一种碳化料连续成型方法及系统与流程

本发明涉及有机固废处理技术领域，具体涉及一种碳化料连续成型方法及系统。

背景技术：

经过几十年的发展与完善，热解技术已广泛应用于轮胎、塑料、生物质、生活垃圾RDF等固体有机废弃物的综合资源化处理。在有机物的低温热解过程中，有热解油、热解气和热解碳三种产物。热解油和热解气一般作为能源使用，热解碳因夹杂灰分、大颗粒无机物和金属难以直接成为碳品生产原料，受到热解物料来源的影响，有些固体废弃物的热解碳的重金属含量比较高。鉴于上述原因，固体废弃物热解碳必须进行必要的处理才能完成固废的终极无害化与资源化处置。热解碳粉大部分为微粉，有时结成大块，为存储、转运和后处理带来不便，造成环境污染，而且存在安全隐患。所以热解完成后，应该及时将碳化料经筛分、研磨、除杂等处理后，添加胶黏剂混匀后成型为满足后续加工工艺要求的碳颗粒，改善存储、运输性能，减小安全隐患。

在热解产业没有大面积推广的时候，热解炭往往被作为辅助燃料使用，对于品质好的热解炭，这是一种资源浪费；对于品质低的热解炭，这种使用带来一定的环保负担。很容易酿成环保事故。热解炭造粒后进行水蒸气物理活化，一方面解决热解炭的出路问题，另一方面，活化过程可以将碳粉中含有的重金属还原成单质，实现热解炭的无害化，无害化后的物料的污染属性消除，还可直接回收金属。物理活化工艺要求碳化料造粒。

热解碳化料往往由于原料来源多变造成碳化料组成成分的不稳定，加上碳化料表面往往覆盖一层焦油或半焦成分，导致碳化料疏水性极强，一般加工方法、胶黏剂和成型设备造出的粒子的强度低，生产过程工艺不稳定，难以实现连续化工业生产。目前，国内成型造粒技术较为成熟的主要是生物质造粒、煤粉的造粒或是活性炭的造粒及炭黑的造粒，而轮胎、塑料、生活垃圾等固体有机废弃物热解碳的造粒没有专用设备，使用传统设备及工艺方法难以造出满足要求的粒子，勉强造出的粒子强度差，质量不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种碳化料连续成型方法及系统，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

本发明采用的技术方案是：提供一种碳化料连续成型方法，包含以下步骤：S1，对待成型的碳化料进行磁选，剔除金属；S2，对所述碳化料进行筛分，将所述碳化料分为筛下物和筛上物，所述筛下物直接进入料仓，所述筛上物进入研磨设备；S3，所述筛上物进入所述研磨设备后进一步粉碎至一定粒度的粉料，研磨后的粉料重复步骤S1、S2、S3，直到所有碳化料均能过筛进入所述料仓；S4，利用自动计量配料系统将水、粘合剂、与所述料仓内的碳化粉料按照一定比例配成混合料，将所述混合料输送至轮碾搅拌机内；S5，利用所述轮碾搅拌机对所述混合料碾压搅拌，将搅拌均匀后的混合料输送至成型造粒机；S6，利用所述成型造粒机将所述混合料挤压成型，造出粒子。

优选地，所述步骤S2中对碳化料的筛分采用密闭式振动筛或密闭式滚筒筛，所述密闭式振动筛或密闭式滚筒筛的筛网目数采用20-200目。

优选地，所述步骤S3中的研磨设备采用密闭式磨粉机，所述磨粉机设置有除尘装置，所述磨粉机能够将所述筛下物磨碎至20-200目大小的颗粒。

优选地，所述步骤S4中的一定比例具体为，按重量份，水10-15份，粘合剂5-30份，碳化粉料45-80份。

优选地，所述步骤S5中，所述轮碾搅拌机的单辊重量大于等于0.5吨，单釜搅拌时间为10-60分钟。

优选地，所述步骤S6中造出的粒子大小在3-100毫米范围内。

优选地，所述碳化料连续成型方法进一步还包含步骤S7，将所述粒子送入烘干设备采用热蒸汽或热风烘干，造出的粒子的水分控制在5-10％。

本发明还提供了一种碳化料连续成型系统，用于如上所述的碳化料连续成型方法，所述碳化料连续成型系统包含筛分设备、研磨设备、自动称重计量配料系统、轮碾搅拌机、成型造粒机；所述筛分设备包含筛上空间仓和筛下空间仓，所述筛上空间仓与所述研磨设备的进料口连接；所述筛下空间与所述自动称重计量配料系统连接；所述研磨设备的出料口与所述所述自动称重计量配料系统连接；所述自动称重计量配料系统用于完成碳化粉料与粘合剂及水的配料；所述轮碾搅拌机的进料口与所述自动称重配料系统连接，所述轮碾搅拌机的出料口与所述成型造粒机连接。

在上述碳化料连续成型系统中，优选地，所述碳化料连续成型方法进一步包含烘干设备，所述烘干设备采用热蒸汽或热风进行烘干。

在上述碳化料连续成型系统中，优选地，所述自动称重计量配料系统包含料仓、料仓计量称、PLC自动控制系统及料仓出料绞龙；所述筛下空间与所述研磨设备的出料口均与所述料仓连接；所述料仓出料绞龙与所述料仓连接；所述料仓计量称设置在所述料仓出料绞龙远离所述料仓的一端；所述PLC自动控制系统用于控制系统自动配料。

本发明的有益效果在于：

本发明的方法能够完成有机固废碳化料的连续成型，物料适应性强，成型过程连续密封，不会产生灰尘，满足环保要求。本发明的系统自动化程度高，采用PLC自动控制配料，配料精度高，造出的粒子强度高、大小均匀，便于运输和加工。

附图说明

图1是本发明一实施例的碳化料连续成型方法的流程图。

图2是本发明一实施例的碳化料连续成型系统的示意图。

其中，1-筛分设备，2-研磨设备，3-料仓，4-储水罐，5-粘合剂储仓，6-料仓计量称，7-料仓出料绞龙，8-PLC控制系统，9-轮碾搅拌机，10-成型造粒机，11-烘干设备。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

固体有机废弃物热解碳化料往往由于原料来源不稳定造成碳化料的不稳定，简单的加工工艺很难有效实现大规模连续加工。另外，碳化料因为表面还有部分热解油，造成碳化料疏水性极强，一般加工方法和设备造出的粒子的强度低、生产质量不稳定。

如图1所示，本实施例提供了一种碳化料连续成型方法，包含以下步骤：

S1，对待成型的碳化料进行磁选，剔除金属；既可以将金属回收利用，又可以去除碳化料中的杂质，有利于提高后期成型碳化料的质量。

S2，对所述碳化料进行筛分，将所述碳化料分为筛下物和筛上物，所述筛下物直接进入料仓3，所述筛上物进入研磨设备2。

在本实施例中，采用具有防静电功能的密闭式振动筛，筛网目数采用50目。可以理解的是，对待成型碳化料的筛分还可以采用具有防静电功能的密闭式滚筒筛，筛网的目数主要根据最终想要得到的粒子大小确定。例如，在一个备选实施例中，最终希望得到较小的粒子，则筛网目数可以选择200目；在另一个备选实施例中，最终希望得到较大的粒子，则筛网目数可以选择20目；所述密闭式振动筛或密闭式滚筒筛的筛网目数可以在20-200目之间根据需要选取。其优点在于，可以根据实际需要调整筛网目数，提高过滤精度和过滤效率。

在本实施例中，所述待成型的碳化料包含橡胶、塑料、生物质、生活垃圾等有机物热解、裂解、碳化后产生的一种或几种碳物质混合而成。

S3，所述筛上物进入所述研磨设备2后进一步粉碎至一定粒度的粉料，研磨后的粉料重复步骤S1、S2、S3，直到所有待成型的碳化料均能过筛进入料仓3，形成碳化粉料。

在本实施例中，所述研磨设备采用密闭式磨粉机，所述磨粉机设置有除尘装置，所述磨粉机能够将所述筛下物磨碎至20-200目大小的颗粒。可以理解的是，所述磨粉机磨出颗粒的大小应当与所述筛下物的颗粒大小相当。

S4，利用自动计量配料系统将水、粘合剂、与所述料仓3内的碳化粉料按照一定比例配成混合料，将所述混合料输送至轮碾搅拌机9内。其中，所需水储存在储水罐4内，所需粘合剂储存在粘合剂储仓5内。

在本实施例中，所述粘合剂采用复合粘合剂，所述复合粘合剂可以是纤维素类有机粘合剂、建筑用粘合剂，如：107、108、801等、树脂类粘合剂、煤焦油等粘性物质、黏土等无机类粘合剂中的一种或几种。

所述步骤S4中的一定比例具体为，按重量份，水10-15份，粘合剂5-30份，碳化粉料45-80份。例如，在一个实施例中，按重量份，水10份，粘合剂10份，碳化粉料80份；在另一个备选实施例中，按重量份，水15份，粘合剂15份，碳化粉料70份。配比主要根据造出粒子的强度调节。例如，当需要造出粒子的强度较高时，可以适当增加粘合剂的比例。

S5，利用所述轮碾搅拌机9对所述混合料碾压搅拌，将搅拌均匀后的混合料输送至成型造粒机10。

在本实施例中，所述轮碾搅拌机的单辊重量大于等于0.5吨，单釜搅拌时间为10-60分钟。所述轮碾搅拌机具有密封盖子，可以碾压并搅拌物料，让不亲水碳化料与水粘结剂充分混合搅拌并初步压实。

S6，利用所述成型造粒机10将所述混合料挤压成型，造出粒子。

在本实施例中，造出的粒子大小在3-100毫米范围内。所述的成型造粒机可以是液压挤出造粒机或是螺杆挤出造粒机等具有挤出功能的造粒机，模具头可灵活更换，模具头外侧带有切刀，造出的粒子为长短一致的柱状结构，横截面可为圆形、多边形、不规则图形等任何几何图案。

在本实施例中，所述碳化料连续成型方法进一步还包含步骤S7，将所述粒子送入烘干设备采用热蒸汽或热风烘干，造出的粒子的水分控制在5-10％。可以理解的是，所述烘干设备可以是滚筒式烘干、箱式烘干、网带式烘干中的一种。按照上述方法造粒，粒子的滚筒强度可达98％以上，可进一步长途运输、加工成炭黑、活性炭等产品。所述滚筒强度是指粒子成型后，放入滚筒内滚转试验，破碎了粒子会通过滚筒上的筛孔漏出，而剩余的粒子强度是满足要求的。

例如，对于废旧轮胎热解碳化料的处理，先是将轮胎热解碳经过圆震筛1mm筛网筛分后，筛下物直接进入料仓，筛上物进入研磨设备研磨成小于1mm的粉料后进入料仓，粉料和筛下物、水、粘合剂各自通过自动称重计量配料系统，即：轮胎热解碳化粉料770公斤、粘合剂801：30公斤，纤维素类粘合剂：1公斤，水200公斤，输送至加盖的轮碾搅拌机中，经过碾压搅拌捏合均匀后进入料仓，再经过成型造粒机挤压初步成型为直径3mm,长度为10mm的圆柱状颗粒，经过网带式烘干设备烘干后可得到水分8％，强度96％的颗粒。此种方法造出的颗粒含碳量高，不引入无机物和杂质元素，适合作为炭黑使用及活化成活性炭。

又例如，对于塑料热解碳的处理，将塑料热解碳经过滚筒筛0.5mm筛网筛分后，筛下物直接进入料仓，筛上物进入研磨设备研磨成小于0.5mm的粉料后进入料仓。粉料和筛下物、水、粘合剂各自通过自动称重计量配料系统，即：塑料热解碳化粉料680公斤、粘合剂108：50公斤，水270公斤，输送至加盖的轮碾搅拌机中，经过碾压搅拌捏合均匀后进入料仓，再经过成型造粒机挤压初步成型为直径5mm,长度为15mm的圆柱状颗粒，经过箱式烘干设备烘干后可得到水分10％，强度98％的颗粒。此种方法造出的颗粒含碳量高，不引入无机物和杂元素，适合活化成活性炭。

再例如，对于生活垃圾RDF热解碳的处理，先是将生活垃圾RDF热解碳经过圆震筛5mm筛网筛分后，筛下物直接进入料仓，筛上物进入研磨设备研磨成小于5mm的粉料后进入料仓，粉料和筛下物、水、粘合剂各自通过自动称重计量配料系统，即：生活垃圾RDF热解碳化粉料700公斤、黏土：150公斤、水150公斤，输送至加盖的轮碾搅拌机中，经过碾压搅拌捏合均匀后进入料仓，再经过成型造粒机挤压初步成型为直径60mm,长度为100mm的六边型柱状颗粒，经过转筒式烘干设备烘干后可得到水分10％，强度为95％的颗粒，此种方法造出的块状碳料价格便宜、产量大，适合作为燃料棒使用。

如图2所示，一种碳化料连续成型系统，用于如上所述的碳化料连续成型方法，所述碳化料连续成型系统包含筛分设备1、研磨设备2、自动称重计量配料系统、轮碾搅拌机9、成型造粒机10。

所述筛分设备1包含筛上空间仓和筛下空间仓，所述筛上空间仓与所述研磨设备2的进料口连接；所述筛下空间与所述自动称重计量配料系统连接。待成型的碳化物经过筛分设备筛分后，根据碳化物颗粒大小的不同，待成型碳化物被分为筛上物和筛下物，所述筛下物直接进入自动称重计量配料系统，所述筛上物进入研磨设备进一步破碎成与所述筛下午颗粒大小相当的小颗粒。

所述研磨设备2的出料口与所述所述自动称重计量配料系统连接；研磨设备的破碎能力根据筛分设备筛网确定，以保证经过研磨设备进一步破碎的筛上物与筛下物的颗粒大小相当。

所述自动称重计量配料系统用于完成碳化粉料与粘合剂及水的配料。在本实施例中，所述自动称重计量配料系统包含料仓3、料仓计量称6、PLC自动控制系统8及料仓出料绞龙7；所述筛下空间与所述研磨设备的出料口均与所述料仓连接；所述料仓出料绞龙与所述料仓连接；所述料仓计量称设置在所述料仓出料绞龙远离所述料仓的一端；所述PLC自动控制系统用于控制系统自动配料。

所述轮碾搅拌机9的进料口与所述自动称重配料系统连接，所述轮碾搅拌机的出料口与所述成型造粒机连接。所述的成型造粒机可以采用液压挤出造粒机或是螺杆挤出造粒机等具有挤出功能的造粒机，模具头可灵活更换，模具头外侧带有切刀，造出的粒子为长短一致的柱状结构，横截面可为圆形、多边形、不规则图形等任何几何图案。

在本实施例中，所述碳化料连续成型方法进一步包含烘干设备11，所述烘干设备采用热蒸汽或热风进行烘干。可以理解的是，所述烘干设备可以是滚筒式烘干、箱式烘干、网带式烘干中的一种。

在本实施例中，全系统采取密闭措施，防静电处理及采用防爆电机。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。