CN1077009C - 含有至少一部分可再利用成分的废弃物的分解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有至少一部分可再利用成分的废弃物的分解方法，该部分基本上含有金属、塑料及纸板，其中废弃物在水中借助于机械力的作用被搅拌而分解，其中基本上为塑料部分的大的部分被粗大地碎化而基本上为纸板的可溶部分被溶解，其中重物料的金属部分自悬浮液分离，剩下的基本上为塑料的粗大固体材料以机械分离，悬浮的细小固体材料脱水分离。

Description

含有至少一部分可再利用成分的废弃物的分解方法

在废弃物的处理中，多年来已成功地将商业、工业及家庭所产生的垃圾在收集前先直接分类。垃圾分类基本上分五个部分，即玻璃、纸、无再利用性垃圾、有机废弃物及含有一部分可利用成分的废弃物。含有一部分可利用成分的废弃物主要指包装垃圾，其基本上由各种塑料及连接材料和金属罐组成，连接材料主要为纸板，其涂覆有塑料薄膜和/或金箔。迄今按手选皮带形式来将废弃物内可再利用的部分分离，在其上可用手分类成可利用部分，如金属包装、塑料中空容器及可延性的薄膜。手选方法中，可利用材料的回收等级自然较小，因为实际上仅有这些能用手(戴上手套)收集的部分可被分类。

在GB-A-1512 257中描述了一种从未经分类的城市废弃物中回收塑料的方法，该方法规定对固体部分进行强烈粉碎，以便使固体部分尤其是塑料部分减小悬浮液表面的重悬浮液。这样不仅在不同塑料种类的接着分离时出现问题，而且通过这一重悬浮液的分离不仅仅是使塑料颗粒悬浮。

从EP-A-0570757已知一种基本上含纸的废弃物在所谓的溶解器中处理的方法，以便回收纸纤维。在标的物中所含的塑料部分和金属部分中的纤维浆的分离是作为溶解器中所谓的重物而实现的，从而这些在塑料和金属中的重物的分离可以在后继的处理步骤中实现，该步骤以粉碎含有塑料和金属的重物开始。被粉碎的重物接着必须在一个昂贵的方法中进行分类。

本发明的目的在于提出一种在这类废弃物的分解时能有高的回收等级并改善可再利用部分的分解的方法。

按照本发明，上述目的由含至少一部分可再利用成分(基本上为金属、塑料、纸板)的废弃物的分解方法予以实现，其中，废弃物在机械力作用下被搅拌而在水中分解，其中大的部分为塑料，大致上被打碎，可溶部分，基本上为纸板，被分解，其中金属部分(重物质)及其他固体(基本上为塑料)的悬浮液以机械分离，悬浮的细小固体材料脱水分离。

在本文中“废弃物”指经前述而提供的总成废弃物，亦指在预分类后生成的总成废弃物。

本发明方法相对于手选方法能提供非常高的可再利用材料的生产等级。通过在水中的搅拌，涂覆在塑料膜和/或金属箔片上的纸板彼此地分离，其中经历一适当时间纸板部分被分解，形成纤维悬浮液。通过水浴内的力作用，由前述连接材料组成的大形状的包装，甚至大的塑料中空容器(如清洁剂瓶及人体保养剂瓶)及铝饮料罐被打碎。

另一方面，在水浴中通过力作用保证了这些材料仅粗大地被打碎，如300mm的粒径。因此，在水中适合以剪断-切断方式粉碎。仅粗大的打碎的优点为：允许接着进行的粗大固体材料自悬浮液的分离及其他后继的处理步骤可经济地完成。经分离的粗大固体材料能根据标的物成分直接使用，或者通过后续的利用方法，在分类步骤中适当地加工。当从悬浮液中分离出细小固体材料时，重要的是使纤维材料在残余悬浮液中分散，接着在后续步骤中和无利用性的细小材料，如砂子、灰尘、有机非再生材料等分离。在最好是剪断-切断式力作用之后，标的物内含的金属部分(饮料罐形式或相似物)，也能够粗大地碎化至某一等级。之后，其密度使其在搅拌方法后仍能下沉至所用设备的底部，与其它重的部分一起收集成重物料。通过改变产生力作用的能量输入可以使废弃物成分改变。

在手选带旁分类废弃物时，废弃物必须尽可能地在不压缩成堆状下予以供给，而依照本发明的方法提供下述优点：这类废弃物仍允许被压缩至一程度，因为在水中通过力的作用，所有的团块及聚集体均粗大地粉碎。但压缩作用不得过大，以使例如金属罐不致完全压缩，而使内藏的其它垃圾成份被牢固封住。

由于成分至何种等级取决于废弃物收集的种类，因此可寻求一预分类方法，以减轻主方法的负担。

在本发明一有利的结构中，基本上由塑料组成的粗大的固体材料在从悬浮液分离出时用清水冲洗。这可例如由通过筛选过程完成，此时残留的粗大固体材料用水冲洗。此时，分离中或已分离的固体材料在输入清水时最好用力作用以产生结构变化。结构变化能由机械作用，如装入滚筒筛网而完成，和/或通过加压水的喷射而予以完成，其中水的力作用导致粗大颗粒的结构变化。也能够使分离自悬浮液的固体材料被施加水浴，在搅拌下散开及冲洗。

如前所述，由于粗大固体材料基本上由塑料材料部分组成，而实际上含有各种塑料组成的混合物如聚烯烃为基料的塑料、氯乙烯塑料、聚碳酸酯塑料、聚苯乙烯及聚对酞酸乙二酯，因此在本发明另一形式中，对各种塑料至少进行一次分类，因为这类杂塑料混合物实际上无再利用性且不能加工。按照密度使粗大固体材料在下沉-漂浮-分离中形成至少二个部分也是适宜的。尤其有利的是调节下沉-漂浮分离，使漂浮的聚烯烃塑料可被抽出。可充分利用的优点是：聚烯烃塑料和其他已知塑料的密度差异是非常明显的，二者间能有几乎为100％的分离，从而可再利用的材料的漂浮物可从废弃物中分离出来。在手选带情况时标的物仅为粗大形状，因为依照手选人员的经验仅能将易从废弃物成分中分辨的聚烯烃塑料作为粗大形状进行分类；但在本发明方法中，几乎全部的聚烯烃塑料可被分类。亦适合在一离心场中进行下沉-漂浮分离，以便提高待分离部分的分离程度。

根据所采用的粗大固体材料所含的塑料部分的分离方法，在粗大固体材料进行下沉一漂浮分离之前进行进一步粉碎是有利的。藉由悬浮液内的搅拌的基本分解，大的颗粒能粉碎至粒径约为300mm。依照所使用的下沉-漂浮-分离，尤其是离心场作用下的下沉-漂浮-分离，粒径不宜过大，因此宜进行进一步的粉碎，使粗大固体材料的粒径达到约30mm，或者在应用离心步骤的情况下达至约5mm。合适的粉碎是切断粉碎。

在本发明一形式中，在主分离作用中生成的重物料和/或在下沉-漂浮-分离中生成的下沉物料主要含有非磁性金属，基本上为铝，被送至涡流场，在所建之电磁场作用下使非磁性金属部分与其他下沉物料分离。接着宜使被分离的金属部分进行冲洗。

按照从涡流场排出的残余物的成分和/或再利用性可将其丢弃，如送至焚化厂，或者当其为高的塑料部分时可进一步分解成其他部分。在涡流分离时生成的塑料混合物基本上由聚碳酸酯、聚苯乙烯及聚对酞酸二乙酯组成。从塑料混合物中除去聚乙烯，因其对其他残余部分的化学加工有破坏作用，这样使残余塑料部分的再利用的可能性得以在化学加工方法中完成。在本发明方法的一种形式中，适宜的是：从金属部分释出的下沉物料在涡流处理时被分散，接着在一静电自由落下分离机中基本分离出PVC部分。

按照进一步加工的可能性，无PVC的下沉物料(塑料粗产物)在进一步化学加工或变形加工后可被再利用。根据预定的再利用的可能性，无PVC的下沉物料仍可在进一步的密度分离法(如涡漩或离心)中至少分成二个部分。在此分离法中，例如可分离出聚苯乙烯，而其他塑料作为残余材料被丢弃或焚烧。为了分离聚苯乙烯，也可以在PVC分离前使用密度分离法。

本发明的中心方法步骤在于，标的物在水中经历机械作用搅拌，以达到分解，因而分离出一基本上为含金属部分的重物料、基本上由塑料组成的粗大固体材料以及在水中悬浮的基本上为纤维材料的细固体材料，其中粗大固体材料是形状较小的塑料混合物，在实现这一目的后，混合物仍可进一步被利用，或者依照前述的方法进一步地分解。

本发明方法的主要步骤现在以各种实施例来说明。在本发明的一实施例中，标的物的分解是通过水浴中的搅拌分批完成的，搅拌持续时间取决于分解等级。在此方法中要考虑到标的物根据其供料的成分可以有明显的改变。也能随时间改变进料供给，进料主要含纯塑料包装，而仅含微量的纸板-箔片包装。在此种进料时，一般所需的搅拌时间较少，因此只要短时间搅拌就能完成固体材料从悬浮液的分离。另一方面也能供给主要由纸板-箔片包装组成的进料。在这类进料时，需要较长的搅拌时间，以便实现箔片及纸板层的可靠的分离以及纸板分解成纤维浆。

在本发明的另一形式中，标的物的分解是通过至少二个在时间或空间上为前后相随的水浴中的搅拌成批完成的。在此方法中，在空间上分离时为水浴，标的物连续地输送并可通过合适的水浴数逐步地完成分解。其中：在第一水浴中首先实现第一次粉碎，在下一个水浴中同样通过搅拌完成纤维分解。此方法的目的是将主要量的污渍部分由清洁水带走。纤维材料悬浮在第二水浴中。借此方法，纤维材料实质上无有机污物。

在本发明的另一形式中，标的物的分解是通过连续水浴中的搅拌连续地完成。如果为了获得大量的粗大废弃物而在分解步骤之前，将被送至废弃物收集站的垃圾先在一混合步骤中均匀化至某一等级，则上述处理方法是特别合适的。

如上所述，所送达的垃圾根据其成分在前一步骤中予以预先分解。此时，若在通过水的分解之前和/或之后使用磁分离作用去除铁磁性部分，则本发明的这一形式是合适的。这里基本上为镀锡板包装，其可占废弃物重量的30％。通过从此标的物中的以上分离，使后续的湿分解方法大大减轻了负担。

依照废弃物的品质及成分，本发明的另一形式亦是合适的，即标的物在用水分解之前先进行干式分类。由此，在前步骤中可从以后待湿分解的物料中分离出一系列碎片。这些碎片将干扰湿分解，这些碎片为基本上由石头、玻璃、砂子、有机垃圾及类似物组成的细物料和塑料材料部分中的箔片部分。

在另一本发明的形式中，分类是至少以一个步骤通过筛选和/或风力分离予以完成，且基本上仅有可用水分解的、经分类的部分被进行水分解。

除了筛选和/或风力分离以外，亦有其他的干式方法能够从废弃物中挑出所要的特殊部分，如液体纸盒及/或PET瓶。这种有目的的挑拣是由所谓的自动分类系统完成，其中利用红外线在已干燥的垃圾中辨识出所要的部分，然后自动地例如通过压缩空气进行分离。此类自动分类装置可多步骤地完成，例如先拣出液体纸盒，然后为PET瓶。残余部分送至湿分解。

下面借助于流程图进一步说明本发明。其中：

图1表示基本方法；

图2表示基本方法以及处理步骤的流程图。

在图1的流程图中所描述及将要较详细地描述的基本方法的实施例的构思目的在于：从标的物中尽可能地分离出可再利用的部分并进行利用。根据情况也可在流程图上的规定位置中止分解方法。

待分解的标的物由废弃物组成，废弃物至少部分含有可再利用的部分，其基本上为金属、塑料及纸板，尤其是涂有箔片的纸板，例如在废弃物分类上是由所谓的“黄桶”或“黄袋”所送达，或者在用于分类材料的装置内所产生的堆状物。在主要由袋子送达时，首先(并非本发明步骤)打开袋子。此虽是可行的，但并非绝对需要，如下文还要详细说明。

以密度为或大或小的堆状物形式送来的废弃物首先送至磁分离器1，于此处从标的物中很大程度地去除铁磁性部分。本方法的核心为用于废弃物分解的所谓的湿步骤。经磁分离机1或前接的干式分类而送来的废弃物，均按预定的量送至水浴中，水浴由容器2构成。容器2的底部设置有马达驱动的旋转搅拌器3，其在整个容器内能施加相应的力作用。通过力作用，使流体部分形成涡流，其中各种固体材料部分及塑料及其他重部分尤其是NE-金属部分被带动，并且再次进入搅拌器的作用范围内。所有较大的固体材料部分，如塑料瓶、铝罐或纸板-箔片-粘合饮料包装，均在此以机械打碎，因此根据其作用时间，最大粒径可约为300mm。废弃物内含的纸及纸板部分，尤其是纸板箔片-粘合包装，通过水浴中的持续旋转彼此分离，并且标的物内的纸及纸板部分进一步分解而成为纤维。搅拌器的作用时间根据所要的分解等级而定，该等级由经验目测所形成的悬浮液的颜色决定。标的物内含的重物料，尤其是非铁磁性金属部分，最迟在搅拌结束时下沉至容器2底部，能在此处通过相应的排料闸门送出。悬浮液经由排出阀5排出，并送至分离装置6。

因为标的物成批地送至容器2，因此可以用目测事先控制基本成分。事实证明，具有很多食品残余的塑料部分如酸乳瓶或相似物能够只用由搅拌器3的小的力作用使水浴中的标的物搅拌而洗涤，此时未子粉碎。然后由排出阀排出洗涤水并送至水处理。接着容器重新注满水，从而能够进行前述的过程。应知在标的物内有许多挤压的塑料容器如瓶子及/或罐子，因此容器2首先注满水且搅拌器3以高转速短时间运转，使力作用能够打碎塑料容器。接着搅拌器3以正常转速运转。

在分离装置6中，例如在至少一个滚筒筛中，已粗大地粉碎的基本上由塑料组成的固体材料与残余悬浮液分离。悬浮液可根据其内含物进一步除水而形成沉积物或将其焚烧。

在大量纸板情况时，悬浮液也适合先由纤维分离装置7(例如滚筒筛或弓形筛)过滤，使纤维部分和其他细部分分离。纤维接着通过压力机8除水而作为有价值材料被送至纸或纸板制造步骤。在纤维分离装置7内生成的残余悬浮液被除水，沉积物丢弃。除水步骤为单步骤(如本文所述)或为二步骤，由浓缩机9或倾析机10完成。

因为在本发明中，首先要从废弃物中尽可能回收塑料材料，所以在分离装置6中在悬浮液分离后，用清水清洗尚粘附的悬浮液，使所生成的塑料混合物尽可能清洁而能送至下一步加工。因为绝大多数塑料在粉碎后成为彼此分离的片状，在分离装置中进行结构改变，其可由机械，例如使用滚筒筛，和/或输入加压水予以完成，因此经由所供入的清洁水的喷射作用及必要时连同机械作用，使粘附的悬浮液进一步被清除。

根据再利用的可能性，这样清洁后的从分离装置6排出的塑料混合物可直接送至再利用步骤。

但由于所形成的塑料混合物中按分类的成分不均匀，为了更好地及进一步地利用，最好将塑料至少分成二个部分，其中最有利的是将聚烯烃塑料从塑料混合物中分离。

在分离方法应用之后，亦适合将分离装置6内的粗大塑料部分送至至少一个后接的粉碎装置11，例如由长时间运转的切断粉碎机组成，使材料尺寸粉碎至约30mm。

若需要在后继的分离方法中进一步粉碎，可在进一步的较快运转的切断机中进行粉碎，使料材尺寸约为10-5mm。

此塑料混合物现在被送至分离装置12，例如下沉-漂浮-分离装置，其设定为1g/cm³的密度分离作用。由于各种塑料类的密度差小，适合在离心场例如一个合适地建立的全外围离心机中完成下沉-漂浮分离。在分离装置12中，聚烯烃塑料被分离成漂浮物13。下沉物14含有仍为塑料混合物形式的残余塑料部分，尤其是聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对酞酸乙二酸及聚氯乙烯，以及淤积在容器2内的铝。

因为下沉在容器2中的重物料一般含有高量的铝，且基于残余物14在高粉碎时可能含有铝成分，适合将从容器2排出的重物料及分离器12排出的残余物送至涡流分离器15，自其中分离出铝及其他非磁性金属。剩下的残余物可焚烧或掩埋处理。

若想要再利用从涡流分离器15产生的残余部分，则适合将聚氯乙烯塑料从残余部分分出，因为聚氯乙烯在残余部分的进一步加工时有不良影响。为此，从涡流分离器15生成的残余物料16首先在涡流层处理步骤17中松散，接着在自由下降分离机18中施加静电场，借由合适的分离增强作用使聚氯乙烯和一部分塑料材料经由出口19排出。剩下的塑料混合物基本上由聚碳酸酯、聚苯乙烯及聚对酞酸二乙酯组成可作为塑料产品送至再利用。

若残余的塑料混合物希望进一步分离，也能借助于例如气源进一步分出轻物料部分(基本上含聚苯乙烯)及重物料部分(其余材料)。

若经由磁分离作用已使铁磁性部分从标的物中去除且从分离装置6排出的残余物料实质上只含铝，则亦能在分离作用12之前去除铝。为此，利用铝与塑料在密度上的大差异。此分离作用可由前述的下沉-漂浮分离步骤(如下沉步骤16)予以完成，必要时由水流予以协助。由此，从第二下沉-漂浮分离器12分离的下沉物料在涡流分离器15排出。

从残余物14中去除非磁性金属材料可以不用涡流分离器而通过磁选器实现。

图2表示前述基本方法的变形的流程图。其与图1的方法的差异在于：所谓的湿步骤I前接一个干式预备步骤II。在这里未详述的开包机之后所产生的以较密或疏松的堆状物形式送达的废弃物被送至筛网21进行分级，其网孔直径为例如180-200mm。作为中或细物料的筛下产品被送至磁分离机22，分离出铁磁性金属。接着，中及细物料送至第二筛网23，形成20mm筛片。这里的筛下产品24基本上为石头、砂子、玻璃及有机物部分，将其处理成掩埋物。筛上产品被送至风筛选25。于此回收的重物料能(但非必须)送往自动分类装置26，于此处通过光学红外线测试方法在废物流中自动地分类成例如液体包装用纸(出口27)及塑料如PET瓶(出口28)。剩下的残余送至湿步骤I，在此利用图1所述的基本方法进行分离。

在第一筛选步骤21分出的粗大物料被送至风筛选29，分离出基本上为大面积塑料片的轻物料30。

在风筛选29中生成的重物料必要时被送至磁分离机31，以分离粗大的铁磁性部分，接着送至湿步骤I。

在风筛选29中生成的基本上由箔片组成的轻物料30或只由大面积的箔片和/或大面积的塑料及纸板的粘接材料组成的轻物料，在粉碎步骤32前被预粉碎，接着送至湿步骤III，其结构及功能相应于湿步骤I。

在湿步骤III中形成的悬浮液基本上为纤维纸浆被送至湿步骤I的纤维分离装置7，进行相应的加工，如图1方法所述。

在湿步骤III中同样作为塑料混合物生成的固体物料首先在粉碎步骤11.1进行预粉碎，然后在分离装置12.1中至少分成二部分如图1的相对应方法步骤所述。

如图2所示，湿步骤I的粉碎装置11可后接一个所谓的重物料捕获机33，重物料34经此与来自容器2的出口4排出的重物料会合，接着送至磁分离器35。如图1所示，磁分离器35的筛上产品被导至涡流分离器15，于此处铝及其他非磁性金属被分离。

前述设置的重物料捕获机33及附加的磁分离器35亦能被设计在图1的基本方法中。

同样也可以采取图1中接在涡流分离器15后的、前述的处理措施。

Claims (17)

1.一种含至少一部分可再利用部分的废弃物的分解方法，该部分基本上含有塑料、纸板及金属，其中废弃物在水中在机械力作用下被搅拌而分解，其中废弃物中基本上为塑料部分的大的部分被粗大地粉碎，基本上为纸板的可溶部分被溶解并形成悬浮液，及其中作为重物料的金属部分从悬浮液分离，剩下的基本上为塑料的粗大固体材料与悬浮液一起排出以机械分离，而悬浮的细小固体材料通过除水分离。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，粗大固体材料在从悬浮液分离后用清水冲洗。

3.如权利要求1或2的方法，其特征在于，粗大固体材料在至少一下沉-漂浮分离步骤中根据其密度至少分成两个部分。

4.如权利要求3的方法，其特征在于，下沉-漂浮分离经调节而使聚烯烃塑料作为漂浮物料分离。

5.如权利要求1-4中任一的方法，其特征在于，下沉-漂浮分离是在离心场中完成的。

6.如权利要求1-5中任一的方法，其特征在于，粗大固体物料在进行下沉-漂浮分离之前至少进行另一次粉碎。

7.如权利要求1-6中任一的方法，其特征在于，下沉物料受到涡流场作用而分离出基本上为铝的非磁性金属。

8.如权利要求1-7中任一的方法，其特征在于，无金属的下沉物料在涡流层中松散，接着在一静电自由落下机中基本上分离出PVC部分。

9.如权利要求1-8中任一的方法，其特征在于，下沉物料在至少一密度分离方法步骤中至少分离成两部分。

10.如权利要求1-9中任一的方法，其特征在于，从悬浮液中分离出的重物料送至涡流场中，于此处分离出基本上为铝的非磁性金属。

11.如权利要求1-10中任一的方法，其特征在于，悬浮液在分离出粗大固体物料后进行纤维部分的分离并除水。

12.如权利要求1-11中任一的方法，其中废弃物的分解是通过在水浴中的搅拌成批完成且搅拌时间取决于分解等级。

13.如权利要求1-12中任一的方法，其特征在于，废弃物的分解是在前后相随的至少二个水浴中分批完成。

14.如权利要求1-11中任一的方法，其特征在于，废弃物的分解是通过在水中的搅拌连续地操作完成。

15.如权利要求1-14中任一的方法，其特征在于，在利用水分解之前或之后，通过磁性分离从废弃物分离出铁磁性部分。

16.如权利要求1-15中任一的方法，其特征在于，废弃物在利用水的分解之前进行一干式预处理步骤。

17.如权利要求1-16中任一的方法，其特征在于，分级至少为一步骤且通过筛选和/或风筛选完成，其中基本上只有经分级后可在水中分解的部分被送至水中。

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