close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3236

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3236
(13)
C1
(51)
(12)
6
F 23G 5/027,
C 22B 7/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ,
ВКЛЮЧАЮЩИХ ТВЕРДЫЕ И ЖИДКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(21) Номер заявки: 951013
(22) 1995.12.29
(46) 2000.03.30
(71) Заявитель: Тамбовцев Ю.И. (BY)
(72) Автор: Тамбовцев Ю.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Тамбовцев Юрий Иванович
(BY)
BY 3236 C1
(57)
1. Способ переработки металлосодержащих отходов, включающих твердые и жидкие органические вещества, путем удаления последних за счет нагрева отходов без доступа воздуха в герметичной камере, охваченной
нагревателем в части, занимаемой отходами, с перепадом температуры по ее высоте выше и ниже температуры
конденсации паров жидких органических веществ, отличающийся тем, что после удаления жидких органических веществ отходы уплотняют, перегружают в дополнительную камеру, полностью охваченную нагревателем, с дисперсным клапаном и факелом над ней, и осуществляют пиролиз твердых органических веществ до
прекращения горения факела с последующим удалением жидкого металла и твердого остатка пиролиза в герметичный холодильник, при этом охлажденный остаток пиролиза подвергают разделению по степени пластичности составляющих его материалов и по их удельному весу.
BY 3236 C1
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из отходов удаляют органические вещества и соли, разжижающиеся при нагреве.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переработке подвергают отходы стеклотекстолита, покрытого медной фольгой.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переработке подвергают отходы кабеля и проводов с
полимерной изоляцией.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переработке подвергают аккумуляторный лом.
6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переработке подвергают гальванические элементы.
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что разделение твердого остатка пиролиза ведут путем
предварительного его дробления, рассева на фракции, с последующим повторным дроблением фракций в
шаровой мельнице и просевом их через ячейки сита размером, равным наименьшему диаметру частиц каждой фракции.
8. Способ по любому из п. 3 или 7, отличающийся тем, что предварительное дробление твердого остатка пиролиза отходов стеклотекстолита, покрытого медной фольгой, ведут в ротационных агломераторах с
образованием медных гранул.
9. Устройство для переработки металлосодержащих отходов, включающих твердые и жидкие органические вещества, содержащее камеру для отходов, охваченную нагревателем, гидрозатвор в виде емкости с
жидкостью, перекрывающей нижнее основание камеры и дисперсным клапаном на верхнем ее основании,
отличающееся тем, что верхнее основание камеры снабжено дополнительным гидрозатвором, в который
погружен корпус дисперсного клапана, при этом нагреватель выполнен короче камеры, а камера снабжена
герметичным перфорированным шибером, установленным под нагревателем, при этом нижняя часть камеры
снабжена охватывающими ее водяной рубашкой и установленным с возможностью вертикального перемещения элементом, погруженным в водяную рубашку, и гидрозатвор, при этом под нижним основанием камеры установлены печь, камера пиролиза отходов с песочным затвором и дисперсным клапаном на верхнем
ее основании, шибером и песочным затвором, размещенным под ее нижним основанием, и герметичный холодильник, размещенный под ними, причем нижний гидрозатвор верхней камеры и печь с камерой пиролиза
размещены на подвижной платформе с возможностью горизонтального перемещения относительно нижнего
основания верхней камеры при поднятом охватывающем его элементе.
(56)
1. А.с. СССР 1589009, МПК В 22F 1/00, 1988.
2. Патент РФ 2010675, МПК В 22F 1/00, 1991 (прототип).
Изобретение относится к технике переработки промышленных и бытовых отходов и может найти применение в металлургии, химической и других отраслях промышленности.
Известен способ переработки металлосодержащих отходов включающих твердые и жидкие органические
вещества, за счет их нагрева без доступа воздуха в герметичной камере, охваченной нагревателем в части,
занимаемой отходами, с перепадом температуры по ее высоте выше и ниже температуры конденсации паров
жидких органических веществ, согласно [2].
Недостаток способа заключен в том, что наличие гидрозатвора и значительного перепада температуры по
высоте камеры неэффективно при проведении за одну загрузку последующего пиролиза. После удаления
жидкой органики многие отходы имеют значительный объем и малый вес, что уменьшает эффективность их
дальнейшей переработки пиролизом, при низкой загрузке обогреваемой камеры. Более того, если после
окончания пиролиза, при температуре 700-850 °С, в камеру снова загрузить отходы, то возможно возникновение даже теплового взрыва жидких веществ, т.е. вместо их удаления получим их неконтролируемое испарение, а чтобы этого не произошло, каждый раз перед загрузкой отходов необходимо охлаждать камеру до
300-400 °С. Но это все ведет к неоправданным потерям энергии.
Известное устройство для переработки металлосодержащих отходов, включающих твердые и жидкие органические вещества, содержит камеру для отходов, охваченную нагревателем, гидрозатвор в виде емкости с
жидкостью, перекрывающей нижнее основание камеры, и дисперсный клапан на верхнем ее основании, согласно [2].
Недостаток устройства в том, что легкие фракции органики приходится дожигать в факеле над дисперсным клапаном: если бы перед ним пары охлаждались и конденсировались, то уже это уменьшило бы их давление в камере, а сконденсированную жидкую органику можно было бы легко удалить без ее сжигания и загрязнения атмосферы. Кроме того, необходимо максимально облегчить установку дисперсного клапана в
момент загрузки камеры и выгрузку обработанных отходов, в том числе и для дальнейшего завершения пиролиза с плавлением легкоплавких металлов. Кроме того, совмещение в одной камере низкотемпературного
процесса удаления жидкой органики с пиролизом, при температуре 700-850 °C, ведет к значительным потерям тепла за счет перепада температур в камере с гидрозатворами.
2
BY 3236 C1
Цель изобретения: повышение эффективности переработки сложных металлоотходов, содержащих жидкие и твердые вещества.
Поставленная цель достигается в способе переработки металлосодержащих отходов, включающих твердые и жидкие органические вещества, путем удаления последних за счет нагрева отходов без доступа воздуха в герметичной камере, охваченной нагревателем в части, занимаемой отходами, с перепадом температуры
по ее высоте выше и ниже температуры конденсации паров жидких органических веществ, отличающемся
тем, что после удаления жидких органических веществ отходы уплотняют, перегружают в дополнительную
камеру, полностью охваченную нагревателем, с дисперсным клапаном и факелом над ней, и осуществляют
пиролиз твердых органических веществ до прекращения горения факела с последующим удалением жидкого
металла и твердого остатка пиролиза в герметичный холодильник, при этом охлажденный остаток пиролиза
подвергают разделению по степени пластичности составляющих его материалов и по их удельному весу.
Кроме того, из отходов удаляют органические вещества и соли, разжижающиеся при нагреве.
Кроме того, переработке подвергают отходы стеклотекстолита, покрытого медной фольгой.
Кроме того, переработке подвергают отходы кабеля и проводов с полимерной изоляцией.
Кроме того, переработке подвергают гальванические элементы.
Кроме того, разделение твердого остатка пиролиза ведут путем предварительного его дробления, рассева
на фракции, с последующим повторным дроблением фракций в шаровой мельнице и просевом их через
ячейки сита размером, равным наименьшему диаметру частиц каждой фракции.
Кроме того, предварительное дробление твердого остатка пиролиза отходов стеклотекстолита, покрытого
медной фольгой, ведут в ротационных агломераторах с образованием медных гранул.
Устройство для переработки металлосодержащих отходов, включающих твердые и жидкие органические
вещества, содержит камеру для отходов, охваченную нагревателем, гидрозатвор в виде емкости с жидкостью, перекрывающей нижнее основание камеры, и дисперсный клапан на верхнем ее основании, и отличается тем, что верхнее основание камеры снабжено дополнительным гидрозатвором, в который погружен
корпус дисперсного клапана, при этом нагреватель выполнен короче камеры, а камера снабжена герметичным перфорированным шибером, установленным под нагревателем, при этом нижняя часть камеры снабжена охватывающими ее водяной рубашкой и установленным с возможностью вертикального перемещения
элементом, погруженным в водяную рубашку и гидрозатвор, при этом под нижним основанием камеры установлены печь, камера пиролиза отходов с песочным затвором и дисперсным клапаном на верхнем ее основании, шибером и песочным затвором, размещенным под ее нижним основанием, и герметичный холодильник, размещенный под ними, причем нижний гидрозатвор верхней камеры и печь с камерой пиролиза
размещены на подвижной платформе с возможностью горизонтального перемещения относительно нижнего
основания верхней камеры при поднятом охватывающем его элементе.
На фигуре изображено устройство, в котором реализован способ переработки металлосодержащих отходов, включающих твердые и жидкие органические вещества, в том числе и соли металлов.
Устройство на фигуре содержит герметичную камеру 1, средняя часть которой охвачена нагревателем 2,
нижняя - охлаждающей рубашкой 3 с водой или маслом, а верхняя часть содержит съемную кольцевую емкость 4 с жидкостью 5, при этом зазор между наружной стенкой камеры 1 и внутренней стенкой кольцевой
емкости 4 заполнен по высоте снизу вверх глиной 6 и мелкодисперсной окисью свинца 7. В жидкость 5
вставляется корпус дисперсного клапана 8, образуя верхний гидрозатвор. Камера 1 снабжена также в нижней
части герметичным перфорированным шибером 9, установленным под нагревателем 2, имеющим возможность возвратно-поступательного горизонтального перемещения вместе с шибером, не нарушая герметичности камеры 1. Под шибером 9 размещен дополнительный подогреватель 14. В жидкость кольцевой рубашки
3 вставляется элемент 15 с возможностью вертикального перемещения, с двойной стенкой и патрубком 16
для отвода горючих газов на дожигание, погруженный в водяную рубашку 3 и емкость гидрозатвора 17 с
патрубком 18, регулирующим уровень жидкости гидрозатвора. Емкость гидрозатвора 17 установлена на
подвижной платформе 20, способной перемещаться по направляющим 21. Внутри камеры 1 и нагревателя 2
помещены отходы 22, удерживаемые обогреваемым шибером 9. Кроме того, на подвижной платформе 20
установлена также печь 23 с дополнительной камерой пиролиза 24, выполненной с кольцевым песочным затвором 25 на верхнем ее основании, съемной крышкой 26 с дисперсным клапаном 27, а также нижним шибером 28 и песочным затвором 29, размещенными под нижним основанием камеры 24, при этом шибер 28
выполнен с центральным отверстием, перекрытым дополнительным шибером 30. Под печью 23 и подвижной платформой 20 установлен герметичный холодильник 31 для сбора твердого остатка пиролиза или форма для отвода в нее жидкого металла, с охлаждающей рубашкой 32, крышкой 33, погруженной в жидкость
охлаждающей рубашки 32.
Устройство, приведенное на фигуре, работает следующим образом.
Под камеру 1 подводится емкость гидрозатвора 17, заполненная водой 19 с ограниченным верхним уровнем. Опускается элемент 15, до этого зафиксированный в верхнем положении. Устанавливается нагреватель
2. Через верхнее основание камеры 1 надевается кольцевая емкость 4, зазор между ее внутренней стенкой и
наружной поверхностью камеры 1 уплотняется глиной 6 и мелкодисперсной окисью свинца 7. Кольцевая
3
BY 3236 C1
емкость 4 заполняется водой (или маслом) 5. Герметичный шибер 9 перемещается вправо, перекрывая камеру 1. Включается нагреватель 2. Затем в камеру 1 загружается пакет с отходами 22. В кольцевую камеру 4
вставляется корпус дисперсного клапана 8. В емкость гидрозатвора 17 через перфорацию в шибере 9 стекает
жидкая органика. Ее легкая фракция конденсируется при контакте с жидкостью 5, и избыток конденсата стекает через патрубок в емкости 4. Побочные газообразные продукты отводятся через патрубок 16 на дожигание. Уровень жидкости 5 в кольцевой емкости 4 желательно устанавливать таким, чтобы ее гидравлическое
сопротивление было бы выше сопротивления нижнего гидрозатвора: тогда в верхней части камеры 1 идет
только конденсация паров легких фракций органики, а побочные газообразные продукты отводятся только
через патрубок 16. После того как отвод жидкости через патрубок 18 прекращается, элемент 15 поднимается
вверх, подвижная платформа 20 отводится в левое положение, и под нижнее основание камеры 1 подводится
печь 23 с дополнительной камерой пиролиза 24, нижнее основание которой перекрыто слоем дисперсного
материала 29, шиберами 28 и 30. Убирается дисперсный клапан 8, отходы 22 уплотняются трамбовкой, после чего герметичный шибер 9 отводится влево путем перемещения колпака 13 в жидкость 12 гидрозатвора,
и уплотненные отходы 22 проталкиваются в камеру пиролиза 24. Шибер 9 и подвижная платформа 20 вновь
отводятся в правое положение. В песочный затвор 25 емкости 24 вставляется крышка 26 с дисперсным клапаном 27. Элемент 15 опускается в емкость гидрозатвора 17 с жидкостью 19. В камеру 1 загружается новая
порция отходов 22, устанавливается клапан 8. Цикл повторяется. В это же время в камере пиролиза 24 идет
постепенный нагрев отходов до температуры 700-850 °C с окончательным пиролизом остатков органики,
образованием кокса и охрупчиванием таких составляющих, как стекловолокно.
Одновременно возможно плавление металлов и стекание их на поверхность песочного затвора 29. После
пиролиза отходов отводится шибер 30, и жидкий металл сливается в холодильник 31, где застывает. После
этого убирается шибер 28 и отходы выгружаются в холодильник 31, который затем герметизируется крышкой 33, погружением ее в жидкость охлаждающей рубашки 32. В холодильнике 31 отходы быстро охлаждаются без доступа воздуха, после чего слиток и твердый остаток пиролиза из него извлекаются.
В общем случае твердый остаток пиролиза подвергается грохочению с удалением крупных кусков металла, предварительному дроблению и рассеву на фракции. Затем фракции подвергают повторному дроблению
в шаровой мельнице с последующим просевом через сита с ячейками, соответствующими минимальным
размерам частиц каждой фракции. Самая мелкая фракция подвергается гидросепарации по удельному весу
со сливом суспензий в отстойник либо разделению в виброкипящем слое с продувкой воздухом, но при этом
необходимо иметь надежные пылеуловители.
Данный способ не ограничен перечнем указанных выше сложных металлоотходов и может быть распространен на переработку более простых металлоотходов таких, как маслосодержащая алюминиевая, латунная,
бронзовая, стальная и чугунная стружка. При этом возможна магнитная сепарация маслосодержащей немагнитной стружки в виброкипящем слое, с удалением из нее магнитных включений. Далее, используя настоящий способ, из стружки удаляется масло, и затем она вместе с остатками органики разогревается и переплавляется в дополнительной камере. Жидкий металл выливается, а шлак охлаждается в герметичном
холодильнике без возгорания остатков металла, после чего он дробится, рассеивается на фракции, которые
снова дробятся в шаровой мельнице, вновь рассеиваются через сита, соответствующие размеру каждой
фракции, а самая малая фракция подвергается гидросепарации с удалением неметаллических включений.
Отходы могут быть токсичными при их сжигании на воздухе, но в условиях отсутствия доступа воздуха
имеется возможность контроля температуры, при которой не выделяются вредные газы и сажа.
Возможен даже вариант, когда отходы предварительно помещают в специальный растворитель органики,
например, в емкости с перфорированным днищем. Часть органики растворяется, а для отделения ее жидких
остатков и пиролиза оставшейся твердой органики емкость с предварительно обработанными отходами помещают в камеру описанного выше устройства и обработку ведут по предложенному способу.
Таким образом, согласно данному способу термическая обработка отходов осуществляется в две стадии:
на первой из них отходы помещают в герметичный обогреваемый отстойник с определенным перепадом
температур в течение времени, пока из них удаляются жидкие вещества, что означает, что температура нагрева отходов не превышает температуру фазового перехода жидкости в пар для органических веществ,
причем основная масса жидкости удаляется еще до начала ее кипения; а на второй стадии отходы подвергают пиролизу с гарантированным переводом твердой органики в кокс при температуре 700-850 °C по объему
отходов.
Возможен вариант переработки по данному способу с загрузкой отходов в кассеты или капсулы с перфорированным днищем, помещением их в обогреваемый отстойник - герметичную камеру с верхним и нижним
гидрозатворами, удалением из них жидкой органики, после чего они перегружаются в камеру пиролиза либо
непосредственно в промежуточный холодильник. В последнем случае после охлаждения отходы выгружаются, уплотняются и загружаются в плотном виде в дополнительную камеру пиролиза, после которого их
помещают в герметичный холодильник. Такие отходы, как омедненный текстолит, занимают значительный
объем при малом весе. После пиролиза и уплотнения их объем уменьшается в 5-6 раз. То же самое относится
и к алюминиевой стружке после удаления из нее масла и небольшого дополнительного разогрева. Поэтому
4
BY 3236 C1
кассеты с такими отходами направлять в камеру пиролиза неэффективно из-за низкой рабочей загрузки камеры, необходимости разогрева и охлаждения кассет, на что тратится дополнительная электроэнергия. Более
эффективен с этой точки зрения случай, когда после удаления жидкой органики кассеты направляются непосредственно в холодильник, а после охлаждения отходы пакетируются под давлением и направляются затем
в печь пиролиза для окончательной обработки.
Пиролиз при температуре 700-850 °C позволяет перевести всю органику в кокс - весьма хрупкий материал, но при этом и стеклоткань теряет свою пластичность - охрупчивается, а медная проволока становится
хрупкой на изгиб и растяжение, хотя и сохраняет свою пластичность при сжатии.
Пример 1. Переработке подвергались отходы стеклотекстолита, покрытые медной фольгой Минского завода печатных плат. Переработку осуществляли следующими способами: 1 - сжигание отходов в капсуле с
открытым верхним основанием, с уплотнением отходов после прекращения их горения и догрузкой капсулы
новой порцией отходов; 2 - пиролиз отходов в капсуле с верхним основанием, перекрытым дисперсным клапаном, и факелом над ним, уплотнением отходов после прекращения горения факела и догрузкой капсулы
новой порцией отходов (и так продолжали до тех пор, пока высота слоя уплотненных отходов не достигла
высоты нагревателя); 3 - помещение отходов в обогреваемый отстойник в виде охваченной нагревателем камеры с верхним и нижним гидрозатворами и перепадом температур выше и ниже температуры конденсации
паров органики (жидких углеводородов), с последующим помещением отходов либо в холодильник, либо
перегрузкой их в дополнительную камеру пиролиза, а после осуществления которого, охлаждением в герметичном холодильнике.
1. При сжигании отходов происходило неконтролируемое повышение температуры, высота факела достигала трех метров, пламя распространялось и внутрь капсулы, при этом выделяется огромное количество
дымовых газов. После дробления в шаровой мельнице и просева было выделено около 10 % медной фольги
от веса исходных отходов. Около 35 % медной фольги окислилось и при дроблении превратилось в пыль,
перемешанную с коксом и стеклом. Сжигание осуществлялось в печи мощностью 45 кВт в капсуле диаметром 430 мм. После того как факел достигал высоты одного метра при температуре 500 °C, печь отключалась.
Сжигание сопровождалось значительными потерями медной фольги и сопровождалось выделением огромного количества дымовых газов, что сделало невозможным применение данного способа переработки отходов.
2. Пиролиз отходов осуществляли при температуре в печи 500-600 °C, высота факела достигала 1 м. После заполнения капсулы уплотненными отходами факел постепенно уменьшался и его цвет из желтого, когда
выделялось значительное количество черного дыма, постепенно становился синим, а затем и вовсе бесцветным без образования дыма. Кстати, подача в факел или внутрь капсулы водяного пара, в определенном количестве, способствовала уменьшению образования черного дыма, вплоть до его прекращения, что объясняется образованием смеси водорода и оксида углерода при взаимодействии сажи с водяным паром. Были
испытаны два варианта: а - отходы вместе с капсулой выгружали из печи после прекращения горения желтого факела при температуре в печи 600 °С; б - отходы после этого продолжали разогревать до 800 °C с их выгрузкой после прекращения горения бесцветного факела.
В первом случае имело место покрытие медной фольги и стекловолокна твердой смолой, которая в отличие от кокса напоминала черную эмаль. Стекловолокно сохраняло свою прочность и разделять его от фольги
можно было только вручную. Выделенная фольга плохо прессовалась, ее брикеты были рыхлыми, неплотными, и при нагреве даже до 1100 °C они не спекались в компактный материал. Смола превращалась в своеобразный коксовый каркас, удерживающий расплавленную медь, как в кокиле, препятствуя спеканию фольги.
Во втором случае медная фольга и стекловолокно были закоксованы, но при их прокатывании железным
катком и последующем рассеве оказалось, что стекловолокно было хрупким и превращалось в пыль, а фольга при ее деформации захватывала до 10 % стекловолокна и кокса. Такая фольга плохо прессовалась, имела
значительный объем, так что процесс загрузки ее в матрицы перед прессованием был довольно трудоемким.
И тогда было принято решение: твердый остаток пиролиза подвергнуть дроблению вращающимися ножами
в агломераторе, предназначенном для измельчения и агломерации полиэтиленовой пленки. Отходы стеклотекстолита имелись двух видов: первый из них содержал до 45 % меди и 5-10 % стекловолокна, остальное
эпоксидная смола, второй вид содержал до 30 % меди и 40 % стекловолокна. В случае переработки отходов
первого вида проблем не было: после агломерации, просева, дробления в шаровой мельнице с повторным
просевом удавалось получить концентрат с содержанием меди 97-98 %. После обработки отходов второго
вида при температуре 500-600 °С в твердом остатке содержалось уже 57 % стеклоткани, которая наматывалась на ножи и затрудняла дробление и агломерацию фольги. После рассева гранулы содержали значительное количество частиц стеклоткани, покрытой твердой смолой, и на поверхности сита находилось еще значительное количество медной фольги и обрывков стеклоткани, которые приходилось направлять на
повторную обработку в агломераторе. Обработка гранул в шаровой мельнице практически не приводила к
измельчению частиц стеклоткани, в результате чего концентрат после просева содержал в среднем до 90 %
меди.
5
BY 3236 C1
В случае осуществления пиролиза остатков органики при температуре в печи 800 °C в результате дробления и агломерации твердого остатка пиролиза почти все стекловолокно превращалось в пыль, а при дополнительном дроблении гранул в шаровой мельнице и их просеве концентрат содержал до 99 % меди при переработке отходов стеклотекстолита обоих видов.
Недостаток второго способа переработки в том, что жидкая органика, до 30 % от исходного веса отходов,
испарялась и сгорала с образованием значительного количества дыма, загрязняя атмосферу.
Но этот способ имеет то преимущество, что удаление паров органики и пиролиз ее остатков осуществлялись за одну загрузку в камеру. Затраты энергии - 2,5 кВт час на 1 кг исходных отходов.
3. При переработке по третьему способу в обогреваемом отстойнике выделялось до 30 % фенолформоальдегидной смолы, которая, заполняя емкость, постепенно вытесняла из нее воду. Количество горючих газов, попутно выделяемых в процессе отстоя, не превышало 5 %. При переработке отходов, после удаления из них жидкой органики без последующего пиролиза, конечный медный концентрат содержал до 90 %
меди. Но после осуществления пиролиза в дополнительной камере при температуре в печи 800 °C с дальнейшим дроблением и рассевом концентрат содержал до 99 % меди.
Смесь стеклянной и медной пыли разделялась в гидросепараторе с отводом суспензии в виде взвешенных
в воде частиц стекла в отстойник. Медная пыль сушилась и прессовалась вместе с медными гранулами в
брикеты диаметром 180 мм и высотой 200 мм.
Выделенная смола использовалась в качестве пластификатора при прессовании металлических порошков
в порошковой металлургии.
В процессе переработки по третьему способу испытывалось два варианта переработки: с загрузкой отходов в
специальные кассеты, а кассет в герметичную камеру, а также с загрузкой отходов непосредственно в камеру в виде вязанок, пучков, с удалением жидкой органики и пиролизом в дополнительной камере. Второй вариант имел
следующие преимущества: экономия энергии, так как не было необходимости в дополнительном нагреве кассет,
повышение производительности процесса, упрощение загрузки, перегрузки и выгрузки отходов. Попытка за одну
загрузку осуществить работу печи в режиме отстойника и пиролиза привела к более высоким затратам энергии изза отвода тепла в гидрозатворы через охлаждаемые части герметичной камеры. Да и при значительном объеме и
низком весе отходов загрузка зоны пиролиза оказалась в этом случае всего 20 %, в результате уменьшения этого
объема после удаления смолы.
Затраты энергии составили на 1 кг отходов - 1,2 кВт час при удалении смолы.
Пример 2. Переработке подвергались отходы кабеля, содержащего пропитанную битумом бумажную оболочку, свинцовую оболочку, промасленную бумагу и алюминиевые жилы. Порубленный на куски кабель помещался в герметичную камеру, частично охваченную нагревателем, с верхним и нижним основаниями, перекрытыми гидравлическими затворами. В результате обработки при температуре 250-400 °C в жидком виде
удалялись битум и масло, а также свинец. Было получено 45,5 % свинца, 25 % алюминия, 14 % жидкой органики и 4 % кокса. Свинец выделялся в виде гранул (дроби), пропитанных битумом. После прекращения выхода
свинца и жидкой органики емкость с водой удалялась и алюминиевые жилы, охваченные твердой частично разложившейся изоляцией и стальной броней (если ее предварительно не удалять с кабеля) выгружались в камеру
пиролиза с нижним и верхним песочными затворами и дисперсным клапаном, где разогревались до 750-800 °C,
а после удаления жидкого алюминия остатки пиролиза выгружались в герметичный холодильник. После удаления стальной брони кокс дробился и в дальнейшем использовался для восстановления окиси свинца при переработке аккумуляторного лома.
Свинцовые гранулы, пропитанные битумом, затем повторно загружались в камеру в специальном стакане. При температуре порядка 400-500 °C жидкая органика закипала, испарялась и удалялась вместе с паром в
нижний гидрозатвор-конденсатор. После достижения температуры в печи 500 °C верхний гидрозатвор открывался и из камеры извлекался стакан с жидким свинцом, который разливался в формы.
Пример 3. Переработке подвергался кабель с полихлорвиниловой оболочкой, железной броней под ней и алюминиевыми жилами в пластмассовой изоляции. Кабель рубился на куски длиной по 50 см и загружался в камеру
обогреваемого отстойника. Пластмассовая оболочка при нагреве до температуры 200-300 °C разжижалась и стекала в нижний гидрозатвор, который затем убирался, а отходы перегружались в камеру пиролиза остатков органики,
с подъемом температуры в ней до 800 °C. После удаления алюминия остатки кабеля помещались в герметичный
холодильник, а после охлаждения из него легко извлекалась железная броня, а кокс дробился. Особенностью этого
кокса было то, что он удерживал хлор, который выделялся из него при нагреве до температур свыше 900 °C. Этот
кокс был очень гигроскопичен и интенсивно поглощал из атмосферы влагу. Аналогично проходила переработка и
проводов с пластмассовой изоляцией и отходов дробленной полимерной изоляции, но при наличии гидрозатворов
выделения дымовых газов не наблюдалось.
Пример 4. Переработке подвергались аккумуляторные батареи в пластмассовом корпусе. По мере нагрева
пластмасса разжижалась и стекала в емкость гидрозатвора. Горючие газы дожигались на выходе из гидрозатвора, после конденсации паров жидкой органики. Фактически при температуре в печи 300-400 °C устройство работало как подогреваемый отстойник с удалением сначала пластмассы и остатков серной кислоты, а затем и
свинца, после чего в отходы добавлялся твердый углерод, и они перегружались в камеру пиролиза, где на6
BY 3236 C1
гревались до 850-950 °C с восстановлением окиси свинца. После охлаждения твердый остаток пиролиза
дробился, просеивался, гранулы свинца переплавлялись, а оставшиеся окись свинца и сернокислый свинец еще раз смешивались с твердым углеродом и восстанавливались при температуре 1000-1050 °C, с
улавливанием сернистых газов в дисперсных клапанах, заполненных гранулами известняка. После восстановления, дробления и рассева свинец прессовался и переплавлялся. В ходе переработки совершенно
не выделялись свинцовая пыль, и сернистые газы не загрязняли атмосферу.
В ходе переработки аккумуляторов в гидрозатвор вытекло 15 % свинца (от исходного веса отходов), 20 %
пластмассы, а в твердом остатке содержалось 8 % свинцовых гранул, 53 % смеси окиси свинца с сернокислым свинцом. После переплава свинца и гранул слитки содержали 90 % свинца, 8 % сурьмы, 0,7 % железа,
серебра - 0,3 %. После пиролиза твердого остатка с довосстановлением окиси свинца и переплава свинцовых
гранул слитки содержали 98,2 % свинца, 0,92 % железа, 0,16 % никеля, 0,71 % меди.
Пример 5. Переработке подвергли гальванические элементы - батарейки с цинковой оболочкой. Батарейки
загружались в камеру - обогреваемый отстойник с верхним и нижним гидрозатворами. Обработка проводилась
при температуре 300-400 °С. После удаления жидкой органики, пиролиза и дробления твердого остатка было
получено: цинка - 15 %, смолы - 2,5 % органики типа парафина - 8 %, кокса - 13,4 %, графитовых стержней 8,3 %, смесь окиси марганца и угля-50,3 % от исходного веса батареек. Дымовые газы не выделялись. В воде
нижнего гидрозатвора обнаружен растворенный хлористый цинк.
При удалении из отходов жидких составляющих значительно уменьшаются затраты электроэнергии на
пиролиз, так как отпадает необходимость в их испарении до того, как начнется пиролиз. Например, при переработке омедненного стеклотекстолита пиролизом, без удаления смолы, затраты электроэнергии составили 2,5 кВт час на 1 кг исходных отходов. При удалении смолы самотеком в обогреваемом отстойнике затраты электроэнергии составили 0,9 кВт час/кг, а затраты электроэнергии на последующий пиролиз остатков
органики в отходах составили 0,3 кВт час/кг, т. е. общие затраты на переработку снижаются более чем в два
раза за счет удаления смолы.
Уплотнение отходов после удаления жидкой органики в обогреваемой камере с перепадом температуры
по ее высоте, перегрузка их в камеру пиролиза без указанного перепада температур с последующим удалением жидкого металла с твердым остатком пиролиза в герметичный холодильник и разделением этого остатка в зависимости от степени пластичности составляющих его материалов и по их удельному весу обеспечивают повышение производительности пиролиза отходов и уменьшение затрат энергии за счет
предварительного удаления из них жидких веществ, увеличения теплопроводности и удельной загрузки камеры пиролиза, а также безокислительное охлаждение твердого остатка пиролиза с последующим раздельным извлечением кокса, стекла и металлов, в частности, при переработке отходов стеклотекстолита, покрытого медной фольгой, кабеля, проводов с полимерной изоляцией, аккумуляторного лома, гальванических
элементов.
При этом предварительное дробление твердого остатка пиролиза, а затем пофракционное - в шаровой
мельнице с просевом через ячейки сита размером, равным наименьшему диаметру частиц каждой фракции,
обеспечивают более эффективное дробление и удаление наиболее хрупких веществ, в отличие от простого
дробления, когда крупные куски металла и пыль затрудняют ударное контактирование шаров с частицами
промежуточных фракций, при этом разделение по удельному весу самой мелкой фракции обеспечивает раздельное удаление кокса, стекла из металлической пыли.
Предварительное дробление твердого остатка пиролиза стеклотекстолита, покрытого медной фольгой, в агломераторе с грануляцией фольги обеспечивает возможность последующего полного удаления остатков стекла
после пофракционного дробления медных гранул в шаровой мельнице.
При переработке промасленной алюминиевой и латунной стружки имеется возможность вслед за удалением из нее масла осуществить безокислительный переплав предварительно нагретой стружки в камере пиролиза, с последующим безокислительным охлаждением шлака.
Пиролиз остатков органики с разделением металла от окислов и кокса обеспечивает экологически чистый
процесс дальнейшего плавления сложных металлоотходов и их восстановительный отжиг, без дожигания
этих остатков и выделения газов, в том числе содержащих хлор и окись серы, например, при переработке
медного кабеля с полихлорвиниловой изоляцией и аккумуляторного лома, когда после пиролиза в результате
дробления и просева легко удаляется кокс, адсорбировавший хлор, и сернокислый свинец, а выделение хлора и окиси серы осуществляют затем в специальных реакторах при температуре выше температуры пиролиза, с получением соляной и серной кислоты.
Снабжение камеры дополнительным гидрозатвором, в который погружен корпус дисперсного клапана,
перфорированным шибером, установленным под нагревателем, выполненным короче камеры, водяной рубашкой, охватывающей ее нижнюю часть, и установленным с возможностью вертикального перемещения
элементом, погруженным в водяную рубашку и нижний гидрозатвор, а также размещение под нижним основанием камеры печи, камеры пиролиза отходов с песочным затвором и дисперсным клапаном на ее верхнем
основании, с шибером и песочным затвором, размещенными под нижним основанием этой камеры, и герметичного холодильника, установленного под шибером камеры пиролиза, кроме того, размещение нижнего
7
BY 3236 C1
гидрозатвора верхней камеры и печи с камерой пиролиза на подвижной платформе с возможностью горизонтального перемещения относительно нижнего основания верхней камеры при поднятом охватывающем
его элементе, обеспечивают более эффективный нагрев отходов в процессе пиролиза с выпуском жидкого
металла и твердого остатка пиролиза в герметичный холодильник, без возгорания кокса и металлургического
шлака с остатками металла.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
184 Кб
Теги
by3236, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа