RU2803935C1 - Method for producing a composite material from municipal solid waste - Google Patents

Abstract

FIELD: production of building materials.

SUBSTANCE: invention relates to a method for making building materials from municipal solid waste. The method consists in the fact that organic waste and plastic are subjected to grinding and mixing until a homogeneous mass. Before grinding, the waste is dried to a moisture content of 35%, and subjected to grinding to a particle size of 1-30 mm, and the number of crushed particles from 20 to 30 mm should not exceed 20-25% of their total mass. The resulting mixture is subjected to heat treatment, exposure to increasing pressure and passing through the former, heat treatment and exposure to high pressure up to 2000 kg/cm² are carried out simultaneously, whereas the pressure increase is carried out in a pulsating mode, provided by a screw-piston press, which performs up to four horizontal pulses of the screw for one revolution, and heat treatment is carried out at a temperature of 160-200°C with limited access to atmospheric oxygen, the temperature on the surface of the moulder is maintained within 300-320°C due to its additional heating.

EFFECT: improved technical characteristics of the produced composite product from municipal solid waste.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для получения композиционного материала из твердых бытовых отходов.The invention relates to the field of production of building materials and can be used to obtain a composite material from municipal solid waste.

Известен способ переработки вторичных бытовых отходов, включающий их измельчение и термическую обработку (RU 2723312, 09.06.2020). Его недостатком является то, что он требует предварительного тщательного разделения бытовых отходов на фракции.There is a known method for processing secondary household waste, including their grinding and heat treatment (RU 2723312, 06/09/2020). Its disadvantage is that it requires preliminary careful separation of household waste into fractions.

Известен способ получения композиционного материала из твердых бытовых отходов, включающий их измельчение и смешивание с пластиком, термообработку полученной массы и формование под давлением (WO 2005/123840, 29.12.2005. Недостатком данного способа является то, что он не может быть применен для переработки влажных твердых бытовых отходов, поскольку не предусматривает удаление влаги из перерабатываемой массы.There is a known method for producing composite material from municipal solid waste, including grinding and mixing with plastic, heat treatment of the resulting mass and molding under pressure (WO 2005/123840, 12/29/2005. The disadvantage of this method is that it cannot be used for processing wet solid household waste, since it does not provide for the removal of moisture from the processed mass.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ получения композиционного материала из твердых бытовых отходов, заключающийся в том, что органические отходы и пластик подвергают измельчению, перемешиванию, с получением однородной массы, затем полученную массу подвергают термической обработке и воздействию возрастающего давления и пропуску через формователь (RU 2572320, 10.01.2016).The closest in its technical essence is the method of producing a composite material from municipal solid waste, which consists in the fact that organic waste and plastic are crushed, mixed, to obtain a homogeneous mass, then the resulting mass is subjected to heat treatment and exposure to increasing pressure and passing through a molder ( RU 2572320, 01/10/2016).

Недостатком данного способа является то, что он сложен по своей сути, так как предусматривает несколько технологических этапов, а получаемый композиционный материал имеет низкую плотность, что вынуждает ограничивать масштабы его применения.The disadvantage of this method is that it is inherently complex, since it involves several technological stages, and the resulting composite material has a low density, which forces the scope of its application to be limited.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является упрощение способа и повышение технических характеристик производимого композитного продукта из твердых бытовых отходов. The problem solved by the present invention is to simplify the method and improve the technical characteristics of the produced composite product from municipal solid waste.

Техническая сущность заключается в том, что для сушки используется материал меньшей первоначальной влажности и большей крупности при измельчении, т.е. легко проницаемый воздушными потоками, причем сушка материала происходит не только на первоначальном этапе его подготовки, но и на стадии завершения получения композита.The technical essence is that for drying, material with lower initial moisture content and larger coarseness when crushed is used, i.e. easily permeable by air flows, and drying of the material occurs not only at the initial stage of its preparation, but also at the stage of completion of the composite.

Настоящая задача решается тем, что в способе получения композиционного материала из твердых бытовых отходов, заключающимся в том, органические отходы и пластик подвергают измельчению, перемешиванию с получением однородной массы, затем полученную массу подвергают термической обработке, воздействию возрастающего давления и пропуску через формователь, отличающийся тем, что перед измельчением отходы подсушивают до влажности 35%, и подвергают измельчению до размера частиц 1-30 мм, причем количество измельченных частиц от 20 до 30 мм не должно превышать 20-25% от их общей массы, термообработку и воздействие повышенным давлением вплоть до 2000 кг/см² ведут одновременно, при этом повышение давления ведут в пульсирующем режиме, обеспечиваемым шнеко-поршневым прессом, который осуществляет до четырех горизонтальных импульсов шнека за один его оборот, а термообработку осуществляют при температуре 160-200°С с ограниченным доступом кислорода воздуха, температуру на поверхности формователя поддерживают в пределах 300-320°С за счет его дополнительного нагрева.The present problem is solved by the fact that in the method of producing a composite material from municipal solid waste, which consists in the fact that organic waste and plastic are crushed, mixed to obtain a homogeneous mass, then the resulting mass is subjected to heat treatment, exposure to increasing pressure and passing through a molder, characterized in that that before grinding the waste is dried to a moisture content of 35%, and subjected to grinding to a particle size of 1-30 mm, and the number of crushed particles from 20 to 30 mm should not exceed 20-25% of their total mass, heat treatment and exposure to high pressure up to 2000 kg/cm ² are carried out simultaneously, while the pressure increase is carried out in a pulsating mode, provided by a screw-piston press, which carries out up to four horizontal pulses of the screw per revolution, and heat treatment is carried out at a temperature of 160-200 ° C with limited access to air oxygen , the temperature on the surface of the molder is maintained within 300-320°C due to its additional heating.

На фиг. 1 представлена возможная технологическая схема производства композиционного материала из твердых бытовых отходов.In fig. Figure 1 shows a possible technological scheme for the production of composite material from municipal solid waste.

Способ может быть осуществлен на известном оборудовании, размещенном в линию, включающем: 1 – грейферный погрузчик, 2 – приемный бункер твердых бытовых отходов, 3 – дозатор, 4 - конвейер, 5 – шнековый транспортёр, 6 - бункер накопитель, 7 – шредерная измельчающая установка и сушилка, 8 – ленточный конвейер, 9 – шнеко-поршневой пресс, 10 – ленточный конвейер, 11 – накопитель готовой продукции, с функцией охлаждения, 12 – ленточный конвейер, 13 – упаковка, склад готовой продукции.The method can be carried out on well-known equipment placed in a line, including: 1 – grab loader, 2 – solid waste receiving hopper, 3 – dispenser, 4 – conveyor, 5 – screw conveyor, 6 – storage hopper, 7 – shredder grinding installation and dryer, 8 – belt conveyor, 9 – screw-piston press, 10 – belt conveyor, 11 – finished product storage, with cooling function, 12 – belt conveyor, 13 – packaging, finished product warehouse.

Способ осуществляется следующим образом. На первой стадии из состава твердых бытовых отходов (ТБО) отбираются неорганические фракции (металлы цветные и черные, стекло, керамику, камни). Оставшаяся органическая часть ТБО представляет собой смесь отходов пластика, макулатуры (картон и бумага) пищевые и растительные отходы, включая древесину. Для определения соотношения в массе полимеров и оставшейся части органики проводят прикидочное взвешивание. The method is carried out as follows. At the first stage, inorganic fractions (non-ferrous and ferrous metals, glass, ceramics, stones) are selected from municipal solid waste (MSW). The remaining organic part of MSW is a mixture of plastic waste, waste paper (cardboard and paper), food and plant waste, including wood. To determine the ratio in the mass of polymers and the remaining part of the organic matter, an approximate weighing is carried out.

Грейферным погрузчиком 1 снимают верхний слой лежащих на поверхности почвы подсушенных до влажности 35% твердых бытовых отходов, содержащих в своем составе пластик не менее 20-80%, и загружают в приемный бункер 2, из которого они дозатором 3 выдаются на конвейер 4, передвигаясь по нему, дополнительно подсушиваются и шнековым транспортером 5 подаются в бункер накопитель 6, измельчитель 7 в виде шредерной установки с сушилкой. Измельчитель измельчает твердые бытовые отходы до размера 1-30 мм. Причем количество из мельченных частиц размером от 20 до 30 мм не должно превышать 20-25%, иначе при их большем процентном соотношении их будет трудно спрессовать до необходимой плотности (1,2-1,35 гр/см³). При высоком процентном соотношении размера частиц 1-5 мм масса сильно уплотняется и трудно поддается следующему за этой операцией процессу сушки. Измельченная и высушенная масса твердых бытовых отходов поступает на ленточный транспортер 8, а с него в шнеко-поршневой пресс 9 известной конструкции (RU 87386, 10.10.2009). Где, проходя через шнеко-поршневой пресс, масса разогревается до температуры 160-200°С за счет сил трения и возрастающего пульсирующего давления, возникающего за счет сложного вращательного - возвратно-поступательного движения шнека (RU 2752044, 22.07.2021). Дальнейшему увеличению температуры препятствует консистенция массы предрасположенная к ее налипанию на рабочий орган шнеко-поршневого пресса, а снижению температуры препятствуют возникающие силы трения. Продвинутая и сжатая шнеко-поршневым рабочим органом масса далее проходит через формователь шнеко-поршневого пресса, оборудованный электронагревателями и разогреваемый до температуры 300-320°С, масса окончательно плавится, становится вязкой по консистенции, уплотняется и выходит из него в виде слитка композиционного материала высокой плотности. Имевшаяся в массе измельченных твердых бытовых отходов до прохождения шнеко-поршневого пресса влага испаряется и через отводной клапан и импульсами отводится из камеры прессования, создавая в ней разряжение. Прессование на шнеко-поршневом прессе ТБО позволяет не только осуществлять до четырех горизонтальных импульсов шнека за один его оборот, но и постоянно увеличивать давление и доводить его до 2000 кг/см². При таких условиях в прессуемом материале за счет уменьшающегося шага навивки пресса и придания прессуемому шнеку возвратно-поступательных движений интенсифицируется процесса превращения ТБО в композиционный материал. Вышедшая из шнеко-поршневого пресса уже композитная масса поступает на ленточный конвейер 10, имея плотность 1,2-1,35 гр/см³, а с него на накопитель готовой продукции 11 с функцией охлаждения, далее на раздатчик, ленточный конвейер и на упаковку. Это дает возможность ускорить вывод влаги из ТБО и сделать процесс переработки рентабельным.Using a grab loader 1, the top layer of solid household waste lying on the surface of the soil, dried to a moisture content of 35%, containing at least 20-80% plastic, is removed and loaded into the receiving hopper 2, from which they are dispensed by a dispenser 3 onto the conveyor 4, moving along it, are additionally dried and fed into the storage hopper 6 and the chopper 7 in the form of a shredder unit with a dryer using a screw conveyor 5. The shredder crushes solid household waste to a size of 1-30 mm. Moreover, the amount of crushed particles ranging in size from 20 to 30 mm should not exceed 20-25%, otherwise, with a higher percentage, it will be difficult to compress them to the required density (1.2-1.35 g/cm ³ ). With a high percentage of particle size of 1-5 mm, the mass becomes highly compacted and is difficult for the drying process that follows this operation. The crushed and dried mass of solid household waste is supplied to a belt conveyor 8, and from it to a screw-piston press 9 of a known design (RU 87386, 10.10.2009). Where, passing through a screw-piston press, the mass is heated to a temperature of 160-200°C due to friction forces and increasing pulsating pressure arising due to the complex rotational - reciprocating movement of the screw (RU 2752044, 07.22.2021). A further increase in temperature is prevented by the consistency of the mass, which is prone to sticking to the working body of the screw-piston press, and a decrease in temperature is prevented by the friction forces that arise. The mass advanced and compressed by the screw-piston working body then passes through the molder of the screw-piston press, equipped with electric heaters and heated to a temperature of 300-320 ° C, the mass finally melts, becomes viscous in consistency, compacts and comes out of it in the form of an ingot of composite material of high density. The moisture present in the mass of crushed solid waste before passing through the screw-piston press evaporates and is removed from the pressing chamber through a diverter valve and pulses, creating a vacuum in it. Pressing on a solid waste screw-piston press allows not only to carry out up to four horizontal pulses of the screw per revolution, but also to constantly increase the pressure and bring it up to 2000 kg/cm ² . Under such conditions, in the pressed material, due to the decreasing pitch of the press winding and imparting reciprocating movements to the pressed screw, the process of converting solid waste into a composite material is intensified. The composite mass coming out of the screw-piston press is supplied to the belt conveyor 10, having a density of 1.2-1.35 g/cm ³ , and from it to the finished product storage 11 with a cooling function, then to the distributor, belt conveyor and packaging . This makes it possible to speed up the removal of moisture from solid waste and make the recycling process profitable.

Claims (1)

Способ получения композиционного материала из твердых бытовых отходов, заключающийся в том, что органические отходы и пластик подвергают измельчению, перемешиванию с получением однородной массы, затем полученную массу подвергают термической обработке, воздействию возрастающего давления и пропуску через формователь, отличающийся тем, что перед измельчением отходы подсушивают до влажности 35%, и подвергают измельчению до размера частиц 1-30 мм, причём количество измельченных частиц от 20 до 30 мм не должно превышать 20-25% от их общей массы, термообработку и воздействие повышенным давлением вплоть до 2000 кг/см² ведут одновременно, при этом повышение давления ведут в пульсирующем режиме, обеспечиваемым шнеко-поршневым прессом, который осуществляет до четырех горизонтальных импульсов шнека за один его оборот, а термообработку осуществляют при температуре 160-200°С с ограниченным доступом кислорода воздуха, температуру на поверхности формователя поддерживают в пределах 300-320°С за счет его дополнительного нагрева.A method for producing a composite material from solid household waste, which consists in the fact that organic waste and plastic are crushed, mixed to obtain a homogeneous mass, then the resulting mass is subjected to heat treatment, exposure to increasing pressure and passing through a molder, characterized in that the waste is dried before grinding to a humidity of 35%, and subjected to crushing to a particle size of 1-30 mm, and the number of crushed particles from 20 to 30 mm should not exceed 20-25% of their total mass, heat treatment and exposure to high pressure up to 2000 kg/cm ² are carried out at the same time, while the pressure is increased in a pulsating mode, provided by a screw-piston press, which carries out up to four horizontal pulses of the screw per revolution, and heat treatment is carried out at a temperature of 160-200 ° C with limited access to air oxygen, the temperature on the surface of the molder is maintained within 300-320°C due to its additional heating.