close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3238

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3238
(13)
C1
(51)
(12)
6
F 23G 5/027,
C 22B 7/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ
ВЕЩЕСТВА И МЕТАЛЛЫ,
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(21) Номер заявки: 950101
(22) 1995.02.28
(46) 2000.03.30
(71) Заявитель: Тамбовцев Ю.И. (BY)
(72) Автор: Тамбовцев Ю.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Тамбовцев Юрий Иванович
(BY)
(57)
1. Способ переработки отходов, содержащих органические вещества и металлы, путем пиролиза в вертикальном корпусе под слоем зернистого материала, отличающийся тем, что отходы предварительно сортируют на органические вещества, органические вещества и однородный металл, а также органические вещества
и биметалл, после чего отсортированные отходы размещают последовательно снизу вверх в виде слоев в
указанной выше последовательности, а затем на поверхность верхнего слоя загружают неотсортированные
отходы.
2. Устройство для переработки отходов, содержащее вертикальный корпус, с дисперсным клапаном и
перфорированной перегородкой, установленной в его нижней части, и нагреватель, отличающееся тем, что
вертикальный корпус дополнительно снабжен охватывающей его ретортой с образованием между ними сообщающихся сосудов, реторта и корпус помещены в нагреватель и снабжены в нижней части герметичным
затвором, установленным с возможностью периодически перекрывать их нижнее основание.
Фиг. 1
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что герметичный затвор выполнен в виде слоя зернистого материала, расположенного на бункере для сбора шлака, выполненном с возможностью горизонтального перемещения.
BY 3238 C1
(56)
1. SU 1791672 A, MПК F23G 5/027, 1993 (прототип способа).
2. SU, 1825933A, MПК F23 G 5/027, 1993 (прототип устройства).
Изобретение относится к технике переработки бытовых и промышленных отходов, содержащих органические вещества и металлы, и может найти применение в металлургической промышленности и на мусороперерабатывающих предприятиях.
Известен способ переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе и металлоотходов, путем пиролиза их в сбрикетированном виде в вертикальном корпусе под слоем зернистого материала,
дробления и рассева твердого остатка пиролиза согласно [1].
Недостаток этого способа - в возгорании шлака при удалении инертной засыпки и разливе алюминия; изза возрастания при этом температуры возможно расплавление корпуса. Кроме того, при частичном погружении металлоотходов в расплавленный металл происходит частичное растворение металла приделок. Наличие
же спеченных металлов в твердом остатке пиролиза затрудняет его выгрузку из корпуса после охлаждения.
Известно устройство для переработки отходов, включающее вертикальный корпус с дисперсным клапаном и перфорированной перегородкой, установленной в его нижней части, охваченный нагревателем, согласно [2].
Недостаток устройства при переработке металлоотходов, содержащих органические вещества, - в сложности выгрузки спекшегося шлака.
Задача изобретения - повышение эффективности переработки отходов, содержащих органические вещества и металлы, т.е. предотвращение растворения металлических приделок в основном металле, возгорания
металла в твердом остатке пиролиза.
Поставленная задача достигается в способе переработки отходов, содержащих органические вещества и
металлы, путем пиролиза в вертикальном корпусе под слоем зернистого материала, отличающемся тем, что
отходы предварительно сортируют на органические вещества, органические вещества и однородный металл,
а также органические вещества и биметалл, после чего отсортированные отходы размещают последовательно снизу вверх в виде слоев в указанной выше последовательности, а затем на поверхность верхнего слоя загружают неотсортированные отходы.
Устройство для переработки отходов, содержащее вертикальный корпус с дисперсным клапаном и перфорированной перегородкой, установленной в его нижней части и нагреватель, отличается тем, что вертикальный корпус дополнительно снабжен охватывающей его ретортой с образованием между ними
сообщающихся сосудов, реторта и корпус помещены в нагреватель и снабжены в нижней части герметичным затвором, установленным с возможностью периодически перекрывать их нижнее основание.
Кроме того, герметичный затвор выполнен в виде слоя зернистого материала, расположенного на бункере
для сбора шлака, выполненном с возможностью горизонтального перемещения.
На фиг. 1 и 2 изображено устройство для реализации способа с двумя вариантами затворов, перекрывающих нижнее основание корпуса.
Устройство на фиг. 1 содержит электропечь 1, внутри которой установлена кольцевая реторта 2 (в виде
трубы) с песочным затвором 3 над печью. Внутрь реторты 2 вставляется труба 4 с песочным затвором 5 на
ее верхнем основании. В песочные затворы 3 и 6 вставлены дисперсные клапаны 6 и 7. Внутри трубы 4 установлен вкладыш с перфорированной решеткой 8, на которой размещен слой органических отходов или кокса
9, а над ним последовательно снизу вверх слой деформированных консервных банок 10 (однородный металл),
слой деформированных баллончиков аэрозолей (биметалл)-11 и брикеты неотсортированных алюминийсодержащих отходов (биметаллы, отходы кабеля с железными приделками и т.п.) 12. Под печью 1 на подвижной платформе 13 установлен затвор 14, герметизируемый песком, ванна для отвода зернистого материала и
жидкого алюминия 15 с направляющей 16, размещенной над ней, и бункер для сбора шлака 17 с направляющей 18, имеющей возможность перемещения. Этот бункер имеет гидравлический затвор 19, в который
вставляется крышка (на чертеже не показана). Снизу вкладыш 2 и труба 4 герметизируются слоем песка 20.
Устройство на фиг. 2 имеет те же обозначения, что и устройство на фиг. 1, но отличается тем, что позиции 13-20 отсутствуют.
Устройство на фиг. 1 работает следующим образом. Сначала под реторту 2 подводится затвор 7 и засыпается слой песка. Внутрь реторты 2 вставляется труба 4 и засыпается слоем песка 20. Затем в нее вставляется вкладыш с перфорированной решеткой 8, а на нее в виде слоя загружаются отходы, содержащие только
органические вещества или кокс 9, затем формируют прослойку консервных банок 10, баллончиков аэрозолей 11 (биметалл), а над ними загружают брикеты алюминийсодержащих бытовых отходов 12. Загруженную
таким образом трубу 4 герметизируют дисперсным клапаном 7, вставленным в песочный затвор 5, а в песочный затвор 3 реторты 2 вставляется дисперсный клапан 6. В ходе пиролиза над клапаном 6 горит факел. При
2
BY 3238 C1
достижении температуры 850 °C печь работает в автоматическом режиме поддержания температуры. Наконец факел гаснет, и после оседания брикетов, сопровождаемого отводом жидкого алюминия под решетку 8,
клапан 6 снимается: труба 4 в нижней части герметизируется расплавленным алюминием. Затем она слегка
приподнимается с помощью тельфера и алюминий вытекает внутрь реторты 2, т.е. труба 4 и эта реторта образуют сообщающиеся сосуды. В этом положении труба 4 остается, и при этом постоянно фиксируется уровень алюминия внутри реторты 2. При определенном уровне жидкого металла печь отключается, затвор 14
перемещается влево и песок 20 высыпается под углом естественного откоса в ванну 15, после чего по этому
откосу в ванну сливается расплавленный алюминий. Вкладыш с перфорированной решеткой 8 скользит по
направляющим 16 и 18. И когда труба 4 оказывается над бункером 17, направляющая 18 убирается и вкладыш с решеткой 8 обрушивается в бункер 17 вместе со шлаком. Бункер 17 герметизируется крышкой и вместе с ванной 15 удаляется с платформы 13 на охлаждение, и на их место вставляется другая ванна и бункер.
Цикл повторяется.
Устройство на фиг. 2 работает так же, как и устройство на фиг. 1, с той лишь разницей, что реторта 2
имеет сплошное днище с образованием сообщающихся с трубой 4 сосудов. После пиролиза расплавленный
алюминий быстро стекает под слегка спеченный слой кокса и алюминиевого шлака, который как поплавок
по мере подъема уровня алюминия всплывает вверх, а железные приделки, медь и латунь, находящиеся на
поверхности этого поплавка, не вступают в длительный контакт с расплавленным алюминием. После окончания переработки труба 4 удаляется из реторты 2 и устанавливается на слой песка, образуя с ним песочный
затвор, и охлаждается, а алюминий из реторты 2 разливается в формы с помощью специального черпака, установленного с возможностью поворота на угол 90°. При этом на дне реторты остается заданный минимальный уровень металла, необходимый для герметизации нижнего основания трубы 4 (гидрозатвор).
Пример 1. Обработке подвергались алюминийсодержащие бытовые отходы государственного предприятия “Экорес”. Бытовые отходы после холодной переработки во вращающемся барабане поступали на магнитную сепарацию и грохот, на котором в зависимости от крупности разделялись на фракции +30 мм и -30
мм. Мелкая фракция идет на приготовление компоста и на свалку, крупная поступает на сортировочный участок, где вручную отбираются алюминийсодержащие отходы: консервные и пивные банки, баллончики аэрозолей, посуда, алюминиевые провода и кабель и т.п., в том числа и различный биметаллический лом. Все это
пакетируется на прессе в пакеты размером 40х40х40 см весом от 20 до 30 кг каждый. Эти пакеты по госзаказу за бесценок и с заниженным содержанием алюминия сдаются во Вторцветмет. В них находится до 10 %
железных приделок. Содержание алюминия Вторцветметом специально занижается в два раза по причине
значительной засоренности брикетов, в результате чего они направляются не на выплавку алюминия, а на
производство ферроалюминия с угаром до половины алюминия.
Была проведена опытная плавка в капсуле диаметром 430 мм с герметичным нижним основанием и под
дисперсным клапаном. В капсулу загружалось пять брикетов. Песочный затвор и дисперсный клапан одновременно выполняли функции теплоизоляционной крышки. Электропечь диаметром рабочей зоны 600 мм
имела мощность 43 кВт. В ходе нагрева брикетов вначале выделялось значительное количество водяного пара (до 15 %). Затем, когда появились горючие газы, их поджигали. При температуре в печи 800 °C горение
было бездымным, и по цвету факел напоминал горение природного газа и водорода.
После прекращения горения факела при температуре печи 850 °С в течение 15 мин была изотермическая
выдержка, при этом внутри капсулы температура достигла 750 °C. Далее капсулу удаляли из печи, снимали
дисперсный клапан и разливали алюминий. При этом наблюдалось возгорание остатков алюминия и шлака.
Твердый остаток пиролиза и шлак подвергались дроблению в шаровой мельнице и магнитной сепарации.
После рассева фракция +1 мм переплавлялась вместе с брикетами, а фракция 1 мм использовалась в качестве
раскислителя при плавлении стальной стружки. Анализ слитков алюминия показал их близость по составу к
сплаву марки АК7, но с повышенным содержанием железа - 3 %. Для прекращения горения алюминия в
шлаке последний выгружался в емкость, снабженную крышкой и гидравлическим затвором. Однако такая
перегрузка была довольно трудоемкой операцией. Быстрое остывание капсулы приводило к тому, что слитки
алюминия, полученные при различной температуре, имели различную структуру.
Пример 2. В отличие от предыдущего случая в печь вставлялась дополнительная реторта внутренним
диаметром 480 мм, выполненная из жаропрочного чугуна, на дне которой постоянно, до определенного
уровня, оставляли жидкий металл, т.е. реторта постоянно находилась в печи в нагретом состоянии. В эту реторту вставлялась капсула в виде трубы диаметром 430 мм со съемным перфорированным затвором, перекрывающим ее нижнее основание, при этом в нижней части труба герметизируется непосредственно жидким
алюминием, что дает возможность отказаться от формирования нижнего песочного затвора. На перфорированный затвор загружались бытовые отходы, куски кокса: все это образовало слой высотой около 100 мм.
Затем на этот слой загружались деформированные алюминиевые банки (однородный металл), также высотой
около 100 мм, а над ними - деформированные баллончики аэрозолей - остаток отходов после их сортировки.
Далее на поверхность слоя баллончиков загружалось пять брикетов неотсортированных алюминийсодержащих отходов общим весом 105 кг. Устанавливались дисперсные клапаны как на капсулу, так и на реторту,
3
BY 3238 C1
что, в частности, предотвращало окисление капсулы, если для ее изготовления использовалась обыкновенная
стальная труба. Одновременно таким же образом загружались еще несколько таких капсул, которые после
разлива алюминия устанавливались в реторту.
В результате пиролиза органики и расплавления банок образовался фильтрующий слой из кокса слегка
сцементированный спеченным алюминиевым шлаком, представляющим собой своеобразный поплавок, способный плавать на поверхности жидкого металла, но через который жидкий металл легко стекал в реторту.
Следует отметить, что по мере плавления алюминия в брикетах высота этого поплавка росла, опережая рост
уровня расплавленного алюминия в реторте, при этом исключалось растворение железных, медных и латунных приделок по двум причинам: во-первых, очень малое время контакта жидкого алюминия с поверхностью приделок - расплавленный алюминий тут же стекал в реторту; во-вторых, вследствие того, что при
пиролизе, в отличие от сжигания органики можно контролировать температуру процесса, устанавливалась
температура, при которой растворяющая способность алюминия была минимальной.
В результате разлива алюминия, дробления и рассева твердого остатка пиролиза было получено (в процентах от исходного веса брикетов) : 38,8 % расплавленного алюминия, 5,2 % алюминиевых гранул, 10,83 %
железных приделок, 10,4 % пылевидной фракции (размером частиц менее 0,315 мм), 0,77 % камней и стекла,
3,8 % кокса. Испарилось и сгорело 30,2 % воды и газообразных продуктов пиролиза.
Количество электроэнергии на пиролиз 1 кг брикетов составило 1,15 кВт⋅ч и в пересчете на 1 кг полученного
литого алюминия - 3,44 кВт⋅ч. Производительность переработки - 32,2 кг/ч. При атом рабочая зона электропечи
была загружена на 50 %. При работе печи в три смены на ГП “Экорес” получено 300 кг алюминиевых слитков. Содержание в них железа не превышало 0,5 %, а марка по составу приближалась к сплаву АК7, за исключением того, что содержание кремния было в несколько раз меньше и не превышало 2 %. Следует
заметить, что при сжигании газообразных продуктов пиролиза выделялось в полтора раза больше тепловой
энергии, чем затраты электроэнергии на пиролиз. Вот почему горючие газы отводились в специальную газовую печь, где сжигались совместно с природным газом, обеспечивая предварительный пиролиз брикетов, а
плавление алюминия завершали в электропечи.
Предварительный расчет показал, что выплавка алюминия по данной технологии позволяет получить его
слитки по себестоимости в несколько раз более низкой, чем стоимость слитков, поступающих в Белоруссию
из России.
Аналогичным способом далее были переработаны отходы кабеля, теплообменные биметаллические трубы с раздельным извлечением меди, латуни и алюминия, а также лом свинцовых аккумуляторов.
Предварительная сортировка отходов на органические вещества, органические вещества и однородный
металл, а также органические вещества и биметалл с последующим размещением отсортированных отходов
последовательно снизу вверх в виде слоев в указанной выше последовательности, а затем загрузка на поверхность верхнего слоя неотсепарированных отходов обеспечивают в ходе их пиролиза создание плавающего фильтрующего слоя в виде спеченного кокса и остатков металла в шлаке с задержкой указанным слоем
всех металлических приделок без контакта с расплавленным металлом.
Дополнительное снабжение вертикального корпуса охватывающей его ретортой с образованием между
ними сообщающихся сосудов, а также их помещение в нагреватель и снабжение в нижней части герметичным затвором, установленным с возможностью перекрытия их нижнего основания, обеспечивают предотвращение возгорания остатков металла в шлаке, удаление жидкого металла и его накопление без контакта с
металлическими приделками с последующим разливом его без удаления реторты из печи, при отсутствии
шлака на его зеркале.
Выполнение герметичного затвора в виде слоя зернистого материала, расположенного на бункере для
сбора шлака, установленном с возможностью горизонтального перемещения, обеспечивает последовательное удаление жидкого металла и шлака без удаления разогретой реторты из печи.
4
BY 3238 C1
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
179 Кб
Теги
патент, by3238
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа