專利名稱：：處理有機(jī)廢料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于從不揮發(fā)材料中分離較易揮發(fā)組分，通常是從廢物的無(wú)機(jī)固態(tài)組分中分離廢料的有機(jī)組分的方法和裝置。該方法包括磨碎部分地浸沒(méi)或漂浮在熔融材料的浴器內(nèi)的容器中的廢料，以便破壞這些材料(通常為附聚物)，并且用加熱的方式從這些材料中釋放出蒸氣形式的揮發(fā)性組分。該裝置包括一個(gè)至少部分地浸沒(méi)在熔融錫浴器內(nèi)的容器，它用于將熱量從浴器傳遞到容器內(nèi)部，以便從原材料中解吸或釋放較易揮發(fā)組分。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)已知道有多種措施可用于破壞有機(jī)廢料。特別是在1989年4月11日和1991年9月24日授權(quán)的美國(guó)專利US4,819,571和US5,050,511中分別描述了有機(jī)材料還原劑，如聚氯化聯(lián)苯(PCBs)等，這兩篇文獻(xiàn)的說(shuō)明書(shū)共同作為本文的參考文獻(xiàn)。在處理廢物時(shí)，通常在實(shí)際的破壞過(guò)程之前最好先去除不需要破壞的材料。例如，池塘淤泥可能含有大量不需要進(jìn)行破壞的無(wú)機(jī)材料，如金屬和硅酸鹽等。處理這些材料會(huì)降低每單位時(shí)間破壞材料的量，由于無(wú)機(jī)材料要消耗破壞反應(yīng)器內(nèi)的熱能，所以增加了破壞所需的能量，又由于需要進(jìn)行清洗及其它原因，還會(huì)增加反應(yīng)器停工的時(shí)間?？傊ǔＷ詈媚茉趯⒂袡C(jī)組分引入到破壞過(guò)程之前，將待破壞的有機(jī)材料從其它材料(這里稱之為″非活性″或″惰性″材料)中分離出來(lái)。這種通常為固體的惰性材料，假如完全不含有被認(rèn)為是有害的化合物，則可重新用作清潔填充材料，或作為非常規(guī)材料處置。如果有害無(wú)機(jī)化合物出現(xiàn)在惰性材料中，則可反復(fù)利用它們，以便回收金屬和對(duì)它們作進(jìn)一步的處理，或在適當(dāng)?shù)膹U渣埋填法進(jìn)行處置。1983年9月6日頒發(fā)給Meenan等人的美國(guó)專利US4,402,274的說(shuō)明書(shū)中描述了處理含淤泥的PCB的方法和裝置，其中利用溫度在850℃到2500℃的范圍內(nèi)的熱湍流氣體對(duì)淤泥進(jìn)行加熱，以從淤泥中分離PCBS。該裝置包括一個(gè)分離器，將淤泥注入該分離器中并通過(guò)從分離器的底部向內(nèi)吹送熱風(fēng)來(lái)將淤泥進(jìn)行干燥。已授權(quán)的相關(guān)專利有美國(guó)專利US4,463,691(1984年8月7日)、US4,685,220(1987年8月11日)、US4,699,721(1987年10月13日)、US4,778,606(1988年10月18日)和US4,793,937(1988年12月27日)，所有這些文獻(xiàn)的說(shuō)明書(shū)都作為本文的參考文獻(xiàn)。美國(guó)專利US5,050,511提出了依賴于待分離的非活性材料性質(zhì)、預(yù)處理具有有機(jī)和無(wú)機(jī)組分的廢料的一個(gè)磨粒收集工序或一種玻璃化方法。到現(xiàn)在為止，這里所描述的方法的發(fā)明人已意識(shí)到，人們?nèi)孕枰峁└倪M(jìn)的從有機(jī)材料中分離無(wú)機(jī)固體材料的處理工序，該工序用于從不揮發(fā)的無(wú)機(jī)材料中分離出較易揮發(fā)的金屬，如汞、砷、銫等。下文在描述本發(fā)明時(shí)將會(huì)提出這種問(wèn)題。下面將就發(fā)明人所知描述目前已有的實(shí)施這種發(fā)明最好的方法和裝置。很顯然，本發(fā)明特別適合于用作對(duì)有害的有機(jī)材料進(jìn)行隨后的處理或破壞這種較大處理過(guò)程中的″預(yù)處理″工序，這是本文中要描述的最佳方式。但是應(yīng)當(dāng)理解到，這種方法和/或裝置在″孤立″的情形中大概是很有用的。因此，為了以后的工業(yè)或其它商業(yè)目的，可將有機(jī)材料從無(wú)機(jī)固體中分離并收集起來(lái)，或利用下文將描述的本發(fā)明進(jìn)行處理。發(fā)明總述按照第一個(gè)主要方面，本發(fā)明是一種分離具有固體組分的附聚物的較易揮發(fā)成分的方法。該方法包括在磨碎至少部分地浸沒(méi)在熔融材料浴器內(nèi)的容器內(nèi)的附聚物，以釋放其中的作為蒸氣的較易揮發(fā)組分。如果需要可捕集釋放的蒸氣。在本發(fā)明的內(nèi)容中，“附聚物″是任何含有在加熱時(shí)以氣體形式釋放出的組分的材料。這種成本相對(duì)于作為固體材料的較穩(wěn)定的保留的組分是較易揮發(fā)的。按照下面較詳細(xì)地描述的優(yōu)選實(shí)施例，在處理附聚物的過(guò)程中對(duì)熔融材料的浴器進(jìn)行加熱，以便為粉碎容器內(nèi)的蒸發(fā)過(guò)程提供能源。在本發(fā)明的一個(gè)特定方面，熔融材料是熔融的錫。在優(yōu)選實(shí)施例的方法中，粉碎容器是一具有大體沿水平方向延伸的中心軸的圓筒，粉碎步驟包括使圓筒繞其軸旋轉(zhuǎn)，以使材料在容器內(nèi)按照該方法通過(guò)材料的碰撞和到處運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理。該方法適合處理廢料。尤其是含有機(jī)材料的廢料。在處理這種廢料的這種情況下，捕集步驟包括輸送從氣態(tài)流內(nèi)的廢料中釋放的有機(jī)蒸汽，一般說(shuō)來(lái)，這種氣態(tài)流通常不包含氧。這樣就避免了在粉碎機(jī)中的有機(jī)材料發(fā)生氧化，而氧化對(duì)于材料的處理和處理裝置的構(gòu)件來(lái)說(shuō)都是不利的。氣態(tài)流可以是或也可以不是還原氣體，如氫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然氣或它們的混合氣體。氣態(tài)流可以部分或全部是相對(duì)化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體，如氮?dú)饣蚝獾?。在本?yōu)選實(shí)施例中，粉碎容器具有相對(duì)化學(xué)性質(zhì)不活潑(至少在實(shí)施該方法時(shí)處于這種狀態(tài))的固體顆?；騼?nèi)側(cè)體。容器的運(yùn)動(dòng)使內(nèi)側(cè)體自由運(yùn)動(dòng)并促使附聚物顆粒分裂成較小顆?！，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下，利用下面將詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例可獲得相似的最終結(jié)果，即將附聚物材料粉碎到必須能使有機(jī)組分有效釋放的不同的程度?？梢岳斫猓诎幢壤龜U(kuò)大的生產(chǎn)過(guò)程中，獲得類似最終結(jié)果所需的條件大概只有較小的改變。固體磨?；蛩轶w以球形的為好，最好是金屬球。球的直徑可在約1至6英寸之間。例如，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，所有球的直徑都在約11/2英寸的工藝能更有效地促使淤泥顆粒破碎。可以很明顯地看出，該優(yōu)選方法可獲得較小并且粒度均勻的顆粒。按照第二個(gè)主要的方面，本發(fā)明包括一個(gè)熱解吸裝置。一種較好的裝置包括一個(gè)與周圍環(huán)境隔絕的解吸容器，該容器內(nèi)容納含有較易揮發(fā)的、以便從中熱解吸的成分的附聚物材料。該裝置具有一個(gè)熔融錫浴器并且容器至少部分地浸沒(méi)在該熔融錫浴器內(nèi)，以使熱量從浴器傳遞到用于從附聚物材料中解吸較易揮發(fā)組分的容器內(nèi)部。應(yīng)當(dāng)理解，″熱解吸″在本文中有較廣泛的含義。較易揮發(fā)組分可通過(guò)蒸發(fā)以氣體形式釋放，并且可利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)促進(jìn)這種釋放，比如通過(guò)與輸送的氣體中的氫的化學(xué)反應(yīng)來(lái)在大有機(jī)分子范圍內(nèi)打開(kāi)化學(xué)鍵。重要的是，熱傳遞或熱能有助于釋放在裝置內(nèi)進(jìn)行處理的材料中的較易揮發(fā)組分。有多種方式釋放較易揮發(fā)組分，而不僅僅是上述的兩種，正如下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例所作的更詳細(xì)的描述那樣。在該優(yōu)選實(shí)施例的裝置中，具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，以一種可控的方式使輸送的氣體通過(guò)入口被送入容器并通過(guò)出口使輸送和釋放的氣體流出容器。該裝置內(nèi)當(dāng)然可以具有粉碎部件，例如粉碎用于與容器內(nèi)所容納的待處理材料相互混合的固體。在優(yōu)選實(shí)施例中，容器是具有大體沿水平方向延伸的中心軸并繞該軸旋轉(zhuǎn)的圓筒形容器，粉碎裝置包括容器內(nèi)的實(shí)心球，在容器旋轉(zhuǎn)期間，它們與附聚物材料相互混合，以便將附聚物材料塊粉碎成較小粒徑的顆粒。容器的水平長(zhǎng)度與高的比例如可以在3∶1至10∶1之間，一般認(rèn)為在大約5∶1時(shí)是較適合的。該優(yōu)選設(shè)備包括用于在輸送的氣體進(jìn)入容器之前對(duì)它進(jìn)行加熱的裝置。該優(yōu)選設(shè)備包括一個(gè)具有一對(duì)分室的漏斗，各分室都能與送料裝置相通并與周圍環(huán)境相隔絕，還包括另一個(gè)分室，它在將材料裝入第二分室的同時(shí)，將材料交替地從第一分室送入容器并與第二分室和周圍環(huán)境相隔絕，并且在將材料裝入第一分室的同時(shí)，將材料從第二分室送入容器并與第一分室和周圍環(huán)境隔絕，從而基本連續(xù)地將要處理的材料送入解吸容器。在本優(yōu)選實(shí)施例中，解吸容器是一個(gè)圓筒形容器，它具有大致水平延伸的中心軸和至少容器的下部浸沒(méi)在熔融錫浴器內(nèi)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，本發(fā)明是一個(gè)用于解吸附聚物的較易揮發(fā)組分的熱解吸磨機(jī)。該解吸裝置包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)解吸容器，它至少部分地浸沒(méi)在該熔融錫浴器內(nèi)，使熱量從浴器傳遞到槽內(nèi)部，以促進(jìn)從槽內(nèi)的附聚物材料中以氣體形式解吸較易揮發(fā)組分。為該浴器設(shè)置一個(gè)加熱器。在容器內(nèi)有較為惰性的固體，當(dāng)容器旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些固體與附聚物相互混合，以便用物理方式將它們破壞。容器具有一個(gè)用于送入附聚物的入口、一個(gè)用于排出氣體的第一出口以及一個(gè)用于在容器內(nèi)保持住固體的同時(shí)將附聚物物的較不易揮發(fā)的固體組分的磨粒排放出去的第二出口。下面將結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的上述的和其它的方面。附圖簡(jiǎn)述在附圖中圖1是本發(fā)明的移動(dòng)式設(shè)備的頂視平面圖；圖2是圖1設(shè)備的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖；圖3是沿圖2的3-3線截取的裝置的附聚物送入端的端視圖；圖4從與圖3相同位置看去的局部剖開(kāi)的設(shè)備細(xì)節(jié)圖；圖5從與圖3相同位置看去的局部剖開(kāi)的設(shè)備細(xì)節(jié)圖；圖6是局部剖開(kāi)的設(shè)備出口端的透視細(xì)節(jié)圖；圖7是設(shè)備的實(shí)心端處理部分的側(cè)視圖。優(yōu)選實(shí)施例的詳述現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，圖中示出了一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的移動(dòng)式設(shè)備10。設(shè)備10一般包括安裝在55英尺雙吊板拖車20上的廢物輸入機(jī)構(gòu)12、球磨機(jī)14、錫浴器16和固體回收機(jī)構(gòu)18(見(jiàn)圖7)。位于拖車前端的廢物輸入機(jī)構(gòu)12分成數(shù)條平行送料線，各條線彼此大致相同，所以只對(duì)一條線進(jìn)行描述。每條線都包括一個(gè)具有寬頂窄底的漏斗22。管24在漏斗與磨機(jī)14內(nèi)部之間提供連通的通道。傳送器具有兩對(duì)相互嚙合的、以相反方向旋轉(zhuǎn)的6英寸(大約15.2cm)水平直徑螺桿26，該螺桿在漏斗的底部與磨機(jī)內(nèi)部之間延伸，該傳送器用于將原料從漏斗輸送到球磨機(jī)內(nèi)。漏斗22的蓋可以關(guān)閉，以將漏斗內(nèi)部與周圍環(huán)境隔離開(kāi)。球磨機(jī)14具有一個(gè)內(nèi)裝11/2英寸(3.8cm)鋼球30的轉(zhuǎn)筒28。該轉(zhuǎn)筒部分地浸沒(méi)在浴器16的熔融錫內(nèi)并由驅(qū)動(dòng)裝置32驅(qū)動(dòng)它旋轉(zhuǎn)。將錫浴器裝在靜態(tài)的也即靜止的筒34中。驅(qū)動(dòng)裝置具有兩個(gè)電機(jī)(圖中未示出)，電機(jī)上有與驅(qū)動(dòng)鏈輪36相嚙合的齒輪，驅(qū)動(dòng)鏈輪通過(guò)滾鏈38連接到位于以轉(zhuǎn)筒28軸線為中心的軸上的同軸鏈輪40上。噴燃器42設(shè)在爐體44內(nèi)的錫浴器16的下方。燃燒過(guò)的噴燃器氣體通過(guò)煙囪46釋放。管48為氣體的流入提供通道，該管48穿過(guò)球磨機(jī)周圍的熱區(qū)，它用于將進(jìn)入的氣體引入轉(zhuǎn)筒28的與原料進(jìn)口相反一端。在管24的周圍設(shè)有用于引出氣態(tài)材料的通道，以使氣體排入管50，從而使氣態(tài)材料從轉(zhuǎn)筒的與原料進(jìn)口相同的一端排出。在所公開(kāi)的實(shí)施例中，管50通到例如美國(guó)專利US5,050,511中所示的那種還原容器中，以便對(duì)排放的氣態(tài)材料進(jìn)行處理。利用槽54將擋板設(shè)置在固體出口52附近，以便使球30保持在轉(zhuǎn)筒28內(nèi)。葉片56與水泥卡車混合機(jī)的葉片相似位于槽與出口之間。固體回收機(jī)構(gòu)18具有一個(gè)用于送出從轉(zhuǎn)筒28的出口端內(nèi)的口52中排出的固體或磨粒的傳送器58。由電機(jī)60驅(qū)動(dòng)的傳送器58通入管62中，管62最后通到攪拌機(jī)64。固體回收機(jī)構(gòu)18具有蒸汽入口66。蒸汽入口的下游處有水入口68。將材料進(jìn)一步送到通過(guò)水冷卻夾套72冷卻的冷卻區(qū)70。旋轉(zhuǎn)式氣鎖74設(shè)在冷卻夾套與攪拌機(jī)64之間。攪拌機(jī)中由電機(jī)80驅(qū)動(dòng)的軸78上裝有漿葉76。為了開(kāi)始運(yùn)行，將定量的污染材料裝入一個(gè)漏斗22內(nèi)。漏斗的底部密封，以便將機(jī)構(gòu)內(nèi)部與環(huán)境隔離。將裝料后的分室頂部關(guān)閉并從而與周圍環(huán)境和設(shè)備的其余部分隔絕。然后，利用通過(guò)進(jìn)口閥和出口閥(圖中未示出)流入的氮?dú)鈱?duì)分室進(jìn)行氧氣的清除。設(shè)備的其它分室與外部環(huán)境隔絕，也就是說(shuō)，對(duì)通向攪拌機(jī)的管24、球磨機(jī)14、進(jìn)氣管48、出氣管50、管62進(jìn)行類似的氧氣清除。同樣，對(duì)例如美國(guó)專利US5,050,511中所示的有機(jī)物破壞器的還原容器也進(jìn)行氧氣清除。利用加熱器42使錫浴器16保持在熔融狀態(tài)，并處于高于錫的熔化溫度的適當(dāng)溫度，即高于約232℃。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒28旋轉(zhuǎn)并使螺旋推進(jìn)器26旋轉(zhuǎn)，以將廢料從裝料漏斗經(jīng)管24傳送到轉(zhuǎn)筒內(nèi)。在該轉(zhuǎn)筒內(nèi)，廢料與熱球30接觸并一起顛簸、破裂、粉碎或一起破碎成較小的顆粒。此外，從熱球和熱轉(zhuǎn)筒壁傳遞的熱量引起有機(jī)材料揮發(fā)或擴(kuò)散到轉(zhuǎn)筒的大氣中。氫氣是通過(guò)管48輸送的，管48本身穿過(guò)加熱區(qū)82，該加熱區(qū)在轉(zhuǎn)筒的原始廢物入口相反端進(jìn)入轉(zhuǎn)筒，氫氣的流動(dòng)是受一個(gè)適當(dāng)?shù)拈y來(lái)控制的。因此，氫在進(jìn)入轉(zhuǎn)筒28之前對(duì)它進(jìn)行加熱。從廢物中釋放的揮發(fā)材料由大體沿箭頭84的方向流動(dòng)的氫氣所攜帶并因此而流入氣體出口管50，以便再流入用于破壞的反應(yīng)器。工作過(guò)程如下水和極易揮發(fā)的化合物最初在轉(zhuǎn)筒的廢物入口端被加熱并蒸發(fā)。一旦水蒸發(fā)掉，當(dāng)轉(zhuǎn)筒內(nèi)的固體溫度升高時(shí)，再配合氫對(duì)固體的可及性的增加，隨后就使少量的揮發(fā)和半揮發(fā)的有機(jī)化合物揮發(fā)。隨著進(jìn)一步的加熱，使高分子重?zé)N和其它較不易揮發(fā)的有機(jī)化合物，如纖維素和聚合烴都?xì)饣奢^小的氣體分子，并可能留下一些剩余的碳。最后形成在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的條件下化學(xué)性不活潑的廢料的固體殘留物或磨粒。通常將磨粒輸送到轉(zhuǎn)筒的出口端。最后，這些磨粒由旋轉(zhuǎn)葉片56通過(guò)槽54輸送到口52，然后落入的攪龍58中，再由攪龍將磨粒輸送到攪拌機(jī)。槽54應(yīng)該足夠小，以便阻留住任何不適合于在轉(zhuǎn)筒中破碎的大顆粒的原料。由螺桿和葉片輸送帶構(gòu)成的傳送器58有約4英尺長(zhǎng)，它用于將材料輸送到攪拌機(jī)。通過(guò)口66噴射水蒸汽。這些蒸汽在某種程度上形成氣密封，并由于清潔的水蒸汽是與污染的蒸氣逆流的，因此減小了固體的再污染程度。受控水流通過(guò)入口68噴射到攪拌機(jī)上游幾英寸處。大部分水清洗了下游處，這些水與送出的固體混合并有助于送出的固體的冷卻，這樣便形成了糊狀材料。使溫材料通過(guò)冷卻區(qū)70，由水冷卻夾套72將它們冷卻。將材料輸送到旋轉(zhuǎn)氣鎖74并進(jìn)入攪拌機(jī)64。糊狀材料在攪拌機(jī)內(nèi)壓縮并聚集，最后以較均勻的糊狀從攪拌機(jī)中被擠出。攪拌機(jī)還有助于將設(shè)備的固體出口端與外界環(huán)境隔絕開(kāi)。在另一種方案中，可利用與攪龍58類似的攪龍從磨機(jī)出口88中回收固體，攪龍是風(fēng)冷而不是水冷，同時(shí)將不斷產(chǎn)生的熱空氣引入一個(gè)錫浴器噴燃器42的助燃空氣風(fēng)扇進(jìn)口。然后排出攪龍的固體通過(guò)旋轉(zhuǎn)的氣鎖閥進(jìn)入一個(gè)臨時(shí)存放漏斗。小股的水噴射流會(huì)在熱固體上產(chǎn)生水蒸汽，同時(shí)對(duì)固體提供進(jìn)一步的冷卻，而且利用通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣鎖閥和固體排放攪龍的反向蒸汽流在存放漏斗和磨機(jī)之間形成氣密封。利用管道式鏈傳送器可將熱固體排出臨時(shí)存放漏斗，該傳送器具有一條帶圓盤的鏈，它能迫使固體進(jìn)入并通過(guò)管道，然后進(jìn)入固體調(diào)節(jié)腔。管道式鏈傳送器以設(shè)置在固體表面下方的方式來(lái)提高設(shè)備內(nèi)部與外部大氣之間氣密封的程度。利用可控的水噴射來(lái)對(duì)調(diào)節(jié)腔內(nèi)的固體進(jìn)行冷卻和加濕。調(diào)節(jié)腔可選擇地裝備其它種類的混合裝置，如攪龍等，這樣可有助于噴射水與固體的混合，并有助于更好地進(jìn)行熱傳遞。產(chǎn)生的蒸汽可送到水冷箱或塔設(shè)備中，蒸汽在其中冷凝成水并在一個(gè)熱交換器中冷卻。由于調(diào)濕腔要耗費(fèi)水去加濕固體，因此在蒸汽冷卻系統(tǒng)中不會(huì)產(chǎn)生溢流現(xiàn)象，并且還必須補(bǔ)充水。經(jīng)過(guò)調(diào)濕的固體由管道式鏈傳送器的延續(xù)部分排出調(diào)濕腔并送到一個(gè)方便的地點(diǎn)，以將它們收集在一個(gè)料箱或堆垛中。在對(duì)裝入一個(gè)漏斗分室22中的廢物進(jìn)行處理時(shí)，將其它分室與系統(tǒng)的其余部分隔離，并裝載廢物，清洗分室。一旦將第一批料送入轉(zhuǎn)筒，則使第一分室與系統(tǒng)隔離并打開(kāi)第二分室，以便或多或少地不斷向轉(zhuǎn)筒內(nèi)輸送廢料，盡管是將廢料交替地分批送入兩個(gè)漏斗22內(nèi)。最后，還原過(guò)程的通常包含氫的氣態(tài)產(chǎn)品流可作為輸送流的源?？梢岳斫獾?，將氫氣流動(dòng)通道內(nèi)部與外部環(huán)境隔離開(kāi)是很重要的，因?yàn)闅浞浅Ｈ菀着c氧起反應(yīng)。這里公開(kāi)的分離工藝本身(即較易揮發(fā)和不揮發(fā)材料的工藝)在現(xiàn)有技術(shù)中通常稱為熱解吸。這是因?yàn)閭鬟f到廢料的熱量或熱能會(huì)從較不易揮發(fā)的組分，例如砂子中產(chǎn)生解吸材料中較易揮發(fā)的有機(jī)組分。氫或含有相當(dāng)高濃度的氫的混合物最好是在這里描述的過(guò)程中攜帶的氣體，這是因?yàn)闅湓谌缑绹?guó)專利US5,050,511中所述后續(xù)工序中是用于還原解吸有機(jī)物的氣體。可以理解，還原是在解吸設(shè)備本身中完成的。另外，由于氫的粒徑小并能穿透多孔表面，所以它可促進(jìn)解吸過(guò)程。氫的反應(yīng)性可強(qiáng)化從無(wú)機(jī)材料中解吸有機(jī)分子的反應(yīng)。氫也可削弱分子之間或與粘土表面的結(jié)合作用，以提高解吸效率。因此，可以認(rèn)為，氫可強(qiáng)化對(duì)氮、氦和其它惰性氣體的解吸特征。盡管如此，在想僅僅收集解吸材料并利用例如蒸汽、氮或氦或它們的混合物作攜帶氣體的其它應(yīng)用中，氫都是合乎需要的。當(dāng)然，如果想避免解吸材料氧化，由在大多數(shù)場(chǎng)合下不使用氧。該公開(kāi)實(shí)施例的轉(zhuǎn)筒，其直徑大約為4英尺(約1.2米)，長(zhǎng)度大約為20英尺(約6.1米)，并且是用鋼或不銹鋼制成的。磨機(jī)的內(nèi)曲壁通常具有特殊斷面形狀，以便減小球的沖擊式運(yùn)動(dòng)。有3至7排的球就足以適用于多種場(chǎng)合。轉(zhuǎn)筒內(nèi)用適當(dāng)?shù)牟牧献鲀?nèi)襯，以延長(zhǎng)鋼的使用壽命。對(duì)于含有PCBs的土和淤泥，洗浴溫度在大約500℃至600℃是較適合的解吸溫度。可在各種不同情況下確定準(zhǔn)確的運(yùn)行狀態(tài)如洗浴溫度、球的數(shù)量、轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速、廢料輸入轉(zhuǎn)筒的速率、攜帶氣體的流量及固體在轉(zhuǎn)筒中的停留時(shí)間等。由在廢料中運(yùn)動(dòng)的球的粉碎作用造成的有機(jī)纖維的粒徑縮小和破碎將提高對(duì)含有固體或其它如粉土質(zhì)粘土等附聚物材料的廢物中的有機(jī)組分的解吸率。較小的粒徑可增大固-氣的接觸表面積，這樣就提高了從非揮發(fā)材料中解吸有機(jī)化合物的解吸率和解吸程度。這里所公開(kāi)的方法和裝置特別適合于對(duì)含有聚合芳烴(PAHs)的焦油進(jìn)行預(yù)處理，以便為后續(xù)的破碎或其它處理解吸PAHs。其它可能的應(yīng)用包括對(duì)其它危險(xiǎn)有機(jī)廢物、危險(xiǎn)金屬、煤焦油、生物醫(yī)學(xué)廢物和紙漿廢物等的預(yù)處理。廢料可含有或不合有如鹵代聯(lián)苯、鹵代苯、鹵代苯酚、鹵代環(huán)烷、鹵代烷烴、鹵代烯烴、鹵代二氧雜環(huán)乙二烯(halogenateddioxins)和鹵代氧芴等有機(jī)化合物。如前所述，PCBs可以包含在廢物內(nèi)，或其它常用氯化了的有機(jī)化合物，如氯化苯、氯化苯酚、氯化環(huán)烷、氯化烷烴、氯化烯烴、氯化二氧雜環(huán)乙二烯(chlorinateddioxins)和氯化氧芴等?？梢岳斫獾?，雖然這里主要描述了物理和化學(xué)解吸方法，但組分分離的機(jī)制可以涉及蒸發(fā)、氣化和給定的還原氣氛、部分化學(xué)還原中的一種或它們的結(jié)合。因此在本發(fā)明的內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)″解吸″包括任何使材料揮發(fā)，也就是使材料從固體中以氣體形式釋放的過(guò)程?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在任何情況下都可獲得顯示出本發(fā)明效能的在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)的結(jié)果。過(guò)去一直將氫用作輸送氣體。在一個(gè)按比例擴(kuò)大的方法中，影響揮發(fā)度的主要有效變量可能是材料在磨機(jī)的轉(zhuǎn)筒內(nèi)總的停留時(shí)間和磨機(jī)內(nèi)的溫度。試驗(yàn)規(guī)模的結(jié)果表示在表1中。表1熱解吸磨機(jī)的試驗(yàn)規(guī)模的試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)</tables>從表1中可以看出，在按照本發(fā)明的方法進(jìn)行處理之后，使砂殘余物中原始廢料的PCB濃度大大減少了，即減少到了原來(lái)的百萬(wàn)分之幾。所表示出的結(jié)果是在熔融錫的溫度在500℃至600℃之間，處理時(shí)間為5至15分鐘的條件下獲得的。盡管這些結(jié)果的獲得取決于待處理材料在磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間、磨機(jī)內(nèi)的溫度等，但很明顯，利用這里所公開(kāi)的本發(fā)明，可從不同種類的原始材料中有效地解吸大量PCB材料。就廢料處理而言，使用本發(fā)明的人的主要目的可能是以至少滿足當(dāng)?shù)氐墓芾項(xiàng)l例規(guī)定的要求的程度來(lái)去除揮發(fā)性材料。對(duì)于給定種類的原始廢料，利用所描述的方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)能重現(xiàn)這種過(guò)程并因此可得到預(yù)定的結(jié)果。因此，當(dāng)理解到，術(shù)語(yǔ)″粉碎″包括將附聚物材料破壞成較小的部分，以使揮發(fā)材料釋放，但顯然，利用所述的方法，固體顆粒也能被破碎或磨成較小粒徑的顆粒。在所公開(kāi)的實(shí)施例的方案中，轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)在熔融錫中的程度達(dá)到其直徑的15％。但這也是可以改變的。錫的高密度使它適合作為支撐轉(zhuǎn)筒的浴料。同樣，錫的高熱傳導(dǎo)性、低粘度、高表面張力和與氫的不反應(yīng)性，使它特別適合于用作浴料。轉(zhuǎn)筒28相對(duì)浴器轉(zhuǎn)筒34的安裝高度可根據(jù)在給定的時(shí)間轉(zhuǎn)筒34內(nèi)錫的量或轉(zhuǎn)筒28內(nèi)的材料重量而改變。在高度上的有限變化是可以通過(guò)對(duì)輥驅(qū)動(dòng)鏈在原料送入端的設(shè)置和通過(guò)將轉(zhuǎn)筒中心軸86安裝在設(shè)備的固體出口端的垂直導(dǎo)向件88的軸承上進(jìn)行調(diào)節(jié)的。如前所述，錫的熔點(diǎn)大約為232℃，沸點(diǎn)大約為2260℃，并且元素錫是低毒的。因此，這里所公開(kāi)的方法可在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)工作，并應(yīng)考慮到隨著溫度的提高，某些材料(如不銹鋼等)的應(yīng)力要減小。在所公開(kāi)的使用丙烷、天然氣或其它任何適用的燃料的實(shí)施例中有兩種噴燃器42。廢物破壞方法的還原產(chǎn)品甚至也可以用作噴燃器的燃料。也可以使用以高空氣/燃料比工作的多噴燃器燃料管系統(tǒng)，以提供更均勻的加熱并控制火焰溫度。轉(zhuǎn)筒有數(shù)個(gè)構(gòu)成一個(gè)加熱爐的外壁，該加熱爐分成上腔和下腔。燃燒后的噴燃器氣體首先通過(guò)下?tīng)t腔被引向轉(zhuǎn)筒的磨粒出口端。然后使這些氣體流經(jīng)上爐腔，以加熱轉(zhuǎn)筒上部的流入吹掃氣體的管48以及排出吹掃和解吸氣體的管50。燃燒后的噴燃器氣體最后從加熱爐中通過(guò)煙囪46排到外部大氣中。上述的廢物輸入系統(tǒng)12的另一個(gè)方案是一種具有一個(gè)連續(xù)空腔泵的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還有并聯(lián)的彼此基本相同的輸送管路，它們用于大致連續(xù)地輸送交替裝入的批料。這種泵可從Bornemann或從弗吉尼亞州Chesapeake市的Ingerspoll-Dresser泵公司買到。由于這里所述的方法和設(shè)備可能經(jīng)常要使用如果排放到環(huán)境中會(huì)對(duì)環(huán)境有毒害的材料，因此在使用本發(fā)明時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)和安全設(shè)施。例如，通常在攪拌機(jī)出口設(shè)置一個(gè)或多個(gè)能檢測(cè)危險(xiǎn)材料的監(jiān)測(cè)器，如果發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)材料可能通過(guò)該出口泄漏，則該出口可自動(dòng)受控地關(guān)閉該設(shè)備。可很理解到，上面對(duì)本發(fā)明人現(xiàn)在已了解到的優(yōu)選方式進(jìn)行了解釋，并且還給出了對(duì)本發(fā)明的理解。本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，可根據(jù)上述方式進(jìn)行各種變換，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1.一種用于分離含有固體組分的附聚物的較易揮發(fā)組分的方法，該方法包括磨碎至少部分地浸沒(méi)在熔融材料浴器內(nèi)的容器中的附聚物，以從附聚物中以蒸汽形式釋放出較易揮發(fā)組分。2.按照權(quán)利要求1的方法，還包括捕集蒸汽，以使其不能釋放到環(huán)境中去的步驟。3.按照權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)熔融材料加熱，用于將浴器中的能量傳遞到容器內(nèi)部，以促進(jìn)較易揮發(fā)組分的釋放。4.按照權(quán)利要求3的方法，其中熔融材料是熔融的錫。5.按照權(quán)利要求4的方法，其中容器是具有基本沿水平方向延伸的中心軸線的轉(zhuǎn)筒，并且粉碎步驟包括繞該軸線旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)筒。6.按照權(quán)利要求5的方法，其中轉(zhuǎn)筒的長(zhǎng)直徑的比在大約在3∶1到10∶1之間。7.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述比約為5∶1。8.按照權(quán)利要求5的方法，其中轉(zhuǎn)筒以每分鐘約5至約30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。9.按照權(quán)利要求8的方法，其中轉(zhuǎn)筒以每分鐘約15轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。10.按照權(quán)利要求5的方法，其中轉(zhuǎn)筒用鋼或不銹鋼制成。11.按照權(quán)利要求4的方法，其中附聚物是廢料，較易揮發(fā)的組分包括有機(jī)材料，捕集步驟包括攜帶從基本不含氧的氣流中的廢料中釋放的有機(jī)蒸汽。12.按照權(quán)利要求11的方法，其中氣流包括一種還原氣體。13.按照權(quán)利要求12的方法，其中還原氣體是從下列氣體中選擇的氫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然氣或它們的混合物。14.按照權(quán)利要求13的方法，其中還原氣體是氫。15.按照權(quán)利要求12的方法，其中氣流包括氮、蒸汽、氦或它們的混合物。16.按照權(quán)利要求12的方法，其中氣流中氫的起始濃度至少約為50％。17.按照權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)的方法，其中在容器的底部有化學(xué)性質(zhì)較不活潑的固體顆粒，粉碎步驟包括使顆粒在容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以混合這些顆粒和附聚物，從而使附聚物破碎。18.按照權(quán)利要求5的方法，其中轉(zhuǎn)筒容納有化學(xué)性質(zhì)較不活潑的固體，粉碎步驟包括轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)筒，使固體和附聚物相互混合，以便將較大塊的附聚物破碎成較小塊的附聚物，從而增強(qiáng)較易揮發(fā)組分的釋放。19.按照權(quán)利要求18的方法，其中固體是圓球。20.按照權(quán)利要求18的方法，其中固體是金屬球。21.按照權(quán)利要求20的方法，其中球的直徑在約1至6英寸之間。22.按照權(quán)利要求21的方法，其中球的直徑約為11/2英寸。23.按照權(quán)利要求1的方法，其中粉碎步驟包括將附聚物進(jìn)行破碎，以獲得較小并且粒度均勻的顆粒。24.按照權(quán)利要求1的方法，其中使容器的溫度保持在約300℃至約600℃之間。25.按照權(quán)利要求24的方法，其中溫度在約500℃至約600℃之間。26.按照權(quán)利要求1的方法，其中固體組分在容器內(nèi)的停留時(shí)間在約5至20分鐘之間。27.按照權(quán)利要求26的方法，其中固體組分在容器內(nèi)的停留時(shí)間在約10至約15分鐘之間。28.按照權(quán)利要求1的方法，還包括攜帶氣態(tài)流中釋放的蒸汽，以便將蒸汽傳送到處理區(qū)域的步驟。29.按照權(quán)利要求28的方法，其中蒸汽在處理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行化學(xué)還原。30.按照權(quán)利要求28的方法，其中在處理區(qū)域內(nèi)將蒸汽冷凝成液體。31.按照權(quán)利要求1的方法，其中附聚物包括含有機(jī)化合物的廢料，這些有機(jī)化合物例如是鹵代聯(lián)苯、鹵代苯、鹵代苯酚、鹵代環(huán)烷、鹵代烷烴、鹵代烯烴、鹵代二氧雜環(huán)乙二烯(halogenateddioxins)或鹵代氧芴，或是氯化了的有機(jī)化合物，如氯化苯、氯化苯酚、氯化環(huán)烷、氯化烷烴、氯化烯烴、氯化二氧雜環(huán)乙二烯(chlorinateddioxins)和氯化氧芴，或類似物質(zhì)，或它們的任何混合物，和/或附聚物包括危險(xiǎn)金屬、煤焦油、生物醫(yī)學(xué)廢物或紙漿廢物或它們的混合物。32.一種解吸裝置，包括一個(gè)解吸槽，它用于從中對(duì)具有較易揮發(fā)組分的附聚物材料，進(jìn)行熱解吸；以及一個(gè)熔融錫浴器，所述槽至少部分地浸沒(méi)在熔融錫浴器中，用于將浴器中的熱量傳遞到該容器內(nèi)部，以便從附聚物材料中解吸較易揮發(fā)組分。33.按照權(quán)利要求32的熱解吸裝置，還包括一個(gè)浴器的加熱器，它用作所述熱傳遞的熱源。34.按照權(quán)利要求33的熱解吸裝置，其中容器內(nèi)部與周圍大氣隔絕，它還包括用于捕集從附聚物材料中釋放的被解吸的氣態(tài)材料的裝置。35.按照權(quán)利要求34的熱解吸裝置，其中捕集裝置包括一個(gè)貯存容器，它通過(guò)一個(gè)閥連接到解吸容器上，該閥用于將氣態(tài)材料從解吸容器傳送到貯存容器。36.按照權(quán)利要求34的熱解吸裝置，還包括用于攜帶從附聚物材料中釋放的被解吸的氣態(tài)材料的裝置。37.按照權(quán)利要求36的熱解吸裝置，其中攜帶裝置包括一個(gè)通入容器的入口，它用于控制攜帶氣體的進(jìn)入，以及一個(gè)容器出口，用于控制氣態(tài)材料的排出。38.按照權(quán)利要求33的熱解吸裝置，還包括用于在容器內(nèi)粉碎附聚物，以增強(qiáng)較易揮發(fā)組分的熱解吸的裝置。39.按照權(quán)利要求38的熱解吸裝置，其中所述解吸槽是一個(gè)具有基本上沿水平方向延伸的中心軸的筒狀容器，粉碎裝置包括容器內(nèi)用于在容器旋轉(zhuǎn)時(shí)與附聚物材料混合的化學(xué)性質(zhì)較不活潑的固體，這些固體用于將附聚物材料塊破碎成較小的尺寸。40.按照權(quán)利要求39的熱解吸裝置，其中容器的水平長(zhǎng)度對(duì)高度的比在約3比1至10比1之間。41.按照權(quán)利要求40的熱解吸裝置，所述比約為5比1。42.按照權(quán)利要求39的熱解吸裝置，其中解吸容器在位于容器的第一軸向端處具有一個(gè)附聚物材料入口，在容器的第二軸向端處具有較不易揮發(fā)的、非解吸的材料的出口。43.按照權(quán)利要求42的熱解吸裝置，還包括用于攜帶從附聚物材料中釋放的被解吸的氣態(tài)材料的裝置。44.按照權(quán)利要求43的熱解吸裝置，其中攜帶裝置包括一個(gè)通向容器的入口，它用于在容器的第二軸向端引入攜帶氣體；一個(gè)排出容器的出口，它用于從容器的第一軸向端排出氣態(tài)物質(zhì)。45.按照權(quán)利要求44的熱解吸裝置，還包括用于在攜帶氣體進(jìn)入容器前加熱該氣體的裝置。46.按照權(quán)利要求45的熱解吸裝置，還包括用于通過(guò)入口將附聚物材料輸送到槽內(nèi)的裝置。47.按照權(quán)利要求46的熱解吸裝置，還包括一個(gè)具有一對(duì)分室的漏斗，各分室都能與送料裝置相通并與周圍環(huán)境相隔絕，還包括另一個(gè)分室，它在將附聚物材料裝入第二分室的同時(shí)，將附聚物材料交替地從第一分室送入解吸槽并與第二分室和周圍環(huán)境相隔絕，并且在將材料裝入第一分室的同時(shí)，將材料從第二分室送入解吸槽并與第一分室和周圍環(huán)境隔絕，從而基本連續(xù)地將附聚物材料送入解吸槽。48.按照權(quán)利要求33的熱解吸裝置，其中所述解吸槽是一個(gè)具有沿水平方向延伸的中心軸的圓筒形容器，至少容器的下部浸沒(méi)在熔融錫浴器內(nèi)。49.按照權(quán)利要求39的熱解吸裝置，其中所述固體是球形的。50.按照權(quán)利要求49的熱解吸裝置，其中所述固體是金屬球。51.按照權(quán)利要求39的熱解吸裝置，其中所述固體是直徑在約1至6英寸之間的金屬球。52.用于解吸附聚物的較易揮發(fā)組分的熱解吸磨機(jī)，它包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)解吸槽；一個(gè)熔融錫浴器，所述槽至少部分地浸沒(méi)在浴器中，用于將浴器中的熱量傳遞到該槽內(nèi)部，以便有助于從槽內(nèi)的附聚物材料中解吸作為氣體的較易揮發(fā)組分。一個(gè)浴器的加熱器；位于槽內(nèi)的固體，用于在槽旋轉(zhuǎn)時(shí)與附聚物混合，以便用物理方式破碎附聚物的固體塊；其中槽具有一個(gè)輸入附聚物的入口；槽具有一個(gè)排放氣體的第一出口；和槽具有一個(gè)排放附聚物的較不易揮發(fā)的固體組分的碎塊，同時(shí)使固體保持在槽內(nèi)的第二出口。全文摘要一種從不揮發(fā)材料中分離較易揮發(fā)組分,通常是從廢物的無(wú)機(jī)固體組分中分離附聚物廢料的有機(jī)組分的方法和設(shè)備。該方法包括粉碎部分浸沒(méi)或漂浮在熔融材料浴器內(nèi)的容器中的材料,以使材料,通常是一種附聚物破碎,并且用加熱的方式以蒸汽的形式釋放材料中的較易揮發(fā)組分。該設(shè)備涉及一種至少部分地浸沒(méi)在熔融浴器內(nèi)的解吸槽,它用于將熱量從浴器傳遞到槽內(nèi),以便解吸這些材料中的較易揮發(fā)組分。文檔編號(hào)F23G7/14GK1183053SQ96193530公開(kāi)日1998年5月27日申請(qǐng)日期1996年3月6日優(yōu)先權(quán)日1995年3月6日發(fā)明者D·J·哈勒特,K·R·卡姆貝爾申請(qǐng)人:伊萊伊科邏輯有限公司