。
大量粉碎垃圾和含氧化钙矿物质的混合操作也可以使用任何适当技术和设备，特别是使用配料器和可以连续或间歇运转的自动混合器。
由粉碎垃圾和含氧化钙矿物质的混合物制备压缩体，可以使用配有滚子和压模的旋转制粒装置(比如，生产颗粒状动物饲料的设备)，在150-900巴的压力下制粒，制成例如长度为5-60毫米，直径为2-20毫米的园筒形压缩体。
最好是将压缩体轴向通过具有水平旋转轴的管式旋转窑进行压缩体的热处理，所说的窑由热空气加热，其内部具有螺旋壁以保证压缩体的流通。特别地，可以使用有热空气流穿过的窑或炉，热空气流是用燃烧器加热至250-400℃温度范围的，其流动方向与压缩体的流动方向一致。
这种处理的作用是将压缩体中水的含量降为例如5％(重量)，并通过氧化钙转化为碳酸钙的碳化作用增大压缩体的硬度。经过干燥和硬化后，压缩体可以以任何适当的方法，特别地，使用可拆卸的带有筛网(使粉碎的材料通过)的锤式粉碎机进行粉碎。这样得到的是含有某一比例的纤维材料(由初始垃圾中的比如纺织品、塑料和纤维素材料得来)和某一比例的由粉碎矿物质(垃圾中的比如玻璃，石灰石等或有机物质)得到的粒状颗粒的细分材料。纤维材料的长度或是通过改变压缩体的粉碎或磨碎条件或是通过调整纤维长度的后续操作如筛选操作，进行调整，使大多数纤维长度在给定的范围内，最好是在0.1-30毫米之间。例如，在粉碎压缩体时，通过选择合适的磨碎机筛网的细度如1-4毫米，可以调整纤维的长度，综合地讲可以调整细分材料的尺寸。
对细分组的材料(对压缩体进行粉碎或磨碎制得)进行附聚处理制成颗粒，可以使用任何适当的方法，例如一种方法可使用转筒式和盘式附聚装置，也可结合使用这两种装置。
在附聚处理之前，最好向细分的材料中加入至少一种粘合剂和至少一种矿物填料。
作为粘合剂，最好选用水硬水泥或清洁淤渣的锻烧灰或硅铁粉。作为矿物填料，可以使用例如碳酸钙，粉状石灰石，水硬性石灰，可使用回收建筑材料设备中的灰渣，也可使用其他工业设备中的灰渣。
为了使细分的材料附聚或使细分的材料、粘合剂和最后填料的混合物附聚，最好在附聚处理之前或在附聚处理过程中向细分的材料或混合物中加入一定量的水。
例如，可以以形成均匀混合物的形式向在混合器中的由粒状颗粒和纤维组成的组成的材料加入粘合剂、可能的矿物填料和水，混合器置于附聚装置之前。均匀混合物也可以在附聚处理装置里形成。作为一种选择，也可以向由粒状颗粒和纤维组成的细分的材料加入粘合剂和最后的矿物填料，在混合器(位于附聚处理装置之前)中，形成初级均匀混合物，并在附聚处理装置中加入足量的水使混合物附聚。
根据另一个凳┍痉椒ǖ母慕桨福澈霞梁涂笪锾盍虾蜕鲜隽 的水在混合器(位于制粒装置之前)中混合，如此得到的混合物与由粒状颗粒和纤维组成的混合物同时引入制粒装置。根据另外一个改进本方法操作方案，细分的材料(由粒状颗粒和纤维组成)与粘合剂和矿物填料的均匀混合物，可以在同时用作混合器的转筒式制粒仪中制备，然后加入上述量的水使混合物附聚成颗粒形式。转筒以形成颗粒的方式运转。然后把所形成的颗粒转入板式制粒装置，在那里结束附聚处理。例如，可以向制粒装置供给粘合剂和矿物填料的均匀混合物，或者甚至是粘合剂、矿物填料和由粒状颗粒的纤维组成的细分的材料，以增大初始颗粒，并生成由一个内核和一个成分不同于内核的外壳组成的颗粒。这种特殊的处理，可以得到具有一个比内核更坚硬的外壳的颗粒。
最好对由附聚处理得到的颗粒作进一步的硬化处理。例如，硬化处理(其条件有赖于构成颗粒的材料的性能，主要是依赖于所用粘合剂的性能)至少包括一种操作，即对颗粒进行高压、加热或汽蒸作用，或者结合上述三种因素的两种进行作用。很明显，上述操作可同另一种操作结合，制得具有理想结构特别是复合结构的颗粒。
实例1由粉碎的或磨成粉末的生活垃圾制备952份(重量)初级均匀混合物。混合物湿度含量为30％(重量)(由从1000份重量的生活垃圾中去除48份重量的金属块所致)，混合物含有50份(重量)生石灰和5份(重量)碳酸钙。混合物在具有转轴和压模的压缩机中以150巴的压力进行压缩以制成直径为8毫米和可变长度(在10-20毫米之间)的园筒形压缩体。压缩体在具有水平轴的旋转管式加热炉或窑中通过，进行干燥和硬化处理。温度为250℃的热空气流通过加热炉或窑，压缩体通过窑的时间为30分钟。
以这种方式得到的压缩体为720份(重量)，湿度含量略低于1％(重量)。
这些压缩体在配有直径为2毫米筛网的锤式粉碎机中粉碎成细粉末，得到一种由粒状颗粒和可变长度为0.1-30毫米的纤维组成的细分的材料。
按下面比例含量(重量份)，在混合器中制备细分材料、水硬水泥和白恶粉的均匀混合物。
细的垃圾材料2含钙岩粉末 1水硬水泥1将上述混合物加入一定量的水(在100份重量上述混合物中加入70份重量的水)，以形成糊状物。然后转筒式混合器作为制粒筒使用，把糊状物制成球状颗粒。所得颗粒转入制粒盘。制粒盘转动时，加入等重量比的水泥和石灰粉的干燥均匀混合物(在100份初始细分的材料中加入约40份此混合物)。这样，颗粒的直径不断增大，达到所需最终直径的颗粒落到盘外，最终得到的颗粒在环境温度和正常温度的条件下，在空气中存放几天进行干燥。这样得到的颗粒直径为2-15毫米。总体密度750kg/m3，湿度含量为30％(重量)。每个颗粒都具有比其内核更硬、更不易溶于水的球形部分或球形外壳。
实例2按实例1第一部分所述方法，把生活垃圾转变为由粒状颗粒和纤维组成的惰性、难于溶解的细分材料。然后把细分材料在制粒盘中制粒，制成一种球状颗粒形式的材料。所使用的方法与实例1方法类似，但使用的制粒盘有两个轮圈，而不是一个轮圈，亦即围绕制粒盘的中心部分有一环形区。
加入制粒盘中心部分的初始混合物的组成如下(重量份数)细垃圾材料10大硬水泥 7把混合物倒入制粒盘，以向制粒盘中混合物喷洒的形式加入与实例1中相同比例量的水。通过中央圆形制粒部分的轮圈而进入环形制粒区的颗粒直径是不同的，在7-11毫米之间。在环形制粒区，把波特兰水泥和石灰质粉的均匀混合物撒在颗粒上，混合物中波特兰水泥和石灰质粉的组成如下(重量份)波特兰水泥1石灰质粉 1所用混合物量为在100份(重量)的细分的材料(由垃圾的粒状颗粒和纤维组成)中含50份(重量)，在加入混合物的同时，以喷洒形式加水进行附聚。
最后得到的直径在8-12毫米之间的颗粒，越过环形制粒区的外轮圈，暴露在环境温度下(在正常湿度下)以进行最后硬化。
这样可以得到外壳比中心部分更硬的颗粒，材料的总体密度在700kg/m3范围。
实例3按照实例1所述方法得到的颗粒，用作水泥制备中的集料。为这一目的，将颗粒与水泥和水的稀砂浆混合，相当于每立方米的水泥和颗粒混合物中水泥量为400公斤，水/水泥重量比为0.57。
经过36天的硬化后，得到的混凝土块密度为1500kg/m3，机械性能如下弯曲牵引为N/mm21.78抗压力(立方)N/mm27.17绝热系数w/m.k0.55实例4按照实例1所述方法制得的颗粒与水泥混合，加水，混合物在模子中振动压缩制备砖，水泥用量是每立方米混合物300公斤。在环境温度下，经过32天干燥硬化，使水的含量(重量)约相对水泥重量的20％，所得的砖比重为1650kg/m3，抗压力为4.3N/mm2，绝热系数为0.45w/m.k，可用于建筑具有很好绝热性能的墙壁。
权利要求
1.把垃圾转变为一种颗粒材料的方法，其特征在于，由粉碎垃圾，实际上是去除了所有金属物体的粉碎垃圾，与至少一种含游离态或化合态氧化钙的粉状矿物质混合制备均匀混合物；将此混合物制成压缩体形式；压缩体被加热干燥、硬化；粉碎干燥硬化的压缩体制成由粒状颗粒和纤维混合物组成的极细的材料；对此材料进行附聚处理制成颗粒形式。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在粉碎压缩体和/或在粉碎压缩体后的操作中，调整上述细分的材料的纤维长度。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，上述的在粉碎后调整纤维长度的操作是筛选操作。
4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，进行粉碎压缩体和/或随后的调整纤维长度操作使纤维长度在0.1-30毫米范围内。
5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，利用转筒式或盘式附聚装置，或呓岷险饬街指骄圩爸媒猩鲜龅母骄鄞 理。
6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，向细分的材料中加入至少一种粘合剂以在进行附聚处理之前形成均匀混合物。
7.按照权利要求6所述方法，其特征在于，粘合剂选自水硬水泥，清洁淤泥的锻烧灰以及粉状硅铁。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，向细分的材料中至少也加入一种粉状矿物填料。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，矿物填料选自碳酸钙，含钙岩粉，水硬性石灰，粘土以及在回收建筑材料设备中产生的粉尘。
10.按照权利要求6至9之一所述的方法，其特征在于，向由粒状颗粒和纤维组成的细分的材料中加入的粘合剂和矿物填料的总含量为每立方米最终材料(干燥态)300-1800公斤。
11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，在细分的材料或由细分的材料、粘合剂和可能的矿物填料组成的混合物中加入足以使这种材料或这种混合物附聚的一定量的水。
12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，粘合剂、矿物填料和水在附聚处理装置上游的混合器中加到惰性细分的材料中的。
13.按照权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，向细分的材料中加粘合剂和水以及可能的矿物材料是在进行附聚处理的装置中进行的。
14.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，在粒状颗粒和纤维组成的细分的材料中加入粘合剂和矿物填料(由此形成第一干燥混合物)是在附聚处理装置上游的混合器中进行的，并在附聚处理装置中将所说的一定量的水加到第一混合物中。
15.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，制备一种由细分的材料、粘合剂和可能的矿物填料组成的混合物并将此混合物制成颗粒形式(以上两种操作在同一个混合-制粒装置中进行)。把如此得到的颗粒置入制粒盘，加入粉状粘合剂或粉状粘合剂混合物和矿物填料，制成由一个中心部分和四周有不同于中心部分的组成所覆盖的颗粒。
16.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，粘合剂和矿物填料与上述用量的水在附聚处理装置上游的混合器中混合，然后将细分的材料和在混合器得到的混合物加入附聚处理装置使其附聚，制成由一个中心部分和一个与中心部分成分不同的外壳组成的颗粒。
17.按照权利要求1至16之一所述方法，其特征在于，对经上述附聚处理后得到的颗粒进行硬化处理。
18.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，上述的硬化处理包括至少一种操作，即对颗粒进行高压，加热或汽蒸作用，或者结合这三种因素的其中两种进行作用。
全文摘要
把垃圾转变为一种颗粒材料的方法，其特征在于，由粉碎垃圾，实际上是去除了所有金属块的粉碎垃圾与至少一种含游离态或化合态氧化钙的粉状矿物质混合制备均匀混合物；将此混合物制成压缩体形式；压缩体被加热、干燥、硬化；粉碎干燥硬化的压缩体，制成由粒状颗粒和纤维混合物组成的分得很细的材料；对此材料进行附聚处理制成颗粒形状。这种颗粒可用于生产建筑材料。
文档编号B09B3/00GK1034148SQ8810750
公开日1989年7月26日 申请日期1988年11月1日 优先权日1987年11月2日
发明者德威斯·伦纳德·克伦恩 申请人:工业应用及研究公司中心股份有限公司