处理源自废料处理设施的细粒流的方法 |
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| 申请号 | CN202280055621.2 | 申请日 | 2022-06-23 | 公开(公告)号 | CN118019588A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 托尔克斯动力粉碎机有限公司; | 发明人 | N·贝朗格; M·德罗莱特; P·埃弗森; T·沃德; C·穆勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及处理材料回收设施(MRF)中的细料流的方法，包括：提供MRF细粒流，MRF细粒流包含易碎材料和延性材料；使MRF细粒流经历单道次动 力 粉碎 阶段，产生粉碎材料，粉碎材料包含源自易碎材料的尺寸减小的级分和源自延性材料的尺寸过大的级分；将粉碎材料从动力粉碎机中取出；使粉碎材料经历分离，产生尺寸减小的流和尺寸过大的流。还提供了系统，其包括动力粉碎机、粉碎料 输送机 和筛，所述筛可操作地结合至粉碎料输送机以接收粉碎流并产生尺寸减小的流和尺寸过大的流。该系统还可包括分别位于动力粉碎机上游和下游的磁分离器和灰尘收集系统。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种处理材料回收设施(MRF)中的细粒流的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 处理源自废料处理设施的细粒流的方法技术领域[0001] 本技术领域整体涉及废料处理设施—例如材料回收设施(MRF)，以及堆肥和废料分类设施—和来自此类设施的细粒(fines)流的处理。 背景技术[0002] MRF和其他设施中的废料处理通常会在去除较大物品后产生细粒流，并且细粒流通常被送往垃圾填埋场，未进一步处理或回收。使用常规技术进一步处理此类细粒流并不有效。发明内容 [0003] 根据一个方面，提供了一种处理材料回收设施(MRF)中的细粒流的方法，包括：提供MRF细粒流，MRF细粒流包含易碎材料和延性材料，易碎材料包括玻璃、陶瓷、干墙、瓦片、岩石和/或集料，延性材料包括塑料；使MRF细粒流经历单道次动力粉碎阶段，其中细粒流被进料至动力粉碎机中并经历动力粉碎机内的涡流产生的自碰撞，产生粉碎材料，粉碎材料包含源自易碎材料的尺寸减小的级分和源自延性材料的尺寸过大的级分；将粉碎材料从动力粉碎机中取出；使粉碎材料经历分离，产生尺寸减小的流和尺寸过大的流。 [0004] 在至少一个实施方式中，细粒流源自城市固体废料(MSW)或源分离的可再循环物。 [0005] 在至少一个实施方式中，细粒流为堆肥筛渣(compost overs)流。 [0006] 在至少一个实施方式中，细粒流包含尺寸低于2英寸的材料。 [0007] 在至少一个实施方式中，动力粉碎机以500RPM至1,200RPM之间的转速运行。 [0008] 在至少一个实施方式中，动力粉碎机在700RPM与1,000RPM之间的转速运行。 [0009] 在至少一个实施方式中，操作动力粉碎机使得尺寸减小的级分基本为沙子尺寸或淤泥尺寸的颗粒。 [0010] 在至少一个实施方式中，细粒流在进入动力粉碎机时具有10％至50％的水分含量。 [0011] 在至少一个实施方式中，细粒流在进入动力粉碎机时具有15％至40％的水分含量。 [0012] 在至少一个实施方式中，细粒流不经历动力粉碎阶段上游的干燥阶段。 [0013] 在至少一个实施方式中，尺寸减小的级分为粉碎的输出流中的均匀混合物。 [0014] 在至少一个实施方式中，动力粉碎阶段实现细粒流的脱水，使得动力粉碎阶段中的脱水为5％至8％之间。 [0015] 在至少一个实施方式中，动力粉碎阶段和分离使得尺寸减小的流能够具有比细粒流低5％至30％的水分含量。 [0016] 在至少一个实施方式中，动力粉碎阶段通过气提实现细粒流上的病原体减少。 [0017] 在至少一个实施方式中，该方法还包括将易碎添加剂加入细粒流中，使得易碎添加剂尺寸减小并与易碎材料均质化以形成尺寸减小的级分的一部分。 [0019] 在至少一个实施方式中，将易碎添加剂引入到动力粉碎阶段上游的细粒流中。 [0020] 在至少一个实施方式中，将易碎添加剂作为与细粒流分开的流直接引入动力粉碎机中。 [0021] 在至少一个实施方式中，分离阶段包括筛选。 [0022] 在至少一个实施方式中，筛选使用滚筒筛进行。 [0023] 在至少一个实施方式中，筛选使用振动筛进行。 [0024] 在至少一个实施方式中，分离阶段包括单个筛。 [0025] 在至少一个实施方式中，该方法进一步包括：监测细粒流的至少一个进料参数和/或粉碎材料、尺寸过大的流和/或尺寸减小的流的输出参数；以及基于进料参数和/或输出参数调节单道次动力粉碎阶段。 [0026] 在至少一个实施方式中，至少一个进料参数包括细粒流的进料速率和/或细粒流的组成。 [0027] 在至少一个实施方式中，至少一个输出参数包括粉碎流中尺寸减小(sized‑reduced)的级分的尺寸性质、粉碎流的组成、尺寸过大的流的流速、尺寸减小的流的流速、尺寸过大的流的组成，和/或尺寸减小的流的组成。 [0028] 在至少一个实施方式中，调节单道次动力粉碎阶段包括调节转速。 [0029] 在至少一个实施方式中，调节单道次动力粉碎阶段包括调节细粒流的进料速率。 [0030] 根据另一方面，还提供了一种处理源自废料的细粒流的方法，包括：提供细粒流，细粒流包含易碎材料和延性材料，易碎材料包括玻璃、陶瓷、干墙、瓦片、岩石和/或集料，延性材料包括塑料；其中细粒流基本由最大尺寸为2或4英寸的材料组成；使细粒流经历单道次动力粉碎阶段，其中细粒流被进料至动力粉碎机中并经历动力粉碎机内的涡流产生的自碰撞，产生粉碎材料，粉碎材料包含源自易碎材料的尺寸减小的级分和源自延性材料的尺寸过大的级分；将粉碎材料从动力粉碎机中取出；使粉碎材料经历分离，产生尺寸减小的流和尺寸过大的流。 [0031] 在至少一个实施方式中，细粒流源自源分离的单一流材料回收设施(MRF)。 [0032] 在至少一个实施方式中，细粒流包含40％至60％之间的玻璃，尺寸减小的流由超过95％、96％、97％、98％或99％的玻璃组成。 [0033] 在至少一个实施方式中，细粒流源自混合的废料回收设施(MRF)。 [0034] 在至少一个实施方式中，细粒流包含50％至70％之间的有机物，尺寸减小的流基本由含有至多0.5‑2％的尺寸大于4mm的可见污染物的有机物组成。 [0035] 在至少一个实施方式中，细粒流源自堆肥设施并且包含堆肥筛渣。 [0036] 在至少一个实施方式中，尺寸减小的流基本由有机物组成，有机物含有至多0.5‑2％的尺寸大于4mm的可见污染物。 [0037] 在至少一个实施方式中，该方法还包括向细粒流中添加易碎添加剂，使细粒流尺寸减小并与尺寸减小的级分均质化。 [0038] 在至少一个实施方式中，将易碎添加剂引入到粉碎阶段上游的细粒流中。 [0039] 在至少一个实施方式中，将易碎添加剂直接引入到动力粉碎机中。 [0040] 在至少一个实施方式中，该方法还包括如上所述的一个以上的特征。 [0041] 根据又一方面，还提供了一种系统，包括：动力粉碎机，动力粉碎机被配置为接收并处理细粒流以产生粉碎材料；粉碎料输送机，粉碎料输送机被配置为将粉碎材料向下游输送；筛，所述筛可操作地结合至粉碎料输送机并被配置为接收粉碎流并产生尺寸减小的流和尺寸过大的流。 [0042] 在至少一个实施方式中，该系统还包括：材料回收设施(MRF)，其产生细粒流；细粒输送机，其被配置为将细粒流输送至动力粉碎机。 [0043] 在至少一个实施方式中，该系统还包括如上所述或本文所述的一个以上的特征。 [0044] 在至少一个实施方式中，该方法和/或系统还包括在动力粉碎之前对细粒流进行磁分离。 [0046] 图1为处理废料流的工艺流程图，其中使用动力粉碎，随后进行筛选。 [0048] 图3为图2所示的粉碎装置的右侧立体图，示出了靠近外壳底端的出口； [0049] 图4为图2所示的粉碎装置的仰视立体图，示出了连接电机和转轴的皮带连接； [0051] 图6为图2所示的粉碎装置的外壳的局部分解图； [0052] 图7为图2所示的粉碎装置的外壳的俯视剖视图，示出了沿着外壳侧壁围绕可旋转轴间隔开的多个偏转器； [0053] 图8为图5所示的外壳的剖视图，其中移除了可旋转轴和转子，示出了沿侧壁定位在外壳内的不同高度处的架(shelves)； [0054] 图9为安装在图2所示的粉碎装置的外壳内的粉碎转子的局部剖视图，示出了外壳内产生的涡流； [0055] 图10为根据一个实施方式的外壳的示意性俯视图，示出了外壳内室中的重叠涡流； [0056] 图11为处理由废料处理设施产生的多个细粒流的工艺流程图，其中使用动力粉碎，随后进行分离； [0057] 图12为处理废料流的工艺流程图，其使用动力粉碎，随后进行筛选，还包括磁分离阶段和灰尘收集阶段； [0058] 图13为处理废料流的工艺流程图，其使用动力粉碎，随后进行筛选，还包括灰尘收集阶段； [0059] 图14为示例性磁分离阶段的侧视示意图； [0060] 图15为另一示例性磁分离阶段的侧视示意图。 具体实施方式[0061] 对源自废料处理的细粒流的处理可包括通过动力粉碎机的单道次粉碎阶段，单道次粉碎阶段中，将易碎材料尺寸减小，释放延性材料并保留为尺寸过大的级分。然后，粉碎材料经历可包括筛选的分离阶段，将尺寸过大的材料与破碎尺寸的材料分离。然后可以对分离出的尺寸过大的材料(主要为塑料和其他非有机材料)进行处理、转化为燃料，或根据其组成进一步分离以回收子级分。分级(sized)的材料可以在各种应用中重新利用，例如，取决于其尺寸和组成性质，作为堆肥添加剂或原料、陆地应用如表土、土壤改良剂、填料、建筑材料添加剂等。对于一些实施方式，可以对分级材料进行额外处理，例如堆肥或厌氧消化。 [0062] 参考图1，源自城市固体废料(MSW)12的处理和/或在材料回收设施(MRF)14中产生的细粒流10经历动力粉碎16，产生粉碎的输出流18。细粒流10包括延性材料和易碎材料。易碎材料通常为硬的、脆的或易碎的，使得动力粉碎有利于显著尺寸减小，将易碎材料转化为尺寸减小的级分。将易碎材料尺寸减小，例如转变为沙子尺寸或淤泥尺寸的颗粒，并且与粉碎的输出流18均质化。除了未必坚硬但易碎且易于尺寸减小的木材，易碎材料的实例还包括玻璃、陶瓷、干墙、瓦片、岩石和集料，以及有机物，例如食物和庭院垃圾。另一方面，延性材料较软并且无法通过动力粉碎16显著尺寸减小。延性材料的示例包括塑料膜、纤维、硬塑料和软塑料。因此，粉碎的输出流18包括由破碎级分组成的尺寸减小的级分和较大的延性级分。 [0063] 粉碎的输出流18然后可以经历分离20，以回收主要由破碎级分组成的尺寸减小的流22和主要由较大的延性级分组成的尺寸过大的材料流24。分离步骤20可以在一个以上的阶段中进行，并且可以使用多种分离设备。例如，可以使用各种类型的筛，例如振动筛和/或滚筒筛。也可以使用其他类型的分离设备。分离设备可以是新的并且专用于本文描述的细粒处理工艺，或者可以是设施中现有分离阶段的一部分。在一些实施方式中，粉碎的输出流18经历分离以产生多于两种的流，这些流可具有有助于分离并使之能够下游再利用或处置的各种特性。分离阶段可以包括例如并联或串联布置的多个分离器(例如，筛)。 [0064] 对于供应至动力粉碎阶段16的原料，其可以为在MRF中产生的细粒流，并且通常将被清理且未进行进一步处理或回收。MRF接收、分离和准备可再循环材料，用于营销至最终用户制造商，并且可以为源分离的单一流MRF或混合的废料或“脏”的MRF。细粒流的组成可以变化，并取决于MRF接收的废弃材料的组成以及MRF的处理设备和操作。例如，原料还可以为堆肥设施或其他类型的废料处理设施内的细粒流。 [0065] 原料细粒流的以下实例可以使用本文描述的方法进行处理并用于产生尺寸减小的流。原料包括分级材料，其经过分类和/或处理系统、堆肥设施或MRF的预调整，其中输入为混合废料(例如MSW)、源分离的可再循环物(例如单一流)、建筑和拆迁碎片、庭院垃圾、食物垃圾或其他混合的废料流。应当理解，本文所述的MRF细粒原料可包括混合的废料原料中的建筑碎片和/或拆迁碎片。然而，应当理解，在本说明书中，术语“MRF细粒”不包括被认为是从建筑和拆迁碎片回收操作中回收的建筑和拆迁(C&D)细粒的流。 [0066] 对于混合的废MRF细粒，其平均组成(％重量)可以为如下：至多约50‑70％的有机物(例如庭院废料、食物废料、尘土)；约10‑15％的纤维素物质(例如纸、尿布、纸巾等)；约8％至12％或约10％的碎玻璃；约0.5％至2％的金属；约10％‑15％的塑料(硬质塑料和薄膜)；和约0‑2％的织物。在几乎没有或不存在上述一种以上的组分类别时，这些组成也可能发生变化。由混合的废MRF细粒产生的尺寸减小的流可包括有机浓缩产品，该有机浓缩产品含有0.5‑2％的尺寸超过4mm的可见污染物(例如金属、玻璃、塑料)。原料中的有机物捕获率约为60‑85％，取决的因素例如筛的配置和材料质量要求。尺寸过大的流将是污染物(例如塑料、金属、玻璃)和少量尺寸过大的有机物的混合物。 [0067] 对于源分离的单一流MRF细粒/残留物，其平均组成(％重量)可以为如下：约70‑80％的碎玻璃；约0‑5％的有机物(例如庭院废料、食物废料、尘土)；约5‑10％的纤维素物质(例如纸、尿布、纸巾等)；至多约5％的金属；约5‑10％的塑料(硬质塑料和薄膜)；和约0‑2％的织物。当几乎没有或不存在上述一种以上的组分类别时，这些组成也可能发生变化。由源分离的单一流MRF细粒产生的尺寸减小的流可包括低于50目、非玻璃制品低于1％的粉碎玻璃。原料中的玻璃捕获率可大于97％，取决的因素为例如筛的配置和材料质量要求。尺寸过大的流将是混合的非玻璃材料。 [0068] 对于生物质堆肥筛渣，其平均组成(％重量)可以为如下：约65％‑75％的生物质产品；约15‑20％的玻璃和集料；和至多约5％的塑料。由生物质堆肥筛渣产生的尺寸减小的流可包括有机浓缩物，该有机浓缩物含有0.5‑2％的尺寸超过4mm的可见污染物(例如金属、玻璃、塑料)。原料中的有机物捕获率约为70‑80％，取决的因素为筛的配置和材料质量要求。尺寸过大的流将是污染物(例如塑料、金属、玻璃)和尺寸过大的有机物的混合物。 [0069] 对于建筑和拆迁(C&D)细粒，其平均组成(％重量)可以为如下：约50‑70％的集料(例如岩石、砖块、混凝土、陶瓷、玻璃、泥土)；约5％的纤维素物质(例如纸板、纤维板、纸)；约5‑15％的木材；约20‑40％的石膏；约0.5‑1％的金属；约5％的塑料。C&D细粒产生的尺寸减小的流可包括惰性的类土壤浓缩物，其中含有至多0.5％的尺寸超过4mm的可见污染物(例如金属、玻璃、塑料)。废料流可为可见污染物(例如塑料、金属、玻璃)和尺寸过大的有机物(例如木材)的混合物。 [0070] 另外，细粒流10可以直接进料至动力粉碎阶段16且未经预处理(例如干燥预处理)，因为动力粉碎机能够有效地处理湿进料材料。例如，细粒流的水分含量可为至多50％或10％至40％之间，并且可直接进料到动力粉碎机而无需预干燥。对于水分含量超过50％的较湿细粒流，可以进行预干燥步骤以将材料干燥至低于50％的水分含量。 [0071] 该方法可以设想多种进料原料。一个示例原料为混合或复杂的材料流—通常来自城市、商业或工业固体废料，这些材料流已经过预处理或筛选，去除可再循环成分和/或用途有限或具有负价值的超过2英寸(尽管也可以为小于3英寸、小于4英寸或更高)的物品，其通常会被丢弃。示例类型包括来自混合的废物处理设施、单一流再循环设施、建筑和拆迁碎片处理设施以及堆肥设施的筛后物，其中包含硬/脆和软/延性组分的组合—通常称为“细粒”、“废料”，或“残留”材料。另一种示例原料为玻璃，包括窗格玻璃和/或夹层玻璃，其中粉碎阶段允许在单道次中释放玻璃和薄膜层压层，然后通过分级(sizing)和分离设备在一步中进行分离。另一种示例原料包括堆肥筛渣，其中粉碎阶段允许通过传统的分级设备在一步中回收清洁的有机成分。堆肥筛渣是一种堆肥材料(成品或未成品)，其包含一些塑料薄膜和玻璃，因此它可以受益于尺寸减小处理、尺寸减小的颗粒的均质化、尺寸过大的材料的释放以及本方法促使的分离，去除尺寸过大的塑料并获得有价值的尺寸减小的材料。 [0072] 对于动力粉碎阶段，单个动力粉碎机可以作为单道次阶段实施和操作。例如，可以将原料进料至动力粉碎机的上部，该动力粉碎机包括带有挡板的滚筒和带有多个臂的内部旋转杆，这些臂在滚筒室内产生涡流。进料进入涡流并经历自碰撞，以减小易碎材料的尺寸。材料传送至动力粉碎机的底部区域并作为粉碎的输出流18经由下部出口排出。转速可在500RPM至1,200RPM之间或在600RPM至1,100RPM之间或在700RPM至1,000RPM之间运行，并可以响应其他工艺参数进行调整或保持相对恒定。在一些实施方式中，调节转速来控制输出材料的尺寸和质量。 [0073] 在一些情况下，该方法、动力粉碎阶段16和/或动力粉碎机50可以连续模式或半间歇模式操作。还可以在单道次中或使用多道次通过动力粉碎机50来粉碎材料。当使用多道次时，可以筛选来自第一道次的粉碎材料并仅使其中一部分进料通过随后的道次。更一般地，某些材料或级分可经历多个粉碎阶段，这可通过在同一动力粉碎机50中再循环来完成。每次经过动力粉碎机50可以在相同或不同的运行条件(例如，转速、进料速率)下进行，其中运行条件的变化基于例如各个道次的进料组成来确定。 [0074] 动力粉碎阶段不仅可以有针对性地减小易碎材料的尺寸，而且还可以促进干燥和减少病原体，获得更高质量的输出流。例如，包括动力粉碎和分离的整个方法可以生产出水分含量比进料废料材料低30％(或15％至25％)的分级材料。在一些实施方式中，粉碎阶段将水分减少5‑8％，然后分离阶段使得分级级分能够具有进一步降低的水分含量。此外，粉碎阶段可以促进原料材料的空气剥离，从而减少病原体。 [0075] 动力粉碎阶段16可以促进动能、涡流和物质对物质碰撞的利用，以实现易碎材料的尺寸减小、破碎材料的均质化、延性材料的释放和分离、可加入的添加剂的共混、干燥、病原体的减少。对于具有某些特征的流—混合材料、水分、病原体等—单道次动力粉碎可以促进材料的有效处理和回收。 [0076] 对于粉碎的输出流18，在一些实施方式中，粉碎阶段16生成范围为灰尘大小的颗粒至较大颗粒的材料，其中大多数(例如，超过50％或在50％与70％之间或甚至超过90％)通过3/8英寸的筛子。尺寸过大的材料包括原料中密度较低、柔性的级分，而易碎材料(脆的、硬的、易碎)的粉碎使该尺寸减小的级分均质化来促进其通过各种分离技术(包括筛选)从更大的延性级分中释放和分离。尺寸过大的级分可以基本上由塑料材料组成，并还可包括其他材料，例如纤维、薄膜、金属等。 [0077] 对于分离阶段20，可以使用基于尺寸的分离技术(例如筛选)将尺寸过大的级分从分级级分中分离出来。可以使用各种类型的机械筛进行筛选，例如振动筛、转筒筛、滚筒筛等。机械筛可以基于粉碎的输出流18的组成和尺寸分布来配置或操作，以促进分级级分和尺寸过大的级分彼此分离。可以提供筛以促进或最大化尺寸过大的流(例如，塑料)的高纯度或高产率，或促进与分开的流22、24相关的其他参数。然后，若需要，分开的流22、24可以经历进一步的处理和回收。 [0078] 在一些实施方式中，可以协调分离阶段20和粉碎阶段16，使得其中一个的操作可以影响另一个。例如，可以通过控制器26监测和控制筛和粉碎机以实现期望的参数，例如分开的流22、24的某些性质。例如，如果输入原料的变化导致粉碎机在粉碎流18中产生较大的分级级分，可以相应地控制筛以促进某种需要的分离。另外，可以控制粉碎机，例如通过控制电机28来增加转速，以使分级级分回到目标范围内，从而促进期望的分离。可以提供监测仪器(例如入口检测器DI 30和出口检测器DO 32)来监测流的性质(例如，尺寸分布、组成、质量和/或体积流速)。例如，根据要生产的分级产品，可以某些方式操作和设计筛和动力粉碎机，产生具有最大尺寸的产品。当玻璃是分级材料的主要成分时，筛可以为50目，并且运行动力粉碎机以将玻璃尺寸减小到低于50目。当有机物是分级材料的主要成分时，筛可以是3/8英寸或1/2英寸。例如，对于堆肥应用，筛可以是1/2英寸或1/4英寸。然而，值得注意的是，筛设计可以是市场驱动的以提供尺寸减小材料的各种尺寸分布。 [0079] 在一些实施方式中，尽管可以使用其他传送方法，但使用输送机系统在阶段之间运输多种流来促进连续运行。该方法可以是连续的、间歇的或者取决于设施和其他因素根据其他方案来运行。 [0080] 关于动力粉碎机，值得注意的是，该单元可以具有各种结构和操作特征。在一些实施方式中，动力粉碎机可具有如PCT/CA2019/050967中所描述的一个以上的特征，其通过引用并入本文。 [0081] 如图2至图10所示，示出了根据一个实施方式的粉碎机50。粉碎机50适于接收如本文所述的输入材料并且粉碎或磨碎该输入材料。 [0082] 应当理解，本文使用的术语“粉碎”、“磨碎”是指输入材料中颗粒尺寸的减小。 [0083] 在所示实施方式中，粉碎机50包括底座52和安装在底座52上方的外壳60。具体地，外壳60包括连接到底座52的底端62和与底端62相对的顶端64。外壳60为中空的并且包括在顶端64和底端62之间延伸的外壳侧壁66以限定在其中发生粉碎的内室68。具体地，外壳60包括位于顶端64处以接收输入材料的入口70和位于底端62处的出口72，一旦材料在内室66中粉碎后，粉碎材料就可以通过出口72排出。在所示的实施方式中，出口72允许粉碎材料沿外壳侧壁66的切线方向排出。应当理解，出口72可以不同地构造。例如，出口72可位于外壳60的底面中，使得粉碎材料可沿轴向方向从外壳60向下排出。还应当理解，可替代地，出口 72可大致定位为朝向底端62，但可不精确地定位在外壳60的底端62。类似地，入口70可以不精确地定位在外壳60的顶端64处，而是可以大致定位为朝向顶端64。 [0084] 在所示实施方式中，外壳60整体为圆柱形并且限定中心外壳轴线H，中心外壳轴线H在外壳60的顶端64和底端62之间延伸。外壳60适于被布置成在粉碎机50运行时使得中心外壳轴线H基本上垂直延伸。在该配置中，进料至入口70中的输入材料将最终趋于通过重力落向出口72。 [0085] 在所示实施方式中，气流发生器100包括设置在内室68内的粉碎转子组件102和可操作地结合至粉碎转子组件102的旋转致动器104，其用于旋转粉碎转子组件102以产生气流。具体地，粉碎转子组件102包括可旋转轴106和多个粉碎转子108a、108b、108c，可旋转轴106位于内室68中并且沿着中心外壳轴线H在外壳60的顶端64和底端62之间延伸，多个粉碎转子108a、108b、108c固定至可旋转轴106，在可旋转轴106旋转时围绕中心外壳轴线H旋转。 [0086] 每个粉碎转子108a、108b、108c包括转子轮毂120和多个从转子轮毂120向外延伸并朝向外壳侧壁66的转子臂122。可旋转轴106延伸穿过转子轮毂120，使得转子臂122设置在正交地通过中心外壳轴线H延伸的旋转平面R中。在这种配置中，当可旋转轴106旋转时，转子臂122因此保持在旋转平面R中并沿着旋转平面R移动。可替代地，转子臂122并非全部布置在旋转平面中，而是可以布置为相对于可旋转轴106向上或向下成角度。在又一实施方式中，转子臂122可以替代地可枢转地连接到可旋转轴106，使得转子臂122根据需要选择性地向上和向下成角度，手动或使用一个以上的臂致动器自动地形成角度。 [0087] 在所示实施方式中，多个气流偏转器200包括六个偏转器200，这六个偏转器200彼此基本相似并且绕中心外壳轴线H的方位角方向(即，沿着外壳侧壁66的圆周)彼此基本均匀地间隔开。可替代地，所有偏转器200可以不彼此相似，可以不彼此均匀地间隔开和/或粉碎机50可以包括多于或少于六个的偏转器202。例如，粉碎机50可以包括两个至八个之间的偏转器200。 [0088] 在所示实施方式中，每个偏转器200都是细长的并且基本上平行于外壳轴线H延伸。具体地，由于外壳60定位成使得中心外壳轴线H基本上垂直地延伸，所以偏转器200也基本上垂直地延伸。 [0089] 如图6至图8最佳地示出，每个偏转器200包括朝向外壳60的顶端64定位的顶端202和朝向外壳60的底端62定位的底端204。在示出的实施方式中，每个偏转器200定位成使得与上部粉碎转子108a和中间粉碎转子108c的旋转平面R交叉。更具体地，偏转器200的顶端202位于上部粉碎转子108a的上方，而偏转器200的底端204位于中间粉碎转子108c的下方，并且偏转器200在其顶端202和底端204之间连续延伸。 [0090] 应当理解，转子臂122的旋转将导致内室68内的空气朝向外壳侧壁66向外移动。在上述配置中，如图9和图10最佳地示出，由于偏转器200与上部粉碎转子108a和中间粉碎转子108c水平对齐，空气将被上部粉碎转子108a和中间粉碎转子108c抵靠偏转器200向外移动，从而被偏转器200偏转，形成涡流V。 [0091] 在所示实施方式中，每个偏转器200通常是楔形的。具体地，每个偏转器200具有大致三角形的横截面并且包括当可旋转轴106旋转时面向气流的偏转表面206，和背对气流的相反偏转表面208。面向气流的偏转表面206和相反偏转表面208远离外壳侧壁26延伸并且朝向彼此会聚，在指向中心外壳轴线H的顶点210处相遇。面向气流的偏转表面206相对于外壳侧壁26的内表面34以第一偏转角θ1倾斜，相反偏转表面208相对于外壳侧壁76的内表面74以第二偏转角θ2倾斜。 [0092] 在所示实施方式中，每个偏转器200围绕沿外壳60的半径延伸的对称轴线S对称。在该实施方式中，第一偏转角θ1因此基本等于第二偏转角θ2。在一个实施方式中第一偏转角θ1和第二偏转角θ2可以等于约1度至89度，更具体地等于约30度至60度。可替代地，偏转器200可以不对称，第一偏转角θ1和第二偏转角θ2可以彼此不同。 [0093] 在所示实施方式中，每个偏转器200的顶点210与外壳侧壁的内表面74径向向内间3 隔开约7/4英寸或约20cm的径向距离。仍然在所示实施方式中，顶点210还与转子臂122的尖端130径向向外间隔开约1/2英寸(或约1cm)与约2英寸(或约5cm)之间的径向距离。在一个实施方式中，可以选择转子臂122的尖端130与顶点210之间的径向距离或“间隙空间”，使得当可旋转轴106旋转时可以根据需要形成涡流V。 [0094] 可替代地，偏转器200可以具有不同的形状和/或尺寸。例如，面向气流的偏转表面206和相反偏转表面208可以不为平面的，而可以为弯曲的。在另一个实施方式中，偏转器 200可以不包含相反偏转表面208。在又一实施方式中，偏转器200可以具有矩形横截面，而不是楔形，或者可以具有技术人员会认为合适的任何其他形状和尺寸。 [0095] 图10为当粉碎机50运行时内室68内产生的涡流V的示意图。 [0096] 粉碎机10运行期间，可旋转轴106绕外壳轴线H旋转，使得转子臂122形成绕外壳轴线H旋转的圆形气流。如图10的示例所示，当从上方观察时，可旋转轴106沿顺时针方向旋转，以在内室68中形成逆时针气流。 [0097] 可旋转轴106可以相对高的速度旋转以在粉碎机中提供期望的粉碎效果。在一个实施方式中，可旋转轴106以约700rpm至约1100rpm之间的转速旋转，更具体地，以约1000rpm至约1100rpm之间的转速旋转。可替代地，可旋转轴106可以允许形成如下所述的涡流的不同转速旋转。 [0098] 气流整体沿着外壳侧壁66的内表面34行进，但是被偏转器200的面向气流的偏转表面206中断，面向气流的偏转表面206与转子臂122协作(更具体地与转子臂122的尖端协作)以形成涡流V。如图10所示，涡流V还可以通过相邻的偏转器200'向内引导回朝向中心外壳轴线H。 [0099] 仍参考图10，每个涡流V还与至少一个相邻涡流V1、V2重叠，以使涡流V中悬浮的输入材料颗粒与相邻涡流V1、V2中悬浮的输入材料颗粒碰撞。更具体地，产生的每个涡流V整体包括向外移动部分500和向内移动部分502，向外移动部分500大致由从轴106朝向外壳侧壁66循环的气流限定，向内移动部分502大致由从外壳侧壁26朝向轴106循环的气流限定。如图10所示，每个涡流V的向外移动部分500与第一相邻涡流V1的向内移动部分502重叠，并且每个涡流的向内移动部分502与第二相邻涡流V2的向外移动部分500重叠。 [0100] 在此配置中，涡流中的输入材料颗粒因此与涡流V中两倍于输入材料颗粒的运动速度移动的输入材料颗粒相碰撞。例如，在一个实施方式中，涡流V、V1、V2以约声速三分之一的速度旋转。当来自第一和第二相邻涡流V1、V2的输入材料颗粒与涡流V中悬浮的输入材料颗粒(其以相同的速度但相反的方向移动)相碰撞时，颗粒将以约三分之二声速相互碰撞。 [0101] 在一个实施方式中，除了通过气流和涡流V的输入材料颗粒的碰撞之外，当可旋转轴106旋转时，输入材料还可以通过转子臂122撞击内室68中的输入材料颗粒而被粉碎。在该实施方式中，输入材料颗粒在重叠涡流V、V1、V2中相互碰撞以及转子臂122碰撞输入材料颗粒的组合效果可以提高粉碎机的效率。此外，由于重叠的涡流V导致颗粒相互碰撞而不是碰撞外壳20内部的表面，因此可以减少外壳20内部部件的磨损。 [0102] 应当理解，为了便于理解，图9和图10所示的涡流V是简化后的涡流，在实践中，涡流V可能不是如图所示的精确的圆形或不是位于如图10所示的精确的位置。 [0103] 在所示实施方式中，粉碎机50还包括从外壳侧壁26向内延伸的多个架300a、300b。具体地，多个架300a、300b包括上部架300a和从上部架300a向下间隔开的下部架300b。每个架300a、300b围绕外壳轴线H并沿外壳侧壁26周向延伸。应当理解，架因此基本上正交地延伸至偏转器200。具体地，偏转器200整体平行于外壳轴线H延伸，因此可以认为偏转器200相对于外壳60沿轴向方向延伸，同时可以认为架相对于外壳60沿方位角方向延伸。在所示实施方式中，偏转器200整体垂直延伸，而每个架300a、300b布置在整体水平的平面中并因此整体水平地延伸。 [0104] 仍然在示出的实施方式中，每个架300a、300b围绕外壳侧壁66基本上连续地延伸。可替代地，架300a、300b可以不围绕外壳侧壁66连续地延伸，而是可以包括彼此间隔开的多个架段，从而限定相邻架段之间的间隙。 [0105] 在所示实施方式中，上部架300a与上部粉碎转子108a基本水平对齐，下部架300b与中间粉碎转子108c基本水平对齐。可替代地，每个架300a、300b可位于相应的粉碎转子108a、108c的稍下方。 [0106] 在所示实施方式中，每个架300a、300b包括向下延伸并远离外壳侧壁66的架顶面302。具体地，由于架300a、300b沿外壳侧壁66并围绕外壳轴线H延伸，所以架顶面302基本为圆锥形的。仍然在示出的实施方式中，架顶面302相对于外壳侧壁66成约1度(架顶面302将几乎平坦地抵靠外壳侧壁66)至约89度(架顶面302将几乎与外壳轴线H相正交)之间的角度。在一个实施方式中，架顶面302可相对于外壳侧壁66以30度至60度之间的角度倾斜。 [0107] 架300a、300b被配置为将引导至架的气流向上偏转。这允许输入材料颗粒暂时保持在架300a、300b上方的悬浮状态。因此，输入材料颗粒可以在较长时间内受到涡流的影响并通过与转子臂122的冲击而粉碎，从而使得输入材料颗粒在向下一个转子阶段或出口72向下行进时尺寸进一步减小。 [0108] 气流的向上偏转可进一步有助于内室68内的涡流V。更具体地，如图9所示，涡流V除了在如图10所示的与外壳轴线H正交的平面中旋转之外，还可以在大致平行于外壳轴线的平面中旋转(即向上‑向下旋转)。因此，架300a、300b和偏转器200的组合作用有助于形成三维涡流V，使得涡流V内的空气沿着三维行进路径移动，这可以进一步促进相邻、重叠的涡流V中输入材料颗粒之间的碰撞。 [0109] 这种配置还允许偏转器200产生的涡流V的数量由外壳60中的架300a、300b的数量成倍增加。例如，在所示实施方式中，粉碎机50包括六个偏转器200，其可在每个架300a、300b上方形成六个涡流，使得整个内室68中总共有12个涡流。 [0110] 可以设计并确定粉碎机的尺寸来处理单道次处理的细粒流。例如，粉碎机的尺寸可设计为处理每小时5至20吨、或每小时10至15吨的包含如上所述组分混合物的废料流，同时作为转速在500RPM和1,200RPM之间运行的单道次单元产生如本文所描述的一种以上的输出尺寸的流。 [0111] 参考图11，还可以提供一种用于单道次操作的动力粉碎机50，并能在不进行操作改变或仅进行与转速和/或进料速率相关的改变的情况下处理各种不同的原料。例如，动力粉碎机50可在产生多种不同细粒流A、B、C的大型设施1000中实施，以在不同时间粉碎细粒流并产生可进行分离的相应输出流，分离可在一个筛中进行或在专为给定原料和要生产的最终产品而设计的各个筛中分别进行。因此，单个动力粉碎机50连同一个以上的筛可在产生多种残余细粒流A、B、C的设施中实施，促进各种最终产品的生产。图11示出了设施1000，其接收废料1002并产生回收材料1004，以及供应至相应的罐或存储位置1006的多个细粒或残余流A、B、C。或者，将细粒流的其中之一供应至粉碎机50，并任选地与如上所述的易碎添加剂1008组合。粉碎机产生粉碎的输出流，将该粉碎的输出流供应至相应的筛A、B或C以产生相应的尺寸减小的材料。以这种方式，单个粉碎机可用于升级由废料处理厂1000产生的多个细粒流。 [0112] 现在参考图12，在一些实施方式中，该方法包括位于动力粉碎阶段16上游的磁分离阶段2000，以从细粒流10中捕获含铁金属。分离的金属2002可以作为废金属供应用于转售或处理。可以将贫金属细粒流2004进料至动力粉碎阶段16。可以设计和操作磁分离器以去除具有高重量密度的杂质金属，降低KP(动力粉碎机)的磨损和损坏。例如，可以基于原料和需要去除的含铁物体的标称尺寸来提供磁分离器。例如，可以提供磁分离器以确保在整体小体积中去除高重量高的固体含铁物体。虽然一些几何形状，例如平板，可能对KP的操作影响不大，但其他几何形状，例如块、厚块等会增加磨损和损坏，因此磁分离阶段2000有利于去除它们来增强下游处理。磁分离器可以根据原料尺寸、含铁物体尺寸和物料深度进行配置。磁分离器可以主动控制或简单地打开以实现分离。磁分离阶段2000有利于降低KP阶段16的磨损和损坏的风险，还通过回收废金属材料将更多的废料转移到垃圾填埋场。 [0113] 磁分离阶段2000可使用各种类型的磁分离器，其可基于原料和吞吐量选择。例如，根据原料的水分含量，磁分离器可以为干式磁分离器或湿式磁分离器。磁分离器可以具有设计用于去除对于KP阶段16来说可能存在问题的目标含铁属物体的磁场强度。磁分离器还可以包括永磁体和电磁磁分离器。磁分离器还可以具有多种设计和结构特征，例如鼓式、辊式、盘式、环式、带式等。根据系统和原料的设计和配置，磁分离器还可以使用恒定、交变、脉动或旋转磁场。磁铁本身可以由多种材料组成。 [0114] 虽然磁分离是从原料中去除金属的优选机制，但还有各种其他金属去除方法可以用来代替磁分离或在磁分离之外附加使用。另外的金属去除阶段可被设计为去除非含铁金属，例如，特别是具有高重量密度并因此相对重和厚的金属碎片。在一些实施方式中，进行金属去除方法(例如，磁分离)以去除平均直径为1英寸以上的所有金属碎片。去除块状或细长的金属碎片，且可选地去除具有平板形状的金属碎片。 [0115] 现在参考图13和14，示出了磁分离阶段2000的两个示例配置。图13示出了带式磁分离器2006，其包括位于输送机2010上方的自清洁磁力带2008。磁力带2008将含铁金属排放到箱2012中。磁力带2008可以安装到横跨输送机2010的磁体框架2014。图14示出了替代配置，其包括轨道2020上的固定磁体2018，轨道2020安装在传送机2010上方并被配置为来回移动。 [0116] 仍然参考图12，该系统还可以包括灰尘收集阶段3000，用于回收作为离开KP阶段16的粉碎输出流18的一部分的灰尘。粉碎的输出流18进入灰尘控制阶段3000，其回收灰尘流3002并产生灰尘减少的粉碎流3004，灰尘减少的粉碎流3004被进料至分离阶段20。灰尘收集阶段3000有利于灰尘控制并且可以包括各种单元，例如沉降室和袋滤室或旋风过滤单元。 [0117] 如图13所示，灰尘收集阶段3000可包括灰尘收集器3006，灰尘收集器3006耦合至KP阶段16的出口，并且可包括沉降室3008，沉降室3008具有位于其顶部的灰尘出口3010。灰尘出口可以经由管道3012与灰尘回收单元3014流体连通，灰尘回收单元3014包括袋滤室或具有专用电机3018的旋风过滤单元3016。灰尘回收单元3014还可以包括灰尘回收容器3020，其经由例如料斗接收来自袋滤室或旋风过滤装置的灰尘。 [0118] 沉降室3008可接收来自KP阶段16的所有输出，并因此接收沉积在出料输送机3022上的相对细的颗粒，使得细颗粒被添加至转移的输出中。细颗粒沉降在出料输送机3022上，同时非常细的灰尘颗粒积聚并通过灰尘出口3010从沉降物中取出。根据工艺设计以及扬尘控制的目标水平，沉降室3008可以在出料输送机3022的部分或整个长度上延伸。由于KP单元可能经受振动，沉降室3008可以经由柔性管构件与KP单元的出口连通。 [0119] 粉碎的输出流18中的灰尘量高度依赖于供应至KP阶段16的原料的类型和干燥度。例如，对于一些原料已经观察到至多约30％的输出转移率，而对于MWS细粒，其转移率要低得多。对于例如C&D材料的原料，转移率将会更高。 [0120] 值得注意的是，可以调节灰尘收集阶段3000的功率和吸力以增加灰尘收集器中捕获的材料的量。例如，可以控制灰尘回收单元3014以在灰尘收集器3006中提供期望的吸力。因此，可以将灰尘收集阶段3000设计和操作为将输出材料从KP阶段16分离的工具。还应当注意的是，灰尘收集器3006还可以拾取相对较轻的塑料膜片，这类塑料膜片因此可以通过分离阶段20和灰尘收集阶段3000两者分离。 [0121] 仍参考图13，袋滤室过滤或旋风过滤3016捕集更细和更轻的材料并可将其储存在容器3020中。可以将该细的回收材料3024添加回至转移的输出流中、将其处理和/或作为细粒产品保留以供销售。细的回收材料3024可以再循环回到系统的一个以上的阶段中。优选地，将细的回收材料3024供应至灰尘减少的流3004或尺寸减小的流22中，或者将其保留为可出售的独立产品流或与其他材料混合以提供商业产品。值得注意的是，回收的灰尘材料可以各种方式进行处理、运输和使用，本文中描述了其中一些方式。 [0122] 实验 [0123] 对从MSW处理厂获得的MRF细粒材料进行了对比实验。用作原料的MRF细粒低于2.5英寸，使材料和样品在如本文所描述的动力粉碎机以及研磨装置 中经历尺寸减小。然后对尺寸减小的级分进行1/2英寸筛选，以获得筛选的级分和尺寸过大的废弃级分。使用振动筛进行对比测试。 [0124] 就观察和结果而言，与研磨机设备相比，使用KP时筛选的级分的质量和产量明显更高。此外，与研磨机设备相比，使用KP时在尺寸过大的废弃级分中报告的有机材料更少。 [0125] 例如，使用KP时，筛选级分中的废弃率为11％，而使用研磨机时，废品率为21％。这意味着不需要的材料被研磨机过度地减小尺寸，使得它们趋于与所需的材料一起穿过筛，从而使得产品的质量比KP差。相比之下，KP有利于此类不期望的物质的释放和分离，从而产生更高质量的筛选产品。在测试中，与研磨机测试相比，KP促进了不期望材料的量几乎为筛选级分的一半的生产。 [0126] 此外，使用KP时，废弃材料中人造物体(例如玻璃、陶瓷、塑料等)的比例为4.5％，而使用研磨机时为8.1％。这表明KP能够将坚硬的人造材料尺寸减小以包含在筛选级分中，而研磨机无法实现这种尺寸减小，因此尺寸过大的级分中报告的人造物体的重量百分比更大。 [0127] 因此，KP能够减小有机物和硬质人造物体的尺寸，使得几乎90％的输入MRF细粒被尺寸减小并包含在筛选的产品级分中。使用KP，尺寸过大的级分中损失的有机物非常少，从而提高了最终产品的有机物的回收率。 [0128] 下表提供了比较测试结果更具体的概览，具有尺寸分布和污染物成分数据。测试结果证实，使用KP处理原料(例如MRF细粒)具有多种优势。 [0129] [0130] [0131] 从表中可以看出，与研磨机相比，KP能够实现具有更高比例的较小颗粒的尺寸分布。例如，使用KP时，75％的筛选材料的粒径低于2mm，而来自研磨机的筛选级分中只有29.5％的粒径低于2mm。此外，由于使用KP对尺寸减小的材料的筛选，总塑料的比例下降，而对于使用研磨机的尺寸减小的材料，总塑料的比例增加。使用KP对尺寸减小的材料进行筛选时，薄膜塑料显著减少，因为薄膜塑料得到释放而不是过度地尺寸减小，而在使用研磨机对尺寸减小的材料进行筛选后，薄膜塑料的比例保持不变。一般来说，当使用KP进行尺寸减小阶段时，污染物浓度较低。 |
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