专利名称：处理固体废料的方法
技术领域：
本发明所属的领域本发明涉及固体废料处理领域，包括物料回收、再循环以及重复利用，在其优选实施方案中，还特别涉及固体废料处理，从固体废料物料流中分离组成物料，以及以其最高的效益和资源价值利用其组成物料。
本发明的技术背景几乎在整个历史中，人类一直在通过掩埋或将其倾到水体中来处理固体废料，特别是城市废料或垃圾，但是，最近人类认识到固体废料的不适当处理会引起短期或长期的污染问题，所以固体废料的处理成了日益关心的话题。从固体废料中回收有用的资源是又一个因素，它导致了对适当处理方法和固体废料利用的日益关心。在不同类型的固体废料中，城市固体废料，从其绝对体积和其组成的不同上看是具有特别意义的。
尽管通过掩埋来处理固体废料至今一直是并将继续是最广泛的方法，但已经提出和利用了多种固体废料处理方法。尽管在适当构造、运行和维持的掩埋场处理看起来好象是一种短期内相对安全的废料处理方法，但是人们仍然关心即使是设计和运行得最好的掩埋场的长期安全性。传统的掩埋场是用不透水的混凝土壳构造而成的，它能用作防止废料渗滤到供水系统的隔板，但是混凝土壳的任何缺口都会导致整个包容系统的失败。而且，处理固体废料掩埋场的传统设计和运行未能有效地利用废料流组分作为资源再使用的潜力。
焚化是另一种方法，它也长期被用来处理固体废料，有时是单独使用，有时是和从燃烧热回收能量一起使用，同样，尽管提供了一部分的解决方法，并回收了焚化废料的至少一部分资源价值，但焚化会产生空气污染，对于回收许多废料组分的资源价值来说，为热能而利用所有废料组分通常是一种极其无效的方法。
将城市废物作堆肥处理(Composting)是另一试图使用的方法。但是它未能提供一个对废料处理问题的综合性的解决办法。尽管城市废物中的某些组分能有效地被堆积分解掉，但是在整个堆肥过程中许多组分不再能生物降解，或者说将维持其有毒或有害特性。
原料分离再循环，即每一个废料产生者从废料流中将可再循环和/或可再使用的物料分离出来并单独收集，作为固体废料处理问题的有用的和有效的解决办法被强有力地提出。原料分离再循环，尽管在从废料流中分离出组分以利用它们的资源在价值上是有效的，但还是遇到了许多困难。
在城市废料的这种特殊情形中，废料的原料分离必须由每个产生废料的家庭来做，废料产生者参与详细的分离程序的意愿通常是分离或再循环程序有效性的重要的决定因素。即使是在最有效的自愿再循环程序中，产生废料的家庭参与所有废料的原料分离也是不普遍的，而且所述参与随着分离复杂性的提高而呈下降趋势。由于城市废料产生者在分辨物料上出现的错误问题也出现了，导致了回收物料的杂混，降低了分离的有效性。相应于杂混问题，通常致力于提高参与，已经提供了一些结合原料分离和收集分离方法的再循环程序，在结合程序中，从其它废料中将再利用的物料分离出来并混杂在一起，当这些废料从每一个产生者那里收集起来时进行附加的分离。然而，结合程序趋于降低废料收集的速度，经常需要额外的人工，同时在效率上的任何改进最好也只是收益仅敷支出。
另一种用于城市再循环的，或单独或结合由每一个废料产生者进行分离的方法是收集后分离，在该方法中，在废料从单个家庭中收集后至少进行一部分的分离过程。收集后分离的范围包括基于对肉眼可见的废料流的检查和可再循环物料的辨认的简单和不完全手工分离，以及利用和如对铁类金属的磁力分离、对非铁金属的感应电流分离(induction current separation)、和在如水箱中进行密度分离等技术的更复杂的自动化系统。这些分离技术的有效性和效率在很广的范围内变动，作为一个一般性的方法被证明仅部分地成功。当试图解决固体废料问题时，在许多传统分离技术中使用相对大量的水也会产生环境水污染问题。
传统的再循环和再利用方法还受到经济问题的困扰，回收的或再循环的物料通常被证明比原始材料的成本更高，这至少是部分由于在破碎过程和利用设备之间的无效的处理和运输、物料净化的最后步骤的高成本，以及回收的物料的用途所造成的，而在这些用途中，它们必须直接与原始材料竞争。例如，通常可以理解回收后的物料的最好的再循环利用是使这些物料回复到其原始用途，以生产它们从废料流中回收的相同产品，虽然这种整个环路的再循环可能是理想的方法，但是只要工业经济能以较低的成本提供原始材料，回收后的物料的利用就会受到抑制，并且废料处理问题就未得到解决。
还需要一种处理固体废料的有效方法，特别是处理包括生活和工业废料的城市固体废料的方法，用来直接地解决和避免现有技术中的问题和困难。进一步说还需要一种有效的和成本上可行的方法来利用回收的物料，该方法应使最大回收和再利用废料的目标和开辟这些物料的用途路径的需要相一致，这些用途要能避免或消除与原始材料进行经济竞争时的不利的抑制影响。
本发明的概述本发明提供了一种处理大量固体废料的综合性方法，保留了构成组分的资源价值，同时避免了与目前使用的处理技术相关的问题；该方法将来自原始废料流的构成物料有效地分离成混合物料和/或为特定目标应用的单一物料支流，同时避免了与目前使用的分离技术相关的问题；该方法还利用回收和分离出来的物料生产所选择和设计的有用产品，从而在没有防碍这些利用的经济上的缺点的条件下最大限度地利用回收的物料，本方法还将回收和分离后的物料用于生产并直接利用来自于废料的有用能量。本发明方法被设计成通过三个基本的相互关联的阶段来实施，每一阶段完成整个原始原料处理步骤中的一个必要工序，每一阶段有一中间输出，它形成了相关工序中下一阶段的输入。本方法的第一阶段(有时称之为阶段I)接受来自收集的粗废料，并处理整个物料流以调整废料和保护所有组分的资源价值用于后续处理，第二阶段(有时称之为阶段II)将组分分离成按用途选择的物流，而第三阶段(有时称之为阶段III)进一步纯化物料的所选择的部分，从废料生产有用的原始和最终产品和由所选择的物料产生能量用于运行处理设备。本发明三个阶段可以在单个一体化的设备中以连续方式来实施，或者可以在三个独立的设备或在所述设备的局部组合(Subcombination)中实施。本发明方法提供了大量的处理的灵活性以及在处理步骤中物料流动方面的灵活性，允许物料在整个处理中的选择点从处理设备中排出，以直接使用或者发送后续处理步骤，绕过某些中间步骤，这种情况是由所选择的物料利用方式所决定的。在处理步骤和物料流动方面所提供的灵活性使得该方法和所设计的处理设备能够特别简便地实施该方法，从而适应范围很广的粗废料组成和宽范围的物料利用方案，所以提供一种完全是综合性的解决各种固体废料处理问题的方法。
尽管本发明方法所提供的废料处理设备的使用在现有技术中是未知的，但本发明方法的每一阶段尽可能利用常规设备，以使设备的结构和操作便于实施该方法。本发明方法所代表的先进性，不仅在于所用设备的结构和本发明的每一独立步骤的实施上，而且在于以先前未知的结合方式创造性地利用常规设备的有意义的局部一体化，在于进行先前未知的步骤组合以得到先前未知的结果。
在阶段I，将进来的粗废料处理和干燥到基本上为惰性的状态，并使其体积和重量大幅度下降，以使得在必要时从经济上考虑能便于将废料送到适合的场所贮藏和回收资源。因为废料流中所有的组分都保存下来了，所以，所有的组分都可以在本方法的第二和第三阶段得以分离和利用。进一步说，由于处理过的废料能容易地运输和保存，组分能积累到一个足够的量以支持后续的处理和利用并为其提供经济上的根据。
在典型的城市废物处理系统中，废物从每个家庭和其它废物产生者那收集起来，放到卡车上运到掩埋场或其它废弃地点，在本发明的第一阶段，利用了典型的收集方法，但是废物是传送到一个处理设备而不是废弃掉。从最初的运输工具上将废料卸下，经过一个“破袋机(bag shredder)”打开垃圾袋或其它废料容器，送到物料传送系统，再开始以下的基本步骤。首先，整个废料流通过一个磁力分离单元，在其中将所有铁类金属从物流中分离出来。必要时，也可以在该方法的这一步骤中从废物流中分离出其它组分，可是这种初始的分离步骤是不必要的。废料然后通过传送带系统下落到破碎机单元，再到一个粉碎机单元，在其中所有组分都被破碎和粉碎到通常是预先选定的均匀的物理尺寸。从破碎机和粉碎机单元出来的废料被送到杀菌和干燥单元，在其中被杀菌并完全干燥致从废料颗粒中除去几乎所有的自由水分。从杀菌和干燥单元出来后，废料可以直接传送去开始本方法的第二阶段，或者传送到粘结和压缩单元，在其中废料在高压下压缩形成均匀的高密度块料。在阶段I的设备与阶段II和/或阶段III的设备从地理位置上看彼此隔开的情况下，或者在一部分原来处理过的废料要储存一段时间以备在邻近的设备上使用的情况下，通常可以利用粘结和压缩步骤。
如果利用粘结和压缩步骤，在必要时可以向干的废料颗粒群中添加粘结剂，使压缩步骤能产生粘附的块料，这些块料在后续的处理和运输中能防止破裂并维持所需的形状。压缩步骤之后，每一块料都用塑料膜蜷缩(shrink)包裹，或者用普通的不透水阻隔材料涂覆(coated)。收缩包裹或涂覆有双重作用，维持块料的整体性和密封块料阻止物料穿过阻隔层的转移，防止废料再水合和从块料释放例如灰尘之类的东西。
废料的初步杀菌或失活是通过废料在高温下的完全干燥来完成的。优选从废料去除几乎所有自由水分及尽可能多的细胞内的水分，以得到几乎完全干燥的废料。不管是需氧还是厌氧的生物降解过程都需要水，所以物料脱水防止了干燥加热后幸存的细菌或其它微生物的延续生物活性。然而，如必要或条件允许的话，在本发明的方法中可以结合使用多种其它的杀菌和/或除臭方法。这些方法包括添加除臭剂、化学杀菌、使用气体或液体杀菌剂、微波杀菌、辐射杀菌，辐射杀菌的例子有用足够强的伽马(gamma)射线杀灭原存于废料中的微生物。
尽管本发明方法能够用来生产任何尺寸和形状的最终废料块，但优选将块料形成便于在稳定存放中水平或垂直连结的形状。块料的尺寸应选择使得块料能有效地放置到如单节机动有轨车或半拖车的运输工具上来运输。当等待在邻近的设备上使用或等待运输，和在到达不同的场所后，块料可以直接接触地放置，而没有自由空间，使在给定的空间或地面上存放最大体积的块料。
在本发明方法的阶段II中，大量不同的构成组分被连续地自动地从在阶段I中处理和调整过的固体废料流中分离出来。应当认识到，当本发明的阶段II在本方法的整个范围内被优先或最有效地利用时，它可以被作为独立的方法用于从废料流中分离和分开物料，或者可以容易地和原料分离、结合的原料和收集分离，或初步的收集后分离技术相结合以回收未被利用的或该初步分离技术漏掉的物料。本发明的优选方案中，铁类金属至少大部分已预先从废料流中分离了，但是阶段II中的铁类金属分离，可容易地被认为是本方法的一个可供选择的步骤。在如下的关于本方法阶段II的步骤的概述中，假定要分离的废料并没有阶段I中压缩或密封，尽管阶段II的处理能容易地用来破碎压缩的物料块。而这些物料块是从远离的阶段I的设备运来的，或是在暂时存放后从邻近的阶段I的设备引入阶段II的。
本发明的阶段II利用了一系列的流化床和旋风分离器，用空气的流动基于密度来分离物料，还利用了振动传带器基于密度分离物料，甚至企图利用控制温度的传送带来分离密度相近但熔点不同的塑料物料，使用流化床和旋风分离器来进行密度分离，用空气作为分离流体，在分离过程中不用水，也不用洗涤水来净化物料，所以消除了污染水的排放或释放。此外，在本方法的优选方案中，用于分离的空气通常在一密封系统中循环，所以基本上消除了相关的空气污染。
在本发明方法阶段II的实施中，经过预先粉碎至均匀粒径并完全干燥所制备的废料被送至第一组流体分离组件中，每一组件都包括流化床单元和旋风分离器单元。分离空气被强制以控制的速度进入并从废料流化床的底部至顶部穿过第一分离组件的流化床单元。当空气穿过流化床流动时，它遇到并提升或流化补充到该床中的离散的颗粒，因此，较轻的颗粒被夹带在空气流中，并带离流化床单元的顶部，再引入到串联的第一分离组件的旋风分离器中。输入第一流化床单元的较重的物料将不会夹带入空气流，而落入单元的底部，在那里它们被移出并送到第一分离组件的振动传送单元。在第一分离组件的旋风分离器中，空气被强制以控制的速度从分离器的底部到顶部穿过该旋风分离器。废料被送入空气流，当空气遇到进入分离器的离散的废料颗粒时，较轻的颗粒被夹带到空气流中，并从旋风分离器的顶部带入一处于串联的第一和后续的分离组件之间的转换(transition)单元之中。在体积比旋风分离器大的该转换单元中，离开旋风分离器的空气的速度显著降低，除尘埃和碎屑外，所有夹带的物料都从空气流中沉降下来。废料颗粒被从转换单元传送至进料漏斗以引入到串联的后续分离组件中。空气被从转换单元传送穿过一过滤器以除去尘埃和碎屑，然后空气在封闭的环中返回第一分离组件的流化床单元以重复穿过该组件的路径。从过滤器中回收尘埃和碎屑用以处理或利用。从第一流化床单元送入第一旋风分离器的物流中的较重物料不会被夹带入空气流中而下落到该单元的底部，在这里它们通过一个锁气室(air lock)移出并传送到与载带来自流化床单元的较重物料的振动传送器相同的振动传送器上。
由于废料颗粒通常具有均匀的尺寸，将颗粒分割成夹带物流和非夹带物流是基于颗粒的密度来进行的，所以颗粒的进料流量和分离空气的速度都应控制在特定的范围内，使得颗粒物料的每一分割都在预选的密度附近进行。因为废料的密度是已知的和/或容易确定的，所以存在于每一夹带和非夹带物流中的组分能够以一合理的高精度来确定和控制。在第一分离组件中，进入该组件废料物流被分割成两股物流，即包括所有密度在第一分离值之下的物料和重物流，和包括所有密度在该值之上的物料的轻物流。每一物流在后续的分离组件中被进一步精选直至达到所要求的分离程度。
较重的，即密度较高的物料流由传送器带离第一分离组件，再传送到第二分离组件，该组件也包括流化床单元和旋风分离器单元。从概念上讲，在第二分离组件中进行的过程与在第一分离组件中是相同的，其改动在于设备的容量和操作参数，以适应物料的体积和在第二分离组件中所要达到的密度分割。在第二分离组件中，来自第一分离组件的重颗粒物流进一步被精选成两个物流，每一物流都包含具有在为第二分离组件而设定的控制密度之上或之下的密度的物料。这些物流之一或两者可以在后续的分离组件中进一步处理，或送去储存。
来自第一分离组件的轻物料流经一进料漏斗送入第三分离组件中，该组件也包括流化床单元和旋风分离器单元，在其中将物料再度通过密度分离分成两个排出物流。这些物流之一或两者可以在额外的类似分离组件中进行进一步的分离。在最后一个分离器之后，在最后的转换单元中降低空气流的速度，具有最低选择密度的颗粒被允许从空气流中沉降下来。然后分离空气经过过滤器，过滤后的空气返回到环路的起始处。
应当理解，空气流动分离技术能用来将非均匀的废料物流分离为多个物流，每一物流含有具有跨越一定目标范围密度的物料，每一物流的密度范围可以通过变动每一空气流动分离组件的操作参数来选择。
根据各自的底部物流的组成以及每一底部物流的预计用途，从每一分离器底部移出的颗粒可以被进一步地分离。用于进一步分离包含在每一底部物流中的组分的技术可以依据所涉及的物料的类型来选择。具体技术包括，但不仅限于此，磁力分离，振动床分离和熔化分离。
在进入分离过程的废料含有铁类金属和铁类金属在进入第一旋风分离器之前未被除去的情况下，其中沉降有铁类金属的底部物流可以通过一个常规磁力分离单元，以除去和回收铁类金属。
振动传送器可以用来分离来自一个或多个初级分离器的沉降在同一底部物流中的具有不同密度的物料。在一种振动传送器分离方法中，一个连续的传送器，或者一连串的“无端”(end to end)传送器中的每一个，在传送器的整个宽度上都倾斜，使之一边抬高于相对的另一边，振动运动是从振动马达转换到传送器的。物料被连续地在抬高的一侧送到传送器的前端。当传送器移动时，沿传送器的长度载带物料，由于重力的作用，重(即密度更大)物料比轻物料更快地移动跨过传送器的宽度，即可从传送器的边沿下落。由于送到传送器上的颗粒尺寸是均一的，所以颗粒跨过传送器的运动以及颗粒由此从传送器上下落的位置是密度的函数。沿传送器长度在不同位置落下的物料颗粒被收集起来，并传送到后面的处理级或储存起来。
其它技术，如熔化分离，被用来进一步分离具有相似密度但熔点不同的物料，例如不同类型的塑料。在熔化分离中，待分离的物料以基本上是一个颗粒的粒厚度送到一连串的传送器上，一连串传送器中的每一个通常都被加热到等于特定类型的塑料的熔化温度的温度。熔点最低的塑料物料当与第一传送器接触时，开始熔化，这种类型的塑料颗粒便粘附在传送器上。当第一传送器转动经过后辊开始返回传送器环路时，未粘附的颗粒从第一传送器上下落到串接的第二传送器上，而粘附的颗粒仍然附着在传送器的表面，直到它们被例如刮刀机械除去。这些步骤的顺序在相对较高的温度下用第二和后续的传送器重复进行，直到所有的塑料物料都被分离和除去。
应当理解，根据能够在每一步骤中达到的总的分离结果和分离特性，可以在本发明范围内改变本方法阶段II的操作参数以实现不同程度的分离。可以根据原始废料流中物料的种类来进行这种改变或调节，从而调整参数，如变动初步分离的水平，或根据所要求的输出物料的选择和所要求的这些物料的分离程度来进行这种改变或调节。例如，可以设计或调节操作参数使得基本上完全分离和除去重的无机物料，如金属和玻璃，以及塑料物料，用于出售或在该综合方法的阶段III直接利用，剩下大量的未分离的可作堆肥的有机物料并传递到阶段III进行堆肥操作。在再一实例中，可以除去纸以用于阶段III或卖给第三用户进行循环造纸。当使用相同的机械设备时，本方法的阶段II被设计得允许宽范围的操作参数调节，提供了一个用于物料分离和资源回收的十分灵活的方法。
在本方法阶段II中分离出的组成物料在阶段III中作进一步的提纯和/或混合，以生产工业上有用的产品，或用来产生能量，以便在实施本发明方法的设备中以各种方式使用和/或分配。阶段III的优选方案包括几个次级阶段(Sub-phase)，每一次级阶段都接受处理和分离后的原料，这些次级阶段包括一个铝成形挤出次级阶段，以利用回收的铝；一个使用溶剂萃取的塑料提纯次级阶段，以使回收的塑料聚合物还原成其原始单体，除去如催化剂、颜料和抗氧化剂等污染物和添加剂，并分离出单体树脂以便在其它次级阶段利用或卖掉；一个聚合/造粒次级阶段，以便产生塑料用于其它次级阶段或卖掉；一个塑料注射成型次级阶段，以便在工业产品的生产中利用回收的塑料；一个塑料吹塑成型次级阶段，以便在工业产品的生产中利用回收的塑料；一个塑料挤出成型的次级阶段，以便在工业产品的生产中利用回收的塑料；一个复合挤出次级阶段，以便混合具有较小独立商业价值材料的和回收的塑料生产有用的复合材料，如木材代用品；一个燃料次级阶段，以便混合具有较小独立工业价值的可燃材料和来自塑料提纯次级阶段的低级可燃残余物来生产有用的燃料；一个堆肥次级阶段，以便使回收的有机物转化为肥料并堆积分解在农业上使用。设计用来使废料转化为蒸汽以用于加热和/或产生电力的化焚器/发电厂也与阶段III相连。
铝挤出次级阶段、塑料注射成型次级阶段、塑料吹塑成型次级阶段、塑料挤出次级阶段、堆肥次级阶段和焚化器/发电厂次级阶段作为独立的过程，是常规的和相关领域技术人员所熟知的。本发明方法中的次级阶段所蕴含的技术新颖性和进步性在于整个方法所包括的性能及由那些与阶段I和阶段II的物料处理和分离技术相关联的实现工业生存能力的生产过程所获得的效率的巨大收益。
在可以为本方法阶段II的熔化分离技术所取代或与之相连接的阶段III的塑料提纯次级阶段中，要被分离、提纯和引入溶剂萃取反应器中的塑料物料及溶剂在选择和控制的条件下被引入以溶解和解聚混合塑料物料中的一种。溶剂和还原到单体树脂(monomericresin)的已溶解了的塑料以液态的形式排出反应器并传送到过滤单元，而未溶解的塑料被传送到第二萃取反应器中。液体溶液被迫通过过滤单元之中的一连串过滤器除去污染物和添加剂，而净化后溶液送至溶剂回收单元。在溶剂回收单元中通过如真空蒸馏回收溶剂并返回储罐中以备再用，而剩下的提纯后的树脂传送到储存容器中在后续步骤中使用或卖出。在第二溶剂萃取反应器的下游这些步骤以相同的方式被重复以分离和提纯第二种塑料物料。根据原始塑料物流的组成和所要求的分离和提纯规模，通过一系列萃取反应器、过滤单元、回收单元重复步骤的程序。分离出来的单体树脂可以用作上面指出的包括复合挤出次级阶段的几个次级阶段的原材料。
在复合挤出次级阶段中，单体树脂，例如(但不限于此)聚氯乙烯，通过添加聚合催化剂、颜料添加剂和其它必要的添加材料按常规被制备出来用于挤出。所制备的或活化了的树脂被通过一个独特的挤出模组件挤到一个连续中空成型工具(profile)中，该组件提供了一个当型材从模组件中挤出时将填充材料引入到挤出成型工具的空内部的内部通道。该填充物料是通过混合具有几乎任意成分的由阶段I和阶段II制备的干燥废料颗粒来制备的，同时用足够量的来自阶段III的塑料提纯次级阶段的单体树脂或其适当的混合物包裹和围绕这些颗粒。在废物颗粒和单体树脂混合后，添加合适的，优选加热活化的聚合催化剂，将混合物泵送穿过模头设备进入挤出型工具的内部，并且很快地从挤出模头中排出。挤出成型工具中的剩余的热量活化填充材料混合物中的催化剂，同时树脂聚合密封并粘结刚性塑料基质中的颗粒。所得的复合材料切成要求的长度以备使用，通常作为木材代用品，在广泛的领域中加以利用。由于复合材料主要含有废料及有限量的塑性树脂，所以能以很低的成本来生产，它十分适合于在常规使用木材的大多数应用场合下使用。
在燃料次级阶段，不适于其它用途或超过了其它用途需要量而大量获得的可燃废物可以和在塑料提纯次级阶段中回收的低级可燃物料如石蜡混合，并压缩成圆木、球或类似的形状，在工业上作燃料使用。
本发明方法是从接受原始废料开始，最后生产出广泛而灵活可变的各种工业上有价值和有用的产品，它提供了一种对废物处理问题的综合性解决办法，并达到了以下目的，基本上减少或消除了对许多固体废料组份进行处理的需要；减少或消除了与固体废料处理和加工相关的生物危害；提供了一种从固体废物中分离和回收有用物料的经济而有效的方法；实现了在工业上利用那些物料的资源价值的可行的方法。本发明方法的步骤和特性以及其初步方案结合附图进行详细描述。
附图简述
图1是表示本发明方法阶段I、阶段II和阶段III顺序的流程框图。
图2是表示本发明方法阶段I的步骤流程框图。
图3是描述实施本发明方法阶段I的设备的侧视示意图。
图4是描述实施本发明方法阶段I的设备的俯视示意图。
图5是类似图1的框图，表示本发明方法阶段I附加了一个可选的除臭步骤。
图6是类似图1的框图，表示本发明方法阶段I附加了一个杀菌步骤的第一个可供选择方案，其中添加了化学杀菌剂。
图7是类似图1的框图，表示本发明方法阶段I附加了一个杀菌步骤的第三个可供选择的方案，描述了辐射或微波杀菌的应用。
图8是本发明方法阶段I中可选择生产的压缩废料块的外形的实例的侧向剖视图。
图9是本发明方法阶段I中可选择生产的压缩废料块的外形的实例的俯视图。
图10是描述本发明方法阶段II中第一和第二分离级的流程框图。
图11是描述本发明方法阶段II中第一分离级的优选方案的步骤的流程图。
图12是本发明方法阶段II中第一分离级优选择方案的局部流程图，描述了用于实施第一分离级步骤的设备。
图13是描述适合用于实施本发明方法阶段II的分离器组件。
图14是本发明方法阶段II的熔化分离步骤的流程图。
图15是描述适合用于实施本发明方法阶段II的振动传送分离器。
图16是描述本发明方法阶段III的优选方案的步骤和典型部件外形图。
图17是描述本发明方法阶段III的优选方案的溶剂萃取分离单元的步骤的流程框图。
图18是描述适合用于实施本发明方法溶剂萃取步骤的溶剂萃取反应器的优选方案的示意图。
图19是描述实施本发明方法阶段III的复合挤出过程的设备的示意图。
图20是描述实施本发明方法阶段III的复合挤出过程的设备的另一可选方案的示意图。
图21是描述实施本发明方法的限定的可选方案的设备的示意图。
图22是描述实施本发明方法的第二个限定的可选方案的设备的示意图。
附图示意性地描述了本发明的联合三阶段方法的基本步骤和废物通过用于实施本发明方法的设备的运动。附图还示意性地描述了本发明方法的每一阶段的步骤，描述了废料通过用于实施每一阶段的设备的运动，以及描述了优选有效操作每一阶段和由此而及的整个方法的某一装置的基本结构和操作方式。在如下的描述中，每一阶段的步骤和操作都将依照附图顺序地描述，同时所选择的非限制性可选方案和在本发明范围内的可理解的改动也将得到描述。图1是一个总的流程框图，它描述了本发明方法的阶段I、阶段II和阶段III的物料流动顺序，其中每一阶段都用相应的罗马数字标出。
本发明优选方案的阶段I包括如下基本步骤(1)从废料流中磁力分离铁类金属并分割出分离后的金属以进一步处理；(2)破碎和粉碎废料到预定的均匀颗粒度；以及(3)热空气干燥废料到预定的温度水平。如下面所概述的，本发明方法也设想具有附加的可选步骤，(5)将干燥废料压缩成密实的独立的块料，和(6)单独密封块料以防止物料穿过密封隔层发生传递。
每一步骤都利用了某些设备去实现本方法阶段I的操作，正如图3和4所示，这些设备从概念上可分成如下的独立组件磁力分离组件200，破碎/粉碎组件300，干燥组件400，必要的话，还有压缩组件500和密封组件600。除非为了上述目的它们能容易地利用，否则，由于压缩组件500和密封组件600对该优选方案是可选的，所以它们和优选方案的组件一起表示出来，但和那些组件分隔开以强调它们的可选特征，物料在所标识的组件之间由物料传输组件100移入、通过。
在本方法开始时，原始废料从运输车辆上卸下并引入阶段I进行处理，优选通过一“破袋”单元101，在其中垃圾袋和其它容器被撕破或破碎释放出废料以保证它们易于处理。从破袋机101出来后，废料被放置到传输器102上，它是一个如电动马达驱动的常规连续带系统。传输器102将原始废料移到磁力分离组件200进行磁力分离，并在进一步处理之前从原始废料中除去铁类金属。在优选方案中，磁力分离组件包括一个连续的磁化带201，它围绕下部辊202和上部辊203延伸。磁化带201在传输器102上的废料上方通过。当废料中由铁类金属做成的，或含有一定量的铁类金属的组成物品向磁化带201靠近时，这些物品就被吸附到磁化带201上。当磁化带201在上部辊203上移动时，铁类金属组分从磁化带201上移走去储存、运输或进一步处理。非铁金属沿传输器102继续前进，达到物料传送组件100的斗式提升机系统103。
在磁力分离器组件200从废料流中除去铁类金属之后，剩下的废料被斗式提升机103传送到破碎/粉碎组件300中，作为所有非铁废料还原的第一步，在其中废料被碎到均匀的粒度。在本发明的优选方案中，破碎/粉碎组件300包括一连串的轴向安装的旋转破碎/粉碎切割单元，利用这一连串切割单元中的每一个都可进一步降低粒度直到得到最优的粒度。优选每一破碎单元与其它单元在结构上是独立的，并被密封在一个适于当在破碎操作中激发了爆炸时遏制爆炸力的坚固的外壳内。预期这样的爆炸可能损坏或毁坏其内发生了爆炸的破碎机，而且该外壳能防止或限制对周围设备的损坏。作为非限制性的例子，由美国南卡罗来纳州Sherd-Tech公司生产破碎/粉碎设备提供了适合的性能，由其它制造商提供的具有类似性能和容量的设备也可以。优选在破碎/粉碎组件300中得到最大粒径为1/8-1/4英寸的最终颗粒。
破碎的废料颗粒从破碎/粉碎组件300中排出，沉积到一个连续的带状传送器104上，并被传送到物料传输组件100的斗式提升器105，引入到干燥组件400中，在其中废料被干燥以基本除去物料中的所有自由水分。在优选的方案中，从废料中除水分将最终水含量降至百万分之五到十，足以终止生物降解和其它生物活动，并将水含量维持在任何微生物可能恢复活性的水准之下。结果是废料被有效地杀菌并呈现出生物惰性，防止了污染物的分散，使得这些物料能贮存一段时期而不会降解，从而不会破坏降解组分的资源价值。在优选方案中，干燥组件400利用热空气蒸发存在于废料中的水分并驱散来自于废料中的蒸汽，它包括倾斜旋转鼓干燥单元401和流化床干燥单元402。来自干燥空气制备单元403的加热的去湿的空气以与废料移动方向相反的方向通过干燥单元402，然后通过干燥单元401，再返送回单元403以除去水分和加热。干燥空气制备单元403可以使用任何便利的水分去除系统，例如干燥剂干燥或冷凝。在本方法的优选方案中，在干燥单元401和干燥单元402中从废物中除去大部分水分，完成干燥操作并在引入压缩组件500之前暂时存放可变量的废料。如图所示，废料从旋转鼓干燥单元401由斗式提升机106传送到流化床干燥单元402中。正如可用其它的设备来完成本发明方法的每步骤一样，干燥单元401和402可以具有任何便利的常规的设计和尺寸，选择的设备应适合于使选择量的要处理的废料达到优选的最终水含量。然而优选用于干燥组件400中的干燥空气在一密闭回路系统中循环通过干燥单元401和402以及空气制备单元403，防止从废料中放出有臭味的空气。干燥单元401和402的设计和选择是在物料连续干燥操作领域人员所掌握的技术之中。
当废料被干燥到所选定的湿度水准后，颗粒在一组合的设备内被传送到该设备的阶段II和/或阶段III进行进一步的中间处理和利用，这些将在下面描述。物料也可以在引入阶段II或阶段III之前短期存放。在另一可选方案中，当处理的废料要在进一步处理和利用之前存放较长的时间，或者要运输到另一地点时，物料可以送到压缩组件500，在高压下压缩成粘结的高密度的惰性废料块，块料通常用数字10表示。通常优选将块料成型为在每一表面上具有相互联锁的形状的矩形固体，正如图8和9所示，以便于将块料以稳定的方式堆放。应当理解压缩的块料可以以本发明范围内的任何方便的形状来生产。将物料压缩成块料可以通过应用高压使废料限定在一定区域内来实现，并且可以通过一个或多个级来完成。在利用压缩和密封步骤的另一方案中，从干燥组件400排出的物料沉降到物料传输组件100的进料漏斗107中，并从进料漏斗107分批送去压缩。应当理解，在本发明的优选方案中，物料穿过压缩组件500之前的设备的流动是连续的，而将处理过的物料压缩成块料是分批操作的。物料从进料漏斗107沉积到位于可动压缩板502和壁503之间的压缩室501中。压缩板502被活塞504朝壁503驱动直到得到了压缩物料的必要密度。优选将物料充分压缩到基本上消除了颗粒间的空气空间并消除从外部表面到块料内部的通道，以阻止空气和水进入压缩块料内部的任何移动。除利用压缩压力之外，还可以对压缩室501使用真空以辅助压缩期间从物料中除去空气。
由于废料已经减小到均匀的小粒度，所以不管是否使用真空压缩，压缩的结果是基本上消除了颗粒间的空气空间而压缩块料在压缩完成后表现有限的膨胀趋势。然而，必要时，可以在压缩之前通过用物料中添加粘结剂，或必要时用稳定剂处理压缩块料的表面来保护压缩后块料的稳定性。
在废料压缩成单个的块料后，每一块料都用保护材料密封形成结构上的阻隔层以防止物料从块料传递到周围环境或从周围传递到块料中，优选将密封组件600与压缩组件500结合使用，当使用时，每一压缩块料都用热缩塑料包裹并围绕在整个块料的周围，再向包裹材料施以足够的热使包裹材料收缩并紧紧围绕块料。作为一种相对于热缩包裹的一种可送方法，使用拉伸包裹也能达到同样的结果。对每一块料的密封除提供了物质传递的阻隔层外，还能稳定并维持每一块料的形状，通常还消除了压缩前向废料中添加粘结剂和进行块料表面单独稳定处理的必要性。应当理解，必要时可以应用收缩包裹密封之外的包裹方法和稳定处理方法。例如，可用可流动材料处理每一块料的表面，可流动材料固化后形成具有足够拉伸强度的不透水表皮以维持块料的结构整体性。作为一种进一步的可选方案，可将一个侧面开口的如由重塑料制成的成型的立方体衬套，在废料进行压缩之前放入压缩室501弹出，再密封衬套的开口端。必要时，可以应用任何密封装置，使用辅助的结构上的限制，例如周连的绷带来进一步保证块料的结构完整性。
前面描述的本发明方法中的阶段I的步骤易于添加(其它步骤)和选择方式。在一种可选方案中，可以应用对废料的化学处理来控制臭味，更具体地说，正如图5中参考数字700所指，在废料进入破碎/粉碎组件300之时，向其施加嗅味控制剂，使得当废料减小至小颗粒时臭味控制剂与废料完全混合。当臭味控制剂和破碎/粉碎操作中生产的废料小颗粒混合时，减少臭味的效果是最快的，基本上排除了从例如干燥步骤释放恶臭味。
在另一可选方案中，可以向废料中添加化学生物杀伤剂或杀菌剂以辅助抑制导致废料降解的生物活性，正如图6中参考数字800所指，这些药剂可以添加到干燥单元402，在其中废料的流化能得到添加药剂与废料快速而完全的混合。在可选的压缩和密封步骤之前直接添加这些药剂，提供了一个有后效的药剂浓度，在储存或运输期间消除或抑制降解。为了取代在干燥单元402的引入，或者除了在后面引入这些药剂之外，这些药剂也可以添加到破碎/粉碎组件300中的废料里，在粉碎期间和废料干燥之前将废料和药剂充分混合。
除与优选方案干燥步骤相关的热杀菌外，本发明方法还可以使用进一步的杀菌步骤，例如，将杀菌气添加到干燥流体环路中，如单元403中，该气体在闭合流路的干燥单元402中提供一部分，甚至是全部的流化过程，而该闭合流路的设置防止了这些气体从设备中释放出来。在再一可选方案中，当废料在所选择的处理设备组件之间传递时，结合物料传输组件100可以应用辐射杀菌和/或微波杀菌。图7描述了辐射或微波杀菌的应用，如参考数字900所示，在干燥单元401和402之间，在斗式提升机106之前附加一个传送/杀菌单元106S。伽马射线辐射日益用于医学杀菌，在本发明方法中利用伽马射线辐射通常用于处理生物有害类的废物，如医学组织废料、注射器等，有效而且安全。
如果使用了可选的压缩密封步骤，在其之后，处理过的惰性废料块料可以运输和/或储存一段较长时间，再按本发明方法的阶段II和/或阶段III处理和使用包含于块料中的物料。由于废料通过处理呈现出有效的惰性，再由于块料被密封，所以块料内的物料与周围环境隔绝，可以安全地长期存放而不会发生环境污染。此外，类似常规的场地掩埋操作，块料可以放入坑道内并用土壤或其它材料复盖。当要求利用形成块料的物料的资源价值时，这些块料可以容易翻出并移出坑道进行进一步的处理。即使块料被保存很长一段时间，接近或超过了常规掩埋的设计寿命，环境污染的可能性也大大地降低了，但与常规的废料处理和掩埋废弃相比，后者的资源回收的灵活性就大大加强了。
本发明方法的阶段II从概念上可以分为两个物料分离级1)在一连串的分离组件中进行的第一分离级，使用加压空气作为分离流体，每一组件都包括一个流化床单元和一个旋风分离器单元；2)第二分离级，在其中初步分离的物料进行进一步的提纯以分离并回收特定物料。应考虑到，正如上面所述，在将物料流引入阶段II之前，铁类金属已在阶段I中从废料中除去了。
要按本发明方法阶段II的优选方案处理的固体废料以本方法阶段I制备的松散、干燥的尺寸均匀的颗粒形式进入阶段II。本发明方法是基于密度分离物料，所以为合适且有效地进行，引入分离的废料应是基本上无水的，这一点很重量，这样颗粒可以依据其自身的密度而不是吸收了水分后的密度进行分离。颗粒具有小而均匀的尺寸以及一致的外形这一点也很重要。每一颗粒在尺寸上应足够小，因此具有足够小的重量，便能在流化床装置中容易地适于流化，在以与典型的旋风分离器一致的合理的速度移动的空气流中适于夹带。尺寸的均匀性是重要的，使所有具有某一特定密度的颗粒都具有相同的质量，基于物料密度通过其质量实现颗粒的分离。颗粒应具有一致的外形，使每一颗粒相对于流化床或旋风分离器中的空气流具有相同的横截面积。特别地，当在本方法阶段I中处理过的废料已经被压缩和密封过，依据制备适当颗粒重要性，优选使用一个如图12中参考数字1010所指的粉碎单元将压缩块料破碎，如果使用的话，就保证了物料以适合的颗粒一致性进入阶段II的分离步骤，如果适当均一的颗粒直接从处理设备的阶段I传送到阶段II，则粉碎机1010可以省去。
现在参看流程框图10，它描述了物料按本发明通过分离处理，废料以包含具有所有废料组分的非均一混合物的单一物流进入阶段II进行处理。废料开始通过第一处理级，在其中基于密度利用空气流分离物料。第一处理级包括多个空气流动分离组件，每一组件优选包含一个流化床单元和一个旋风分离器单元。在由参考数字1100所指的第一分离组件中，单一进料物流被分离成三个物流，包括密度在预选值之下的物料的重物流，包括密度在第二预选值之上的物料的轻物流，以及包括密度在第一值和第二值之间的物料的中间物流。
在经过下面要描述的在振动传送器上的第二级处理之后，来自第一分离组件1100的重物流和中间物流中的剩下的物料混合起来送到第二分离组件1200中。在二分离组件中，同样包括流化床单元和旋风分离器单元，进入的废料通过密度进一步分离成三个物流，重物流、轻物流和中间物流。在振动传送器上的第二级处理之后，来自第二分离组件的重物流和中间物注台的物料送到第二级进一步处理，或直接送到阶段III或储存。来自第二分离组件的轻物流也可以送到第二处理级，或阶段III，或去储存。
离开第一分离组件的轻物流进入第三分离组件1300，该组件也优选包括一个流化床单元和一个旋风分离单元，在此处进来的单股物流分离成一股重物流、一股轻物流、和一股中间物流。就象来自第一分离组件的重物流和中间物流一样，来自第三分离组件的重物流和中间物流可以进行第二级分离处理并重新混合进入第四分离组件1400。来自第三分离组件的轻物流进入第五分离组件1500。在第四分离组件中物料分成三股物流，与流出第二分离组件的物料处理相似，所述三股物流可被进一步处理或被送入第III阶段或贮存。
来自第三分离组件的轻物流在第五分离组件1500中进一步分离成三股物流。来自第五分离组件的轻物流直接地或经过第二级分离单元后使用或贮藏。来自第三分离组件的重物流和中间物流进行第二级分离，重新混合、并进入第六分离组件1600。象在前面的组件一样，单股进入的物流被分成具有不同密度的三股物流，每股物流经过第二级分离或直接使用或临时贮藏。
初级分离组件1100至1600的每一个都具有相同的总体设计，并包括一个流化床单元和一个旋风分离单元。参照图13，阐明分离组件1100，标号1101表示流化床单元，标号1102表示旋风分离单元。分离组件1100还包括作为主要构件的进料斗1103和转换单元1104。流化床单元1101包括床容器1105，空气入口1106，收集盖1107，物料导管1108。旋风分离器1102包括壳体1109，物料入口1110，空气入口1111，锁气室1112，和物料导管1113。转换单元1104包括室1114，物料出口1115，过滤器1116，和空气返回管1117。
进入分离组件1100的物料沉降到进料斗1103中，所述物料从该斗中连续进入流化床单元1101的床容器1105中。空气经过空气入口1106被压入床容器1105中并在床容器1105内分配，向上流过其中的物料床。随着空气流过物料床，颗粒被吹起，较轻的废料颗粒被夹带到空气流中并携带进入收集盖1107中而进入物料管1108，导管1108连接在流化床单元1101和旋风分离单元1102之间。床容器1105中的较重物料并不被夹带到流经流化床的空气中，而是从流化床中落下而从床容器1105中排出。
携带到空气流中的较轻物料通过导管1108由物料入口1110进入旋风分离器1102，并遇到从空气入口1111流经壳体1109的空气流。进入旋风分离器1102的物料中的较轻的物料被夹带到旋风空气流中，并经导管1113从壳体1109中带走。太重的不能被夹带到空气流中的物料落到壳体1109的底部，并经锁气室1112除去。
空气和夹带的废料颗料经导管1113流入转换单元1104的室1114中。室1114有足够大的体积使得进入室1114的空气降低速度，使所夹带的颗粒从空气流中落到室的底部，并经物料出口1115排出转换单元1104。排出的物料落入分离组件1300的料斗1303中。空气经过滤器1116排出室1114，所述过滤器除去空气中的灰尘和其它细料，排出的空气经空气返回管1117导入流化床单元1101，形成封闭的回路。
另外的分离组件1200至1600的设计与分离组件1100基本相同，针对以标号“1100系列”表示的分离组件1100的构件的描述同样适用于分离组件1200至1600的构件。流化床和旋风分离器除了完成有效的物料分离外，还有有效的清洗作用。要重新使用的回收的物料象该方法第III阶段一样，一般需要在分离和回收后进行彻底清洗，而现有技术是使用大量的水进行清洗。在本发明方法的第II阶段处理中，在流化床单元和特别是旋风分离单元中，颗粒悬浮在空气流中并被空气流搅动，所述搅动导致颗粒相互之间以及与装置构件之间反复碰撞。这样碰撞的结果是颗粒被擦洗，而且颗粒表面在颗粒移动经过该设备的过程中被彻底清洗。由该清洗产生的灰尘和其它细的污染颗粒被过滤器1116从空气物流中除去。
在本发明的优选实施方案中，形成流化床单元1101和旋风分离单元1102中较重物料流的未被夹带到分离组件如组件1100的空气流中的废料，在被引入后续的第一级分离组件之前进行第二级处理，或者使用或临时贮藏来自上述物料流动途径中的最后的第一级分离组件的所述物料。在该优选的实施方案中最初的第二级处理利用振动传送器如图13中以标号1701表示的传送组件。如图15所示，来自流化床单元1101的较重物料流落到倾斜的振动带1712的带路径的起始处。密度较大的物料颗粒移动跨过斜面，比密度较小的物料更快地从带上落下，所以沿带路径的长度的卸出位置与密度成比例。从旋风分离器1102经锁气室1112排出物料的密度低于从流化床1101落到带上的物料，并落到沿带路径较远的位置上的振动带1712上，在所述位置上那些物料的密度一般与保留在进入位置的带上的物料密度相一致。从带的边缘落下的物料按密度区收集并经过如导管1713和1714送入贮存。保留在带上经过带的路径的具有足够低密度的物料从该组最后的组件经图13的导管1715被送到下面后续的第一级分离组件，或被送至第III阶段或临时贮藏。
从第一级分离组件排出的分离后的物料流还可以进一步进行除组件之间的振动传送二级分离之外的第二级分离处理。以图12中的单元1702至1711表示的振动带分离单元，可以被用作上述的物料的后续使用之前的进一步的密度分离，或者可以使用其它的分离技术。每个振动分离单元1702至1711包括与上述单元1701相同的普通构件。
在本发明的方法的一个实施方案中，使用“熔化分离”形式的第二级物理分离来进一步分离具有不同化学组成的塑料物料，这是以熔点为基础的分离。如图14所示，以标号1800表示的熔化分离单元包括一系列被加热的带1801至1805。每个这样的带在其上表面被加热到与特定种类的塑料，如骤氯乙烯、高密聚乙烯等的熔点相一致的特定温度。带1801被加热到最低温度，带1805被加热到最高的温度，并且中间的带被加热到依次增加的中间温度。一般来说虽然不同种类的塑料可能有非常相似的密度，但是它们有不同的熔化温度，所以一种特定的塑料会在每个带所保持的温度下熔化，但在较低温度下不熔化。混合的塑料颗粒物流或者包含混合塑料颗粒的物流被送到单元1800，并置于移动带1801上形成一单层，使每个颗粒与带表面相接触。随着物料被带1801携带，熔点为带1801的温度的塑料颗粒开始熔化并附着到带的表面上。当带移动经过其上辊时所有未粘附的物料从带1801落到带1802上，同时粘附的颗粒保留在带1801上，开始紧接着每段带的连续回路的返回部分。在经过上辊后，带表面稍微冷却到所粘附的塑料的熔点之下的温度，使颗粒再固化。颗粒从带1801上被刮板1806刮掉并经导管1807排出该单元。对每于后续的带组件重复相同顺序的表面熔化、粘附、冷却、和除去特定种类的塑料颗粒，分离后的塑料经除1807外的导管1809、1811、1813和1815排出单元1800。其余的物料经导管1816排出分离单元。由于按本发明方法加工的物料颗粒已在第一级分离组件中彻底清洗，从熔化分离单元1800排出的塑料颗粒是干净的而且每个塑料物流不含污染物。从而可以使用该塑料物料而无需进一步清洗，从而免去了与洗涤和其他清洗技术有关的费用和污染问题。
来自第一级和第二级分离的分离后的物料被送入地下仓库或其它适合的贮存单元，以标号1900及单独描述的1901至1934表示，这样贮藏以备后续使用或出售。应当注意的是所述贮藏单元的数目并不受限制，实际所用的数目将由分离范围和该方法的使用者希望分别贮藏的物料数量来确定。优选的是贮藏单元设在该法第II阶段和第III阶段之间，以平衡物料流量。如下所述，本发明方法的第III阶段在设计和操作方面是可变通的以适应由回收和分离的物料生产各种最终产品，而且所希望的是所用的各种物料的量可随时间而改变。贮藏单元提供使经第III阶段的任何给定物料的可能的较不规则的流动能适应来自本方法的第I阶段和第II阶段的物料的相对规则的流动的容量。
在该方法的优选实施方案中，以图16表示的第III阶段包括相关联的和分立的次级阶段，如此选择以利用该法的第I和II阶段所处理和分离的物料的资源价值。主要的次级阶段包括以标号2100表示的铝挤压次级阶段，塑料提纯次级阶段2200，塑料聚合/造粒次级阶段2300，塑料注塑成型次级阶段2400，塑料吹塑成形次级阶段2500，塑料挤压次级阶段2600，复合抗压次级阶段2700，燃料次级阶段2800，和堆肥次级阶段2900。一个用于将废料转化成用于过程加热和/或发明用的蒸汽的焚烧炉/发电单元3000也与第III阶段有关。
在铝挤压次级阶段2100中，在第II阶段分离的铝物料被送至一个次级阶段单元，在此处铝被加热到成为液体的足够温度，并经过一个或多个常规的铝挤压模施加压力以产生用于如建筑工业的铝产品。本领域的技术人员应当理解所回收的铝物料可以与从本方法的第II阶段回收的其它物料或者与来源于本方法之外的物料制成合金，而且常规的金属挤压技术可被有效地用于由次级阶段2100制备最终产品。本发明方法中的次级阶段2100能制备具有商业价值的有用的铝产品，该产品没有与中间出售和回收的铝废料送至单独的设备有关的缺点。被输送到和用于次级阶段2100的铝物料可包括铝容器，或者铝容器可在第I阶段的处理步骤之前从废物料流中除去，这可由使用者自行决定。
本方法的塑料提纯次级阶段2200提供了一种在非常高的精度和可靠性下达到塑料的完全的和受控的分离的方法。次级阶段2200的分离技术是以在受控的温度和压力条件下塑料在各种溶剂中的溶解度为基础的。在每种目的物料被溶解后，使塑料解聚成各自的单体树脂，溶剂/树脂溶液被过滤以除去杂质和添加剂如催化剂、颜料、抗氧化剂和阻燃剂，回收溶剂，并将液态树脂送去贮藏以备后续使用或销售。因为不同的塑料种类，以及甚至同样种类中不同的组成在给定的溶剂中有不同的溶解度，所以可以有效地利用溶剂萃取以从非均质混合物中连续除去特定组分。已经发现二氯甲烷在适当的温度条件下使用时对于大多数物料来说是一种有效的溶剂，并且还发现溶剂溶解不同的塑料物料的能力可通过调节反应的温度和压力来控制。
图17表示一种用于实现本发明方法的塑料提纯步骤的设备的典型的实施方案。提纯在一系列处理管路中进行，所述管路在结构和布置方面基本相同，所以将只描述八个处理管线的一个，而且应当理解该描述适用于该设备中所用的其余的处理管线。还应当注意到虽然附图中表示有8个处理管线，但处理管线的实际数目将为每套装置设定。参照图17，要被提纯的塑料物料的混合物首先被引入溶剂萃取反应器2201中，将二氯甲烷或其它所选的溶剂加到反应器中并与塑料混合物紧密接触。反应器的温度和压力控制到所选定的值，该值由要被溶解到反应器中的塑料的组成和所用溶剂的性质确定。含有特定的塑料树脂和溶剂的溶液从反应器中排出并送到贮罐2202中。未溶解的塑料物料从反应器中取出送到下一个处理管线的反应器。将贮罐2202中的溶液送到过滤单元2203中，在该装置中杂质和添加剂被一系列过滤元件截留。过滤后的纯化的溶液被送到溶剂回收单元2204，在该装置中绝大部分溶剂通过如真空蒸馏被回收。回收的溶剂被送到中央溶剂贮罐2205中，并且回收的和提纯后的树脂被送到贮罐或贮藏单元2206中。其它的贮藏单元以标号2207至2213表示。
虽然可以在本发明方法的实施中全用各种溶剂萃取容器，但一种反应器的优选实施方案以图18表示。反应器2201被划分成一个上段2214和一个下段2215，在它们之间设有一个滤网2216。两段优选用法兰连接，以使它们容易拆开更换滤网。为了控制温度，反应器的上段被蒸汽夹套环绕。塑料物料混合物经入口管2218引入反应器，并且溶剂经溶剂管2219进入。随着目标塑料在溶剂中溶解，溶液穿过滤网进入下段2215，并经带阀通道2220进入排放池。然后溶液可经溶液出口管2221反应器中排出，并送入贮罐2202，所述管2221也设有一个阀。反应器中的可能成浆状或泥状的未溶解的塑料物料经带阀的塑料残留物出口管2222排出，并被送入下一处理管线的溶剂萃取反应器中。反应器中滤网的优选的倾斜设置有助于除去未溶解的物料和促进每个处理管线以连续而不是间歇的处理方式操作。压力控制管线2223与反应器2201连接以便控制反应器内的压力，从而使溶剂的沸点得到控制。对于一种溶剂如二氯甲烷，溶剂活性随温度改变，而且塑料物料对溶解的敏感性也随温度改变。通过控制反应器中的溶剂与塑料物料的反应温度可以实现对处理的溶解动态的精确控制。为了实现在宽范围内有效地控制温度，对反应器加压或减压使溶剂沸点升高或降低，从而达到所希望的反应温度而溶剂不沸腾。
本发明方法的聚合/造粒次级阶段2300为该方法的次级阶段2200中回收和提纯的塑料物料提供了几种产品生产出路之一，并且允许该方法的使用者生产生产化学纯度接近纯物料的塑料球粒，用于直接销售或作为后续的产品生产次级阶段的原料。在次级阶段2200中分离和纯化的单体树脂从中间贮罐中排出并聚合，挤出，造粒，这是按照本领域中技术人员公知的常规技术进行的。
在注塑成型次级阶段2400中，出自聚合/造粒装置2300的任何适宜种类的塑料球粒被用于经常规注塑成型技术生产最终产品。造粒后的回收的塑料的高纯度和直接可得性使本发明的该方法的使用者能生产各种商业上的具有高质量和经济价值的注塑成型产品。在该方法的次级阶段2500中使用常规吹塑成型技术生产产品以及在挤出次级阶段2600中使用常规挤出技术生产产品可以得到易得、高质量和原料低成本这些同样的优点除了通过常规成型和挤出技术生产工业产品以外，本发明的方法提供一种以非常低的成本，利用以前认为无价值或甚至有负价值(即处置费用)的废料生产高级复合材料的手段。在复合挤出次级阶段2800中，具有差不多任何成分的废料颗粒与少量塑性树脂粘合剂混合，催化，并泵入空心的挤出后的塑料壳体中，于是粘合剂在壳体或外层内聚合形成硬芯，所得的复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，具有非常广泛的用途。该复合材料在一种复合挤出过程中制备，在该过程中，壳体或外层和芯同时或连续成型。
一种用于实现该方法的次级阶段2700的设备表示在图19中，用于经复合挤出过程制备复合材料。所示的设备包括两个同样的螺旋驱动挤出进料单元2701和2702，每个单元将加热到适宜的流动温度的塑料材料加入到一个挤出模头单元2703中。模头单元2703包括进入和离开压力平衡多总管的两个入口和两个出口，用于将塑料物料从模的相对侧加入挤出模头中，从而留出模头的中心部位用于填充材料供料管2704延伸经过模头中心。单元2701和2702按常规设计，而且使用两个单元是为了高流量供给塑料物料使挤压生产速度最快，同时保持为确保适当地挤出均匀且连续的壳体所需的精确控制。应当理解可以使用任何适宜的塑料物料来生产所述复合材料壳体，或者外层，但优选使用聚氯乙烯，因为它有抗降解性和适宜在暴露的环境中使用。所用的形成复合挤出物壳体的塑料物料以球形或粉状从如储料单元2705供给2701和2702，并且优选从聚合/造粒次级阶段2300供给。
在混合单元2706和2707制备用于复合挤出物的芯的填充材料和粘合剂。所选的用于填充材料的干物料优选从该方法的第II阶段的贮藏区1900取出引入混合单元2706。通过选择含于填充材料中的物料的性质可以将芯物料的单位质量和密度控制在所说明的。宽范围内，但是应当注意任何基本上干燥的含任何成分的粒状物料或混合物都可成功地被使用。在所述设备中，轻物料从储料单元2708加入混入单元2706，而且重物料从储料单元2709加入。填充材料可以直接加入混合单元2706，或者可以在一混合料斗如示为2710的单元中预混合。混合单元2706和2707是大容积螺旋式混合器，每个单元优选分别设有双螺旋单元2711和2712。单元之间的流量在输送导管2713内控制。
随着填充材料在单元2706中混合，粘结材料从喷雾单元2714被引入，该单元喷射的液态粘结剂开始分布到填充材料中以实现每个填充材料颗粒与粘合剂的彻底混合和涂敷。粘结物料是一种塑性树脂，优选从塑料提纯次级阶段2200排出的塑性树脂，而且优选与用于形成复合材料壳体或外层的塑料是相同种类。所希望的是粘结物料与外层物理和化学结合形成复合材料以确保该结构的物理完整性，而且还可使用物理联锁装置(如槽或在外层成形的联锁凸出物)。
可以直接从次级阶段2200贮藏单元或经储料单元2715传送粘结物料树脂，所述树脂与催化剂和其它添加剂如颜料和阻燃剂混合，所述催化剂优选是加热活化后的，所述添加剂是从储料单元2716、2717、2718取出的，混合后送入常规混合器2719，然后粘结剂被喷入干燥填充材料中。将热活化的催化剂引入粘结树脂中后，重要的是不能允许芯物料过早地达到活化温度，而且至少混合单元2707应当是冷的。根据特定设备中所用的设备设计和混合单元2706中的芯材的停留时间，单元2706也可以是冷的。
芯材从混合单元2707加入并被压入供料管2704，该管延伸经过并伸出模头单元2703。当复合材料的壳体或外层从模头单元2703挤出时，借助于螺旋2712将芯材压入空心内，控制填充内部容积的速度控制为与外层的挤出速度相一致。供料管2704从模头单元2703向挤出方向延伸一段足够的距离以允许外层冷却足以固化成形，这样防止外层“膨胀”。然而重要的是芯材必须被压入外层内部，同时塑料物料要足够热以活化粘结催化剂并实现粘结剂的令人满意的聚合。由于这些因素的重要性，供料管2704从模头单元2703延伸的距离优选是可调整的。
另一个复合挤出设备的实施方案表示在图20中。在该实施方案中，混合单元2706和2707是双重的，并且以标号2706a和2706b以及2707a和2707b表示。其它的与混合单元有关的构件也是双重的，并且通过在数字上加上字母“a”和“b”以区别于图19的单个构件，而且从附图上更容易看清。在该实施方案中，该混合单元是双重的以按一种可供选择的方案生产复合材料。在该可选择的材料中，外层如上述挤出，但内部填充有双重芯，该芯包括一个从外层的内表面向中心延伸的外芯，和一个填充内部中心部位的内芯。复合材料的这种双重芯设计允许制得具有不同性质如密度的内芯和外芯，并且主要用于生产具有较大模截面尺寸的挤出品。例如，可以制备具有高密度外芯以增加强度和刚度，以及低密度内芯以减小最终产品的重量的挤出品。应当认清，其它各种芯的组成也是可以使用的，以达到其它目的。
通过将芯材经过两个供料出口压入包层挤出物的内部制备双重芯。按图20所示，供料管2704b在模头单元2703内或在进入模头单元2703之前分开，并被变形为环形结构，从模头单元2703向外延伸。以环流方式沿外层内表面从供料管加入外芯材料。供料管2704a延伸穿过模头单元2703，并且内芯材料经过供料管2704a加入的方式与前述相同，所述芯材填充未被外芯材料占据的内部部位。因为外芯材料未充满整个内部容积，从而使外层变形的倾向减小，所述外芯材料可以较早地加入内部，或更接近模头单元2703。然后在加入外芯材料之后，外层已冷却到足以保持其构形时，将内芯材料加入剩余的内部容积内。如果需要，在引入外芯材料之前，外层的内表面可以涂有粘合剂或其它粘结材料以帮助外层和外芯之间确保良好粘合。粘合剂之类的如果使用的话可取自储料单元2720并经进料管2721供给。
对于本发明方法的使用者来说，可燃烧废物成分的易得性和非常低的成本使得这样的成分转化成商业上出售的燃烧料产品在经济上是可行的。在燃料次级阶段2800，来自第II阶段的可燃烧材料如低级纸、木材之类与在塑料提纯次级阶段2200回收的低级物料混合。更具体地说，与低密度聚乙烯的分离和回收有关的溶剂提纯步骤产生链烷烃化合物，这是聚乙烯部分降解的结果。虽然所述链烷烃在商业市场上几乎没有直接的材料价值，但它们含有热值，而且它们的物理性质能使它们和其它可燃材料相合生产压缩的燃料产品。将物料如纸、木材或其它可燃料与回收的链烷烃混合，并压缩形成具有任何具有任何方便的构形的相对密实的块。当混合物压缩时所述压缩部分地熔化了链烷烃，而且压缩取消后所得结构仍然保持。
不适宜的或可得的数量超过其它次级阶段中的产品制备所需部分的有机废料组分可通过次级阶段2900的堆肥法制成农用品。本领域的技术人员公知的常规堆肥技术可用于本发明方法的该次级阶段中。因为送至堆肥单元49的物料已经过第II阶段的处理，与固体废料堆肥中的有害物料有关的问题在很大程度上被避免，而且得到的堆肥产品的质量可保持为高的水平。
焚化炉/发电设备3000为本发明方法的使用者提供了回收废料的焚值的能力，所述焚值是指不适于使用的或所产生的量是不可用的。这样的物料在高效和适当控制的焚化炉单元中用作燃料以使过程热和/或发电产出蒸汽，降低了用于实施本方法的设备的操作费用，并提高了该方法的总效率。这样的焚化/发电单元的实现废料的有效燃烧而无显著的环境问题的设计和操作，是本领域的技术人员熟知的。
除了上述变化和选择方案外，本发明的整个方法容易为满足特殊的需要所特别设计的特殊设备而进行改变。所希望的是例如由于多种原因利用该方法的简化的实施方案可能是有利的。本发明的方法的两个简化的实施方案表示在图21和22中。在图21的实施方案中，本方法的整个第II阶段或分离阶段被省略，而且第III阶段减少为上述复合挤出次级阶段。在该实施方案中，按本法的第I阶段干燥并粉碎成均匀粒径的处理后的废料被直接加到复合挤出设备，如图19所示的设备中。由于本法的优选实旋方案的第II阶段的物料分离步骤被省略，形成复合材料外层的塑料和用作芯中的粘合剂的塑性树脂可以被引入该设备中。塑料和塑性树脂可以从实现本发明的完整的实施方案的有关设备得到，或者可以从其它来源得到。
在图22的简化的实施方案中，使用有限范围的分离阶段将来自第I阶段的物料分离成重物流和轻物流，而且这些分离后的物流被引入复合挤出设备中。物料分离成轻重组分能使用图20所示的复合挤出设备的可供选择的实施方案生产具有双重芯的复合材料。而且，用于外层的塑料和用于芯的粘合剂的塑性树脂可以从实现本发明的更广泛的实施方案的设备中得到，或者从任何可得到的来源得到。
应当注意到本发明方法的设计在执行该方法的步骤方面有内在的灵活性以适应本法的阶段划分成单独的设备，并且相似地适应本方法的步骤和次级阶段的划分。本发明的方法还设计成适应实现有限范围的本方法的设备初始结构，所述初始结构后来经过增加阶段和/或次阶段而扩充。例如(仅仅作为例子)，第I阶段的设备可以是初始的结构，并将处理后的物料压成块并贮藏；后来构造第III阶段的复合挤出设备以使用当前处理的物料和贮藏物料；可以紧接着构造第II阶段的设备用于分离物料；然后增加第III阶段的其它次级阶段，所有这些都在补充的综合计划之下，该计划允使用者立即开始缓解固体废料问题，并根据经济因素和需要逐步进行更广泛的处理。
前面的对本发明方法的优选实施方案和某些可供选择的实施方案和变化的描述，以及对适于实现本发明方法的设备的描述是说明性的，但并不用于限制的目的。本发明的方法允许进行各种其它的增加、组合和改变，而且还允许使用能完成本法步骤的可供选择的设备设计，但均不脱离权利要求所述的本发明的范围。
权利要求
1.一种处理固体废料的方法，回收所述废料的组成成分，并从由所述成分制备有用的物料，该方法包括下述步骤机械破碎固体物料将废料减小成预先选定的最大尺寸以下的碎块；机械粉碎废料碎块将所述碎块减成具有预先选定的大体均匀尺寸的颗粒；将废料干燥以去掉其中的水分；将所述废料引入第一分离单元，并将该物料分成第一股低密度物流和第一股高密度物流；将所述第一股高密度物流引入第二分离单元，并将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；将所述第一股低密度物流引入第三分离单元并将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；将第三股高密度物流引入第四分离单元，并将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；将所述第三股低密度物流引入第一分离单元并将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；将所述第五股高密度物流引入第六分离单元，并将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；和利用所选的物料由其制备有用的产品。
2.权利要求1的方法，包括在干燥所述废料之前进行另外的磁力分离步骤，并从所述废料中除去铁类金属。
3.权利要求1的方法，包括在机械破碎所述废料之前使所述废料经过一容器打开装置以从废弃容器中移出所述废料，并且从所述废料中磁力除去铁类金属。
4.权利要求3的方法，其特征是所述容器打开装置包括一种机械破碎设备。
5.权利要求1的方法，包括在干燥所述废料之前进行另外的向所述废料中加入化学臭味控制剂的步骤。
6.权利要求1的方法，包括在压缩所述废料之前进行另外的使所述废料灭菌的步骤。
7.权利要求1的方法，其特征是所述废料由粉碎而减小的颗粒尺寸在约1/8至约1/4英寸范围内。
8.权利要求1的方法，其特征是在所述第二级干燥组件中所述废料被降低湿含量后的最终湿含量在约百万分之五至约百万分之十范围内。
9.权利要求1的方法，包括在干燥所述废料步骤和将所述废料引入第一分离单元之间进行下述附加步骤压缩所述废料以产生多个密实的、单个的具有均匀构形和尺寸的块；用一种空气和水基本上不能透过的包裹材料包封所述的每个块；以所述压缩的且被包封的块的形式储存所述废料一段时间；和破碎所述每个块并使废料恢复具有均匀尺寸和构形的干燥、疏松颗粒的状态。
10.权利要求1的方法，其特征是分离设备进一步包括一组振动分离单元，每个单元通过连续除去具有逐渐增加的密度的物料颗粒而将进来的物料颗粒流分成两股或多股密度不同的排出物流，而且该方法包括下述附加步骤将第二股高密度物流引入第一振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；将第四股高密度物流引入第二振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；和将第六股高密度物流引入第三振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料。
11.权利要求10的方法，其特征是分离设备进一步包括另外的振动分离单元，每个单元连续除去具有逐渐增加的密度的物料颗粒而将进来的物料颗粒流分成两股或多股密度不同的排出物流，而且该方法包括下述附加步骤将第二股低密度物流引入第四振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；将第四股低密度物流引入第五振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；将第五股低密度物流引入第六振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料；将第六股低密度物流引入第七振动分离单元并将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单独预选的范围内的物料，并且收集所述多股物流的每一股中的物料。
12.权利要求11的方法，其特征是至少一种所收集的物料流包括两种/或多种具有不同成分的塑料，而且所述塑料具有不同的熔点，并且为了从所收集的物料流中分离出每种这样的塑料，本方法进一步包括以下步骤将包括这样塑料的物料放到第一输送带上，该带被加热到等于第一种要被分离的塑料的熔点的第一温度，从而使所述第一种塑料部分熔化并粘附到所述第一输送带上，未粘附的物料从所述第一输送带落到第二输送带上，从所述第一输送带除去所粘附的塑料，并且回收这样的物料以备使用或贮藏；将所述第二输送带加热到等于第二种要被分离的塑料的熔点的第二温度，从而允许所述第二种塑料部分熔化并粘附到所述第二输送带上，未粘附的物料从所述第二输送带落到第三输送带上，从所述第二输送带除掉所粘附的塑料，并且回收这样的物料以备使用或贮藏；和重复加热相继的输送带的步骤，部分熔化并粘附物特定的塑料到各自的传送带上，未粘附物料落下，除掉粘附的物料，并且回收这种物料，通过该过程分离每种塑料。
13.权利要求1的方法，其特征是所收集的物流的至少一种是由两种或多种具有一组不同化学组成的塑料，而且为了将所述物料分离成一组塑性树脂，每种树脂有单独的化学组成，和提纯该树脂，以及使用包括一组处理管线的设备，所述管线数目等于要被分离和提纯的单独的树脂组分的数目，每个处理管线包括一个溶剂萃取容器，一个过滤单元，和一个溶剂回收单元，本方法进一步包括下述步骤将塑料混合物引入第一处理管线的溶剂萃取器中；将所选的能溶解要被分离和提纯的第一种塑料的溶剂加到所述溶剂萃取器中以溶解所述第一种塑料，并形成要被分离和提纯和第一种树脂在所述溶剂中的溶液；从所述溶剂萃取器中除去所述溶液，并将所述溶液输送到所述第一处理管线的过滤单元中；使所述溶液经过所述过滤单元以从中除去杂质，从而纯化所述溶液；从所述过滤单元除去所述提纯后的溶液，并将所述溶液输送到所述第一处理管线的溶剂萃取器中；从所述第一种树脂中提取所述溶剂并从所述溶剂萃取器中除去所述溶剂，所述第一种树脂得到回收；从所述溶剂萃取器中除去所述树脂，完成所述第一种树脂的分离和提纯；和在第二处理管线和后续的处理管线中重复上述步骤直至已经实现所希望数目的单独的树脂组分的分离和提纯。
14.一种处理固体废料的方法，为了保持其成分的资源价值，包括下述步骤机械破碎所述废料，使废料减小成具有均匀尺寸的颗粒；使该废料干燥以除掉其中的游离水分；和压缩所述废料以产生多个密实的、单个的块便于输送和贮藏。
15.权利要求14的方法，包括在机械破碎废料步骤之前从废料中除去铁类金属的附加步骤。
16.权利要求15的方法，其特征是使用磁力分离装置从废料中除去所述铁类金属。
17.权利要求14的方法，包括将基本不透空气和水的材料施加到每个所述块的表面的附加的包裹所述每个块的步骤。
18.权利要求14的方法，包括在破碎所述废料之后干燥所述废料之前机械粉碎所述废料的附加步骤，用以将所述废料颗粒减小到具有均匀的更小的颗粒。
19.权利要求14的方法，包括在干燥所述废料之前将化学臭味控制剂加到所述废料中的附加步骤。
20.权利要求14的方法，包括在压缩所述废料步骤之前使所述废料灭菌的附加步骤。
21.权利要求20的方法，其特征是使所述废料灭菌的步骤包括在干燥所述废料的步骤期间，使灭菌气经过所述废料。
22.权利要求20的方法，其特征是使所述废料灭菌的步骤包括用灭菌射线辐射所述废料。
23.权利要求14的方法，包括在压缩所述废料之前使粘合剂与所述废料混合的附加步骤，以使所述废料颗粒相互粘结并促使所述废料形成单个的块。
24.一种从物料的非均质混合物中分离预选成分的原料的方法，所述混合物中的物料以干燥、疏松的具有均匀尺寸和构形的颗粒形式存在，包括下述步骤将该非均质混合物料引入第一流体流动分离组件，并使分离流体经过所述第一流体流动分离组件，物流具有预定的流速，从而将该混合物料分成有最高密度的第一股颗粒物流，具有最低密度的第一股颗粒物流，和具有中等密度的第一股颗粒物流；将所述具有最高密度的第一股颗粒物流和所述具有中等密度的第一股颗粒物流合并成第一股混合物流；将所述第一股混合物流引入第二流体流动分离组件，并使分离流体经过所述第二流体流动分离组件，物流具有预定的流速，从而导致所述第一股混合物料分成具有最高密度的第二股颗粒物流，具有最低密度的第二股颗粒物流，和具有中等密度的第二股颗粒物流；将所述具有最高密度的第二股颗粒物流和所述具有中等密度的第二股颗粒物流合并成第二股混合物流；将所述具有最低密度的第一股颗粒物流引入第三流体流动分离组件，并使分离流体以预定流速的物流的经过所述第三流体流动分离组件，从而导致该混合物料分成具有最高密度的第三股颗粒物流，具有最低密度的第三股颗粒物流，和具有中等密度的第三股颗粒物流；将所述具有最高密度的第三股颗粒物流和所述具有最高密度和中等密度的所述第三股颗粒的物流分别合并成第三股混合物流；将所述具有最低密度的第三股颗粒物流引入第五流体流动分离流体组件，并使分离流体以预定流速的物流的经过所述第五流体流动分离组件，从而导致该混合物料分成具有最高密度的第五股颗粒物流，具有最低密度的第五股颗粒物流，和具有中等密度的第五股颗粒物流；将所述具有最高密度的第五股颗粒物流和所述具有最高密度和中等密度的第五股颗粒物流分别合并成第五股混合物流；将所述第五股混合物流引入第六流体流动分离组件，并使分离流体以预定流速的物流的经过所述第六流体流动分离组件，以将所述第五股混合物流分成具有最高密度的第六股颗粒物流，具有最低密度的第六股颗粒物流，和具有中等密度的第六股颗粒物流；将所述具有最高密度的第六股颗粒物流和所述具有中等密度的第六股颗粒物流合并成第六股混合物流；将所述具有最低密度的第五股颗粒物流送去使用或贮藏该物料；将来自所述第二流体流动分离组件的第二股混合物流引入第一个第二级分离组件中，并将所述第二股混合物流分成一组最终颗粒物流，每股物流包括密度在预选的独立范围内的颗粒，并将来自第一个第二级分离组件的每股所述最终颗粒物流送去使用或贮藏；将所述来自第四流体流动分离组件的第四股混合物流引入第二个第二级分离组件中，并将所述第四股混合物流分成一组最终颗粒物流，每股物流包括密度在预选的独立范围内的颗粒，并且将每股所述最终颗粒物流从所述第二个第二分离组件送去使用或贮藏；将所述来自第六流体流动分离组件的第六股混合物流引入第三个第二级分离组件中，并将所述第六股混合物流分成一组最终颗粒物流，每股物流包括密度在预选的独立范围内的颗粒，并且将每股所述最终颗粒物流从所述第三个第二分离组件送去使用或贮藏。
25.权利要求24的方法，包括将每股所述具有最高密度的颗粒物流和每股所述具有中等密度的颗料物流引入振动分离组件，并且为了使用或贮藏，在将所述物流的剩余物流合并入所述混合物流中之前从所述物流中回收具有预选密度范围的物料颗粒。
26.权利要求24的方法，其特征是每股所述流体流动分离组件包括一个流化床单元和一个旋风分离单元。
27.权利要求24的方法，其特征是所述分离流体是空气。
28.权利要求24的方法，其特征是在每个所述流体流动分离组件中所述分离流体的流动在的流体流动分离组件内成密封回路。
29.权利要求28的方法，包括在所述分离流体经过所述物料颗粒后，在每个所述流体流动分离组件中，从所述分离流体中除去灰尘等的附加步骤。
30.权利要求24的方法，其特征是所述将混合物流分成一组最终颗粒物流的步骤包括下述附加步骤；将混合物流放到一个伸长的传输装置上，该装置在宽度方向上呈倾斜状，一侧比其相对侧的水平位置低；使所述输送装置振动，从而搅动包含混合物流的物料颗粒并使所述颗粒移动跨过所述输送装置的宽度，其移动速度与所述颗粒的密度成比例，这样具有最高密度的颗粒在具有最低密度的颗粒移动跨过并从所述输送装置落下之前移动跨过并从所述输送装置落下；收集从所述输送装置落下的颗粒，并根据颗粒从其落下的输送装置的长度位置确定的单独的颗粒物流，每股所述单独的颗粒物流包括密度在预选范围内的颗粒；和将每股所述单独的颗粒物流送去使用或贮藏。
31.权利要求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点的相似物料，并且至少所述将第四股混合物流分成一组最终颗粒物流的步骤之一进一步包括下述步骤将所述混合物流放到第一传送带上，该带被加热到等于要被分离的第一种物料的熔点的第一温度，从而使该第一种物料部分熔化并粘附到所述第一传送带上，未粘附的物料从所述第一传送带上落到第二传送带上，从所述第一传送带除去所粘附的物料，并回收该物以备使用或贮藏；将所述第二传送带加热到等于要被分离的第二种物料的熔点的第二温度，从而使该第二种物料部分熔化并粘附到所述第二传送带上，未粘附的物料从所述第二传送带上落到第三传送带上，从所述第二传送带除去所粘附的物料，并回收该物以备使用或贮藏；和重复加热步骤，部分熔化和粘附，未粘附的物料落下，除去粘附的物料，并回收该物料，这些步骤用于以该方法分离的每种物料。
32.权利要求31的方法，其特征是两种或多种相似物料包括塑料。
33.一种处理包括多种物体的固体废料，并由其制备有用的产品的方法，包括下述步骤破碎固体废料以减小包括在其中的物体的尺寸；将固体废料粉碎成具有大致均匀尺寸的颗粒；干燥固体废料以除去其中的水分；将固体废料与足够量的液态塑性树脂混合以充分涂敷和包围其颗粒，并形成可泵送的浆液，还与足够量的聚合催化剂混合以使所述塑性树脂聚合；通过从挤出模头中连续挤出所述塑性物料来形成具有连续侧壁的塑料空心壳体；将所述含有固体废料的颗粒、液态塑性树脂和催化剂的浆液送入所述壳体的内部，所述输送与所述壳体的挤出同时进行，从而当所述壳体成形时填充所述内部；和使所述塑性树脂聚合，产生一个含固体废料颗粒的固体芯，该废料被包围和包封在一种由所述聚合塑性树脂形成的粘合剂中。
34.一种将含有多种不同化学组成的塑料混合物分离和提纯成多种塑性树脂的方法，所述每种树脂都有单独的化学组成，所用的设备包括一组处理管线，其数目等于要被分离和提纯的单独的树脂组成的数目，每个处理管线包括一个溶剂萃取器，一个过滤单元，和一个溶剂回收单元，该方法包括下述步骤将塑料混合物引入第一处理管线的溶剂萃取器中；向所述溶剂萃取器中加入所选的能溶解要被分离和提纯的第一种塑料的溶剂，以溶解所述第一种塑料并形成由要被分离和提纯的第一种树脂和所述溶剂构成的溶液；从所述溶剂萃取器除去所述溶液并将所述溶液送到所述第一处理管线的过滤单元中；使所述溶液经过所述过滤单元以除去杂质，从而纯化所述溶剂；从所述过滤单元中除去所述提纯后的溶液，并将所述溶液送至所述第一处理管一的溶剂萃取器；从所述第一种树脂提取出所述溶剂，并从所述溶剂萃取器除去所述溶剂，所述第一种树脂得到回收；从所述溶剂萃取器除去所述树脂，完成所述第一种树脂的分离和提纯；从所述第一处理管线的所述溶剂萃取器除去剩余的塑料混合物；和在第二处理管线和后续的处理管线中重复上述步骤，直至已经实现所希望数目的单独树脂成分的分离和提纯。
35.一种溶剂萃取反应设备，用于通过将特定的塑料溶解到一种溶剂中，从塑料混合物分离特定的塑料，包括一个管状壳体，有空的内部，一个封闭的第一端，和一个封闭的第二端，所述壳体分成包括所述第一端的上段和包括所述第二端的下段；以流体透不过的方式，可拆卸地连接所述壳体的所述上段和所述下段的连接装置；一个带阀的塑料入口，该入口在所述壳体的所述第一端，用于将塑料经该入口引入所述壳体内部；一个在所述壳体的所述第一端的带阀的溶剂入口，用于将溶剂经该入口引入所述壳体的内部；一个真空和压力导管，该管围绕着所述壳体上段上形成的一个孔连接到所述壳体的上段，用于有选择地向所述壳体内部施加真空或压力；一个过滤网，在所述上段和所述下段之间横向延伸穿过所述壳体内部以支撑所述壳体上段的塑料，并使溶剂和溶解的塑料通过所述滤网从所述壳体上段进入所述壳体下段；一个带阀的塑料出口，在所述壳体上段的邻近所述滤网处，用于从所述壳体内部除去塑料；和一个在所述壳体的第二端的带阀的溶液出口，用于从所述壳体内部除去溶剂和溶解的塑料。
36.一种复合挤压设备，用于以连续复合挤压法制备复合材料，该材料有一塑料外层，围绕固体物料颗粒的内芯，所述固体物料包封在聚合塑料基质中，所述基质由催化的液态树脂形成，该设备包括一对塑料挤出单元，每个单元有一个接收和储存塑料的容器，一个将熔化的塑料从所述容器输送经过其中的塑料物料导管，一个使熔化的塑料强制通过所述导管的螺旋推进器，和加热装置，用于将所述容器中的塑料加热到熔化状态；一个挤出模头单元，用于挤出其中的复合材料外层，包括具有外层的横截面构形的模头出口，用于可流动的塑料通达该道形成复合材料的外层，和一个总管，该管连接到所述塑料挤出单元的塑料导管上，并连接所述模头出口以在其间传送可流动塑料；一个芯材混合和输送单元，包括一个接收固体物料颗粒的容器，一个混合所述容器中的物料并从所述容器输送物料的螺旋推进器；一个树脂入口导管，用于将催化的液态树脂引入所述芯材混合和输送单元，使树脂与所述固体物料颗粒混合；一个供料管，该管连接到所述芯材混合和输送单元，并延伸通过所述挤出模头单元的所述模头出口的中心，以输送固体物料和催化的液态树脂的混合颗粒从所述芯材混合和输送单元经过所述挤出模单元，并在外层成形时进入外层内部，从而液态树脂聚合后形成固体芯。
37.权利要求36的复合挤出设备，进一步包括第二芯材混合和输送单元，第二树脂入口导管，和第二供料管，以与所述第一芯材和输送装置、树脂入口导管和供料管相同的方式连接和布置，目的是形成由复合材料外层包围的一个两部分芯。
全文摘要
一种保护组成物料资源价值的三阶段固体废料处理方法。第一阶段包括以下步骤从废料中分离铁类金属，将固体废料破碎和粉碎成均匀的小颗粒，干燥固体废料基本上除去全部自由水分，并使废料成生物惰性，将干燥的废料压缩成均匀的高密度块料，并密封压缩后的块料；包括在第二阶段的步骤是使压缩块料恢复成均匀颗粒并基于密度将混合的组成物料分离，该阶段具有利用一连串流化床和旋风分离器的第一处理级和利用振动传送器和熔化分离组件的第二处理级；第三阶段包括通过化学处理进一步分离和提纯选择回收的物料。
文档编号B29B13/02GK1120823SQ94191744
公开日1996年4月17日 申请日期1994年3月3日 优先权日1993年3月3日
发明者托宾·泽尔夫, 格温·达米格 申请人:长青环球资源公司