Способ получения композиционного материала из твердых бытовых отходов Российский патент 2023 года по МПК C08J11/04 

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для получения композиционного материала из твердых бытовых отходов.

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.

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.

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).

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.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является упрощение способа и повышение технических характеристик производимого композитного продукта из твердых бытовых отходов.

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.

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.

На фиг. 1 представлена возможная технологическая схема производства композиционного материала из твердых бытовых отходов.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области производства строительных материалов, именно к способу получения строительных материалов из твердых бытовых отходов. Способ заключается в том, что органические отходы и пластик подвергают измельчению и перемешиванию до однородной массы. 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. Полученную смесь подвергают термической обработке, воздействию возрастающего давления и пропуску через формователь, 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. Предложенный подход позволяет повысить технические характеристики производимого композитного продукта из твердых бытовых отходов. 1 ил.

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.