本发明涉及一种用于处理来自垃圾焚烧设备的灰分的方法和设备。所述灰分尤其是家庭垃圾焚烧灰分(hmva)。
背景技术
在处理来自垃圾焚烧设备的灰分时，所追求的目的是：分离灰分，使得产生灰分的多种不同程度地受到有害物质污染的部分(级分)。受到有害物质严重污染的部分必须成本耗费地被清除，而污染较轻的并且可能不受污染的部分能够有益地回收。在处理灰分时特别重要的是，从灰分中获取铁金属和非铁金属，这是特别有益的。
家庭垃圾灰分的处理在湿式分类方法中进行。为此，将灰分与液体混合。
“分类”理解为：将由具有给定的粒度分布的颗粒构成的起始材料分离成不同粒度分布的多种级分。所述分类例如用于：将灰分分离成不同程度的受到有害物质污染的部分。
从de102011013030a1中已知一种通过湿式分类来处理灰分的方法，在该方法中，灰分首先在浆料容器中与液体混合，并且在筛分出粗粒级分之后作为馈给流输送给分类级，所述分类级具有上游分类器和接在上游的水力旋流器。馈给流包括在0mm至4mm之间的粒度分布。在水力旋流器中筛分出细粒。在上游分类器中产生的流动床的上侧处，抽取粒度在0mm至0.25mm之间的残余级分作为悬浮液。在流动床的下侧处，抽取粒度谱在0.25mm至4mm之间的合格级分。合格级分能够在没有环境要求的情况下存放，或者必要时也能够经济地利用。残余级分含有有害物质，例如重金属。所述有害物质必须按照法律规定进行清除。
从de102014100725b3中已知一种用于处理来自垃圾焚烧设备的灰分的方法，在该方法中，分类级还具有上游分类器和接在上游的水力旋流器设备。在流动床的下侧处抽取合格级分并将其借助于筛分装置进行脱水。筛分装置的筛分通道返回到水力旋流器设备中。
技术实现要素：
本发明所基于的目的是，处理来自垃圾焚烧设备的灰分，使得处理设备能够以高的经济效率运行。
为了实现该目的，根据本发明，开始提到的方法的特征在于：
将粒度在0mm至最大5mm之间的灰分-水混合物引入分类装置中，
在分类装置中将灰分-水混合物分类成三个级，即分类成粗粒级分、具有最大1.2mm的较小粒度的中粒级分和具有最大0.4mm的更小粒度的细粒级分，并且
仅将粗粒级分提供用于处理包含在粗粒级分中的金属。
本发明所基于的认知是：如果灰分-水混合物不是(如现有技术中那样)仅被分类为合格级分和不合格级分，而是在合格级分内进行再次分类，那么处理设备能够更经济地运行。至今为止，在经济上最佳的是，清除受有害物质污染的不合格级分，并且无有害物质的合格级分传送用于处理。在这种情况下，铁金属和尤其是非铁金属在经济上是有意义的。但是发现，非铁金属并非在每种粒度中都以经济上有用的方式存在。因此分类为三级，即分为粗粒级分、具有较小的最大粒度的中粒级分和具有更小的最大粒度的细粒级分，使得根据本发明，仅将粗粒级分提供用于处理包含在粗粒级分中的金属。由此(与现有技术不同)中粒级分不被提供用于金属处理，该方法能够整体上更经济地运行。中粒级分有利地尽可能不含有害物质。有害物质基本上仅存在于细粒级分中。
分析得出，特别有利的是，中粒级分的最大粒度为1.2mm、优选约为1.0mm，并且细粒级分的最大粒度为0.4mm(或者说400μm)、优选约为0.25mm(或者说250μm)。在现有技术中，中粒级分提供用于金属处理，而在本发明的范围中，该级分有意地不用于获取金属。出人意料地发现，中粒级分仅含有少量的、能借助于本发明方法沉降的非铁金属。因此，与已知的解决方案相比，效率显着提高。
就此要指出的是，在分类时通常参考具体的粒度。然而，(也在现有技术中)分离方法在技术上如此提供，使得级分中的一部分可以略高于或低于给定的值。虽然该部分非常少。
灰分-水混合物优选以在0mm至最多5mm的粒度提供。本发明的一个优选的实施形式的特征在于，将灰分-水混合物在没有进一步处理的情况下泵送到分类装置中或者在自由入口中引入分类装置中。
在两个开头描述的方法(de102011013030a1和de102014100725b3)中，水力旋流器接在上游分类器上游。在旋流器中，受有害物质污染的泥浆沉降。约90％的体积流随着所述泥浆而沉降。
而在优选的实施形式中，灰分-水混合物在没有进一步处理的情况下泵送到分类装置中或者在自由入口中例如从分类筛分器下游引入分类装置中，并且在该处分类为三个级，即分类为三种不同粒度的级分。接在分类装置上游的水力旋流器是不需要的并且优选也是不期望的，因为所有灰分-水混合物有利地引入分类装置中。
分类装置优选是三级的上游分类器。在分类装置中，灰分-水混合物被引导到折流板上。在折流板下方抽取粗粒级分。根据本发明，仅将所述粗粒级分提供用于处理以获取金属。随着上游的水，中粒级分和细粒级分在两个另外的分类级中沉降。对于三级的上游分类器的该(本身已知的)技术，需要特定的水量，所述水量通过如下方式提供：有利地将灰分-水混合物以限定的量在没有进一步处理的情况下泵送到分类装置中。
粒度在0mm至最大5mm之间的灰分-水混合物在将设备交付给操作者时已经能够由第三方混合。然而优选地，仅来自垃圾焚烧设备的灰分由第三方提供。所述灰分包含大约0mm至150mm的粒度部分，也可能部分地包含更大的组成成分。所述灰分在该方法的改进方案中在浆料容器中与液体混合，并且随后在将混合物泵送到分类装置之前被分类。在泵送过程之前的分类能够分级进行。最后，灰分-水混合物的粒度分布在0mm至最大5mm之间、优选在0mm至约2mm之间。所述灰分-水混合物，在没有进一步处理的情况下，特别是在没有中间接入旋流器的情况下，泵送到分类装置中，并且在该分类装置中被分类为三种级分，如开始所述的那样。
将粗粒级分提供用于处理包含在粗粒级分中的金属。在这种情况下，所述金属尤其是非铁金属，这意味着增加特殊价值。优选地，首先将粗粒级分脱水，并且随后在将粗粒级分提供用于处理包含在粗粒级分中的金属之前，将其在再净化级中净化。已经发现的是，脱水和随后的净化再次提高了效率，因为传统的铁和非铁分离器能够更好地探测铁金属和非铁金属，而且也能够大幅降低包含在矿物质中的盐。
优选地，所述方法在闭合的流体回路中运行。就此而言要注意的是，即使在闭合回路中，液体的一部分也从系统中逸出，例如通过液体粘附在被取出的级分上或通过蒸镀而逸出。液体中的该部分必须再次引入系统中。在这种情况下已经证实为特别有利的是，在再净化级中将补充水添加到回路中。在该处，添加新鲜的补充水以补偿损耗水具有附加的优点：补充水被输送到了附加地也能承担减少在粗粒级分中的盐的任务的地方。
在现有技术中，随着在不合格级分中形成泡沫已经产生部分问题。形成泡沫会严重干扰方法流程。
实验得出，形成泡沫也归因于细粒级分中包含的轻质材料。轻质材料还包括例如未燃烧的有机组成成分。这些轻质材料由于它们的低比重而在分类时包含在细粒级分中，虽然这些轻质材料具有比细粒级分更大的直径(该直径完全能够为3mm至5mm)。本发明的一个特别有利的实施形式的特征在于，在分类装置之后从细粒级分中取出轻质材料。所述取出优选直接在分类装置之后进行。
从泥浆状的细粒级分中取出轻质材料是困难的。这与下述事实有关：细粒级分形成细的泥浆，所述细的泥浆会快速堵塞传统的筛分装置的开口。在根据本发明的方法的重要改进方案中提出，用弧形筛分器来取出轻质材料。这样的弧形筛分器是本身已知的。意想不到的是，所述弧形筛分器出色地适合于取出轻质材料。该优点在于，弧形筛分器不会堵塞，使得根据本发明的方法能够在无故障地持久运行的情况下运行。
另外的实验得出，(出人意料地)细粒级分中的仅特定的部分是造成稳定形成泡沫的原因。在该背景下有利的是，必要时在取出轻质材料之后，将细粒级分分类为剩余的细粒级分和具有更小的最大粒度的超细粒级分，并且所述剩余的细粒级分被清除。所述分类优选在水力旋流器中进行。在实验中还发现，反应时间也对形成泡沫具有显著影响。由于剩余的细粒级分直接或在取出轻质材料后从系统中取出，因此剩余的细粒级分不能与液体长时间反应。泡沫形成得以有效避免。
有利地，超细粒级分具有的最大粒度为70μm，优选为50μm，尤其是约30μm或更小。该部分也能够实现一定的泡沫形成。然而发现，所述泡沫不稳定，而且在没有化学品的帮助下在短时间后分解。就此而言，形成泡沫对无故障的持久运行不产生影响。
所述剩余的细粒级分被清除。优选地，在清除之前，剩余的细粒级分在摆动式脱水器上首先被尽可能静态地脱水，并且然后从所述摆动式脱水器中运走。
在脱水时，形成呈滤液形式的泥浆-液体混合物，所述泥浆-液体混合物被输送给水力旋流器级，从所述水力旋流器中将级分(在下游)回引以进行静态脱水。水力旋流器级的溢流优选被引入至少一个沉降槽中。
如上所述，被视为有利的是，来自分类装置的细粒级分被再次分类。由此产生的超细粒级分具有仅非常低的有害物质污染。此外，在该级分中包含非常少的发泡物质。在本发明的改进方案中提出，将超细粒级分引入至少一个沉降槽中，所述沉降槽具有至少一个沉降室，超细粒级分能够在该沉降室中沉降。尽管液体的停留时间相对长，但在该超细粒级分中不产生妨碍工艺的稳定泡沫。出人意料地发现，在超细粒级分沉降之后，沉降槽中剩余的液体符合公共废水关于重金属的指导标准。这意味着，在必须更换处于槽中的液体之前，通过相应地再填充由于工艺而所需的补充水，所述液体也能够在盐(如氯化物)标准方面在自身回路中非常长时间地运行。
有利地将从超细粒级分中沉降的细粒泥浆用厚料泵泵出。
在沉降槽中，尽可能完全地排出沉降的细粒泥浆是有利的。在该背景下，在本发明的改进方案中提出，在沉降槽中设置有具有引导壁的插入件，所述引导壁在朝向泵的方向上渐缩。引导壁能够是穿孔的。所述引导壁确保将细粒泥浆传送给泵，以便所述泵能够尽可能完全地抽取细粒泥浆。优选地，经由时间控制来抽取细粒泥浆。
上文中已经详述，沉降槽中的液体质量出人意料地好。这也归因于：来自分类装置的细粒级分被再次分类，并且仅将从中产生的超细粒级分引入沉降槽中。如上所述，高质量的水对该方法的液体回路具有积极影响。沉降槽还允许低成本的清除，因为受污染的固体能够借助非常小的水量以与高份额的不含固体的水分离的方式来清除。
开始提及的目的还通过一种用于处理来自垃圾焚烧设备的灰分的设备来实现，根据本发明，该设备具有分类装置，该分类装置用于将灰分-水混合物分类成三级，即分类成粗粒级分、具有最大1.2mm的较小粒度的中粒级分和具有最大0.4mm的更小粒度的细粒级分。
优选的是，分类装置被设计和设立为，使得中粒级分的最大粒度为1.0mm，并且细粒级分的最大粒度为0.25mm。
本发明的一个优选实施形式的特征在于，所述设备包括用于泵送水-灰分混合物的泵或用于将灰分-水混合物例如从分类筛分器的下游引入分类装置的自由入口，并且所述泵或所述自由入口与分类装置流体连通，使得灰分-水混合物在无需进一步处理的情况下被泵送或引入分类装置中。
根据本发明的设备的有利的实施形式在从属权利要求中受到保护。其优点在上文中已经阐述。
附图说明
下面借助优选实施例结合附图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出根据本发明的实验设备的方法示意图；以及
图2以示意图示出用于执行根据本发明的方法的分类装置。
具体实施方式
灰分经由传送带1以0mm至150mm或更小(优选最大为60mm)的粒度分布被馈入浆料容器2中。在浆料容器2中，灰分与液体混合并且作为灰分-水混合物输送给分类站3。在该处，灰分-水混合物被预分类为约5mm至最多150mm的将经受干式处理的级分和约0mm至最多5mm的级分。优选地，粒度分布在0mm至约2mm之间。所述级分作为灰分-水混合物借助于泵4被泵送到分类装置5中，而灰分-水混合物不经受进一步处理。优选地，灰分-水混合物的整个体积流被泵送到分类装置5中。替选地，灰分-水混合物优选在自由入口中(无需泵)引入分类装置5中。对于分类装置5所需的体积流仅通过灰分-水混合物的重力提供。
分类装置5是三级的分类装置。分类装置5具有填充接管6，所述填充接管与折流板7配合作用。在图1中，分类装置仅粗略示出并且在图2中被详细地阐述。在该处仅应注意的是，灰分-水混合物在没有进一步处理(例如借助于水力旋流器)的情况下的直接馈给之所以是特别有利的，是因为能够使用体积流的速度和量来将灰分-水混合物分类为三种级分。
在分类装置5中，灰分-水混合物分类为三个级，即分类为粗粒级分8、具有较小的最大粒度的中粒级分9和具有更小的最大粒度的细粒级分10。因此，相应较小级分的最大粒度小于相应较大级分的最小粒度，之前已指出，由于技术原因，可能会引起粒度范围的(轻微)重叠。中粒级分9的粒度最大为1.2mm，优选最大为1.0mm。细粒级分10的最大粒度为0.4mm，优选为约0.25mm。一个优选的实施例的特征在于，细粒级分10具有0mm至0.25mm的粒度分布，中粒级分9具有0.25mm至1mm的粒度分布，并且粗粒级分具有1mm至2mm的粒度分布。
根据本发明，仅将粗粒级分8提供用于处理包含在粗粒级分中的金属。为此(可选地)在第一步骤中将粗粒级分在脱水器11中脱水。随后在再净化级12中净化已脱水的粗粒级分。为此，如通过箭头13表示的那样，将补充水添加到整个系统的流体回路中。新鲜的补充水13一方面净化粗粒级分，进而提高随后用于获取金属的处理效率。另一方面，补充水补偿从液体回路中逸出的液体。最后，金属获取在铁分离器14中(例如通过带式磁铁)和非铁分离器15中进行。非铁金属被收集在容器16中。粗粒级分的残余部分被堆成堆(堆17)。
在分类装置5中分类成三个级，即分类成粗粒级分8、中粒级分9和细粒级分10。中粒级分的最大粒度优选为1.2，尤其是1.0。与现有技术相反，所述中粒级分不提供用于金属获取。相反，已认识到的是，中粒级分9不具有非铁金属或仅具有非常小份额的非铁金属。该份额在现有技术中已经经常用于金属获取。相反，根据本发明，仅将粗粒级分8提供用于金属处理。这能够实现以高度的经济性运行所述设备。
中粒级分9在脱水器18中脱水并被带到堆19上。由于该材料尽可能不含有害物质，因此能够在以后的时间点例如用于建筑材料。优选的是，设有再循环装置20，经由所述再循环装置将来自水力旋流器21的溢流的液体用于对摆动式脱水器18下方的泵池进行液位控制。水力旋流器确保水的预分离。同时，所述水力旋流器用于增厚在下游的材料。
细粒级分10具有约0.4mm的最大粒度，尤其是约0.25mm的最大粒度。在这种情况下，所述细粒级分是被有害物质污染的泥浆。当排出细粒级分时，在技术上不排除：还具有部分显著更大直径的但具有较低比重的轻质材料随着细粒级分被排出。轻质材料例如是泡沫聚苯乙烯或者是未燃烧的有机材料。所述轻质材料也是不期望的起泡的原因。优选的是，弧形筛分器22接在分类装置5下游，借助该弧形筛分器能够分离轻质材料。弧形筛分器22适合用于以出色的方式沉降轻质材料，因为即使在持久运行中弧形筛分器也不会堵塞。轻质材料收集在容器23中。
在将轻质材料取出之后将细粒级分10容纳在泵池24中，并且借助于泵25泵送至水力旋流器设备26，所述水力旋流器设备26当前设计为多旋流器设备。在水力旋流器设备26中，细粒级分被分类为剩余的细粒级分27和超细粒级分28。超细粒级分的最大粒度优选为70μm，有利地为50μm，尤其是约30μm。
所述剩余的细粒级分27在脱水器29中脱水。脱水器29优选为摆动式脱水器。所述摆动式脱水器尤其以间隔的方式工作。在脱水时，产生泥浆-液体混合物，所述泥浆-液体混合物借助于泵30输送给水力旋流器级31。所述水力旋流器级设定为，使得至少20μm，优选至少30μm的级分32向回引入脱水器29中。
超细粒级分28被引入沉降槽33中，沉降槽具有多个沉降室34。在沉降槽33中还设置有具有引导壁的插入件35，所述引导壁在朝向泵36的方向上渐缩。细粒泥浆沉降在沉降槽中。插入件35以其渐缩的引导壁确保：细粒泥浆有利地传送给泵36。泵36是厚料泵，所述厚料泵将细粒泥浆泵送至脱水器29。
在沉降槽33中沉降超细粒级分28之后还剩余有液体37，将所述液体从沉降槽中取出并且必要时在中间接入澄清器28的情况下泵送至工艺水分配器39。液体37的质量好到，一方面所述水能够作为工艺水回引到整体系统的流体回路中，另一方面也能够在没有进一步处理的情况下有利地清除。
图2以放大视图示意性地示出分类装置5。所述分类装置是上游分类器。灰分-水混合物填充到填充接管6中。此后，所述灰分-水混合物到达折流板7。在该技术中需要灰分-水混合物的特定的最小流动速度，其能够通过在没有进一步处理的情况下的馈给而特别有利地提供。通过开口40，将上游水填充到分类装置中，该上游水与灰分-水混合物的填充方向相反地指向。所述分类装置设计和设立为，使得与上游水的流动方向相反，粗粒级分8下降并从分类装置中抽出。剩余的灰分-水混合物进入分类装置5的第二(循环)级41中。也在此，通过开口40填充上游水，所述上游水与中粒级分的下降运动相反地指向。如通过箭头9表示的那样，中粒级分9从第二级41中抽出。在第三级42中取出细粒级分10。在这种情况下，所述细粒级分是粒度最大为0.4mm的最细微粒以及是轻质材料。
附图标记列表：
1传送带
2浆料容器
3分类站
4泵
5分类装置
6填充接管
7折流板
8粗粒级分
9中粒级分
10细粒级分
11脱水器
12再净化级
13新鲜水
14铁分离器
15非铁分离器
16容器
17堆
18脱水器
19堆
20再循环装置
21水力旋流器
22弧形筛分器
23容器
24泵池
25泵
26水力旋流器设备
27剩余的细粒级分
28超细粒级分
29脱水器
30泵
31水力旋流器
32级分
33沉降池
34沉降室
35插入件
36泵
37液体
38澄清器
39工艺水分配器
40开口
41第二级
42第三级