TWI866784B - 物料表面附著物剝除之方法及裝置 - Google Patents

Abstract

一種將表面已附著污染物的物料藉加熱，使附著物與物料的連接力降低，並將已加熱之物料藉助螺旋葉片強制攪動成亂流，使物料內部之各顆粒間劇烈磨擦，使附著物從物料表面被刮除剝離，達到物料內部顆粒狀物料潔淨成可再利用的狀態或達到土壤污染淨化處理之目的者。

Description

物料表面附著物剝除之方法及裝置

工業界長期排放廢棄物入大地，致使土壤污染嚴重，自土壤中去除廢棄物之技術以恢復土壤原有的無害狀態，遂為當務之急，本發明最主要係將土壤中之粒狀顆粒表面附著的污染物去除的方法及裝置。

油漆、油脂類、瀝青等高黏滯性有機性廢棄物排入土壤中時會勞勞黏附於粒狀顆粒表面，甚至將個別的粒狀顆粒黏結成塊，難以進行污染物分離的淨化程序。

對於這類黏附於顆粒表面的有機廢棄物，目前常用處理方式為熱脫附的處理法，將土壤中粒狀顆粒表面附著的有機物燃燒氣化，以恢復土壤原有自然樣態。

然而熱脫附處理耗能很大，土壤經高溫燃燒產生大量廢氣需再經過空氣污染防置措施處理才能排放，使處理系統複雜設置成本高，其綜合操作成本高並非合乎經濟效益的處理方案。

經過高溫燃燒後的粒狀顆粒其物理性質如硬度等將會發生改變，使這些粒狀顆粒回收再利用為建築骨材原料的可能性降低，因此以熱脫附處理的污染土壤物料且要同時回收再利用這處理後粒狀物料的可行性，因此並非兩全其美的最佳的處理方案。

本發明人鑑於習用處理方式之缺失，遂設計出一種物料表面附著物剝除之方法及裝置，將物料低溫加熱後，再強制物料間彼此相互刮磨而將表面附著物刮除剝離，其程序簡單、能量消耗低，且物料加熱溫度低並未改變原有物理性質有利於物料之回收再利用者。

為使 貴審查委員能更了解本發明之構造，原理步驟、功效、操作方式及其特徵茲配合圖示說明於後。

如圖1、2、3、4、5、6、7所示，表面黏附有機黏性污染物的顆粒狀物料，要將表面附著之污染物剝除，需要如下預熱槽(29)、剝離槽(1)、篩選機(35)、沈砂池(39)、清水槽(41)等單元組成處理系統。

首先將物料置入預熱槽(29)加熱，使物料表面附著物軟化使其與物料表面黏結力降低，連帶使黏結成塊的砂團解離分解成更小顆粒；剝離槽(1)則是承接已加溫之物料並使排入剝離槽(1)內物料保持恆溫狀態，藉槽內螺旋葉片(10)推擠物料產生的亂流，使物料彼此激烈刮磨，使物料表面之附著物與物料脫離後融入物料顆粒間的膠體液內，達到物料表面附著物脫附回復原有自然狀態無污染之目的；篩選機(35)，則將物料去除已去除附著物之流體砂(23)排入高頻振動篩選機(35)之篩網上，將特定尺寸以上顆粒篩選出，並經清水洗滌回收為可用的建材或其他工業用途使用，穿透篩網之砂漿水(43)則排入沈砂池(39)進行沈澱分離，沈澱於池底的濃縮砂漿(45)排出至其他泥砂分離設備及污泥脫水設備進行下一步的泥砂分離及脫水程序，沉砂池(39)表面上澄液則排入清水池(41)貯留循環使用，作為預熱槽(29)物料調質成可流動流體砂(23)之水源使用，由於振動篩(35)篩選出之顆粒狀物料會攜帶水份外出，整體處理系統需定期補注水份，使清水池(41)液位保持在額定值使系統能穩定運轉者。

如圖1、2、3、4所示，物料表面附著物剝除處理裝置以剝離槽(1)為主體，該剝除裝置包括：一剝離槽(1)，用以承接原料(27)於其內進行磨擦剝離表面附著物程序，為一雙錐圓筒槽以傾斜特定角度裝配於托架單元(2)上，其軸向底端筒身外安裝傳動軸盤(5)，軸向頂端為一開口導引原料(27)進出剝離槽(1)，筒身內壁焊設螺旋葉片(10)，該螺旋葉片(10) 軸心線與筒身軸心線重合，螺旋葉片(10)自筒底延伸至出口，剝離槽(1)以傾斜特定角度裝配於托架單元(2)上；一托架單元(2)，以支托架為本體用以承托剝離槽(1)於其上循環轉動，於剝離槽(1)之出口側裝設支托導輪(4)，此支托導輪(4)與剝離槽(1)之筒身外側上之導軌環(3)重合使剝離槽(1)出口側頂部可依靠於支托導輪(4)上繞剝離槽(1)之軸心線循環轉動，於剝離槽(1)底部之傳動軸盤(5)與已固定於托架單元(2)上之傳動減速機(6)承接而定位於支托架上，傳動減速機(6)之軸心線與剝離槽(1)之軸心線重合配置，以托架單元(2)上之支托導輪(4)及傳動減速機(6)之承托及導引使剝離槽(1)以特定傾斜角度，定位於托架單元(2)上；一保溫外罩(14)，於剝離槽(1)外週環套外罩，該外罩填充保溫材料，阻隔剝離槽(1)筒身與外在常溫空氣之接觸，以降低剝離槽(1)內部熱量與常溫空氣接觸後熱傳導入大氣而降溫；一筒身保溫加熱單元，為燃燒機式加熱單元，產生熱氣注入均配室(25)產生穩定熱風流入於保溫外罩(14)內部並環繞於剝離槽(1)之外週，使剝離槽(1)內部保持恆溫狀態；一傳動單元(7)，為油壓式傳動單元與剝離槽之傳動軸盤(5)連接，藉以傳動動力驅動剝離槽(1)正逆轉轉動者。

如圖4、5、6所示，當物料表面因為特定目的將表面黏附一層有機物，比如於鋼鐵表面噴漆或石材黏附瀝清拌成路基材料，或者是污染物流入土壤與土壤內顆粒物料表面附著成污染土壤，基於污染整治或母材再利用之目的均需將母材表面附著物剝除以恢復原有性質者。

物料表面附著物，若為有機物如重油、瀝清、油漆等物質則其與物料之黏結為物理性並非化學鍵結，因此可採用物理性的機械刮除法如噴砂除銹法，以粒狀物料表面的突出銳角相互磨擦，將附著物刮離物料表面達到附著物脫附解離的目的。

有機表面附著物除了黏滯力而黏附於物料表面，並且也會因毛細現象而滲入物料表面多孔性的毛細孔內，由於表面附著物的黏滯力，此附著物浸入物料表面毛細孔之深度有限，當物料顆粒相互磨擦時，物料表 面的銳角不止將表面附著物刮除，也會因物料表面互相刮磨而使母材表面被磨耗一層，連帶使表面淺層滲入的有機物被刮離，而使物料母材恢復原有物理性質，而達到廢棄物整治及再利用的目的。

有機物黏附於粒狀物料表面時，不

會是黏附於單一顆粒表面，亦會將此單一顆粒黏附成團塊，此團塊顆粒之比表面積小，會使顆粒物料的粒子間的擦磨機率降低，使表面附著物的脫附效率大為降低。因此需預先將成團塊的顆粒狀物料破碎成最小尺寸的團塊後，再予以加溫使表面附著的有機物軟化降低各粒狀顆粒間的黏結性，再藉機械攪拌力使團塊顆粒解離成各不隸屬的單一顆粒。加熱後有機附著物軟化，流動性增加，黏附於物料表面附著力降低，使物料內顆粒有更大機率互相擦磨使表面附著物更易被刮除。

物料內顆粒要有最佳之磨擦機會，則必須成為流體狀態，此時將固態原料(27)與定量的調質水(44)混合攪拌成流體狀的流體砂(23)亦可加入適量泥狀物使流體砂(23)之比重提高成為膠體狀且流體之黏滯性會同步提高，而更會使流體砂(23)內之粒狀顆粒均勻分佈於流體砂(23)中，而不會沈澱於剝離槽(1)之槽底。

流體砂(23)中粒狀顆粒均勻分佈，代表剝離槽(1)內部各處之粒狀顆粒擦磨機會趨於一致，會使物料剝離後表面附著物的剝除效果一致，而有最佳處理成效。

當流體砂(23)調質成為膠體狀流體，被刮除的表面附著物將排入各顆粒間的泥狀流體內，由於流體砂(23)調質成為成為膠體狀且其比重大於水，流動性低已脫附之有機附著物將懸浮於此流體內，而與物料內之粒狀顆粒分離，最後再將此已達到表面附著物脫附的流體砂(23)排至後段篩選機(35)，進行篩選作業，篩選出特定顆粒以上物料回收，則可達到污染整治及回收再利用的成效者。

如果4、5、6所示，剝離槽(1)進行物料表面附著物剝除程序時，原料進料(16)入剝離槽(1)，此時剝離槽(1)逆轉以筒內螺旋葉片(10)將原料(27)推入筒身內部，俟原料(27)填充至額定值停止入料，剝離槽(1)持續逆轉運轉，螺旋葉片(10)推動筒內流體砂(23)沿軸向位移形成流體砂向內軸向流(18)，此向內軸向流(18)當撞擊到 筒底時，因為筒底反作用力作用產生流體砂軸向逆流(19)，此兩股軸向流(18)(19)其流向相反，因此於剝離槽(1)相互衝擊形成亂流，使流體砂(23)內顆粒激烈擦磨而將顆粒物料表面的附著物有效剝除。

剝離槽(1)持續運轉額定時間，俟物料表面附著物被剝除完成，停止剝離槽(1)運轉，並啟動剝離槽(1)正向轉動，藉筒內螺旋葉片(10)正轉產生的軸向推力，令筒內流體砂(23)受力產生排料軸向流(20)，使筒內流體砂(23)向剝離槽(1)之出口軸向向上位移，再沿排料導槽(9)排出剝離槽(1)而完成物料表面附著物剝除之程序者。

當擬進行物料表面附著物剝除程序之原料(27)內含有銳角形顆粒不足，或原料本身砂多泥少，此時可進行原料(27)調質步驟，若砂少則可補充入適量含多角性顆粒之調質料(28)，使流體砂(23)內含多角性的顆粒狀物料增加，以加速物料表面附著物加速剝除；當流體砂(23)內泥狀物料不足，使顆粒狀物料產生沈澱現象，而使顆粒狀物料無法均勻分佈於流體砂(23)中，此時可注入適量的泥漿，使流體砂(23)黏性增加成為膠體狀，而利於顆粒狀物料均勻分佈於流體砂(23)中者。

如圖4、5、6、7所示之物料表面附著物剝除方法，該方法包括：一調質程序，原料(27)、調質水(44)及調質料(28)混合成於剝離槽(1)內原料顆粒間有最佳擦磨機會之流體砂(23)；一物料加溫預熱軟化程序：將調質後之流體砂(23)予以加溫至額定溫度後保溫，藉此熱能降低原料(27)內粒狀物與表面附著物之相互黏結力，使流體砂(1)內顆粒狀物料間相互解離，而利於各顆粒間之刮磨動作，於加熱至額定時間後排至剝離槽(1)；一原料相互磨擦剝離程序，昇溫後流體砂排入逆轉狀態之剝離槽(1)，槽內筒壁上之螺旋葉片(10)將流體砂(23)推入剝離槽(1)內部，此被螺旋葉片(10)推動之向內軸向流體砂(18)於撞擊剝離槽(1)底後承受反作用力，往筒外方向軸向流動而與螺旋葉片(10)推動之向內軸向位移流體砂(18)產生激烈撞擊使剝離槽(1)內流體砂(23)內粒狀顆粒間激烈磨擦，將物料表面附著物被刮離物料表面，剝離槽(1)於保溫狀態下連續運轉額定時間，直到顆粒狀物料表面附著物被最大限度剝離後，進入排料程序； 一剝離槽排料程序，剝離槽(1)正轉，槽內筒壁上之螺旋葉片(10)將筒內流體砂(23)沿剝離槽出料口軸向向外推移排出剝離槽(1)，待排空槽內流體砂(23)後，再裝入已調質加溫預熱之流體砂(23)，週而復始進行粒狀物表面附著物之剝離程序者。

(1):剝離槽

(2):托架單元

(3):導軌環

(4):支托導輪

(5):傳動軸盤

(6):傳動減速機

(7):傳動單元

(8):進料導槽

(9):排料導槽

(10):螺旋葉片

(11):燃燒機

(12):加溫爐

(13):熱風均配室

(14):保溫外罩

(15):排氣風車

(16):進料

(17):剝離槽逆轉

(18):流體砂內向軸流

(19):流體砂軸向逆流

(20):流體砂排料軸向流

(21):剝離槽正轉

(22):流體砂排料

(23):流體砂

(24):熱風

(25):保溫熱風

(26):廢氣

(27):原料

(28):調質料

(29):預熱槽

(30):加熱套殼

(31):攪拌機

(32):熱媒泵浦

(33):導料管

(34):導料閥

(35):篩選機

(36):成品砂清洗閥

(37):調質水閥

(38):清水泵浦

(39):沉砂池

(40):底砂泵浦

(41):清水池

(42):清水

(43):砂漿水

(44):調質水

(45):砂漿

〔圖1〕.係本發明之物料表面附著物剝除裝置之剝離槽外觀圖。

〔圖2〕.係本發明之剝離槽內部螺旋葉片之配置示意圖。

〔圖3〕.係本發明之剝離槽與加熱及保溫單元組合示意圖。

〔圖4〕.係本發明之剝離槽逆轉時內部物料刮擦運轉示意圖。

〔圖5〕.係本發明之剝離槽正轉時內部物料排料運轉示意圖。

〔圖6〕.係本發明之剝離槽與週邊加熱及保溫單元連動運轉示意圖。

〔圖7〕.係本發明之物料表面附著物剝除裝置之運轉流程示意圖。

如圖6、7所示，當進行物料表面附著物之剝離程序時，首先原料(27)與調質料(28)及調質水(44)依序注入預熱槽(29)，於預熱槽(29)週遭注入熱能對槽內流體砂(23)加熱使細團塊之顆粒解離成為最小顆粒狀態，持續加熱額定時間，將已加溫完成之流體砂(23)沿進料導槽(8)排入剝離槽(1)，當槽內流體砂(23)排空後，再排入原料(27)、調質料(28)及調質水(44)進行流體砂(23)的調質作業以供給剝離槽(1)進行流體砂(23)進行物料表面附著物剝離程序。

接著剝離槽(1)逆轉承接預熱槽(29)排入之流體砂(23)，並且持續逆轉藉筒內螺旋葉片(10)逆轉產生的亂流使筒內流體砂(23)之粒狀顆粒激烈刮磨，俟刮磨作業持續至額定時間，達到表面附著物剝除成效後，將剝離槽(1)正轉藉筒內螺旋葉片(10)之軸向推力將已完成表面附著物剝離程序之流體砂(23)，循排料導槽(9)排入篩選機(35)；於剝離槽(1)進行剝除程序時，剝離槽(1)之外罩(14)隨時注入加溫爐(12)生產之保溫熱風(25)，該保溫熱風(25)高於流體砂(23)於預熱槽(29)所加熱溫度，可補充剝離槽(1)流失排入環境的熱能，而使剝離槽(1)之運轉溫度趨於恆溫，而有穩定的處理成效。

篩選機(35)內之高頻振動的篩網，承接剝離槽(1)排出之流體砂(23)，藉高頻振動篩網將特定尺寸顆粒篩出並經清水清洗為成品以回收使用或符合污染防治處理標準；穿透篩網之砂漿水(43)排入沈砂槽(39)進行固液分離程序；沈入沈砂池(39)之砂漿(45)排入後續的泥砂分離機與污泥脫水機進行下一步的固液分離程序，沈砂池的上澄液則排入清水池(41)回收成為流體砂(23)的調質水(44)水源以循環使用；篩選機(35)篩選出砂礫含有水份，會使整個處理系統整體循環水失水，需定期補充清水(42)，令清水池內隨時保持在上限值，使整體系統能持續運轉者。

綜上所述本發明之物料表面附著物剝除之方法及裝置具有如下之成效：

(一).使用動力省，剝離效果佳：採用低溫操作方式總體使用能量消耗低，以物料內顆粒表面銳角互相刮磨將表面附著的附著物剝除並不需額外的填加物，整體操作成本低，係非常經濟的處理程序，經濟而可靠。

(二).結構單純，妥善率高：主要剝離程序為藉剝離槽(1)內部之螺旋葉片(10)轉動產生的亂流使流體砂(23)內顆粒產生刮磨動作而達到表面附著物脫附之目的，其可動元件少，因此妥善率高，而有最佳使用壽命者。

(三).具備節能再利用成效：可動元件少，運轉耗材少，耗能低有節能功效；已剝除表面附著物之物料恢復原有物理性質，可回收使用達到再利用之目的者。

本發明觀念創新可克服習用裝置之缺失，且節能處理後顆粒狀物料可再回收使用，為一甚具實用性與創新性之發明，爰依法提出申請，尚析 貴審查委員能惠予審查，並早日賜準本案專利為禱。

(1):剝離槽

(11):燃燒機

(12):加溫爐

(15):排氣風車

(27):原料

(28):調質料

(29):預熱槽

(30):加熱套殼

(31):攪拌機

(32):熱媒泵浦

(33):導料管

(34):導料閥

(35):篩選機

(36):成品砂清洗閥

(37):調質水閥

(38):清水泵浦

(39):沉砂池

(40):底砂泵浦

(41):清水池

(42):清水

(43):砂漿水

(44):調質水

(45):砂漿

Claims (5)

1. 一種物料表面附著物剝除方法，該方法包括：一調質程序，原料(27)、調質水(44)及調質料(28)混合成於剝離槽(1)內原料顆粒間有最佳擦磨機會之流體砂(23)；一物料加溫預熱軟化程序，將調質後之流體砂(23)予以加熱至額定溫度後保溫，藉此熱能降低原料(27)內粒狀物與表面附著物之相互黏結力，使流體砂(23)內顆粒狀物料間相互解離，而利於各顆粒間之刮磨動作，於加熱額定時間後排至剝離槽(1)；一原料相互磨擦剝離程序，昇溫後流體砂(23)排入逆轉狀態之剝離槽(1)，槽內筒壁上之螺旋葉片(10)將流體砂(23)推入剝離槽(1)內部，此被螺旋葉片(10)推動之向內軸向流體砂(18)於撞擊剝離槽(1)底後承受反作用力，往筒外方向軸向流動而與螺旋葉片(10)推動之向內軸向位移流體砂(18)產生激烈撞擊使剝離槽(1)內流體內粒狀顆粒間激烈磨擦，將物料表面附著物被刮離顆粒狀物料表面，剝離槽(1)於保溫狀態下連續運轉額定時間，直到顆粒狀物料表面附著物被最大限度剝離後，進入排料程序；一剝離槽排料程序，剝離槽(1)正轉，槽內筒壁上之螺旋葉片(10)將筒內流體砂(23)沿剝離槽(1)出料口軸向向外推移排出剝離槽(1)，待排空槽內流體砂(23)後，再裝入已調質加溫預熱之流體砂(23)，週而復始進行物料表面附著物之剝離程序者。
2. 如請求項1之一種物料表面附著物剝除方法，其中，於調質程序亦可加入特定顆粒之調質料，該調質粒表面充滿銳角可加大顆料狀物料間最大刮磨效果，而加速物料表面附著物剝除之成效者。
3. 如請求項1之一種物料表面附著物剝除方法，其中，於調質程序亦可加入泥狀之物料，藉此加入泥狀物改變流體砂之整體比重而使原料與流體呈膠體狀態，使原料均於勻分佈流體中，而有最均勻攪拌擦磨成效，使最終剝離程序後之原料表面附著物剝離成果均一，降低個別原料表面擦磨不均的狀況發生者。
4. 一種物料表面附著物剝除裝置，該剝除裝置包括：一剝離槽(1)，用以承接原料(27)於其內進行磨擦剝離表面附 著物程序，為一雙錐圓筒槽以傾斜特定角度裝配於支托單元(2)上，其軸向底端筒身外安裝傳動軸盤(5)，軸向頂端為一開口導引原料(27)進出剝離槽(1)，筒身內壁焊設螺旋葉片(10)，該螺旋葉片(10)軸心線與筒身軸心線重合，螺旋葉片(10)自筒底延伸至出口，剝離槽(1)以傾斜特定角度裝配於支托單元(2)上；一托架單元(2)，以支托架為本體用以承托剝離槽(1)於其上循環轉動，於剝離槽(1)之出口側裝設支托導輪(4)，此支托導輪(4)與剝離槽(1)之筒身外側上之導軌環(3)重合使剝離槽(1)出口側頂部可依靠於支托導輪(4)上繞剝離槽(1)之軸心線循環轉動，於剝離槽(1)底部之傳動軸盤(5)與已固定於托架單元(2)上之傳動減速機(6)承接而定位於支托架上，傳動減速機(6)之軸心線與剝離槽(1)之軸心線重合配置，剝離槽(1)以特定傾斜角度，定位於托架單元(2)上；一保溫外罩(14)，於剝離槽(1)外週環套外罩，該外罩填充保溫材料，阻隔剝離槽(1)筒身與外在常溫空氣之接觸，以降低剝離槽(1)內部熱量與常溫空氣接觸後熱傳導入大氣而降溫；一筒身保溫加熱單元，為燃燒機式加熱單元，產生熱氣注入均配室(25)產生穩定熱風流入於保溫外罩(14)內部並環繞於剝離槽(1)之外週，使剝離槽(1)內部保持恆溫狀態；一傳動單元(7)，為油壓式傳動單元與剝離槽(1)之傳動軸盤(5)連接，藉以傳動動力驅動剝離槽(1)正逆轉轉動者。
5. 如請求項4之一種物料表面附著物剝除裝置，其中，筒身保溫加熱單元的能量來源，亦可為電熱或太陽能等型式產生的能源。