處理固體廢料的方法

專利名稱：處理固體廢料的方法
技術領域：
本發明所屬的領域本發明涉及固體廢料處理領域，包括物料回收、再循環以及重復利用，在其優選實施方案中，還特別涉及固體廢料處理，從固體廢料物料流中分離組成物料，以及以其最高的效益和資源價值利用其組成物料。
本發明的技術背景幾乎在整個歷史中，人類一直在通過掩埋或將其傾到水體中來處理固體廢料，特別是城市廢料或垃圾，但是，最近人類認識到固體廢料的不適當處理會引起短期或長期的污染問題，所以固體廢料的處理成了日益關心的話題。從固體廢料中回收有用的資源是又一個因素，它導致了對適當處理方法和固體廢料利用的日益關心。在不同類型的固體廢料中，城市固體廢料，從其絕對體積和其組成的不同上看是具有特別意義的。
盡管通過掩埋來處理固體廢料至今一直是并將繼續是最廣泛的方法，但已經提出和利用了多種固體廢料處理方法。盡管在適當構造、運行和維持的掩埋場處理看起來好象是一種短期內相對安全的廢料處理方法，但是人們仍然關心即使是設計和運行得最好的掩埋場的長期安全性。傳統的掩埋場是用不透水的混凝土殼構造而成的，它能用作防止廢料滲濾到供水系統的隔板，但是混凝土殼的任何缺口都會導致整個包容系統的失敗。而且，處理固體廢料掩埋場的傳統設計和運行未能有效地利用廢料流組分作為資源再使用的潛力。
焚化是另一種方法，它也長期被用來處理固體廢料，有時是單獨使用，有時是和從燃燒熱回收能量一起使用，同樣，盡管提供了一部分的解決方法，并回收了焚化廢料的至少一部分資源價值，但焚化會產生空氣污染，對于回收許多廢料組分的資源價值來說，為熱能而利用所有廢料組分通常是一種極其無效的方法。
將城市廢物作堆肥處理(Composting)是另一試圖使用的方法。但是它未能提供一個對廢料處理問題的綜合性的解決辦法。盡管城市廢物中的某些組分能有效地被堆積分解掉，但是在整個堆肥過程中許多組分不再能生物降解，或者說將維持其有毒或有害特性。
原料分離再循環，即每一個廢料產生者從廢料流中將可再循環和/或可再使用的物料分離出來并單獨收集，作為固體廢料處理問題的有用的和有效的解決辦法被強有力地提出。原料分離再循環，盡管在從廢料流中分離出組分以利用它們的資源在價值上是有效的，但還是遇到了許多困難。
在城市廢料的這種特殊情形中，廢料的原料分離必須由每個產生廢料的家庭來做，廢料產生者參與詳細的分離程序的意愿通常是分離或再循環程序有效性的重要的決定因素。即使是在最有效的自愿再循環程序中，產生廢料的家庭參與所有廢料的原料分離也是不普遍的，而且所述參與隨著分離復雜性的提高而呈下降趨勢。由于城市廢料產生者在分辨物料上出現的錯誤問題也出現了，導致了回收物料的雜混，降低了分離的有效性。相應于雜混問題，通常致力于提高參與，已經提供了一些結合原料分離和收集分離方法的再循環程序，在結合程序中，從其它廢料中將再利用的物料分離出來并混雜在一起，當這些廢料從每一個產生者那里收集起來時進行附加的分離。然而，結合程序趨于降低廢料收集的速度，經常需要額外的人工，同時在效率上的任何改進最好也只是收益僅敷支出。
另一種用于城市再循環的，或單獨或結合由每一個廢料產生者進行分離的方法是收集后分離，在該方法中，在廢料從單個家庭中收集后至少進行一部分的分離過程。收集后分離的范圍包括基于對肉眼可見的廢料流的檢查和可再循環物料的辨認的簡單和不完全手工分離，以及利用和如對鐵類金屬的磁力分離、對非鐵金屬的感應電流分離(induction current separation)、和在如水箱中進行密度分離等技術的更復雜的自動化系統。這些分離技術的有效性和效率在很廣的范圍內變動，作為一個一般性的方法被證明僅部分地成功。當試圖解決固體廢料問題時，在許多傳統分離技術中使用相對大量的水也會產生環境水污染問題。
傳統的再循環和再利用方法還受到經濟問題的困擾，回收的或再循環的物料通常被證明比原始材料的成本更高，這至少是部分由于在破碎過程和利用設備之間的無效的處理和運輸、物料凈化的最后步驟的高成本，以及回收的物料的用途所造成的，而在這些用途中，它們必須直接與原始材料競爭。例如，通常可以理解回收后的物料的最好的再循環利用是使這些物料回復到其原始用途，以生產它們從廢料流中回收的相同產品，雖然這種整個環路的再循環可能是理想的方法，但是只要工業經濟能以較低的成本提供原始材料，回收后的物料的利用就會受到抑制，并且廢料處理問題就未得到解決。
還需要一種處理固體廢料的有效方法，特別是處理包括生活和工業廢料的城市固體廢料的方法，用來直接地解決和避免現有技術中的問題和困難。進一步說還需要一種有效的和成本上可行的方法來利用回收的物料，該方法應使最大回收和再利用廢料的目標和開辟這些物料的用途路徑的需要相一致，這些用途要能避免或消除與原始材料進行經濟競爭時的不利的抑制影響。
本發明的概述本發明提供了一種處理大量固體廢料的綜合性方法，保留了構成組分的資源價值，同時避免了與目前使用的處理技術相關的問題；該方法將來自原始廢料流的構成物料有效地分離成混合物料和/或為特定目標應用的單一物料支流，同時避免了與目前使用的分離技術相關的問題；該方法還利用回收和分離出來的物料生產所選擇和設計的有用產品，從而在沒有防礙這些利用的經濟上的缺點的條件下最大限度地利用回收的物料，本方法還將回收和分離后的物料用于生產并直接利用來自于廢料的有用能量。本發明方法被設計成通過三個基本的相互關聯的階段來實施，每一階段完成整個原始原料處理步驟中的一個必要工序，每一階段有一中間輸出，它形成了相關工序中下一階段的輸入。本方法的第一階段(有時稱之為階段I)接受來自收集的粗廢料，并處理整個物料流以調整廢料和保護所有組分的資源價值用于后續處理，第二階段(有時稱之為階段II)將組分分離成按用途選擇的物流，而第三階段(有時稱之為階段III)進一步純化物料的所選擇的部分，從廢料生產有用的原始和最終產品和由所選擇的物料產生能量用于運行處理設備。本發明三個階段可以在單個一體化的設備中以連續方式來實施，或者可以在三個獨立的設備或在所述設備的局部組合(Subcombination)中實施。本發明方法提供了大量的處理的靈活性以及在處理步驟中物料流動方面的靈活性，允許物料在整個處理中的選擇點從處理設備中排出，以直接使用或者發送后續處理步驟，繞過某些中間步驟，這種情況是由所選擇的物料利用方式所決定的。在處理步驟和物料流動方面所提供的靈活性使得該方法和所設計的處理設備能夠特別簡便地實施該方法，從而適應范圍很廣的粗廢料組成和寬范圍的物料利用方案，所以提供一種完全是綜合性的解決各種固體廢料處理問題的方法。
盡管本發明方法所提供的廢料處理設備的使用在現有技術中是未知的，但本發明方法的每一階段盡可能利用常規設備，以使設備的結構和操作便于實施該方法。本發明方法所代表的先進性，不僅在于所用設備的結構和本發明的每一獨立步驟的實施上，而且在于以先前未知的結合方式創造性地利用常規設備的有意義的局部一體化，在于進行先前未知的步驟組合以得到先前未知的結果。
在階段I，將進來的粗廢料處理和干燥到基本上為惰性的狀態，并使其體積和重量大幅度下降，以使得在必要時從經濟上考慮能便于將廢料送到適合的場所貯藏和回收資源。因為廢料流中所有的組分都保存下來了，所以，所有的組分都可以在本方法的第二和第三階段得以分離和利用。進一步說，由于處理過的廢料能容易地運輸和保存，組分能積累到一個足夠的量以支持后續的處理和利用并為其提供經濟上的根據。
在典型的城市廢物處理系統中，廢物從每個家庭和其它廢物產生者那收集起來，放到卡車上運到掩埋場或其它廢棄地點，在本發明的第一階段，利用了典型的收集方法，但是廢物是傳送到一個處理設備而不是廢棄掉。從最初的運輸工具上將廢料卸下，經過一個“破袋機(bag shredder)”打開垃圾袋或其它廢料容器，送到物料傳送系統，再開始以下的基本步驟。首先，整個廢料流通過一個磁力分離單元，在其中將所有鐵類金屬從物流中分離出來。必要時，也可以在該方法的這一步驟中從廢物流中分離出其它組分，可是這種初始的分離步驟是不必要的。廢料然后通過傳送帶系統下落到破碎機單元，再到一個粉碎機單元，在其中所有組分都被破碎和粉碎到通常是預先選定的均勻的物理尺寸。從破碎機和粉碎機單元出來的廢料被送到殺菌和干燥單元，在其中被殺菌并完全干燥致從廢料顆粒中除去幾乎所有的自由水分。從殺菌和干燥單元出來后，廢料可以直接傳送去開始本方法的第二階段，或者傳送到粘結和壓縮單元，在其中廢料在高壓下壓縮形成均勻的高密度塊料。在階段I的設備與階段II和/或階段III的設備從地理位置上看彼此隔開的情況下，或者在一部分原來處理過的廢料要儲存一段時間以備在鄰近的設備上使用的情況下，通常可以利用粘結和壓縮步驟。
如果利用粘結和壓縮步驟，在必要時可以向干的廢料顆粒群中添加粘結劑，使壓縮步驟能產生粘附的塊料，這些塊料在后續的處理和運輸中能防止破裂并維持所需的形狀。壓縮步驟之后，每一塊料都用塑料膜蜷縮(shrink)包裹，或者用普通的不透水阻隔材料涂覆(coated)。收縮包裹或涂覆有雙重作用，維持塊料的整體性和密封塊料阻止物料穿過阻隔層的轉移，防止廢料再水合和從塊料釋放例如灰塵之類的東西。
廢料的初步殺菌或失活是通過廢料在高溫下的完全干燥來完成的。優選從廢料去除幾乎所有自由水分及盡可能多的細胞內的水分，以得到幾乎完全干燥的廢料。不管是需氧還是厭氧的生物降解過程都需要水，所以物料脫水防止了干燥加熱后幸存的細菌或其它微生物的延續生物活性。然而，如必要或條件允許的話，在本發明的方法中可以結合使用多種其它的殺菌和/或除臭方法。這些方法包括添加除臭劑、化學殺菌、使用氣體或液體殺菌劑、微波殺菌、輻射殺菌，輻射殺菌的例子有用足夠強的伽馬(gamma)射線殺滅原存于廢料中的微生物。
盡管本發明方法能夠用來生產任何尺寸和形狀的最終廢料塊，但優選將塊料形成便于在穩定存放中水平或垂直連結的形狀。塊料的尺寸應選擇使得塊料能有效地放置到如單節機動有軌車或半拖車的運輸工具上來運輸。當等待在鄰近的設備上使用或等待運輸，和在到達不同的場所后，塊料可以直接接觸地放置，而沒有自由空間，使在給定的空間或地面上存放最大體積的塊料。
在本發明方法的階段II中，大量不同的構成組分被連續地自動地從在階段I中處理和調整過的固體廢料流中分離出來。應當認識到，當本發明的階段II在本方法的整個范圍內被優先或最有效地利用時，它可以被作為獨立的方法用于從廢料流中分離和分開物料，或者可以容易地和原料分離、結合的原料和收集分離，或初步的收集后分離技術相結合以回收未被利用的或該初步分離技術漏掉的物料。本發明的優選方案中，鐵類金屬至少大部分已預先從廢料流中分離了，但是階段II中的鐵類金屬分離，可容易地被認為是本方法的一個可供選擇的步驟。在如下的關于本方法階段II的步驟的概述中，假定要分離的廢料并沒有階段I中壓縮或密封，盡管階段II的處理能容易地用來破碎壓縮的物料塊。而這些物料塊是從遠離的階段I的設備運來的，或是在暫時存放后從鄰近的階段I的設備引入階段II的。
本發明的階段II利用了一系列的流化床和旋風分離器，用空氣的流動基于密度來分離物料，還利用了振動傳帶器基于密度分離物料，甚至企圖利用控制溫度的傳送帶來分離密度相近但熔點不同的塑料物料，使用流化床和旋風分離器來進行密度分離，用空氣作為分離流體，在分離過程中不用水，也不用洗滌水來凈化物料，所以消除了污染水的排放或釋放。此外，在本方法的優選方案中，用于分離的空氣通常在一密封系統中循環，所以基本上消除了相關的空氣污染。
在本發明方法階段II的實施中，經過預先粉碎至均勻粒徑并完全干燥所制備的廢料被送至第一組流體分離組件中，每一組件都包括流化床單元和旋風分離器單元。分離空氣被強制以控制的速度進入并從廢料流化床的底部至頂部穿過第一分離組件的流化床單元。當空氣穿過流化床流動時，它遇到并提升或流化補充到該床中的離散的顆粒，因此，較輕的顆粒被夾帶在空氣流中，并帶離流化床單元的頂部，再引入到串聯的第一分離組件的旋風分離器中。輸入第一流化床單元的較重的物料將不會夾帶入空氣流，而落入單元的底部，在那里它們被移出并送到第一分離組件的振動傳送單元。在第一分離組件的旋風分離器中，空氣被強制以控制的速度從分離器的底部到頂部穿過該旋風分離器。廢料被送入空氣流，當空氣遇到進入分離器的離散的廢料顆粒時，較輕的顆粒被夾帶到空氣流中，并從旋風分離器的頂部帶入一處于串聯的第一和后續的分離組件之間的轉換(transition)單元之中。在體積比旋風分離器大的該轉換單元中，離開旋風分離器的空氣的速度顯著降低，除塵埃和碎屑外，所有夾帶的物料都從空氣流中沉降下來。廢料顆粒被從轉換單元傳送至進料漏斗以引入到串聯的后續分離組件中。空氣被從轉換單元傳送穿過一過濾器以除去塵埃和碎屑，然后空氣在封閉的環中返回第一分離組件的流化床單元以重復穿過該組件的路徑。從過濾器中回收塵埃和碎屑用以處理或利用。從第一流化床單元送入第一旋風分離器的物流中的較重物料不會被夾帶入空氣流中而下落到該單元的底部，在這里它們通過一個鎖氣室(air lock)移出并傳送到與載帶來自流化床單元的較重物料的振動傳送器相同的振動傳送器上。
由于廢料顆粒通常具有均勻的尺寸，將顆粒分割成夾帶物流和非夾帶物流是基于顆粒的密度來進行的，所以顆粒的進料流量和分離空氣的速度都應控制在特定的范圍內，使得顆粒物料的每一分割都在預選的密度附近進行。因為廢料的密度是已知的和/或容易確定的，所以存在于每一夾帶和非夾帶物流中的組分能夠以一合理的高精度來確定和控制。在第一分離組件中，進入該組件廢料物流被分割成兩股物流，即包括所有密度在第一分離值之下的物料和重物流，和包括所有密度在該值之上的物料的輕物流。每一物流在后續的分離組件中被進一步精選直至達到所要求的分離程度。
較重的，即密度較高的物料流由傳送器帶離第一分離組件，再傳送到第二分離組件，該組件也包括流化床單元和旋風分離器單元。從概念上講，在第二分離組件中進行的過程與在第一分離組件中是相同的，其改動在于設備的容量和操作參數，以適應物料的體積和在第二分離組件中所要達到的密度分割。在第二分離組件中，來自第一分離組件的重顆粒物流進一步被精選成兩個物流，每一物流都包含具有在為第二分離組件而設定的控制密度之上或之下的密度的物料。這些物流之一或兩者可以在后續的分離組件中進一步處理，或送去儲存。
來自第一分離組件的輕物料流經一進料漏斗送入第三分離組件中，該組件也包括流化床單元和旋風分離器單元，在其中將物料再度通過密度分離分成兩個排出物流。這些物流之一或兩者可以在額外的類似分離組件中進行進一步的分離。在最后一個分離器之后，在最后的轉換單元中降低空氣流的速度，具有最低選擇密度的顆粒被允許從空氣流中沉降下來。然后分離空氣經過過濾器，過濾后的空氣返回到環路的起始處。
應當理解，空氣流動分離技術能用來將非均勻的廢料物流分離為多個物流，每一物流含有具有跨越一定目標范圍密度的物料，每一物流的密度范圍可以通過變動每一空氣流動分離組件的操作參數來選擇。
根據各自的底部物流的組成以及每一底部物流的預計用途，從每一分離器底部移出的顆粒可以被進一步地分離。用于進一步分離包含在每一底部物流中的組分的技術可以依據所涉及的物料的類型來選擇。具體技術包括，但不僅限于此，磁力分離，振動床分離和熔化分離。
在進入分離過程的廢料含有鐵類金屬和鐵類金屬在進入第一旋風分離器之前未被除去的情況下，其中沉降有鐵類金屬的底部物流可以通過一個常規磁力分離單元，以除去和回收鐵類金屬。
振動傳送器可以用來分離來自一個或多個初級分離器的沉降在同一底部物流中的具有不同密度的物料。在一種振動傳送器分離方法中，一個連續的傳送器，或者一連串的“無端”(end to end)傳送器中的每一個，在傳送器的整個寬度上都傾斜，使之一邊抬高于相對的另一邊，振動運動是從振動馬達轉換到傳送器的。物料被連續地在抬高的一側送到傳送器的前端。當傳送器移動時，沿傳送器的長度載帶物料，由于重力的作用，重(即密度更大)物料比輕物料更快地移動跨過傳送器的寬度，即可從傳送器的邊沿下落。由于送到傳送器上的顆粒尺寸是均一的，所以顆粒跨過傳送器的運動以及顆粒由此從傳送器上下落的位置是密度的函數。沿傳送器長度在不同位置落下的物料顆粒被收集起來，并傳送到后面的處理級或儲存起來。
其它技術，如熔化分離，被用來進一步分離具有相似密度但熔點不同的物料，例如不同類型的塑料。在熔化分離中，待分離的物料以基本上是一個顆粒的粒厚度送到一連串的傳送器上，一連串傳送器中的每一個通常都被加熱到等于特定類型的塑料的熔化溫度的溫度。熔點最低的塑料物料當與第一傳送器接觸時，開始熔化，這種類型的塑料顆粒便粘附在傳送器上。當第一傳送器轉動經過后輥開始返回傳送器環路時，未粘附的顆粒從第一傳送器上下落到串接的第二傳送器上，而粘附的顆粒仍然附著在傳送器的表面，直到它們被例如刮刀機械除去。這些步驟的順序在相對較高的溫度下用第二和后續的傳送器重復進行，直到所有的塑料物料都被分離和除去。
應當理解，根據能夠在每一步驟中達到的總的分離結果和分離特性，可以在本發明范圍內改變本方法階段II的操作參數以實現不同程度的分離。可以根據原始廢料流中物料的種類來進行這種改變或調節，從而調整參數，如變動初步分離的水平，或根據所要求的輸出物料的選擇和所要求的這些物料的分離程度來進行這種改變或調節。例如，可以設計或調節操作參數使得基本上完全分離和除去重的無機物料，如金屬和玻璃，以及塑料物料，用于出售或在該綜合方法的階段III直接利用，剩下大量的未分離的可作堆肥的有機物料并傳遞到階段III進行堆肥操作。在再一實例中，可以除去紙以用于階段III或賣給第三用戶進行循環造紙。當使用相同的機械設備時，本方法的階段II被設計得允許寬范圍的操作參數調節，提供了一個用于物料分離和資源回收的十分靈活的方法。
在本方法階段II中分離出的組成物料在階段III中作進一步的提純和/或混合，以生產工業上有用的產品，或用來產生能量，以便在實施本發明方法的設備中以各種方式使用和/或分配。階段III的優選方案包括幾個次級階段(Sub-phase)，每一次級階段都接受處理和分離后的原料，這些次級階段包括一個鋁成形擠出次級階段，以利用回收的鋁；一個使用溶劑萃取的塑料提純次級階段，以使回收的塑料聚合物還原成其原始單體，除去如催化劑、顏料和抗氧化劑等污染物和添加劑，并分離出單體樹脂以便在其它次級階段利用或賣掉；一個聚合/造粒次級階段，以便產生塑料用于其它次級階段或賣掉；一個塑料注射成型次級階段，以便在工業產品的生產中利用回收的塑料；一個塑料吹塑成型次級階段，以便在工業產品的生產中利用回收的塑料；一個塑料擠出成型的次級階段，以便在工業產品的生產中利用回收的塑料；一個復合擠出次級階段，以便混合具有較小獨立商業價值材料的和回收的塑料生產有用的復合材料，如木材代用品；一個燃料次級階段，以便混合具有較小獨立工業價值的可燃材料和來自塑料提純次級階段的低級可燃殘余物來生產有用的燃料；一個堆肥次級階段，以便使回收的有機物轉化為肥料并堆積分解在農業上使用。設計用來使廢料轉化為蒸汽以用于加熱和/或產生電力的化焚器/發電廠也與階段III相連。
鋁擠出次級階段、塑料注射成型次級階段、塑料吹塑成型次級階段、塑料擠出次級階段、堆肥次級階段和焚化器/發電廠次級階段作為獨立的過程，是常規的和相關領域技術人員所熟知的。本發明方法中的次級階段所蘊含的技術新穎性和進步性在于整個方法所包括的性能及由那些與階段I和階段II的物料處理和分離技術相關聯的實現工業生存能力的生產過程所獲得的效率的巨大收益。
在可以為本方法階段II的熔化分離技術所取代或與之相連接的階段III的塑料提純次級階段中，要被分離、提純和引入溶劑萃取反應器中的塑料物料及溶劑在選擇和控制的條件下被引入以溶解和解聚混合塑料物料中的一種。溶劑和還原到單體樹脂(monomericresin)的已溶解了的塑料以液態的形式排出反應器并傳送到過濾單元，而未溶解的塑料被傳送到第二萃取反應器中。液體溶液被迫通過過濾單元之中的一連串過濾器除去污染物和添加劑，而凈化后溶液送至溶劑回收單元。在溶劑回收單元中通過如真空蒸餾回收溶劑并返回儲罐中以備再用，而剩下的提純后的樹脂傳送到儲存容器中在后續步驟中使用或賣出。在第二溶劑萃取反應器的下游這些步驟以相同的方式被重復以分離和提純第二種塑料物料。根據原始塑料物流的組成和所要求的分離和提純規模，通過一系列萃取反應器、過濾單元、回收單元重復步驟的程序。分離出來的單體樹脂可以用作上面指出的包括復合擠出次級階段的幾個次級階段的原材料。
在復合擠出次級階段中，單體樹脂，例如(但不限于此)聚氯乙烯，通過添加聚合催化劑、顏料添加劑和其它必要的添加材料按常規被制備出來用于擠出。所制備的或活化了的樹脂被通過一個獨特的擠出模組件擠到一個連續中空成型工具(profile)中，該組件提供了一個當型材從模組件中擠出時將填充材料引入到擠出成型工具的空內部的內部通道。該填充物料是通過混合具有幾乎任意成分的由階段I和階段II制備的干燥廢料顆粒來制備的，同時用足夠量的來自階段III的塑料提純次級階段的單體樹脂或其適當的混合物包裹和圍繞這些顆粒。在廢物顆粒和單體樹脂混合后，添加合適的，優選加熱活化的聚合催化劑，將混合物泵送穿過模頭設備進入擠出型工具的內部，并且很快地從擠出模頭中排出。擠出成型工具中的剩余的熱量活化填充材料混合物中的催化劑，同時樹脂聚合密封并粘結剛性塑料基質中的顆粒。所得的復合材料切成要求的長度以備使用，通常作為木材代用品，在廣泛的領域中加以利用。由于復合材料主要含有廢料及有限量的塑性樹脂，所以能以很低的成本來生產，它十分適合于在常規使用木材的大多數應用場合下使用。
在燃料次級階段，不適于其它用途或超過了其它用途需要量而大量獲得的可燃廢物可以和在塑料提純次級階段中回收的低級可燃物料如石蠟混合，并壓縮成圓木、球或類似的形狀，在工業上作燃料使用。
本發明方法是從接受原始廢料開始，最后生產出廣泛而靈活可變的各種工業上有價值和有用的產品，它提供了一種對廢物處理問題的綜合性解決辦法，并達到了以下目的，基本上減少或消除了對許多固體廢料組份進行處理的需要；減少或消除了與固體廢料處理和加工相關的生物危害；提供了一種從固體廢物中分離和回收有用物料的經濟而有效的方法；實現了在工業上利用那些物料的資源價值的可行的方法。本發明方法的步驟和特性以及其初步方案結合附圖進行詳細描述。
附圖簡述

圖1是表示本發明方法階段I、階段II和階段III順序的流程框圖。
圖2是表示本發明方法階段I的步驟流程框圖。
圖3是描述實施本發明方法階段I的設備的側視示意圖。
圖4是描述實施本發明方法階段I的設備的俯視示意圖。
圖5是類似圖1的框圖，表示本發明方法階段I附加了一個可選的除臭步驟。
圖6是類似圖1的框圖，表示本發明方法階段I附加了一個殺菌步驟的第一個可供選擇方案，其中添加了化學殺菌劑。
圖7是類似圖1的框圖，表示本發明方法階段I附加了一個殺菌步驟的第三個可供選擇的方案，描述了輻射或微波殺菌的應用。
圖8是本發明方法階段I中可選擇生產的壓縮廢料塊的外形的實例的側向剖視圖。
圖9是本發明方法階段I中可選擇生產的壓縮廢料塊的外形的實例的俯視圖。
圖10是描述本發明方法階段II中第一和第二分離級的流程框圖。
圖11是描述本發明方法階段II中第一分離級的優選方案的步驟的流程圖。
圖12是本發明方法階段II中第一分離級優選擇方案的局部流程圖，描述了用于實施第一分離級步驟的設備。
圖13是描述適合用于實施本發明方法階段II的分離器組件。
圖14是本發明方法階段II的熔化分離步驟的流程圖。
圖15是描述適合用于實施本發明方法階段II的振動傳送分離器。
圖16是描述本發明方法階段III的優選方案的步驟和典型部件外形圖。
圖17是描述本發明方法階段III的優選方案的溶劑萃取分離單元的步驟的流程框圖。
圖18是描述適合用于實施本發明方法溶劑萃取步驟的溶劑萃取反應器的優選方案的示意圖。
圖19是描述實施本發明方法階段III的復合擠出過程的設備的示意圖。
圖20是描述實施本發明方法階段III的復合擠出過程的設備的另一可選方案的示意圖。
圖21是描述實施本發明方法的限定的可選方案的設備的示意圖。
圖22是描述實施本發明方法的第二個限定的可選方案的設備的示意圖。
附圖示意性地描述了本發明的聯合三階段方法的基本步驟和廢物通過用于實施本發明方法的設備的運動。附圖還示意性地描述了本發明方法的每一階段的步驟，描述了廢料通過用于實施每一階段的設備的運動，以及描述了優選有效操作每一階段和由此而及的整個方法的某一裝置的基本結構和操作方式。在如下的描述中，每一階段的步驟和操作都將依照附圖順序地描述，同時所選擇的非限制性可選方案和在本發明范圍內的可理解的改動也將得到描述。圖1是一個總的流程框圖，它描述了本發明方法的階段I、階段II和階段III的物料流動順序，其中每一階段都用相應的羅馬數字標出。
本發明優選方案的階段I包括如下基本步驟(1)從廢料流中磁力分離鐵類金屬并分割出分離后的金屬以進一步處理；(2)破碎和粉碎廢料到預定的均勻顆粒度；以及(3)熱空氣干燥廢料到預定的溫度水平。如下面所概述的，本發明方法也設想具有附加的可選步驟，(5)將干燥廢料壓縮成密實的獨立的塊料，和(6)單獨密封塊料以防止物料穿過密封隔層發生傳遞。
每一步驟都利用了某些設備去實現本方法階段I的操作，正如圖3和4所示，這些設備從概念上可分成如下的獨立組件磁力分離組件200，破碎/粉碎組件300，干燥組件400，必要的話，還有壓縮組件500和密封組件600。除非為了上述目的它們能容易地利用，否則，由于壓縮組件500和密封組件600對該優選方案是可選的，所以它們和優選方案的組件一起表示出來，但和那些組件分隔開以強調它們的可選特征，物料在所標識的組件之間由物料傳輸組件100移入、通過。
在本方法開始時，原始廢料從運輸車輛上卸下并引入階段I進行處理，優選通過一“破袋”單元101，在其中垃圾袋和其它容器被撕破或破碎釋放出廢料以保證它們易于處理。從破袋機101出來后，廢料被放置到傳輸器102上，它是一個如電動馬達驅動的常規連續帶系統。傳輸器102將原始廢料移到磁力分離組件200進行磁力分離，并在進一步處理之前從原始廢料中除去鐵類金屬。在優選方案中，磁力分離組件包括一個連續的磁化帶201，它圍繞下部輥202和上部輥203延伸。磁化帶201在傳輸器102上的廢料上方通過。當廢料中由鐵類金屬做成的，或含有一定量的鐵類金屬的組成物品向磁化帶201靠近時，這些物品就被吸附到磁化帶201上。當磁化帶201在上部輥203上移動時，鐵類金屬組分從磁化帶201上移走去儲存、運輸或進一步處理。非鐵金屬沿傳輸器102繼續前進，達到物料傳送組件100的斗式提升機系統103。
在磁力分離器組件200從廢料流中除去鐵類金屬之后，剩下的廢料被斗式提升機103傳送到破碎/粉碎組件300中，作為所有非鐵廢料還原的第一步，在其中廢料被碎到均勻的粒度。在本發明的優選方案中，破碎/粉碎組件300包括一連串的軸向安裝的旋轉破碎/粉碎切割單元，利用這一連串切割單元中的每一個都可進一步降低粒度直到得到最優的粒度。優選每一破碎單元與其它單元在結構上是獨立的，并被密封在一個適于當在破碎操作中激發了爆炸時遏制爆炸力的堅固的外殼內。預期這樣的爆炸可能損壞或毀壞其內發生了爆炸的破碎機，而且該外殼能防止或限制對周圍設備的損壞。作為非限制性的例子，由美國南卡羅來納州Sherd-Tech公司生產破碎/粉碎設備提供了適合的性能，由其它制造商提供的具有類似性能和容量的設備也可以。優選在破碎/粉碎組件300中得到最大粒徑為1/8-1/4英寸的最終顆粒。
破碎的廢料顆粒從破碎/粉碎組件300中排出，沉積到一個連續的帶狀傳送器104上，并被傳送到物料傳輸組件100的斗式提升器105，引入到干燥組件400中，在其中廢料被干燥以基本除去物料中的所有自由水分。在優選的方案中，從廢料中除水分將最終水含量降至百萬分之五到十，足以終止生物降解和其它生物活動，并將水含量維持在任何微生物可能恢復活性的水準之下。結果是廢料被有效地殺菌并呈現出生物惰性，防止了污染物的分散，使得這些物料能貯存一段時期而不會降解，從而不會破壞降解組分的資源價值。在優選方案中，干燥組件400利用熱空氣蒸發存在于廢料中的水分并驅散來自于廢料中的蒸汽，它包括傾斜旋轉鼓干燥單元401和流化床干燥單元402。來自干燥空氣制備單元403的加熱的去濕的空氣以與廢料移動方向相反的方向通過干燥單元402，然后通過干燥單元401，再返送回單元403以除去水分和加熱。干燥空氣制備單元403可以使用任何便利的水分去除系統，例如干燥劑干燥或冷凝。在本方法的優選方案中，在干燥單元401和干燥單元402中從廢物中除去大部分水分，完成干燥操作并在引入壓縮組件500之前暫時存放可變量的廢料。如圖所示，廢料從旋轉鼓干燥單元401由斗式提升機106傳送到流化床干燥單元402中。正如可用其它的設備來完成本發明方法的每步驟一樣，干燥單元401和402可以具有任何便利的常規的設計和尺寸，選擇的設備應適合于使選擇量的要處理的廢料達到優選的最終水含量。然而優選用于干燥組件400中的干燥空氣在一密閉回路系統中循環通過干燥單元401和402以及空氣制備單元403，防止從廢料中放出有臭味的空氣。干燥單元401和402的設計和選擇是在物料連續干燥操作領域人員所掌握的技術之中。
當廢料被干燥到所選定的濕度水準后，顆粒在一組合的設備內被傳送到該設備的階段II和/或階段III進行進一步的中間處理和利用，這些將在下面描述。物料也可以在引入階段II或階段III之前短期存放。在另一可選方案中，當處理的廢料要在進一步處理和利用之前存放較長的時間，或者要運輸到另一地點時，物料可以送到壓縮組件500，在高壓下壓縮成粘結的高密度的惰性廢料塊，塊料通常用數字10表示。通常優選將塊料成型為在每一表面上具有相互聯鎖的形狀的矩形固體，正如圖8和9所示，以便于將塊料以穩定的方式堆放。應當理解壓縮的塊料可以以本發明范圍內的任何方便的形狀來生產。將物料壓縮成塊料可以通過應用高壓使廢料限定在一定區域內來實現，并且可以通過一個或多個級來完成。在利用壓縮和密封步驟的另一方案中，從干燥組件400排出的物料沉降到物料傳輸組件100的進料漏斗107中，并從進料漏斗107分批送去壓縮。應當理解，在本發明的優選方案中，物料穿過壓縮組件500之前的設備的流動是連續的，而將處理過的物料壓縮成塊料是分批操作的。物料從進料漏斗107沉積到位于可動壓縮板502和壁503之間的壓縮室501中。壓縮板502被活塞504朝壁503驅動直到得到了壓縮物料的必要密度。優選將物料充分壓縮到基本上消除了顆粒間的空氣空間并消除從外部表面到塊料內部的通道，以阻止空氣和水進入壓縮塊料內部的任何移動。除利用壓縮壓力之外，還可以對壓縮室501使用真空以輔助壓縮期間從物料中除去空氣。
由于廢料已經減小到均勻的小粒度，所以不管是否使用真空壓縮，壓縮的結果是基本上消除了顆粒間的空氣空間而壓縮塊料在壓縮完成后表現有限的膨脹趨勢。然而，必要時，可以在壓縮之前通過用物料中添加粘結劑，或必要時用穩定劑處理壓縮塊料的表面來保護壓縮后塊料的穩定性。
在廢料壓縮成單個的塊料后，每一塊料都用保護材料密封形成結構上的阻隔層以防止物料從塊料傳遞到周圍環境或從周圍傳遞到塊料中，優選將密封組件600與壓縮組件500結合使用，當使用時，每一壓縮塊料都用熱縮塑料包裹并圍繞在整個塊料的周圍，再向包裹材料施以足夠的熱使包裹材料收縮并緊緊圍繞塊料。作為一種相對于熱縮包裹的一種可送方法，使用拉伸包裹也能達到同樣的結果。對每一塊料的密封除提供了物質傳遞的阻隔層外，還能穩定并維持每一塊料的形狀，通常還消除了壓縮前向廢料中添加粘結劑和進行塊料表面單獨穩定處理的必要性。應當理解，必要時可以應用收縮包裹密封之外的包裹方法和穩定處理方法。例如，可用可流動材料處理每一塊料的表面，可流動材料固化后形成具有足夠拉伸強度的不透水表皮以維持塊料的結構整體性。作為一種進一步的可選方案，可將一個側面開口的如由重塑料制成的成型的立方體襯套，在廢料進行壓縮之前放入壓縮室501彈出，再密封襯套的開口端。必要時，可以應用任何密封裝置，使用輔助的結構上的限制，例如周連的繃帶來進一步保證塊料的結構完整性。
前面描述的本發明方法中的階段I的步驟易于添加(其它步驟)和選擇方式。在一種可選方案中，可以應用對廢料的化學處理來控制臭味，更具體地說，正如圖5中參考數字700所指，在廢料進入破碎/粉碎組件300之時，向其施加嗅味控制劑，使得當廢料減小至小顆粒時臭味控制劑與廢料完全混合。當臭味控制劑和破碎/粉碎操作中生產的廢料小顆粒混合時，減少臭味的效果是最快的，基本上排除了從例如干燥步驟釋放惡臭味。
在另一可選方案中，可以向廢料中添加化學生物殺傷劑或殺菌劑以輔助抑制導致廢料降解的生物活性，正如圖6中參考數字800所指，這些藥劑可以添加到干燥單元402，在其中廢料的流化能得到添加藥劑與廢料快速而完全的混合。在可選的壓縮和密封步驟之前直接添加這些藥劑，提供了一個有后效的藥劑濃度，在儲存或運輸期間消除或抑制降解。為了取代在干燥單元402的引入，或者除了在后面引入這些藥劑之外，這些藥劑也可以添加到破碎/粉碎組件300中的廢料里，在粉碎期間和廢料干燥之前將廢料和藥劑充分混合。
除與優選方案干燥步驟相關的熱殺菌外，本發明方法還可以使用進一步的殺菌步驟，例如，將殺菌氣添加到干燥流體環路中，如單元403中，該氣體在閉合流路的干燥單元402中提供一部分，甚至是全部的流化過程，而該閉合流路的設置防止了這些氣體從設備中釋放出來。在再一可選方案中，當廢料在所選擇的處理設備組件之間傳遞時，結合物料傳輸組件100可以應用輻射殺菌和/或微波殺菌。圖7描述了輻射或微波殺菌的應用，如參考數字900所示，在干燥單元401和402之間，在斗式提升機106之前附加一個傳送/殺菌單元106S。伽馬射線輻射日益用于醫學殺菌，在本發明方法中利用伽馬射線輻射通常用于處理生物有害類的廢物，如醫學組織廢料、注射器等，有效而且安全。
如果使用了可選的壓縮密封步驟，在其之后，處理過的惰性廢料塊料可以運輸和/或儲存一段較長時間，再按本發明方法的階段II和/或階段III處理和使用包含于塊料中的物料。由于廢料通過處理呈現出有效的惰性，再由于塊料被密封，所以塊料內的物料與周圍環境隔絕，可以安全地長期存放而不會發生環境污染。此外，類似常規的場地掩埋操作，塊料可以放入坑道內并用土壤或其它材料復蓋。當要求利用形成塊料的物料的資源價值時，這些塊料可以容易翻出并移出坑道進行進一步的處理。即使塊料被保存很長一段時間，接近或超過了常規掩埋的設計壽命，環境污染的可能性也大大地降低了，但與常規的廢料處理和掩埋廢棄相比，后者的資源回收的靈活性就大大加強了。
本發明方法的階段II從概念上可以分為兩個物料分離級1)在一連串的分離組件中進行的第一分離級，使用加壓空氣作為分離流體，每一組件都包括一個流化床單元和一個旋風分離器單元；2)第二分離級，在其中初步分離的物料進行進一步的提純以分離并回收特定物料。應考慮到，正如上面所述，在將物料流引入階段II之前，鐵類金屬已在階段I中從廢料中除去了。
要按本發明方法階段II的優選方案處理的固體廢料以本方法階段I制備的松散、干燥的尺寸均勻的顆粒形式進入階段II。本發明方法是基于密度分離物料，所以為合適且有效地進行，引入分離的廢料應是基本上無水的，這一點很重量，這樣顆粒可以依據其自身的密度而不是吸收了水分后的密度進行分離。顆粒具有小而均勻的尺寸以及一致的外形這一點也很重要。每一顆粒在尺寸上應足夠小，因此具有足夠小的重量，便能在流化床裝置中容易地適于流化，在以與典型的旋風分離器一致的合理的速度移動的空氣流中適于夾帶。尺寸的均勻性是重要的，使所有具有某一特定密度的顆粒都具有相同的質量，基于物料密度通過其質量實現顆粒的分離。顆粒應具有一致的外形，使每一顆粒相對于流化床或旋風分離器中的空氣流具有相同的橫截面積。特別地，當在本方法階段I中處理過的廢料已經被壓縮和密封過，依據制備適當顆粒重要性，優選使用一個如圖12中參考數字1010所指的粉碎單元將壓縮塊料破碎，如果使用的話，就保證了物料以適合的顆粒一致性進入階段II的分離步驟，如果適當均一的顆粒直接從處理設備的階段I傳送到階段II，則粉碎機1010可以省去。
現在參看流程框圖10，它描述了物料按本發明通過分離處理，廢料以包含具有所有廢料組分的非均一混合物的單一物流進入階段II進行處理。廢料開始通過第一處理級，在其中基于密度利用空氣流分離物料。第一處理級包括多個空氣流動分離組件，每一組件優選包含一個流化床單元和一個旋風分離器單元。在由參考數字1100所指的第一分離組件中，單一進料物流被分離成三個物流，包括密度在預選值之下的物料的重物流，包括密度在第二預選值之上的物料的輕物流，以及包括密度在第一值和第二值之間的物料的中間物流。
在經過下面要描述的在振動傳送器上的第二級處理之后，來自第一分離組件1100的重物流和中間物流中的剩下的物料混合起來送到第二分離組件1200中。在二分離組件中，同樣包括流化床單元和旋風分離器單元，進入的廢料通過密度進一步分離成三個物流，重物流、輕物流和中間物流。在振動傳送器上的第二級處理之后，來自第二分離組件的重物流和中間物注臺的物料送到第二級進一步處理，或直接送到階段III或儲存。來自第二分離組件的輕物流也可以送到第二處理級，或階段III，或去儲存。
離開第一分離組件的輕物流進入第三分離組件1300，該組件也優選包括一個流化床單元和一個旋風分離單元，在此處進來的單股物流分離成一股重物流、一股輕物流、和一股中間物流。就象來自第一分離組件的重物流和中間物流一樣，來自第三分離組件的重物流和中間物流可以進行第二級分離處理并重新混合進入第四分離組件1400。來自第三分離組件的輕物流進入第五分離組件1500。在第四分離組件中物料分成三股物流，與流出第二分離組件的物料處理相似，所述三股物流可被進一步處理或被送入第III階段或貯存。
來自第三分離組件的輕物流在第五分離組件1500中進一步分離成三股物流。來自第五分離組件的輕物流直接地或經過第二級分離單元后使用或貯藏。來自第三分離組件的重物流和中間物流進行第二級分離，重新混合、并進入第六分離組件1600。象在前面的組件一樣，單股進入的物流被分成具有不同密度的三股物流，每股物流經過第二級分離或直接使用或臨時貯藏。
初級分離組件1100至1600的每一個都具有相同的總體設計，并包括一個流化床單元和一個旋風分離單元。參照圖13，闡明分離組件1100，標號1101表示流化床單元，標號1102表示旋風分離單元。分離組件1100還包括作為主要構件的進料斗1103和轉換單元1104。流化床單元1101包括床容器1105，空氣入口1106，收集蓋1107，物料導管1108。旋風分離器1102包括殼體1109，物料入口1110，空氣入口1111，鎖氣室1112，和物料導管1113。轉換單元1104包括室1114，物料出口1115，過濾器1116，和空氣返回管1117。
進入分離組件1100的物料沉降到進料斗1103中，所述物料從該斗中連續進入流化床單元1101的床容器1105中。空氣經過空氣入口1106被壓入床容器1105中并在床容器1105內分配，向上流過其中的物料床。隨著空氣流過物料床，顆粒被吹起，較輕的廢料顆粒被夾帶到空氣流中并攜帶進入收集蓋1107中而進入物料管1108，導管1108連接在流化床單元1101和旋風分離單元1102之間。床容器1105中的較重物料并不被夾帶到流經流化床的空氣中，而是從流化床中落下而從床容器1105中排出。
攜帶到空氣流中的較輕物料通過導管1108由物料入口1110進入旋風分離器1102，并遇到從空氣入口1111流經殼體1109的空氣流。進入旋風分離器1102的物料中的較輕的物料被夾帶到旋風空氣流中，并經導管1113從殼體1109中帶走。太重的不能被夾帶到空氣流中的物料落到殼體1109的底部，并經鎖氣室1112除去。
空氣和夾帶的廢料顆料經導管1113流入轉換單元1104的室1114中。室1114有足夠大的體積使得進入室1114的空氣降低速度，使所夾帶的顆粒從空氣流中落到室的底部，并經物料出口1115排出轉換單元1104。排出的物料落入分離組件1300的料斗1303中。空氣經過濾器1116排出室1114，所述過濾器除去空氣中的灰塵和其它細料，排出的空氣經空氣返回管1117導入流化床單元1101，形成封閉的回路。
另外的分離組件1200至1600的設計與分離組件1100基本相同，針對以標號“1100系列”表示的分離組件1100的構件的描述同樣適用于分離組件1200至1600的構件。流化床和旋風分離器除了完成有效的物料分離外，還有有效的清洗作用。要重新使用的回收的物料象該方法第III階段一樣，一般需要在分離和回收后進行徹底清洗，而現有技術是使用大量的水進行清洗。在本發明方法的第II階段處理中，在流化床單元和特別是旋風分離單元中，顆粒懸浮在空氣流中并被空氣流攪動，所述攪動導致顆粒相互之間以及與裝置構件之間反復碰撞。這樣碰撞的結果是顆粒被擦洗，而且顆粒表面在顆粒移動經過該設備的過程中被徹底清洗。由該清洗產生的灰塵和其它細的污染顆粒被過濾器1116從空氣物流中除去。
在本發明的優選實施方案中，形成流化床單元1101和旋風分離單元1102中較重物料流的未被夾帶到分離組件如組件1100的空氣流中的廢料，在被引入后續的第一級分離組件之前進行第二級處理，或者使用或臨時貯藏來自上述物料流動途徑中的最后的第一級分離組件的所述物料。在該優選的實施方案中最初的第二級處理利用振動傳送器如圖13中以標號1701表示的傳送組件。如圖15所示，來自流化床單元1101的較重物料流落到傾斜的振動帶1712的帶路徑的起始處。密度較大的物料顆粒移動跨過斜面，比密度較小的物料更快地從帶上落下，所以沿帶路徑的長度的卸出位置與密度成比例。從旋風分離器1102經鎖氣室1112排出物料的密度低于從流化床1101落到帶上的物料，并落到沿帶路徑較遠的位置上的振動帶1712上，在所述位置上那些物料的密度一般與保留在進入位置的帶上的物料密度相一致。從帶的邊緣落下的物料按密度區收集并經過如導管1713和1714送入貯存。保留在帶上經過帶的路徑的具有足夠低密度的物料從該組最后的組件經圖13的導管1715被送到下面后續的第一級分離組件，或被送至第III階段或臨時貯藏。
從第一級分離組件排出的分離后的物料流還可以進一步進行除組件之間的振動傳送二級分離之外的第二級分離處理。以圖12中的單元1702至1711表示的振動帶分離單元，可以被用作上述的物料的后續使用之前的進一步的密度分離，或者可以使用其它的分離技術。每個振動分離單元1702至1711包括與上述單元1701相同的普通構件。
在本發明的方法的一個實施方案中，使用“熔化分離”形式的第二級物理分離來進一步分離具有不同化學組成的塑料物料，這是以熔點為基礎的分離。如圖14所示，以標號1800表示的熔化分離單元包括一系列被加熱的帶1801至1805。每個這樣的帶在其上表面被加熱到與特定種類的塑料，如驟氯乙烯、高密聚乙烯等的熔點相一致的特定溫度。帶1801被加熱到最低溫度，帶1805被加熱到最高的溫度，并且中間的帶被加熱到依次增加的中間溫度。一般來說雖然不同種類的塑料可能有非常相似的密度，但是它們有不同的熔化溫度，所以一種特定的塑料會在每個帶所保持的溫度下熔化，但在較低溫度下不熔化。混合的塑料顆粒物流或者包含混合塑料顆粒的物流被送到單元1800，并置于移動帶1801上形成一單層，使每個顆粒與帶表面相接觸。隨著物料被帶1801攜帶，熔點為帶1801的溫度的塑料顆粒開始熔化并附著到帶的表面上。當帶移動經過其上輥時所有未粘附的物料從帶1801落到帶1802上，同時粘附的顆粒保留在帶1801上，開始緊接著每段帶的連續回路的返回部分。在經過上輥后，帶表面稍微冷卻到所粘附的塑料的熔點之下的溫度，使顆粒再固化。顆粒從帶1801上被刮板1806刮掉并經導管1807排出該單元。對每于后續的帶組件重復相同順序的表面熔化、粘附、冷卻、和除去特定種類的塑料顆粒，分離后的塑料經除1807外的導管1809、1811、1813和1815排出單元1800。其余的物料經導管1816排出分離單元。由于按本發明方法加工的物料顆粒已在第一級分離組件中徹底清洗，從熔化分離單元1800排出的塑料顆粒是干凈的而且每個塑料物流不含污染物。從而可以使用該塑料物料而無需進一步清洗，從而免去了與洗滌和其他清洗技術有關的費用和污染問題。
來自第一級和第二級分離的分離后的物料被送入地下倉庫或其它適合的貯存單元，以標號1900及單獨描述的1901至1934表示，這樣貯藏以備后續使用或出售。應當注意的是所述貯藏單元的數目并不受限制，實際所用的數目將由分離范圍和該方法的使用者希望分別貯藏的物料數量來確定。優選的是貯藏單元設在該法第II階段和第III階段之間，以平衡物料流量。如下所述，本發明方法的第III階段在設計和操作方面是可變通的以適應由回收和分離的物料生產各種最終產品，而且所希望的是所用的各種物料的量可隨時間而改變。貯藏單元提供使經第III階段的任何給定物料的可能的較不規則的流動能適應來自本方法的第I階段和第II階段的物料的相對規則的流動的容量。
在該方法的優選實施方案中，以圖16表示的第III階段包括相關聯的和分立的次級階段，如此選擇以利用該法的第I和II階段所處理和分離的物料的資源價值。主要的次級階段包括以標號2100表示的鋁擠壓次級階段，塑料提純次級階段2200，塑料聚合/造粒次級階段2300，塑料注塑成型次級階段2400，塑料吹塑成形次級階段2500，塑料擠壓次級階段2600，復合抗壓次級階段2700，燃料次級階段2800，和堆肥次級階段2900。一個用于將廢料轉化成用于過程加熱和/或發明用的蒸汽的焚燒爐/發電單元3000也與第III階段有關。
在鋁擠壓次級階段2100中，在第II階段分離的鋁物料被送至一個次級階段單元，在此處鋁被加熱到成為液體的足夠溫度，并經過一個或多個常規的鋁擠壓模施加壓力以產生用于如建筑工業的鋁產品。本領域的技術人員應當理解所回收的鋁物料可以與從本方法的第II階段回收的其它物料或者與來源于本方法之外的物料制成合金，而且常規的金屬擠壓技術可被有效地用于由次級階段2100制備最終產品。本發明方法中的次級階段2100能制備具有商業價值的有用的鋁產品，該產品沒有與中間出售和回收的鋁廢料送至單獨的設備有關的缺點。被輸送到和用于次級階段2100的鋁物料可包括鋁容器，或者鋁容器可在第I階段的處理步驟之前從廢物料流中除去，這可由使用者自行決定。
本方法的塑料提純次級階段2200提供了一種在非常高的精度和可靠性下達到塑料的完全的和受控的分離的方法。次級階段2200的分離技術是以在受控的溫度和壓力條件下塑料在各種溶劑中的溶解度為基礎的。在每種目的物料被溶解后，使塑料解聚成各自的單體樹脂，溶劑/樹脂溶液被過濾以除去雜質和添加劑如催化劑、顏料、抗氧化劑和阻燃劑，回收溶劑，并將液態樹脂送去貯藏以備后續使用或銷售。因為不同的塑料種類，以及甚至同樣種類中不同的組成在給定的溶劑中有不同的溶解度，所以可以有效地利用溶劑萃取以從非均質混合物中連續除去特定組分。已經發現二氯甲烷在適當的溫度條件下使用時對于大多數物料來說是一種有效的溶劑，并且還發現溶劑溶解不同的塑料物料的能力可通過調節反應的溫度和壓力來控制。
圖17表示一種用于實現本發明方法的塑料提純步驟的設備的典型的實施方案。提純在一系列處理管路中進行，所述管路在結構和布置方面基本相同，所以將只描述八個處理管線的一個，而且應當理解該描述適用于該設備中所用的其余的處理管線。還應當注意到雖然附圖中表示有8個處理管線，但處理管線的實際數目將為每套裝置設定。參照圖17，要被提純的塑料物料的混合物首先被引入溶劑萃取反應器2201中，將二氯甲烷或其它所選的溶劑加到反應器中并與塑料混合物緊密接觸。反應器的溫度和壓力控制到所選定的值，該值由要被溶解到反應器中的塑料的組成和所用溶劑的性質確定。含有特定的塑料樹脂和溶劑的溶液從反應器中排出并送到貯罐2202中。未溶解的塑料物料從反應器中取出送到下一個處理管線的反應器。將貯罐2202中的溶液送到過濾單元2203中，在該裝置中雜質和添加劑被一系列過濾元件截留。過濾后的純化的溶液被送到溶劑回收單元2204，在該裝置中絕大部分溶劑通過如真空蒸餾被回收。回收的溶劑被送到中央溶劑貯罐2205中，并且回收的和提純后的樹脂被送到貯罐或貯藏單元2206中。其它的貯藏單元以標號2207至2213表示。
雖然可以在本發明方法的實施中全用各種溶劑萃取容器，但一種反應器的優選實施方案以圖18表示。反應器2201被劃分成一個上段2214和一個下段2215，在它們之間設有一個濾網2216。兩段優選用法蘭連接，以使它們容易拆開更換濾網。為了控制溫度，反應器的上段被蒸汽夾套環繞。塑料物料混合物經入口管2218引入反應器，并且溶劑經溶劑管2219進入。隨著目標塑料在溶劑中溶解，溶液穿過濾網進入下段2215，并經帶閥通道2220進入排放池。然后溶液可經溶液出口管2221反應器中排出，并送入貯罐2202，所述管2221也設有一個閥。反應器中的可能成漿狀或泥狀的未溶解的塑料物料經帶閥的塑料殘留物出口管2222排出，并被送入下一處理管線的溶劑萃取反應器中。反應器中濾網的優選的傾斜設置有助于除去未溶解的物料和促進每個處理管線以連續而不是間歇的處理方式操作。壓力控制管線2223與反應器2201連接以便控制反應器內的壓力，從而使溶劑的沸點得到控制。對于一種溶劑如二氯甲烷，溶劑活性隨溫度改變，而且塑料物料對溶解的敏感性也隨溫度改變。通過控制反應器中的溶劑與塑料物料的反應溫度可以實現對處理的溶解動態的精確控制。為了實現在寬范圍內有效地控制溫度，對反應器加壓或減壓使溶劑沸點升高或降低，從而達到所希望的反應溫度而溶劑不沸騰。
本發明方法的聚合/造粒次級階段2300為該方法的次級階段2200中回收和提純的塑料物料提供了幾種產品生產出路之一，并且允許該方法的使用者生產生產化學純度接近純物料的塑料球粒，用于直接銷售或作為后續的產品生產次級階段的原料。在次級階段2200中分離和純化的單體樹脂從中間貯罐中排出并聚合，擠出，造粒，這是按照本領域中技術人員公知的常規技術進行的。
在注塑成型次級階段2400中，出自聚合/造粒裝置2300的任何適宜種類的塑料球粒被用于經常規注塑成型技術生產最終產品。造粒后的回收的塑料的高純度和直接可得性使本發明的該方法的使用者能生產各種商業上的具有高質量和經濟價值的注塑成型產品。在該方法的次級階段2500中使用常規吹塑成型技術生產產品以及在擠出次級階段2600中使用常規擠出技術生產產品可以得到易得、高質量和原料低成本這些同樣的優點除了通過常規成型和擠出技術生產工業產品以外，本發明的方法提供一種以非常低的成本，利用以前認為無價值或甚至有負價值(即處置費用)的廢料生產高級復合材料的手段。在復合擠出次級階段2800中，具有差不多任何成分的廢料顆粒與少量塑性樹脂粘合劑混合，催化，并泵入空心的擠出后的塑料殼體中，于是粘合劑在殼體或外層內聚合形成硬芯，所得的復合材料是非常有用的，并且很好地用作低成本的木材替代物，具有非常廣泛的用途。該復合材料在一種復合擠出過程中制備，在該過程中，殼體或外層和芯同時或連續成型。
一種用于實現該方法的次級階段2700的設備表示在圖19中，用于經復合擠出過程制備復合材料。所示的設備包括兩個同樣的螺旋驅動擠出進料單元2701和2702，每個單元將加熱到適宜的流動溫度的塑料材料加入到一個擠出模頭單元2703中。模頭單元2703包括進入和離開壓力平衡多總管的兩個入口和兩個出口，用于將塑料物料從模的相對側加入擠出模頭中，從而留出模頭的中心部位用于填充材料供料管2704延伸經過模頭中心。單元2701和2702按常規設計，而且使用兩個單元是為了高流量供給塑料物料使擠壓生產速度最快，同時保持為確保適當地擠出均勻且連續的殼體所需的精確控制。應當理解可以使用任何適宜的塑料物料來生產所述復合材料殼體，或者外層，但優選使用聚氯乙烯，因為它有抗降解性和適宜在暴露的環境中使用。所用的形成復合擠出物殼體的塑料物料以球形或粉狀從如儲料單元2705供給2701和2702，并且優選從聚合/造粒次級階段2300供給。
在混合單元2706和2707制備用于復合擠出物的芯的填充材料和粘合劑。所選的用于填充材料的干物料優選從該方法的第II階段的貯藏區1900取出引入混合單元2706。通過選擇含于填充材料中的物料的性質可以將芯物料的單位質量和密度控制在所說明的。寬范圍內，但是應當注意任何基本上干燥的含任何成分的粒狀物料或混合物都可成功地被使用。在所述設備中，輕物料從儲料單元2708加入混入單元2706，而且重物料從儲料單元2709加入。填充材料可以直接加入混合單元2706，或者可以在一混合料斗如示為2710的單元中預混合。混合單元2706和2707是大容積螺旋式混合器，每個單元優選分別設有雙螺旋單元2711和2712。單元之間的流量在輸送導管2713內控制。
隨著填充材料在單元2706中混合，粘結材料從噴霧單元2714被引入，該單元噴射的液態粘結劑開始分布到填充材料中以實現每個填充材料顆粒與粘合劑的徹底混合和涂敷。粘結物料是一種塑性樹脂，優選從塑料提純次級階段2200排出的塑性樹脂，而且優選與用于形成復合材料殼體或外層的塑料是相同種類。所希望的是粘結物料與外層物理和化學結合形成復合材料以確保該結構的物理完整性，而且還可使用物理聯鎖裝置(如槽或在外層成形的聯鎖凸出物)。
可以直接從次級階段2200貯藏單元或經儲料單元2715傳送粘結物料樹脂，所述樹脂與催化劑和其它添加劑如顏料和阻燃劑混合，所述催化劑優選是加熱活化后的，所述添加劑是從儲料單元2716、2717、2718取出的，混合后送入常規混合器2719，然后粘結劑被噴入干燥填充材料中。將熱活化的催化劑引入粘結樹脂中后，重要的是不能允許芯物料過早地達到活化溫度，而且至少混合單元2707應當是冷的。根據特定設備中所用的設備設計和混合單元2706中的芯材的停留時間，單元2706也可以是冷的。
芯材從混合單元2707加入并被壓入供料管2704，該管延伸經過并伸出模頭單元2703。當復合材料的殼體或外層從模頭單元2703擠出時，借助于螺旋2712將芯材壓入空心內，控制填充內部容積的速度控制為與外層的擠出速度相一致。供料管2704從模頭單元2703向擠出方向延伸一段足夠的距離以允許外層冷卻足以固化成形，這樣防止外層“膨脹”。然而重要的是芯材必須被壓入外層內部，同時塑料物料要足夠熱以活化粘結催化劑并實現粘結劑的令人滿意的聚合。由于這些因素的重要性，供料管2704從模頭單元2703延伸的距離優選是可調整的。
另一個復合擠出設備的實施方案表示在圖20中。在該實施方案中，混合單元2706和2707是雙重的，并且以標號2706a和2706b以及2707a和2707b表示。其它的與混合單元有關的構件也是雙重的，并且通過在數字上加上字母“a”和“b”以區別于圖19的單個構件，而且從附圖上更容易看清。在該實施方案中，該混合單元是雙重的以按一種可供選擇的方案生產復合材料。在該可選擇的材料中，外層如上述擠出，但內部填充有雙重芯，該芯包括一個從外層的內表面向中心延伸的外芯，和一個填充內部中心部位的內芯。復合材料的這種雙重芯設計允許制得具有不同性質如密度的內芯和外芯，并且主要用于生產具有較大模截面尺寸的擠出品。例如，可以制備具有高密度外芯以增加強度和剛度，以及低密度內芯以減小最終產品的重量的擠出品。應當認清，其它各種芯的組成也是可以使用的，以達到其它目的。
通過將芯材經過兩個供料出口壓入包層擠出物的內部制備雙重芯。按圖20所示，供料管2704b在模頭單元2703內或在進入模頭單元2703之前分開，并被變形為環形結構，從模頭單元2703向外延伸。以環流方式沿外層內表面從供料管加入外芯材料。供料管2704a延伸穿過模頭單元2703，并且內芯材料經過供料管2704a加入的方式與前述相同，所述芯材填充未被外芯材料占據的內部部位。因為外芯材料未充滿整個內部容積，從而使外層變形的傾向減小，所述外芯材料可以較早地加入內部，或更接近模頭單元2703。然后在加入外芯材料之后，外層已冷卻到足以保持其構形時，將內芯材料加入剩余的內部容積內。如果需要，在引入外芯材料之前，外層的內表面可以涂有粘合劑或其它粘結材料以幫助外層和外芯之間確保良好粘合。粘合劑之類的如果使用的話可取自儲料單元2720并經進料管2721供給。
對于本發明方法的使用者來說，可燃燒廢物成分的易得性和非常低的成本使得這樣的成分轉化成商業上出售的燃燒料產品在經濟上是可行的。在燃料次級階段2800，來自第II階段的可燃燒材料如低級紙、木材之類與在塑料提純次級階段2200回收的低級物料混合。更具體地說，與低密度聚乙烯的分離和回收有關的溶劑提純步驟產生鏈烷烴化合物，這是聚乙烯部分降解的結果。雖然所述鏈烷烴在商業市場上幾乎沒有直接的材料價值，但它們含有熱值，而且它們的物理性質能使它們和其它可燃材料相合生產壓縮的燃料產品。將物料如紙、木材或其它可燃料與回收的鏈烷烴混合，并壓縮形成具有任何具有任何方便的構形的相對密實的塊。當混合物壓縮時所述壓縮部分地熔化了鏈烷烴，而且壓縮取消后所得結構仍然保持。
不適宜的或可得的數量超過其它次級階段中的產品制備所需部分的有機廢料組分可通過次級階段2900的堆肥法制成農用品。本領域的技術人員公知的常規堆肥技術可用于本發明方法的該次級階段中。因為送至堆肥單元49的物料已經過第II階段的處理，與固體廢料堆肥中的有害物料有關的問題在很大程度上被避免，而且得到的堆肥產品的質量可保持為高的水平。
焚化爐/發電設備3000為本發明方法的使用者提供了回收廢料的焚值的能力，所述焚值是指不適于使用的或所產生的量是不可用的。這樣的物料在高效和適當控制的焚化爐單元中用作燃料以使過程熱和/或發電產出蒸汽，降低了用于實施本方法的設備的操作費用，并提高了該方法的總效率。這樣的焚化/發電單元的實現廢料的有效燃燒而無顯著的環境問題的設計和操作，是本領域的技術人員熟知的。
除了上述變化和選擇方案外，本發明的整個方法容易為滿足特殊的需要所特別設計的特殊設備而進行改變。所希望的是例如由于多種原因利用該方法的簡化的實施方案可能是有利的。本發明的方法的兩個簡化的實施方案表示在圖21和22中。在圖21的實施方案中，本方法的整個第II階段或分離階段被省略，而且第III階段減少為上述復合擠出次級階段。在該實施方案中，按本法的第I階段干燥并粉碎成均勻粒徑的處理后的廢料被直接加到復合擠出設備，如圖19所示的設備中。由于本法的優選實旋方案的第II階段的物料分離步驟被省略，形成復合材料外層的塑料和用作芯中的粘合劑的塑性樹脂可以被引入該設備中。塑料和塑性樹脂可以從實現本發明的完整的實施方案的有關設備得到，或者可以從其它來源得到。
在圖22的簡化的實施方案中，使用有限范圍的分離階段將來自第I階段的物料分離成重物流和輕物流，而且這些分離后的物流被引入復合擠出設備中。物料分離成輕重組分能使用圖20所示的復合擠出設備的可供選擇的實施方案生產具有雙重芯的復合材料。而且，用于外層的塑料和用于芯的粘合劑的塑性樹脂可以從實現本發明的更廣泛的實施方案的設備中得到，或者從任何可得到的來源得到。
應當注意到本發明方法的設計在執行該方法的步驟方面有內在的靈活性以適應本法的階段劃分成單獨的設備，并且相似地適應本方法的步驟和次級階段的劃分。本發明的方法還設計成適應實現有限范圍的本方法的設備初始結構，所述初始結構后來經過增加階段和/或次階段而擴充。例如(僅僅作為例子)，第I階段的設備可以是初始的結構，并將處理后的物料壓成塊并貯藏；后來構造第III階段的復合擠出設備以使用當前處理的物料和貯藏物料；可以緊接著構造第II階段的設備用于分離物料；然后增加第III階段的其它次級階段，所有這些都在補充的綜合計劃之下，該計劃允使用者立即開始緩解固體廢料問題，并根據經濟因素和需要逐步進行更廣泛的處理。
前面的對本發明方法的優選實施方案和某些可供選擇的實施方案和變化的描述，以及對適于實現本發明方法的設備的描述是說明性的，但并不用于限制的目的。本發明的方法允許進行各種其它的增加、組合和改變，而且還允許使用能完成本法步驟的可供選擇的設備設計，但均不脫離權利要求所述的本發明的范圍。
權利要求
1.一種處理固體廢料的方法，回收所述廢料的組成成分，并從由所述成分制備有用的物料，該方法包括下述步驟機械破碎固體物料將廢料減小成預先選定的最大尺寸以下的碎塊；機械粉碎廢料碎塊將所述碎塊減成具有預先選定的大體均勻尺寸的顆粒；將廢料干燥以去掉其中的水分；將所述廢料引入第一分離單元，并將該物料分成第一股低密度物流和第一股高密度物流；將所述第一股高密度物流引入第二分離單元，并將所述第一股高密度物流分成第二股低密度物流和第二股高密度物流；將所述第一股低密度物流引入第三分離單元并將所述第一股低密度物流分成第三股低密度物流和第三股高密度物流；收集第二股高密度物流中的物料；收集第二股低密度物流中的物料；將第三股高密度物流引入第四分離單元，并將所述第三股高密度物流分成第四股低密度物流和第四股高密度物流；將所述第三股低密度物流引入第一分離單元并將所述第三股低密度物流分成第五股低密度物流和第五股高密度物流；收集第四股高密度物流中的物料；收集第四股低密度物流中的物料；收集第五股低密度物流中的物料；將所述第五股高密度物流引入第六分離單元，并將所述第五股高密度物流分成第六股低密度物流和第六股高密度物流；收集第六股高密度物流中的物料；收集第六股低密度物流中的物料；和利用所選的物料由其制備有用的產品。
2.權利要求1的方法，包括在干燥所述廢料之前進行另外的磁力分離步驟，并從所述廢料中除去鐵類金屬。
3.權利要求1的方法，包括在機械破碎所述廢料之前使所述廢料經過一容器打開裝置以從廢棄容器中移出所述廢料，并且從所述廢料中磁力除去鐵類金屬。
4.權利要求3的方法，其特征是所述容器打開裝置包括一種機械破碎設備。
5.權利要求1的方法，包括在干燥所述廢料之前進行另外的向所述廢料中加入化學臭味控制劑的步驟。
6.權利要求1的方法，包括在壓縮所述廢料之前進行另外的使所述廢料滅菌的步驟。
7.權利要求1的方法，其特征是所述廢料由粉碎而減小的顆粒尺寸在約1/8至約1/4英寸范圍內。
8.權利要求1的方法，其特征是在所述第二級干燥組件中所述廢料被降低濕含量后的最終濕含量在約百萬分之五至約百萬分之十范圍內。
9.權利要求1的方法，包括在干燥所述廢料步驟和將所述廢料引入第一分離單元之間進行下述附加步驟壓縮所述廢料以產生多個密實的、單個的具有均勻構形和尺寸的塊；用一種空氣和水基本上不能透過的包裹材料包封所述的每個塊；以所述壓縮的且被包封的塊的形式儲存所述廢料一段時間；和破碎所述每個塊并使廢料恢復具有均勻尺寸和構形的干燥、疏松顆粒的狀態。
10.權利要求1的方法，其特征是分離設備進一步包括一組振動分離單元，每個單元通過連續除去具有逐漸增加的密度的物料顆粒而將進來的物料顆粒流分成兩股或多股密度不同的排出物流，而且該方法包括下述附加步驟將第二股高密度物流引入第一振動分離單元并將所述第二股高密度物流分成多股物料流，每股物料流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；將第四股高密度物流引入第二振動分離單元并將所述第四股高密度物流分成多股物料流，每股物料流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；和將第六股高密度物流引入第三振動分離單元并將所述第六股高密度物流分成多股物料流，每股物料流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料。
11.權利要求10的方法，其特征是分離設備進一步包括另外的振動分離單元，每個單元連續除去具有逐漸增加的密度的物料顆粒而將進來的物料顆粒流分成兩股或多股密度不同的排出物流，而且該方法包括下述附加步驟將第二股低密度物流引入第四振動分離單元并將所述第二股低密度物流分成多股物料流，每股物流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；將第四股低密度物流引入第五振動分離單元并將所述第四股低密度物流分成多股物料流，每股物流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；將第五股低密度物流引入第六振動分離單元并將所述第五股低密度物流分成多股物料流，每股物料流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；將第六股低密度物流引入第七振動分離單元并將所述第六股低密度物流分成多股物料流，每股物料流包括密度在單獨預選的范圍內的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料。
12.權利要求11的方法，其特征是至少一種所收集的物料流包括兩種/或多種具有不同成分的塑料，而且所述塑料具有不同的熔點，并且為了從所收集的物料流中分離出每種這樣的塑料，本方法進一步包括以下步驟將包括這樣塑料的物料放到第一輸送帶上，該帶被加熱到等于第一種要被分離的塑料的熔點的第一溫度，從而使所述第一種塑料部分熔化并粘附到所述第一輸送帶上，未粘附的物料從所述第一輸送帶落到第二輸送帶上，從所述第一輸送帶除去所粘附的塑料，并且回收這樣的物料以備使用或貯藏；將所述第二輸送帶加熱到等于第二種要被分離的塑料的熔點的第二溫度，從而允許所述第二種塑料部分熔化并粘附到所述第二輸送帶上，未粘附的物料從所述第二輸送帶落到第三輸送帶上，從所述第二輸送帶除掉所粘附的塑料，并且回收這樣的物料以備使用或貯藏；和重復加熱相繼的輸送帶的步驟，部分熔化并粘附物特定的塑料到各自的傳送帶上，未粘附物料落下，除掉粘附的物料，并且回收這種物料，通過該過程分離每種塑料。
13.權利要求1的方法，其特征是所收集的物流的至少一種是由兩種或多種具有一組不同化學組成的塑料，而且為了將所述物料分離成一組塑性樹脂，每種樹脂有單獨的化學組成，和提純該樹脂，以及使用包括一組處理管線的設備，所述管線數目等于要被分離和提純的單獨的樹脂組分的數目，每個處理管線包括一個溶劑萃取容器，一個過濾單元，和一個溶劑回收單元，本方法進一步包括下述步驟將塑料混合物引入第一處理管線的溶劑萃取器中；將所選的能溶解要被分離和提純的第一種塑料的溶劑加到所述溶劑萃取器中以溶解所述第一種塑料，并形成要被分離和提純和第一種樹脂在所述溶劑中的溶液；從所述溶劑萃取器中除去所述溶液，并將所述溶液輸送到所述第一處理管線的過濾單元中；使所述溶液經過所述過濾單元以從中除去雜質，從而純化所述溶液；從所述過濾單元除去所述提純后的溶液，并將所述溶液輸送到所述第一處理管線的溶劑萃取器中；從所述第一種樹脂中提取所述溶劑并從所述溶劑萃取器中除去所述溶劑，所述第一種樹脂得到回收；從所述溶劑萃取器中除去所述樹脂，完成所述第一種樹脂的分離和提純；和在第二處理管線和后續的處理管線中重復上述步驟直至已經實現所希望數目的單獨的樹脂組分的分離和提純。
14.一種處理固體廢料的方法，為了保持其成分的資源價值，包括下述步驟機械破碎所述廢料，使廢料減小成具有均勻尺寸的顆粒；使該廢料干燥以除掉其中的游離水分；和壓縮所述廢料以產生多個密實的、單個的塊便于輸送和貯藏。
15.權利要求14的方法，包括在機械破碎廢料步驟之前從廢料中除去鐵類金屬的附加步驟。
16.權利要求15的方法，其特征是使用磁力分離裝置從廢料中除去所述鐵類金屬。
17.權利要求14的方法，包括將基本不透空氣和水的材料施加到每個所述塊的表面的附加的包裹所述每個塊的步驟。
18.權利要求14的方法，包括在破碎所述廢料之后干燥所述廢料之前機械粉碎所述廢料的附加步驟，用以將所述廢料顆粒減小到具有均勻的更小的顆粒。
19.權利要求14的方法，包括在干燥所述廢料之前將化學臭味控制劑加到所述廢料中的附加步驟。
20.權利要求14的方法，包括在壓縮所述廢料步驟之前使所述廢料滅菌的附加步驟。
21.權利要求20的方法，其特征是使所述廢料滅菌的步驟包括在干燥所述廢料的步驟期間，使滅菌氣經過所述廢料。
22.權利要求20的方法，其特征是使所述廢料滅菌的步驟包括用滅菌射線輻射所述廢料。
23.權利要求14的方法，包括在壓縮所述廢料之前使粘合劑與所述廢料混合的附加步驟，以使所述廢料顆粒相互粘結并促使所述廢料形成單個的塊。
24.一種從物料的非均質混合物中分離預選成分的原料的方法，所述混合物中的物料以干燥、疏松的具有均勻尺寸和構形的顆粒形式存在，包括下述步驟將該非均質混合物料引入第一流體流動分離組件，并使分離流體經過所述第一流體流動分離組件，物流具有預定的流速，從而將該混合物料分成有最高密度的第一股顆粒物流，具有最低密度的第一股顆粒物流，和具有中等密度的第一股顆粒物流；將所述具有最高密度的第一股顆粒物流和所述具有中等密度的第一股顆粒物流合并成第一股混合物流；將所述第一股混合物流引入第二流體流動分離組件，并使分離流體經過所述第二流體流動分離組件，物流具有預定的流速，從而導致所述第一股混合物料分成具有最高密度的第二股顆粒物流，具有最低密度的第二股顆粒物流，和具有中等密度的第二股顆粒物流；將所述具有最高密度的第二股顆粒物流和所述具有中等密度的第二股顆粒物流合并成第二股混合物流；將所述具有最低密度的第一股顆粒物流引入第三流體流動分離組件，并使分離流體以預定流速的物流的經過所述第三流體流動分離組件，從而導致該混合物料分成具有最高密度的第三股顆粒物流，具有最低密度的第三股顆粒物流，和具有中等密度的第三股顆粒物流；將所述具有最高密度的第三股顆粒物流和所述具有最高密度和中等密度的所述第三股顆粒的物流分別合并成第三股混合物流；將所述具有最低密度的第三股顆粒物流引入第五流體流動分離流體組件，并使分離流體以預定流速的物流的經過所述第五流體流動分離組件，從而導致該混合物料分成具有最高密度的第五股顆粒物流，具有最低密度的第五股顆粒物流，和具有中等密度的第五股顆粒物流；將所述具有最高密度的第五股顆粒物流和所述具有最高密度和中等密度的第五股顆粒物流分別合并成第五股混合物流；將所述第五股混合物流引入第六流體流動分離組件，并使分離流體以預定流速的物流的經過所述第六流體流動分離組件，以將所述第五股混合物流分成具有最高密度的第六股顆粒物流，具有最低密度的第六股顆粒物流，和具有中等密度的第六股顆粒物流；將所述具有最高密度的第六股顆粒物流和所述具有中等密度的第六股顆粒物流合并成第六股混合物流；將所述具有最低密度的第五股顆粒物流送去使用或貯藏該物料；將來自所述第二流體流動分離組件的第二股混合物流引入第一個第二級分離組件中，并將所述第二股混合物流分成一組最終顆粒物流，每股物流包括密度在預選的獨立范圍內的顆粒，并將來自第一個第二級分離組件的每股所述最終顆粒物流送去使用或貯藏；將所述來自第四流體流動分離組件的第四股混合物流引入第二個第二級分離組件中，并將所述第四股混合物流分成一組最終顆粒物流，每股物流包括密度在預選的獨立范圍內的顆粒，并且將每股所述最終顆粒物流從所述第二個第二分離組件送去使用或貯藏；將所述來自第六流體流動分離組件的第六股混合物流引入第三個第二級分離組件中，并將所述第六股混合物流分成一組最終顆粒物流，每股物流包括密度在預選的獨立范圍內的顆粒，并且將每股所述最終顆粒物流從所述第三個第二分離組件送去使用或貯藏。
25.權利要求24的方法，包括將每股所述具有最高密度的顆粒物流和每股所述具有中等密度的顆料物流引入振動分離組件，并且為了使用或貯藏，在將所述物流的剩余物流合并入所述混合物流中之前從所述物流中回收具有預選密度范圍的物料顆粒。
26.權利要求24的方法，其特征是每股所述流體流動分離組件包括一個流化床單元和一個旋風分離單元。
27.權利要求24的方法，其特征是所述分離流體是空氣。
28.權利要求24的方法，其特征是在每個所述流體流動分離組件中所述分離流體的流動在的流體流動分離組件內成密封回路。
29.權利要求28的方法，包括在所述分離流體經過所述物料顆粒后，在每個所述流體流動分離組件中，從所述分離流體中除去灰塵等的附加步驟。
30.權利要求24的方法，其特征是所述將混合物流分成一組最終顆粒物流的步驟包括下述附加步驟；將混合物流放到一個伸長的傳輸裝置上，該裝置在寬度方向上呈傾斜狀，一側比其相對側的水平位置低；使所述輸送裝置振動，從而攪動包含混合物流的物料顆粒并使所述顆粒移動跨過所述輸送裝置的寬度，其移動速度與所述顆粒的密度成比例，這樣具有最高密度的顆粒在具有最低密度的顆粒移動跨過并從所述輸送裝置落下之前移動跨過并從所述輸送裝置落下；收集從所述輸送裝置落下的顆粒，并根據顆粒從其落下的輸送裝置的長度位置確定的單獨的顆粒物流，每股所述單獨的顆粒物流包括密度在預選范圍內的顆粒；和將每股所述單獨的顆粒物流送去使用或貯藏。
31.權利要求24的方法，其特征是至少一股所述混合物流包括具有不同熔點的相似物料，并且至少所述將第四股混合物流分成一組最終顆粒物流的步驟之一進一步包括下述步驟將所述混合物流放到第一傳送帶上，該帶被加熱到等于要被分離的第一種物料的熔點的第一溫度，從而使該第一種物料部分熔化并粘附到所述第一傳送帶上，未粘附的物料從所述第一傳送帶上落到第二傳送帶上，從所述第一傳送帶除去所粘附的物料，并回收該物以備使用或貯藏；將所述第二傳送帶加熱到等于要被分離的第二種物料的熔點的第二溫度，從而使該第二種物料部分熔化并粘附到所述第二傳送帶上，未粘附的物料從所述第二傳送帶上落到第三傳送帶上，從所述第二傳送帶除去所粘附的物料，并回收該物以備使用或貯藏；和重復加熱步驟，部分熔化和粘附，未粘附的物料落下，除去粘附的物料，并回收該物料，這些步驟用于以該方法分離的每種物料。
32.權利要求31的方法，其特征是兩種或多種相似物料包括塑料。
33.一種處理包括多種物體的固體廢料，并由其制備有用的產品的方法，包括下述步驟破碎固體廢料以減小包括在其中的物體的尺寸；將固體廢料粉碎成具有大致均勻尺寸的顆粒；干燥固體廢料以除去其中的水分；將固體廢料與足夠量的液態塑性樹脂混合以充分涂敷和包圍其顆粒，并形成可泵送的漿液，還與足夠量的聚合催化劑混合以使所述塑性樹脂聚合；通過從擠出模頭中連續擠出所述塑性物料來形成具有連續側壁的塑料空心殼體；將所述含有固體廢料的顆粒、液態塑性樹脂和催化劑的漿液送入所述殼體的內部，所述輸送與所述殼體的擠出同時進行，從而當所述殼體成形時填充所述內部；和使所述塑性樹脂聚合，產生一個含固體廢料顆粒的固體芯，該廢料被包圍和包封在一種由所述聚合塑性樹脂形成的粘合劑中。
34.一種將含有多種不同化學組成的塑料混合物分離和提純成多種塑性樹脂的方法，所述每種樹脂都有單獨的化學組成，所用的設備包括一組處理管線，其數目等于要被分離和提純的單獨的樹脂組成的數目，每個處理管線包括一個溶劑萃取器，一個過濾單元，和一個溶劑回收單元，該方法包括下述步驟將塑料混合物引入第一處理管線的溶劑萃取器中；向所述溶劑萃取器中加入所選的能溶解要被分離和提純的第一種塑料的溶劑，以溶解所述第一種塑料并形成由要被分離和提純的第一種樹脂和所述溶劑構成的溶液；從所述溶劑萃取器除去所述溶液并將所述溶液送到所述第一處理管線的過濾單元中；使所述溶液經過所述過濾單元以除去雜質，從而純化所述溶劑；從所述過濾單元中除去所述提純后的溶液，并將所述溶液送至所述第一處理管一的溶劑萃取器；從所述第一種樹脂提取出所述溶劑，并從所述溶劑萃取器除去所述溶劑，所述第一種樹脂得到回收；從所述溶劑萃取器除去所述樹脂，完成所述第一種樹脂的分離和提純；從所述第一處理管線的所述溶劑萃取器除去剩余的塑料混合物；和在第二處理管線和后續的處理管線中重復上述步驟，直至已經實現所希望數目的單獨樹脂成分的分離和提純。
35.一種溶劑萃取反應設備，用于通過將特定的塑料溶解到一種溶劑中，從塑料混合物分離特定的塑料，包括一個管狀殼體，有空的內部，一個封閉的第一端，和一個封閉的第二端，所述殼體分成包括所述第一端的上段和包括所述第二端的下段；以流體透不過的方式，可拆卸地連接所述殼體的所述上段和所述下段的連接裝置；一個帶閥的塑料入口，該入口在所述殼體的所述第一端，用于將塑料經該入口引入所述殼體內部；一個在所述殼體的所述第一端的帶閥的溶劑入口，用于將溶劑經該入口引入所述殼體的內部；一個真空和壓力導管，該管圍繞著所述殼體上段上形成的一個孔連接到所述殼體的上段，用于有選擇地向所述殼體內部施加真空或壓力；一個過濾網，在所述上段和所述下段之間橫向延伸穿過所述殼體內部以支撐所述殼體上段的塑料，并使溶劑和溶解的塑料通過所述濾網從所述殼體上段進入所述殼體下段；一個帶閥的塑料出口，在所述殼體上段的鄰近所述濾網處，用于從所述殼體內部除去塑料；和一個在所述殼體的第二端的帶閥的溶液出口，用于從所述殼體內部除去溶劑和溶解的塑料。
36.一種復合擠壓設備，用于以連續復合擠壓法制備復合材料，該材料有一塑料外層，圍繞固體物料顆粒的內芯，所述固體物料包封在聚合塑料基質中，所述基質由催化的液態樹脂形成，該設備包括一對塑料擠出單元，每個單元有一個接收和儲存塑料的容器，一個將熔化的塑料從所述容器輸送經過其中的塑料物料導管，一個使熔化的塑料強制通過所述導管的螺旋推進器，和加熱裝置，用于將所述容器中的塑料加熱到熔化狀態；一個擠出模頭單元，用于擠出其中的復合材料外層，包括具有外層的橫截面構形的模頭出口，用于可流動的塑料通達該道形成復合材料的外層，和一個總管，該管連接到所述塑料擠出單元的塑料導管上，并連接所述模頭出口以在其間傳送可流動塑料；一個芯材混合和輸送單元，包括一個接收固體物料顆粒的容器，一個混合所述容器中的物料并從所述容器輸送物料的螺旋推進器；一個樹脂入口導管，用于將催化的液態樹脂引入所述芯材混合和輸送單元，使樹脂與所述固體物料顆粒混合；一個供料管，該管連接到所述芯材混合和輸送單元，并延伸通過所述擠出模頭單元的所述模頭出口的中心，以輸送固體物料和催化的液態樹脂的混合顆粒從所述芯材混合和輸送單元經過所述擠出模單元，并在外層成形時進入外層內部，從而液態樹脂聚合后形成固體芯。
37.權利要求36的復合擠出設備，進一步包括第二芯材混合和輸送單元，第二樹脂入口導管，和第二供料管，以與所述第一芯材和輸送裝置、樹脂入口導管和供料管相同的方式連接和布置，目的是形成由復合材料外層包圍的一個兩部分芯。
全文摘要
一種保護組成物料資源價值的三階段固體廢料處理方法。第一階段包括以下步驟從廢料中分離鐵類金屬，將固體廢料破碎和粉碎成均勻的小顆粒，干燥固體廢料基本上除去全部自由水分，并使廢料成生物惰性，將干燥的廢料壓縮成均勻的高密度塊料，并密封壓縮后的塊料；包括在第二階段的步驟是使壓縮塊料恢復成均勻顆粒并基于密度將混合的組成物料分離，該階段具有利用一連串流化床和旋風分離器的第一處理級和利用振動傳送器和熔化分離組件的第二處理級；第三階段包括通過化學處理進一步分離和提純選擇回收的物料。
文檔編號B29B13/02GK1120823SQ94191744
公開日1996年4月17日 申請日期1994年3月3日 優先權日1993年3月3日
發明者托賓·澤爾夫, 格溫·達米格 申請人:長青環球資源公司