液体纸盒废料的回收方法和用于回收液体纸盒废料的设备

本发明涉及回收液体纸盒废料或其他类似废料的方法，这些废料 中含有纤维材料，金属和塑料，如附录的权利要求1的前序部分所限 定的那样。本发明还涉及用于回收液体纸盒废料或其他类似废料的设 备，如附录的独立的设备权利要求前序部分所限定的那样，这些废料 中含有纤维材料，金属和塑料。

液体容器的纸板，如牛奶或果汁的纸盒，通常都是由几层纤维材 料，很薄的金属箔，如铝箔、和塑料制成，塑料一般是聚乙烯。液体 纸盒废料一般都含有高质量的纤维，这些纤维可以回收和重复使用， 如在纸筒芯子或其他高质量产品的生产中应用。

已知容器纸板的废料中所含的纤维材料可以通过使废料在浆粕 机或其他合适的成浆设备中成浆进行回收。在桨粕机中用力搅拌废料 和水，使其分离出纤维材料。分离的纤维和水形成水的悬浮液，它可 以相当容易地与其余的固体废料，即所谓的排出部分，分离，机械地 例如通过沉降，离心或筛选来进行分离。然后如果需要的话可以进一 步处理水悬浮液中的纤维部分，如净化，接着就可在任何合适的纸板 或纸的制造过程中使用。到现在为止排出部分已经作为废料放置，例 如不作进一步的浓缩处理，或者将其燃烧以便在把它运到最终放置地 点之前减小排出废物的体积。

还已知燃料液体纸盒废料，不从中首先分离纤维材料，以便以热 能的形式从中回收能量。已经进一步建议气化公众的垃圾或其他类似 的废料，以便提供可以用来产生能量的有用的产品瓦斯。

但是，液体纸盒废料含有某种形式的铝，它可以在约670-700 ℃温度下熔化。废料，如果用空气燃烧或气化，就应该在明显低于这 里指出的铝熔化点的温度之下进行处理，最好明显低于650℃，以便 避免由熔化的铝所造成的问题。

铝的粉末在任何燃烧过程中可能是非常有害的组份。如果氧化， 铝可以引起局部非常高的温度，高于2000℃，甚至最高到3000℃。 在燃烧器中这样高的局部温度会对燃烧器造成严重损坏。还有粉末形 式的铝，当与空气混合时是一种爆炸材料。另外，金属的铝可以与碱 性的氢氧化物反应，如在飞扬的尘埃中含有的碱性物质反应，同时形 成氢氧化铝和氢气。众所周知氢气在一定的条件下可以很容易形成爆 炸性气体混合物。还有沉积的飞尘与铝也可能引起各种问题，如在堆 积的地方会长时间连续在飞尘中形成氢气。

液体的纸盒废料还含有大量的塑料，今天塑料大多数是聚乙烯或 其他塑料，它们不含有氯，因此可以相当容易地用空气气化。塑料含 有几乎100％的可挥发份，所以有可能在温度550°-650℃，即在低 于存在的铝的熔化温度之下在吹气的气化器内全部转化为瓦斯和蒸 汽。

在另一方面，在液体纸盒废料中纤维材料仅含有约75-85％的 挥发份。纤维材料的其余部分是固定的碳。在550-650℃之间的温 度下，即低于存在的铝的熔点温度，仅有约60-75％的纤维材料转 化为瓦斯和蒸汽。

可能比较难于控制气化器的温度，使得在达到纤维材料最大地转 换成瓦斯和蒸汽的同时，还能避免由铝熔化所造成的问题。

本发明提出用于回收液体纸盒废料的一种改进的方法和相应的 改进设备，可以克服上述的各项缺点。

本发明还有一个目的是提出用于回收液体纸盒废料的一种方法 和设备，其中在废料中存在的纤维材料以及塑料的热值两者都能以最 佳的方式回收。

本发明还有另一个目的是提出用于回收液体纸盒废料的一种方 法和设备，其中在废料中存在的铝或可能的其他金属都能以最佳的方 式回收。

本发明另外一个目的是提出用于在相当低的温度下回收液体纸 盒废料的一种方法和设备，从而可以避免在气化和瓦斯净化过程中因 高温所引起的许多问题。

该改进的用于回收液体纸盒废料的方法和设备，其特征在于后附 的独立的权利要求特征部分中所更加精确地阐述的内容。

因此，本发明提供回收液体纸盒废料或其他类似废料的一种方 法，废料中含有纤维材料，金属和塑料，该方法包括如下各步骤：

(a)将废料和成浆液体，一般是水，引入到浆粕机或其他类似 的成浆设备之中，使废料成浆和其中的纤维材料分离出来，

(b)将在(a)步中处理过的废料分离成

-含有分离的纤维材料的纤维悬浮液和

-包括金属和塑料的排出部分，和

(c)净化(b)步骤的纤维悬浮液和回收其中的纤维材料以备 进一步使用，如在纸板或板的制造中使用，

(d)将(b)步骤的排出部分引入到气化器中，用于气化其中 的塑料，和

(e)从(d)步骤生产的瓦斯中分离出金属，通常是铝。

排出部分可以用空气在低于液体纸盒废料中所含金属的熔点温 度下进行气化。气化包含铝的排出部分最好应该在低于700℃，一般 为约550-650℃的温度范围内进行。

气化一般在沸腾流化床气化器中进行。金属箔絮片可以很容易地 与其中产生的产品瓦斯一起从气化器中流出。在慢的流化床中处理金 属箔材料比较平缓并且磨得不是太厉害。太细，象粉尘状的金属颗粒 在后面工序中将会很难与产品瓦斯分离。

在浆粕机或其他类似成浆设备中使废料成浆时在成浆液体中溶 解碱金属盐，如钠盐和钾盐。因此，在成浆阶段碱盐已经从排出部分 分离出来，将不会到达气化器和在那里引起故障。

最好另外一步骤(f)插入到(d)步和(e)步之间，该步包括 冷却在(d)步中在气化器内生产的瓦斯，以便从产品瓦斯中回收热 能。并且也使金属通常是铝，与瓦斯的分离在冷却之后更加容易进 行。

为了从废料回收的纤维产量最大化，在(b)步中分离器引出的 排出部分可以在分离的附加清洗步骤中进行清洗，以便从中进一步回 收更多的纤维。这样几乎所有的纤维都可以回收，作为纤维以备进一 步使用，而不是部分被气化。

通过沉降，离心分离，筛选或任何其他本身已知的合适方法，可 以机械地将排出部分与液态纤维悬浮液分离。已经分离出纤维的排出 部分。然后可以进行脱水并引入到气化器中，作进一步的处理。排出 部分最好脱水到含有＜50％的水，如10-50％的水，通常约30％的 水。

但是，通常在脱水之前或之后，实行排出部分的附加清洗。在任 何引入到浆粕机中的废料内都可以含有的特别重的固体杂质，可以机 械地，或者甚至可以采用所希望的磁铁作用，相当容易地与轻的排出 部分分离，轻的排出部分含有轻的塑料和轻的铝箔材料。重的固体杂 质来源于用于将废料捆成包的铁片，金属带或类似物。当然，如果需 要，重的固体杂质可以在较早的阶段，在成浆或紧接着成浆之后将其 分离出去。

如上面讨论那样，大多数重的杂质在被引入到气化器之前已经从 废料中分离出去。但是某些重金属材料在它被引入气化器时仍留在排 出部分中。这样保持的重金属杂质将与底灰一起从气化器的底部排 出。来源于重金属片或类似物的杂质，在气化器中，因为太重不能被 上升的气流夹带，因而不会混合到从气化器顶部排出的产品瓦斯和轻 金属材料组份中。

轻的铝箔材料一般其厚度仅为约5-10μm(微米)，将很容易被 产品瓦斯夹带和与瓦斯一起流出气化器。这样与可能在废料中存在的 重金属材料分离之后的轻金属组份，在本来已知的某些常规的分离器 中很容易与产品瓦斯流分离。最好可以采用特殊的分离器从瓦斯分离 轻金属絮片或箔材料。

本发明提供的回收方法，其中废料的轻金属组份可以与纤维材料 以及气化的塑料两者分离，而不会同时将在废料中可能存在的其他金 属材料或其他重杂质分离和混合到轻金属组份中。

本发明提供一种方法，按照它可以这样回收液体纸盒废材料，回 收在废料中存在的最大量的纤维用于进一步有用的用途；以非常干净 的方式回收存在的金属，和以清洁高热值的产品瓦斯形式回收塑料。 由聚乙烯产生的瓦斯的热值范围可以在7-15 MJ/m3，一般为9-12 MJ/m3。常规的生物材料只能提供约3-6 MJ/m3的热值。

现在将按照附图详细描述本发明，附图中示意地表示按照本发明 的方法。

将液体纸盒废料10，即包装或包裹纸板，和水12加入到浆粕机 14中，在那里废料和水混合在一起同时用力搅拌或搅打废料，使废 料成浆和从中分离出纤维材料。一般在液体纸盒废料量中纤维材料含 量约为70％。其余的30％主要包括金属箔材料和塑料。在浆粕机中 处理的废料和这样形成的含水纤维悬浮液被输送到分离器部分16， 从那里排出纤维悬浮液18，作为回收的纤维材料输送到纤维处理部 分20作进一步加工，如纸或纸板的制造。在分离器16中的分离可以 用任何合适的方法进行，最好是机械的方法，如沉降，离心分离或筛 选。

将已经分离出纤维悬浮液和现在主要含有塑料和金属的排出废 料22传送到清洗部分24，在那里在排出废料中加入补充的水，用于 从废料中分离更多的纤维。从而形成新的纤维悬浮液28并把它输送 到纤维处理部分20，与前面分离的纤维悬浮液混合。当然，不同的 纤维悬浮液18和28可以输送到不同的终端用途，并不是必须将其混 合。

洗过的排出废物30现在主要含有干净的塑料和金属材料，将其 从清洗部分24输送到进一步净化和脱水部分32。在净化部分重的固 体废料34，例如重金属废料如果存在的话，从排出废料中被分离出 来。可以采用任何合适的分离方法，一般是用某些机械方法进行分 离。铁废料可以用磁性方法进行分离。最后用任何本来已知的脱水方 法将排出废料脱水到水含量约为10-50％。排放脱出的水33。

将脱水后的排出废料36引入到流化床气化器38。在图中表示的 流化床气化器是沸腾流化床气化器，通常有用速度约为1/2-2 m/s (米/秒)的空气流态化的床40。如果合适，可以采用有快速循环流 化床的气化器或其他本来已知的某些气化器。

流化床一般包括颗粒尺寸约500-2000μm的沙粒或其他某些类 似的颗粒材料。流态化气体和产品瓦斯在气化器内向上流动并从那里 流出。轻金属箔材料夹带在气流中并从气化器中排出。由基本上更重 的材料组成的床材料，没有被夹带在气流中，所以仍留在床中。

沸腾流化床的废料提供非常恒定的气化温度，如在气化器38中 可以保持在约550-650℃的温度。空气42作为流态化和氧化的气体 通过强制通气系统44被引入到炉内。重的固体材料46，如铁片、条 带或其他杂质与底灰一起从炉底排出。来源于液体纸盒的金属材料絮 片很轻，与气体一起流出流化床气化器，将不会留在炉子下部的床 中。

在气化器内塑料几乎全部气化，提供的产品瓦斯富含碳链相当长 的烃类。瓦斯中包括相对小量的CO,CO2或H2。瓦斯的热值一般在7 -15 MJ/m3范围内，通常为9-12 MJ/m3。产品瓦斯从气化器出口48 排出。

从气化器出口48出来的产品瓦斯被引入到瓦斯冷却器50，在那 里通过传热表面52回收热量。瓦斯的烟灰含量很低。与气体一起流 动的金属絮片上几乎都没有碳。冷却后的产品瓦斯54被引入到分离 器56中，在那里它很容易与干净的金属絮片分离。分离的固体材料 几乎只含有从液体纸盒废料中来的金属。表示在图中的分离器56是 旋风分离器。可以使用其他的分离器，如过滤器。排放非常干净的分 离出来的金属材料58以备进一步的使用。排出的干净的产品瓦斯60 用于能量生产或其他的目的，一般在可以应用产品瓦斯燃烧热的地 方。

本发明不应该局限于只涵盖上述特定的应用。相反，打算对本发 明提供如后附的权利要求书定义的那样广泛的保护。

这样在说明书中已经提到的只有水作为用于使纤维材料成浆的 液体。但是，可以使用任何其他合适的液体材料。还有不同的添加剂， 如pH控制添加剂，可以加到水/液体相中，以便提高成浆和分离纤维 的作用。

已经提到的铝作为从液体纸盒废料中要回收的细粒金属材料的 例子。其他的纸盒废料可以包含其他的金属材料，它们有相对低的熔 点，可以用相同的方法分离这些金属材料。

聚乙烯今天是在液体纸盒中使用最多的塑料。在将来可以使用其 他的塑料或塑料的混合物。特殊其他类型的纸盒或纸箱板可以包括其 他的塑料。本发明应该覆盖回收包括这些塑料的各种废料所应用的各 种方法和设备。