Cпособ переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, и устройство для его осуществления

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частицы алюминия получают путем дробления в Шаровой мельнице твердого остатка пиролиза И переплава алюминийсодержащих бытовых отходов.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержащую окислы металлов мелкую фракцию и алюминиевые частицы смешивают перед пиролизом со стальным порошком, выделенным из отходов абразивной обработки стали.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в аморфный графит дополнительно вводят окислы металлов,выделенные из отходов.5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой огнеупорных частиц формируют из аморфного графита в смеси с окислами металлов.6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой огнеупорных частиц формируют из аморфного графита в смеси с окислами металлов И стальным порошком, выделенным из отходов абразивной обработки стали.7. Устройство для переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, включающее камеру в виде вертикальной трубы с дисперсным клапаном и патрубком для отвода горючих газов, печь, охватывающую камеру, теплообменник с патрубком для подвода в него нагретых газов,отличающееся тем, что оно снабжено песочными затворами, охватывающими верхнее И нижнее основания камеры, причем Дисперсный клапан погружен в верхний песочный затвор И содержит патрубок для отвода газа И газораспределитель в виде перфорированных трубок, погруженных в слой зернистого материала клапана, а нижний песочный затвор снабжен емкостью сбора жидкости, в том числе жидкого металла, при этом в нижней части камеры размещена съемная решетка со слоем огнеупорных частиц.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что патрубок для отвода горючих газов в теплообменник вь 1 полнен составным с возможностью перемещения его выходного отверстия по трем координатам И установлен в песочных затворах.9. Устройство по пп.7 и 8, отличающееся тем, что верхний и нижний участки стенки камеры, погруженные в слои песочных затворов, выполнены двойными в виде каналов для отвода газов, причем нижний песочный затвор снабжен перфорированным днищем и коллектором под этим днищем, а наружная стенка верхнего участка камеры снабжена патрубком с вентилем.Изобретение относится к технике переработки промышленных и бытовых отходов И может найти применение в металлургии, промышленной теплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности.Известен способ переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, путем пиролиза в обогреваемой камере под слоями зернистого материала, древесных опилок, частиц стали, аморфного графита с факелом над слоем зернистого материала, последующего дробления твердого остатка пиролиза, его просева И магнитной сепарации 1.Недостаток способа заключается в том, что в случае смеси различных отходов, например, содержащихся в бь 1 товом мусоре, а именно свинцовых аккумуляторов, гальванических батарей, окисленных отходов шлифования,хромсодержащих отходов происходит взаимодействие расплавленного алюминия (при переплаве баллончиков аэрозолей и консервных банок) с расплавленной окисью свинца, окисью хрома, марганца, с окисленным стальным порошком, т.е. возникает неуправляемая алюмотермическая реакция с расплавлением капсулы. Кроме того, до загорания факела возможно насыщение слоя зернистого материала жидкостями, например, водой и смолой, с потерей его сыпучести И образованием в нем каналов, разгерметизирующих камеру.Известно устройство для реализации способа переработки отходов, содержащих органические вещества,тяжелые металлы и их окислы, включающее камеру с дисперсным клапаном И патрубком для отвода горючих газов, печь для сжигания этих газов, охватывающую дополнительную камеру с отходами 2.Недостаток устройства состоит в том, что в нем не предусмотрен разогрев дисперсного клапана, препятствующий насыщению его слоя жидкостями И разгерметизации камеры. При возникновении алюмотермических процессов разгерметизация происходит при расплавленШ/т стенки камеры.Наиболее близким к Изобретению по технической сущности И достигаемому результату является устройство для реализации способа переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, включающее камеру в виде вертикальной трубы с дисперсным клапаном и патрубком для отвода горючих газов, печь, охватывающую камеру, теплообменник с патрубком для подвода в него нагретых газов 21 Недостаток этого устройства в том, что в нем не предусмотрен отвод из нагреваемых отходов жидких веществ, минуя их испарение. Кроме того, возможна разгерметизация камеры, как и в предыдущем случае.Цель изобретения повышение эффективности переработки отходов, содержащих органические вещества,в том числе тяжелые металлы и их окислы.Поставленная цель достигается в способе переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые Металлы и их окислы, путем пиролиза в обогреваемой камере под слоями зернистого материала, древесных опилок, частиц стали, аморфного графита с факелом над слоем зернистого материала, последующего дробления твердого остатка пиролиза, его просева и магнитной сепарации, отличающемся тем, что после дробления твердого остатка пиролиза мелкую фракцию, содержащую окислы металлов, смешивают с частицами алюминия и подвергают пиролизу, причем смесь подогревают в процессе пиролиза до температуры начала алюмотермии в слое огнеупорных частиц, при этом дожигание горючих газов осуществляют в слое зернистого материала путем подвода в его верхнюю часть воздуха и образования в ней кипящего слоя.Кроме того, частицы алюминия получают путем дробления в шаровой мельнице твердого остатка пиролиза и переплава алюминийсодержащих бытовых отходов.Кроме того, содержащую окислы металлов мелкую фракцию и алюминиевые частицы смешивают перед пиролизом со стальным порошком, выделенным из отходов абразивной обработки стали.Кроме того, в аморфный графит дополнительно вводят окислы металлов, выделенные из отходов.Кроме того, слой огнеупорных частиц формируют из аморфного графита в смеси с окислами металлов.Кроме того, слой огнеупорных частиц формируют из аморфного графита в смеси с окислами металлов и стальным порошком, выделенным из отходов абразивной обработки стали.Устройство для переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, включающее камеру в виде вертикальной трубы с дисперсным клапаном и патрубком для отвода горючих газов, печь, охватывающую камеру, теплообменник с патрубком для подвода в него нагретых газов,отличается тем, что оно снабжено песочными затворами, охватывающими верхнее и нижнее основания камеры, причем дисперсный клапан погружен в верхний песочный затвор и содержит патрубок для отвода газа и газораспределитель в виде перфорированных трубок, погруженных в слой зернистого материала клапана, а нижний песочный затвор снабжен емкостью сбора жидкости, в том числе жидкого металла, при этом в нижней части камеры размещена сьемная решетка со слоем огнеупорных частиц.Кроме того, патрубок для отвода горючих газов в теплообменник выполнен составным с возможностью перемещения его выходного отверстия по трем координатам и установлен в песочных затворах.Кроме того, верхний и нижний участки стенки камеры, погруженные в слои песочных затворов, вь 1 полнены двойными в виде каналов для отвода газов, причем нижний песочный затвор снабжен перфорированным днищем и коллектором под этим днищем, а наружная стенка верхнего участка камеры снабжена патрубком с вентилем.Осуществление нового способа обеспечивает восстановление металлов за счет экзотермической реакции в смеси алюминия с окислами тяжелых металлов и эндотермической реакции в оболочке из смеси окислов металла с углеродом, охватывающей экзотермическую смесь. При этом осуществляют утилизацию тепла как в процессе эндотермической реакции, так и в процессе пиролиза отходов, содержащих органические вещества, в том числе при конденсации паров металла на отходах, и получается конечный продукт в виде слитков металла и ферросплавов.Чем выше температура в камере сгорания горючих газов при оптимальной подаче в нее воздуха, тем вь 1 ше полнота их сгорания и выше температура дисперсного клапана, что и обеспечивается сжиганием газообразных продуктов пиролиза в слое зернистого материала дисперсного клапана, с формированием кипящего слоя над плотным слоем, размещенным над газораспределительной решеткой.Таким образам, под повышением эффективности переработки подразумевается повышение интенсивности процесса пиролиза и восстановления металла, содержащегося в твердом остатке пиролиза, аморфным графитом и алюминиевыми гранулами за счет проведения встречных экзо- и эндотермических реакций (в том числе и пиролиза) с утилизацией тепла исключение насыщения жидкостями слоя дисперсного клапана до появления факела. В противном случае пришлось бы механически разрыхлять этот слой, разрушая в нем каналы, либо осуществлять его специальный подогрев, вплоть до восстановления его сыпучести. За счет теплоизоляции зоны экзотермической реакции слоем огнеупорных частиц тепловой поток направлен в зону пиролиза с максимальным поглощением тепла и температурным напором.На фиг.1 изображено устройство для реализации способа переработки отходов, содержащих органические вещества. На фиг.2 изображена схема формирования прослойки из эндотермической смеси окисленных металлов и аморфным графитом вокруг слоя с экзотермической смесью окислов металлов с частицами алюминия.Устройство на фиг.1 и 2 содержит камеру 1 в виде трубы, охваченную печью 2 с верхним песочным затвором 3 и дисперсным клапаном 4, погруженным в песочный затвор 3 кольцевой обечайкой 5, охвать 1 вающей трубу 1 с зазором, с нижним песочным затвором 6 и погруженной в него обечайкой 7, охватывающей трубу 1 с зазором песочный затвор 6 охватывает емкость для сбора жидкости 8. Труба 1 под песочным затвором 3 охвачена камерой 9 для утилизации тепла отводимых газов с патрубками 10 и 11 их подвода и отвода. Внутри трубы 1 размещена съемная решетка 12. Дисперсный клапан 4, установленный на трубе 1,содержит корпус 13 с газораспределительной решеткой 14, коллектором 15, патрубком для подвода воздуха(газа) 16, перфорированные трубки 17, соединенные с коллектором 15. В корпусе 13 дисперсного клапана 4 размещен слой зернистого Материала 18. Дисперсный клапан 4 снабжен специальным сборным патрубком 19 для отвода газов в камеру 9, содержащим патрубок 20, колпак 21 с патрубком 22, песочный затвор 23,патрубок 24 с перегородкой 25 с отверстием, в которое входит патрубок 22, песочный затвор 26, коллектор 27 с корпусом 28, решеткой 29, песочным затвором 30, соединенный с патрубком 10, с герметизацией песочным затвором 31. Обечайка 5 снабжена патрубком с вентилем 32 для отвода пара и газа. Песочные затворы 3 и 6 содержат съемные обечайки 33 и 34. Песочный затвор 6 содержит газораспределительную решетку 35,коллектор 36, патрубок 37 с вентилем. Внутри трубы 1 размещен слой огнеупорных гранул 38 с опорой на съемную решетку 12. Гранулы 38 охватывают смесь окислов металла с частицами алюминия 39, а над этим слоем загружен обрабатываемый материал 40 (например аккумуляторы) и смесь окислов металла с аморфным графитом 41. Труба 1 удаляется из печи с помощью захватов 42.В трубе 1 на решетке 12 формируют слой огнеупорных гранул, выполненных из огнеупорной глины. В пакет из полиэтилена загружается смесь окиси свинца и алюминиевых гранул и устанавливается по центру трубы 1 на слое огнеупорных гранул 38. Далее мешок с экзотермической смесью 39 засыпается огнеупорными гранулами. Размер гранул таков, что через их слой свободно протекает жидкий металл. На этот слой загружаются отработанные аккумуляторы 40, а зазор между стенкой трубы 1 и аккумуляторами 40 заполняется смесью аморфного графита и окиси свинца, являющейся и промежуточным теплоносителем - 41. Труба 1 с помощью захватов 42 вставляется в нагретую печь 2, опираясь обечайкой 7 на решетку 35. После этого на трубу 1 устанавливается Дисперсный клапан 4 и между обечайками 33, 34 и 5, 7 засыпается Дисперсный материал, образуя песочные затворы 3 и 6. Вентиль 32 и патрубок 37 при этом открыты. После формирования песочных затворов 3 и 6 и удаления водяного пара вентиль 32 и патрубок 37 перекрываются, корпус 28 устанавливается на патрубке 10 (для устойчивости корпуса 28 патрубок 10 выполнен прямоугольным или в виде двух параллельных труб). Формируется песочный затвор 31. Как только над патрубком 20 появляется дым и поджигается факел, через патрубок 5 и коллектор 15, перфорированные трубки 17 подается сжатый воздух. После этого на решетке 29 устанавливают корпус 24, патрубок 20 с факелом перекрывают колпаком 21, введя при этом патрубок 22 в отверстие перегородки 25. Затем формируется песочный затвор 30. При этом горение горючих газов продолжается под колпаком 21, а по мере прогрева слоя дисперсного материала(известняка) распространяется внутрь слоя. Расход воздуха устанавливается такой, чтобы обеспечить создание кипящего слоя над трубами 17, в то время как плотный слой дисперсного материала, лежащий под трубами 17 на решетке 14, препятствует попаданию воздуха внутрь корпуса 1, но пропускает восходящий поток газообразных продуктов пиролиза. Изменением количества подаваемого воздуха достигается регулирование температуры отводимых газов. При необходимости часть газов можно отводить через патрубок с вентилем 32.В ходе пиролиза образующиеся газы отводятся как вверх, так и вниз, через решетку 35, коллектор 36, песочный затвор 6, являющийся одновременно и дисперсным клапаном, что препятствует подъему давления внутри трубы 1. По мере пиролиза, в частности, аккумуляторов идет разложение органики, уменьшение объема отходов, расплавление свинца, который стекает в емкость 8.Раскаленные газы, вращаясь вокруг трубы 1 в камере 9 предварительно подогревают обрабатываемый материал. Выделяющийся серный ангидрид, образующийся при распаде РЬ 5 О 4 РЬОО 3, - связывается известняком,образуя гипс. При нагревании РЬО 2 при температуре 530-550 С образуется РЬО, которая плавится при температуре 886 С. Выделяющийся кислород взаимодействует с углеродом и органикой, дополнительно повышая температуру внутри трубы 1. К моменту достижения температуры плавления окиси свинца - 886 С алюминиевые частицы расплавляются и находятся в оболочке из окиси свинца. Первой достигает температуры 886 С часть слоя 39, находящаяся ближе к центру печи. В этот момент расплавленная окись свинца начинает взаимодействовать с расплавленным алюминием. Температура достигает несколько тысяч градусов,при этом идет частичное оплавление огнеупорных гранул. Одновременно идет восстановление свинца углеродом, сопровождающееся поглощением тепла. Наличие аморфного графита препятствует стеканию окиси свинца, но при этом образуются капельки свинца. Окись свинца, находящаяся внутри аккумуляторов, частично восстанавливается и спекается с аморфным графитом. После прекращения горения факела корпус 28 удаляется, труба 1 с помощью захватов 42 выводится из печи 2 и устанавливается на слой песка для охлаждения.После охлаждения трубы 1 клапан 4 снимается, обечайка 33 удаляется, а песок ссыпается. Труба переворачивается и ее содержимое выгружается на грохот с ячейками размером 10-15 мм, через которые проваливаются огнеупорные гранулы. Песочный затвор с емкостью 8, наполненной свинцом, удаляются, а на их место устанавливается другой песочный затвор.В начальный период разогрева отходов, когда факел то загорается, то гаснет из-за избытка водяного пара, в результате чего выделяется значительное количество дымовых газов, смешанных с паром, возможно подключение патрубка 16 к источнику природного газа, и тогда при поджигании смеси последнего с паром и дымовыми газамиосуществляется бездымное горение факела И разогрев слоя дисперсного клапана 4. Подача природного газа прекращается, когда достигается устойчивое горение факела. В этот момент патрубок 16 подключается к источнику сжатого воздуха.В данном устройстве перерабатывались также алюминийсодержащие бытовые отходы с отводом жидкого алюминия в емкость 8, при отсутствии угара алюминия, маслосодержащие отходы шлифования, ванадийсодержащие остатки мазута, с отводом до 75 масла и мазута (в от их исходного содержания) в емкость 8.Сортировку отходов на государственном малом предприятии Экорес (г.Минск) осуществляли вручную на конвейере с отбором алюминийсодержащих отходов, аккумуляторов, гальванических элементов (батареек). Направляемые на свалку отходы абразивной обработки стали, хромсодержащие отходы кожевенного производства, ванадийсодержащие остатки мазутного топлива складировались в зависимости от состава раздельно. Среди отходов абразивной обработки стали раздельному складированию подвергались отходы бь 1 строрежущей стали, в том числе циклоннь 1 е, сталей марки 65 Г и ШХ 15. Остальные отходы подвергались совместному складированию. Подобная сортировка, проведенная пока в порядке эксперимента, дает возможность осуществления предложенного способа переработки отходов, содержащих органические вещества,в том числе тяжелые металлы и их окислы.Перерабатывался аккумуляторный лом. Переработку вели в стальной трубе диаметром 430 мм со съемной решеткой и слоем огнеупорных гранул, размещенных на ней. Извлеченная из аккумуляторов окись свинца вместе с сернокислым свинцом смешивалась в определенной пропорции с алюминиевыми гранулами и загружалась в полиэтиленовый мешок, который устанавливался на слое огнеупорных гранул и дополнительной загрузкой этих гранул вокруг мешка создавали огнеупорную оболочку. Затем сверху этой оболочки загружались аккумуляторы, а зазоры между ними и стенкой трубы заполнялись графитом в смеси с окисью свинца. После этого труба вводилась в печь диаметром 600 мм, мощностью 45 кВт и устанавливалась нижним основанием в песочном затворе, а над верхним основанием размещался Дисперсный клапан со слоем известняка. При температуре свыше 800 С сернокислый свинец разлагался на окись свинца и серный ангидрид, который улавливался известняком с образованием гипса. Адсорбированный коксом хлор выделялся при температуре порядка 900 С и улавливался прослойкой алюминиевых гранул с образованием А 1 С 13.При температуре 900 С печь отключалась, но ее температура продолжала повышаться до 1100 С. Через дисперснь 1 й клапан выделялся белый дым. Как только температура печи опустилась до 800 С труба удалялась из нее. Из емкости для сбора жидкости удалялся слиток свинца. После охлаждения труба переворачивалась и из нее выгружалась смесь окисленного свинца с аморфным графитом, частично спекшаяся, спеки окиси свинца с графитом, шамотные огнеупорные гранулы и Оплавленные спеки этих гранул. Спеки гранул измельчались для повторного использования. Смесь окисленного свинца с аморфным графитом измельчалась в шаровой мельнице и просеивалась через сито. Фракция более 1 мм представляла собой гранулы свинца, которые затем прессовались в брикеты и переплавлялись. Во фракцию менее 1 мм после определения в ней остаточного количества углерода вводили дополнительное количество окиси свинца с тем, чтобы весь углерод пошел на его восстановление, перемешивали и загружали в верхнюю часть трубы, заполненную аккумуляторами.Переработке подвергали хромсодержащие отходы кожевенного производства. Предварительно они подвергались выпариванию до влажности 20-25, диспергированию и фильтрационной сушке. При достижении влажности 20-25 и отстое отходов наблюдался постепенный их саморазогрев до температуры 90 С и су 1 Цка происходила за счет тепла, выделяющегося при частичном разложении органических веществ. Данная технология гарантирует отсутствие образования шестивалентного хрома.Высушенные отходы загружались в трубу на слой стальных шаров. Труба устанавливалась в печь на песочном затворе, после чего ее верхнее основание перекрывалось дисперсным клапаном. Пиролиз проводился с нагревом печи до 800 С и выдержкой до прекращения горения факела. Выпаривание проводили за счет утилизации тепла отходящих газов. Твердый остаток пиролиза, содержащий 17 хрома, смешивали с алюминиевыми гранулами в соотношении, определяемом реакцией Сг 2 О 3 2 А 12 СгА 12 О 3.Смесь помещали в полиэтиленовые мешки. Но предварительно на дне мешка формировалась прослойка из смеси железной окалины и алюминиевых частиц. Окалину получали за счет окислительного отжига стального порошка, выделенного из отходов шлифования. Затем этот мешок устанавливали в другом, большего размера, мешке на слое из смеси 50 стального порошка (марка стали ШХ 15), выделенного из отходов шлифования, и 50 твердого остатка пиролиза, содержащего 17 хрома. Затем меньший мешок полностью засыпали указанной смесью. Большой мешок устанавливали по центру трубы на слое огнеупорных частиц в смеси с аморфным графитом и засыпали этой смесью. Графит препятствовал спеканию огнеупорных частиц. Над этим слоем загружались высушенные отходы кожевенного производства.Взаимодействием окислов железа с алюминием достигалась температура, при которой начиналось интенсивное взаимодействие окиси хрома с алюминием. За счет выделяющегося тепла смесь частиц стального по