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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Rückgewinnen von Edelmetallen aus Abfällen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abfälle unter Luftmangel teilweise verbrennt und den nicht verbrannten Abfallanteil durch die Verbrennungswärme zersetzt, und dass man anschliessend die Gase unter Luftüberschuss mindestens annähernd vollständig verbrennt, um sie anschliessend im Sinne der Hebung ihrer Umweltfreundlichkeit einer Nachbehandlung zu unterziehen, und dass man das Edelmetall nach dem Zersetzen der Abfälle von den Gasen und der Asche trennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abgase auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt, z.B. durch Kaltluftzugabe, und dass man diesen Temperaturwert durch Regulierung konstant hält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperatur der Abgase vor der Nachbehandlung senkt, vorzugsweise auf unter 80 C.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abgase neutralisiert und deren pH-Wert vor und nach dem Neutralisieren automatisch misst und aufgrund dieser Werte die Neutralisation der Abgase automatisch steuert.
5. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hauptbrenn- und Entgasungskammer (5), die mit einem oder mehreren Stützbrennern (7) und mit einer die Kammer (5) kühlenden Einrichtung (12) ausgerüstet ist, sowie durch eine nachgeschaltete Nachverbrennungskammer (11) zum Nachverbrennen der Gase aus der Hauptbrennkammer (5), welche Nachverbrennungskammer (11) mit einem oder mehreren Nachbrennern (9) versehen ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachverbrennungskammer (11) ein Wärmeenergie-Umformerteil nachgeschaltet ist, der zumindest einen Wärmeaustauscher (14) zum Aufheizen von Wasser aufweist.
7. Anlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen dem Wasserkreis zuschaltbaren Kühler (18), der vorzugsweise als indirekter zweiter Wärmeaustauscher ausgebildet ist.
8. Anlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen weiteren Wärmeaustauscher (17), welcher in die Sekundärseite des ersten Wärmeaustauschers (14) geschaltet werden kann und dessen Sekundärseite einen luftkühlbaren Wasser- oder Kältemittelkreislauf aufweist.
9. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmeenergie-Umformerteil ein Reiniger, vorzugsweise mit einem Zyklonabscheider (23), nachgeschaltet ist und dass vor dem Abscheider (23) eine, vorzugsweise regelbare, Frischluftzufuhrstelle (21) vorgesehen ist.
10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens eine pH-Messstelle, die mit einem automatischen pH Messgerät (26, 30) ausgerüstet ist.
11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reiniger einen dem Zyklonabscheider (23) nachgeschalteten, chemischen Neutralisationsteil aufweist, der vorzugsweise mit einem Gaswäscher (27), einem Schlamm-Fällungsbecken (31) und einem mit Säure oder Lauge speisbaren Neutralisationsbecken (32) ausgerüstet ist.
12. Anlage nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine pH-Messstelle (30) für die einen Gaswäscher (27) verlassenden Gase angeordnet ist.
13. Anlage nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine pH-Messstelle (26) an einer Gasentnahmestelle vor einem Gaswäscher (27) angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückgewinnen von Edelmetallen aus Abfällen sowie eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens.
Die Rückgewinnung, z.B. von Silber aus Röntgenfilmen, wird gemäss zwei prinzipiellen Verfahren vorgenommen:
1. Chemisches Verfahren durch Ablösen der Emulsion von Grundmaterial und durch Sammeln der festen Teile aus einer Lösung durch Sedimentieren oder Filtrieren. Diese Emulsion kann wiederum mit mehreren Methoden abgelöst werden.
Die chemischen Verfahren sind aus verschiedenen Gründen unwirtschaftlich und eignen sich u.U. für kleinere Mengen (Chargen < 100 kg Bruttogewicht), da technisch aufwendige Luft- und Abwasser-Neutralisationsanlagen notwendig sind.
Baulich müssen grossvolumige Lösungs- und Fällungs-Behälter gebaut werden. Die Tagesleistung ist gering, da die chemische Reaktionsdauer möglichst lange sein muss.
Werden andere Edelmetalle zurückgewonnen, z.B. Gold aus gedruckten Schaltungen, so müssen wiederum gänzlich andere chemische Verfahren angewendet werden.
2. Entfernen der Trägermaterialien durch Verbrennen. Die einfachste und bis zum heutigen Datum wirtschaftlichste Methode zur Rückgewinnung von Edelmetall ist die Pyrolyse des Basismaterials der Filme oder gedruckten Schaltungen. Der Hauptvorteil gegenüber dem chemischen Verfahren liegt darin, dass praktisch alle Trägermaterialien durch Pyrolyse zersetzt, anschliessend verbrannt und das Restmaterial (Asche und Metalle) immer konventionell weiter aufgearbeitet werden kann.
Die bisher bekannten Verfahren beruhen jedoch auf einem zum Teil unkontrollierten (nicht stöchiometrischen) Verbrennen mit starker Russ- und Geruchsbildung. Erst in letzter Zeit wurde das Pyrolyseverfahren (Zersetzung in brennbare Gase und Verbrennung unter Luftzufuhr in einer Nachbrennkammer) angewandt. Teilweise wurde auch ein einfacher Gaswäscher nachgeschaltet; aber die Leistung, die Wirtschaftlichkeit und die Umweltschutzanforderungen sind relativ gering.
Das edelmetallhaltige, feste oder schlammige Abfallgut mit sehr unterschiedlichen aggressiven Gasentwicklungen und differenzierten Heizwerten, soll, im Sinne der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, in ein und demselben Ofen umweltfreundlich und ökonomisch verbrannt werden.
Die gesamte Anlage soll dabei mindestens den bestehenden eidgenössischen und kantonalen Umweltschutzbestimmungen bezüglich Luft, Wasser und Lärm entsprechen. Zukünftig zu erwartende, verschärfte Vorschriften in Bezug auf die Rauchgas-Emissionswerte sind zu berücksichtigen. Speziell der Ausstoss von säurehaltigen Gasen soll vermieden werden.
Die aufgezeichnete Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch auszeichnet, dass man die Abfälle unter Luftmangel teilweise verbrennt und den nicht verbrannten Abfallanteil durch die Verbrennungswärme zersetzt, und dass man anschliessend die Gase unter Luftüberschuss mindestens annähernd vollständig verbrennt, um sie anschliessend im Sinne der Hebung ihrer Umweltfreundlichkeit einer Nachbehandlung zu unterziehen, und dass man das Edelmetall nach dem Zersetzen der Abfälle von den Gasen und der Asche trennt.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer schematischen Zeichnung einer automatischen Anlage zum Rückgewinnen von Edelmetallen aus Abfällen erläutert.
Das in der gezeichneten Anlage zur Anwendung kommende Verfahren beruht im wesentlichen auf folgenden zusammenhängenden, die Gesamtkonzeption bestimmenden Elementen: - Beschickung und Entaschung - Pyrolytische Verbrennung - Wärmerückgewinnung - Physikalische Restreinigung der Rauchgase - Chemische Neutralisation der Rauchgase - Automatische Steuerung und Überwachung
Das in den verschiedenen Anlageteilen durchgeführte Verfahren wird in der Folge anhand der rein schematisch dargestell
ten Anlageteile erläutert. Die zu behandelnden Abfälle werden, bei schlammförmigem Abfallgut in einem entsprechenden Behälter, einer Zuspeisevorrichtung zugeführt. Die Zuführung kann beispielsweise durch Abheben eines Beschickungsdeckels 1 vorgenommen werden. Ein hydraulisch betätigter Beschikkungsschieber 2 wird von einer Druckölstation 4 mit Drucköl versorgt. Dem Beschickungsteil nachgeschaltet, ist eine Hauptbrennkammer 5, deren gegen die Beschickungsseite hinweisende Vertikaltür 3, welche zum Beschicken der Hauptbrennkammer 5 angehoben wird, ersichtlich ist. Ein Stützbrenner 7 mündet in die Hauptbrennkammer 5, während zur teilweisen Verbrennung des Abfallgutes mit weit unterstöchiometrischen Luftmengen die Luftzufuhr durch Primärluftlöcher 8 erfolgt.
Die Verbrennungs- und Schwelgase werden in eine rohrförmige Nachverbrennungskammer 11 geführt, wobei ein Nachbrenner 9 für ständige Zündung der Gase sorgt, während weitere Verbrennungsluft mittels eines Gebläses 10 zugeführt wird.
Von der Kammer 11 führen schräg nach hinten aussen Schlitze, durch welche Zusatzluft in die Kammer 11 nachgesaugt wird.
Um in der Hauptbrennkammer 5 die Temperatur nicht zu hoch ansteigen zu lassen, ist eine Spritzwasserdüse 12 zum direkten Einführen von Wasser in die Kammer 5 vorgesehen. Die Hauptbrennkammer 5 ist ferner mit einer Entaschungsvorrichtung 13 ausgerüstet, die, wie beispielsweise dargestellt, von einem Motor über eine Zahnstange einen Schieber in Form eines Kolbens hin und her bewegen kann.
Nach der Nachverbrennungskammer 11, in der alles Brennbare ausgebrannt sein soll, gelangen die Rauchgase in einen Wärmeaustauscher 14, auf dessen Sekundärseite sich in den Rohren geführtes Wasser befindet. Eine Dosiereinrichtung 15, z.B. ein sogenanntes EMG-Dosiersystem, ermöglicht es, die gasförmigen Schadstoffe, wie Schwefeldioxyd, Schwefeltrioxyd, Salzsäure und Fluorwasserstoff mit Magnesiumoxydpulver oder Mytrid zu binden und chemisch zu neutralisieren.
Wasserseitig ist dem Wärmeaustauscher 14 ein weiterer Sekundärwärmeaustauscher 17 nachgeschaltet, wobei das vom Rauchgas erwärmte Wasser bei diesem durch das Rohrsystem führt, während das Wasser eines zweiten Wasserkreislaufes die Rohre aussen umspült und zu Wasserrückkühlern 19 führt, welche bei Nichtbedarf dieser Abfallwärme, insbesondere im Sommer, in Betrieb genommen werden. Im Primär-Wasserkreis befindet sich ein erstes Expansionsgefäss 20.
Die den Wärmeaustauscher 14 verlassenden Rauchgase gelangen in die Saugseite eines Gebläses 22, wobei sie über einen Frischluftstutzen 21 zwecks Regulierung der Temperatur auf einen konstanten Wert beaufschlagt werden. Vor dem Gebläseeintritt gelangen die Rauchgase in einen Zyklonabscheider 23, in welchem vorhandene Festteilchen ausgeschieden werden. Die Druckseite des Gebläses 22, mit dem reineren Gas, mündet in einen zugeschalteten ersten Kamin 25. Dieser ist mit einer Regelklappe versehen, die mittels eines Steuermotors 24 gesteuert wird. Eine entsprechende Regeleinrichtung wird von einem weiteren Steuermotor 24 den Durchgang des Hauptabgaskanals regulieren. Nach der Regulierklappe zum ersten Kamin 25 ist eine erste pH-Messstelle 26 vorgesehen, welche den pH-Wert, der den Kamin 25 durchstreichenden Abgase, misst.
Eine Rauchgas- oder Abgas-Neutralisieranlage umfasst einen Gaswäscher 27. Die Rauchgase werden im unteren Teil des Wäschers 27 eingeführt, verteilen sich im Wäscher und werden durch eine Waschflüssigkeit aus Düsen berieselt, wobei sich die Festteilchen aus dem Gas durch die Waschflüssigkeit fortführen lassen, welche Waschflüssigkeit sich im Sumpf des Wäschers 27, wie dargestellt, ansammelt. Zum Waschen wird immer die gleiche Waschflüssigkeit im Umpumpsystem verwendet, so lange, bis es eine gewisse Konzentration der ausgewaschenen Stoffen aufweist. Das gereinigte Gas wird oben seitlich aus dem Wäscher 27 mittels eines weiteren Gebläses 28 abgesaugt. Es gelangt in einen zweiten Kamin 29, in dem ein zweiter pH-Messer 30 angeordnet ist. Danach strömt es ins Freie.
Nach genügender Anreicherung wird der entstandene Schlamm im Sumpf des Wäschers 27 kontinuierlich in ein Schlammfällungsbecken 31 gepumpt. Neben diesem Becken 31 ist ein Neutralisationsbecken 32 dargestellt, welches durch Überfall aus dem Becken 31 und entsprechend aus einem Laugebehälter 33 und einem Säurebehälter 34 beschickt wird. Die Magnetventile M dienen, wie bei den pH-Messern 26 und 30, dazu, die entsprechenden Durchgänge zu öffnen oder zu schliessen. Wie ersichtlich erstreckt sich vom Laugebehälter 33 eine Direktleitung in den Sumpf des Wäschers 27, während eine Überlaufleitung vom Neutralisationsbecken 32 in den Sumpf des Wäschers 27 führt.
Wie schematisch dargestellt, dient ein Steuerpult 35 dazu, die entsprechenden Anlageteile in Funktion zu nehmen und auszuschalten, bzw. die Gesamtanlage dem automatischen Betrieb zu übergeben.
In dieser Anlage spielt sich verfahrenstechnisch folgendes ab:
Die auf der Beschickungsbühne befindlichen Abfälle werden, gesteuert durch das Gewicht oder das Volumen der Abfälle bzw. als Zeitfunktion, vom Beschickungsschieber 2, nach Hochziehen der Vertikaltür 3, in die Hauptbrennkammer 5 eingeschoben. Dabei wird durch entsprechendes Setzen der Grenzwerte der zu diesem Zweck angeordneten Überwachungsinstrumente dafür gesorgt, dass eine Beschickung der Hauptbrennkammer 5 erst erfolgen kann, wenn - eine Überhitzung der Anlage verunmöglicht ist, - eine Überlastung der Hauptbrennkammer durch den pyrolytischen Verbrennungsprozess verunmöglicht ist, - eine annehmbare Umweltbelastung durch die in die Atmosphäre abströmenden, gereinigten Rauch- oder Abgase sichergestellt ist.
Der Entaschungsvorgang mittels der Entaschungsvorrichtung 13 erfolgt ebenfalls automatisch. Diese Vorrichtung 13 stösst die Asche aus der Hauptbrennkammer 5 heraus, ohne dass dazu die Brennkammer abgestellt werden muss. Damit wird der grosse Vorteil erreicht, dass die einzelnen Chargen getrennt, jedoch im kontinuierlichen Betrieb, verarbeitet werden können. Für Grossaufträge, zu deren Ausführung die Anlage mehrere Tage im Vollbetrieb steht, kann eine weitere Türe 6 der Hauptbrennkammer 5 geöffnet und durch diese entascht werden.
Bedingt durch die unterstöchiometrische Verbrennung in der Hauptbrennkammer 5, herrscht in dieser ein geringer Unterdruck. Dadurch wird beim automatischen Beschicken bzw. Entaschen eine Umweltbelästigung durch austretende Gase vermieden.
In der Hauptbrennkammer 5 werden die organischen Stoffe in der sauerstoffarmen Umgebung thermisch zersetzt in brennbare Gase und kohlenstoffreiche Rückstände. Dieser Vorgang wird als pyrolytische Verbrennung bezeichnet.
Durch viele kleine Primärluft-Löcher 8 am Hauptbrennkammerboden werden nur ca. 20% der Luftmenge eingeblasen, die zum vollständigen Verbrennen notwendig wäre. Die geringe Luftmenge, zusammen mit dieser Art der Zuführung, verhindert Turbulenz und damit das mechanische Mitreissen von festen Partikeln im Gasstrom. Im Bereich der Primärluft Löcher findet eine Verbrennung der Abfälle bei hohen Temperaturen statt. Die entstehenden Verbrennungsgase diffundieren durch den Abfall nach oben, heizen diesen auf und verursachen dadurch eine thermische Zersetzung. Die Temperatur in der Hauptbrennkammer 5 beträgt bis zur letzten Tageschargierung L 550 C. Nach der letzten Chargierung wird die Temperatur bis < 10000 C erhöht. Der Edelmetallanfall konzentriert sich nun auf einer kleinen Fläche in der Hauptbrennkammer.
Dadurch werden die bisher notwendigen nachfolgenden konventionellen Aufarbeitungsoperationen der Abgase wesentlich erleichtert.
Die Hauptbrennkammer 5 wird mit einem Stützbrenner 7 gezündet, der bei diskontinuierlichem Betrieb die Temperatur nicht unter 3500 C sinken lässt. Im normalen Betrieb schaltet er aus und hat nur noch die Zündfunktion zu übernehmen. Bei Temperaturen > 550 C öffnet ein Magnetventil und kühlt den
Ofen mit Wasser aus der Düse 12.
In der Nachverbrennungskammer 11 verbrennen die in der
Hauptbrennkammer 5 entwickelten Gase bis zu deren vollstän diger Oxydation unter durch das Gebläse 10 zugeführter Sekun därluftzufuhr. Die Gase erreichen bei dieser Verbrennung Temperaturen < 11000 C. Die Gase in der Nachverbrennungskam mer 11 werden mit dem Nachbrenner 9 gezündet.
Die Wärmerückgewinnung erfolgt über den thermostatisch gesteuerten Wärmeaustauscher 14. Mit diesem wird in kälteren Jahreszeiten die bestehende Heizungsanlage im Fabrikgebäude, wie dargestellt, mit erster Priorität gespiesen. Bei zu grossem
Wärmebedarf des Fabrikgebäudes oder infolge unregelmässig anfallender Wärmeenergie von der Verbrennungsanlage her schaltet mit zweiter Priorität die bestehende unabhängige Heizungsanlage zusätzlich zur Deckung des Wärmebedarfes solange ein, bis wieder genügende Wärmeenergie von der Verbrennungsanlage bzw. vom Wärmeaustauscher 14 übertragen wird.
Speziell im Sommer wird die nicht benötigte Wärmeenergie aus der Anlage im luftgekühlten Wasserrückkühler 19 in zwei Stufen gekühlt. Bei ¯ 80 C Wasservorlauftemperatur nimmt mit erster Priorität der erste Ventilator seine Tätigkeit auf, mit zweiter Priorität der zweite Ventilator. Dieser Sekundär-Kühl mittelkreislauf enthält Frostschutz, da der Wasserrückkühler 19 normalerweise im Freien aufgestellt ist. Diese Wärmeenergie wird vom Sekundärwärmeaustauscher 17 übertragen.
Bei weiterhin unerwünscht ansteigender Wasservorlauftem peratur (1 1000 C) infolge einer eventuellen Störung oder bei Überlast wird mit dritter Priorität zusätzlich ein Primärwärme austauscher 18, in den Primär-Wasserkreis geschaltet, mit
Frischwasser gekühlt.
All diese Vorgänge werden elektronisch gesteuert und über wacht. Mit Ausnahme einer für die Temperaturmessungen wichtige Umwälzpumpe nehmen die übrigen Umwälzpumpen ihre Tätigkeit nur wenn notwendig auf. Diese Lösung bezweckt, auch in den Übergangszeiten (Herbst, Frühling), die Wärme optimal nutzen zu können mit geringstem Aufwand an elektri scher Energie für die verschiedenen leistungsstarken Umwälzpumpen.
Damit beim Verbrennen von schwefelhaltigen, chlorhaltigen und fluorhaltigen Stoffen im Rohrsystem des Wärmeaustauschers 14 sich keine Beläge bilden und die wirtschaftliche Wärmeübertragung dadurch vermindern, ist ein EMG-Dosiersystem 15 vorgesehen. Mit diesem EMG-Dosiersystem werden die gasförmigen Schadstoffe, wie Schwefeldioxyd, Schwefeltrioxyd, Salzsäure und Fluorwasserstoff mit Magnesiumoxydpulver (oder Mytrid) gebunden und chemisch neutralisiert.
Der feine Pulverstaub vergröbert während der chemischen Reaktion sein Korn, wodurch die mechanische Abscheidung im Zyklonabscheider 23 erleichtert wird.
Der überdimensionierte Zyklonabscheider 23, welcher dem Wärmeaustauscher 14 nachgeschaltet ist, versetzt die Rauchgase in Drehung. Die festen Staub- und Russpartikel der Korngrössen > 20 F werden ausgeschieden und in einen Behälter gesammelt.
Gleichzeitig werden die u.U. mitgerissenen edelmetallhaltigen Partikel ebenfalls abgefangen und dadurch die Rückgewinnung verbessert.
Mit dem Zyklongebläse 22 wird dem Rauchgas Frischluft durch den Stutzen 21 zur Kühlung beigemischt. Diese Lösung bezweckt, wie vorstehend erläutert, eine Rauchgastemperatur von < 80 C zu erhalten. Dies hat den Vorteil, dass die Primärund Sekundär-pH-Messgeräte 26 und 30 unter stets gleichen Messbedingungen ihre Funktionen ausüben und dass die gesamte Rauchgas-Neutralisationsanlage 27 vollständig aus Kunststoff hergestellt werden kann.
In der speziell entwickelten Rauchgas-Neutralisationsanlage 27 werden drei prinzipielle Aufgaben erfüllt:
1. Die bei der pyrolytischen Verbrennung frei gewordenen aggressiven, sauren oder alkalischen Gase werden restlos chemisch neutralisiert. Diese nachgeschaltete Rauchgas-Neutralisationsanlage mit dem Wäscher 27 hat den grossen Vorteil, dass sämtliches Abfallgut ohne vorherige Kenntnisse der chemischen oder physikalischen auftretenden Reaktionen 100% chemisch neutralisiert werden kann, die Russmenge in den Abgasen auf ein absolutes Minimum reduziert und somit als reine Abgase im Sekundärkamin 29 an die Umwelt abgegeben werden können.
Die sauren oder alkalischen Schadstoffe werden im Wäscher 27 in die Waschflüssigkeit abgegeben. In Neutralisations-Bekken 32 wird das Wasser durch Zumischen von verdünnter H2SO4 aus dem Säurebehälter 34 bzw. von verdünnten Na OH aus dem Laugebehälter 33 automatisch neutralisiert. Diese Funktion wird auf einem Registriergerät notiert. Die Waschflüssigkeit setzt sich in einem geschlossenen Kreislauf um und kann ungewollt nicht in die Kanalisation geleitet werden.
2. Bei einer eventuellen Betriebsstörung im Verbrennungsprozess, z.B., in der Nachverbrennungskammer 11, wird die nicht tolerierte Russmenge in der Rauchgas-Neutralisationsanlage durch mehrstufiges Auswaschen der Gase in der Waschflüssigkeit zurückgehalten. Der sich nun übermässig bildende Schlamm wird im grossdimensionierten Schlammfällungsbecken 31 gesammelt.
3. Die eventuell im Rauchgasstrom noch mitgerissenen edelmetallhaltigen Feinstpartikel werden im Schlammfällungsbecken 31 gesammelt.
Diese Rauchgas-Neutralisationsanlage in Verbindung mit dem EMG-Dosiersystem 15 und dem Zyklonabscheider 23 ermöglicht eine wirksame und wirtschaftliche Reinigung der Abgase. Damit wird die Umwelt weniger mit sauren oder alkalischen Schadstoffen belastet.
Die Rauchgas-Neutralisationsanlage bedarf keines speziellen Unterhaltes. Sämtliche von Rauchgas oder Wasser berührten Teile, wie z.B. das Gebläse 28, können aus Kunststoff hergestellt werden. Dies ist indessen bei garantierter Rauchgastemperatur < 80 C möglich. Sobald die Rauchgastemperatur plötzlich den Wert von 800 C überschreitet, schaltet die Anlage aus. Der Betrieb kann nun über den Primärkamin 25 weitergeführt werden.
Die Bedienung für das vorbeschriebene Verfahren erfolgt vom elektrischen Steuerungspult 35 aus. In diesem sind auch alle für die Bedienungsperson wichtigen Anzeige-Instrumente übersichtlich untergebracht.
Der beschriebene Verfahrensprozess wird automatisch gesteuert und überwacht. Bei einer Störung ertönt ein akustisches Signal. Das entsprechend ausgefallene Aggregat wird an der Zentralsteuerung optisch gekennzeichnet. Bei Ausfall eines wichtigen Teils der Anlage schaltet diese sofort gänzlich ab. Bis zur Behebung der Störung kann, zur Vermeidung eines Produktionsausfalles, die Anlage auch auf manuelle Weise weiter in Betrieb gehalten werden.
Ohne spezielle Ausbildung bedient eine Person die gesamte Anlage. Diese Person beansprucht 20% der Tageszeit zur Bedienung und Überwachung.
Die Rauchgas-Neutralisationsanlage schaltet prinzipiell nur dann ein, wenn die in den Rauchgasen sich befindenden aggressiven Schadstoffe einen bestimmten pH-Wert unter- bzw. überschreiten. Sie wird nach Erreichen des SOLL-Wertes wieder ausgeschaltet. Durch die elektrisch motorgetriebenen Kaminklappensteuerungen 24 werden die Rauchgase dementsprechend vor der Rauchgas-Neutralisationsanlage direkt in den Prirnärkamin 25 oder andernfalls durch die Rauchgas-Neutrali sationsanlage in den Sekundärkamin 29 geleitet. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Betriebskosten auf einem Minimum gehalten werden können.
Der pH-Wert und die verschiedenen Temperaturwerte werden in allen Fällen vor dem Austritt aus dem Primärkamin 25 und dem Skundärkamin 29 gemessen und auf einem automatischen Registriergerät festgehalten. Es kann somit nachträglich jederzeit der pH-Wert und die Temperatur der an die Umwelt abgegebenen Rauchgase kontrolliert werden. Diese Messungen sowie die automatische Steuerung der Rauchgas-Neutralisationsanlage ist nur durch die Entwicklung der Primär- und Sekundär-pH-Messgeräte 26 und 30 möglich geworden. Diese beiden Geräte wurden speziell für diese Anlage entwickelt. Der grösste Vorteil liegt darin, dass auf technisch einfachste und billigste Art die pH-Messgeräte direkt in den Rauchgasstrom angeschlossen werden können.
Die beschriebene Rückgewinnungsanlage kann in dieser Ar sowohl für kleinere (120 kg) als auch für grössere Chargen mit Tagesleistungen von z.B. 1 000 kg ausgelegt werden. Die Beschickung bzw. Entaschung muss für die einzelnen Posten 100% getrennt (separate Kalkulation) und im kontinuierlichen Betrieb geschehen.
So wurde z.B. ein pyrolytischer Verbrennungsofen mit einer Verbrennungsleistung von 630 000 kcal/h gewählt und mit folgenden Teilen zu einer Anlage kombiniert.
- einem Wärmeaustauscher von 250 000 kcal/h - einem Zyklonabscheider mit einem Frischluftgebläse, zur Kühlung der Rauchgase < 80 C, mit einer Durchsatzleistung von 6 600 m3/h - einem Sekundärwärmeaustauscher für den Sommerbetrieb - einer kompletten Rauchgas-Neutralisationsanlage - sowie Rauchgas-Emissionsüberwachungs- und Steuergeräten.
Zusammenfassend sind die folgenden wesentlichen Vorteile der beschriebenen Anlage gegenüber den bisher bekannten Verfahren hervorzuheben: - Da das Abgas kontrolliert auf L 800 C vor dem Gaswäscher durch regulierbare Frischluftzufuhr konstant gehalten, bzw. reduziert wird, kann der Gaswäscher vollständig aus Kunststoff hergestellt werden. Somit entfallen die erfahrungsgemäss grossen Unterhaltskosten infolge Korrosionen.
- Durch die erwähnte Frischluftzufuhr wird das säurehaltige und mit anderen chemisch agressiven Stoffen gesättigte Abgas verdünnt. Der Neutralisierungseffekt ist damit günstiger.
- Wenn die Abgase, je nach Material, nicht neutralisiert werden müssen (pH=7), werden die Abgase mit einem automatischen, eigens entwickelten Regelsystem ohne Gaswäscher direkt an die Umwelt abgegeben. Diese Abluft wird ebenfalls mit Frischluft verdünnt und somit umweltfreundlicher abgegeben.
- Bei einem eventuell auftretenden, in der Regel kurzzeitigen Gasüberdruck in der Hauptbrennkammer, kann der erwünschte Unterdruck durch entsprechendes Reduzieren der Frischluftzufuhr wieder hergestellt werden.
- Bis heute sind nur teure elektronische Gasanlysiergeräte auf dem Markt erhältlich, so dass in den meisten Fällen auf diese wichtige Kontrolle verzichtet wird. Mit unseren kostengünstigen, selbst entwickelten Überwachungs- und Registriergeräten haben wir die Möglichkeit, praktisch sämtliche Materialien, deren Zusammensetzung nicht unbedingt bekannt sein muss, durch Pyrolyse zu zersetzen. Diese Instrumente regeln gleichzeitig den Gaswäscher, die Klappensteuerungen und den Überlastschutz bei zu hoher Temperatur vor dem Gaswäscher.
Dadurch werden betriebswirtschaftlich günstige Bedingungen und optimale Umweltschutzbedingungen automatisch erfüllt.
- Dem Gaswäscher wurde ein überdimensioniertes Schlammfällungsbecken angeschlossen, damit die vom Zyklonabscheider nicht erfassten edelmetallhaltigen Restbestandteile im Waschwasser gefällt und gesammelt werden können.
- Die elektrische Regelung ist so angelegt, dass der Verarbeitungsprozess für einen Arbeitstag programmiert ist. Der Arbeitsaufwand und Überwachungsaufwand für das Bedienungspersonal ist daher auf ein Minimum beschränkt.
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PATENT CLAIMS
1. A method for recovering precious metals from waste, characterized in that the waste is partially incinerated with a lack of air and the non-incinerated waste fraction is decomposed by the heat of combustion, and that the gases are then at least approximately completely burned with excess air in order to subsequently remove them in accordance with To increase their environmental friendliness, to subject them to post-treatment, and to separate the precious metal from the gases and ashes after the waste has decomposed.
Process according to Claim 1, characterized in that the exhaust gases are cooled to a predetermined temperature, e.g. by adding cold air, and that this temperature value is kept constant by regulation.
3. The method according to claim 2, characterized in that the temperature of the exhaust gases is lowered before the aftertreatment, preferably to below 80 C.
4. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gases are neutralized and their pH value is automatically measured before and after neutralization and the neutralization of the exhaust gases is automatically controlled on the basis of these values.
5. Plant for carrying out the method according to claim 1, characterized by a main combustion and degassing chamber (5) which is equipped with one or more auxiliary burners (7) and with a device (12) cooling the chamber (5), as well as by a downstream afterburning chamber (11) for afterburning the gases from the main combustion chamber (5), which afterburning chamber (11) is provided with one or more afterburners (9).
6. Plant according to claim 5, characterized in that the post-combustion chamber (11) is followed by a thermal energy converter part which has at least one heat exchanger (14) for heating water.
7. Plant according to claim 6, characterized by a cooler (18) which can be connected to the water circuit and which is preferably designed as an indirect second heat exchanger.
8. Plant according to claim 6, characterized by a further heat exchanger (17) which can be switched into the secondary side of the first heat exchanger (14) and whose secondary side has an air-coolable water or refrigerant circuit.
9. Installation according to claim 6, characterized in that the thermal energy converter part is followed by a cleaner, preferably with a cyclone separator (23), and that a preferably controllable fresh air supply point (21) is provided upstream of the separator (23).
10. Plant according to claim 9, characterized by at least one pH measuring point which is equipped with an automatic pH measuring device (26, 30).
11. Plant according to claim 9, characterized in that the cleaner has a chemical neutralization part connected downstream of the cyclone separator (23), which is preferably equipped with a gas scrubber (27), a sludge precipitation tank (31) and a neutralization tank ( 32) is equipped.
12. System according to claims 10 and 11, characterized in that a pH measuring point (30) for the gases leaving a gas scrubber (27) is arranged.
13. Plant according to claims 10 and 11, characterized in that a pH measuring point (26) is arranged at a gas extraction point in front of a gas washer (27).
The present invention relates to a method for recovering precious metals from waste and a system for carrying out the method.
The recovery, e.g. of silver from X-ray films is carried out according to two basic procedures:
1. Chemical process by detaching the emulsion from the base material and collecting the solid parts from a solution by sedimentation or filtration. This emulsion, in turn, can be removed by several methods.
The chemical processes are uneconomical for various reasons and may be suitable. for smaller quantities (batches <100 kg gross weight), as technically complex air and waste water neutralization systems are required.
Structurally, large-volume solution and precipitation tanks must be built. The daily output is low because the chemical reaction time has to be as long as possible.
Are other precious metals recovered, e.g. Gold from printed circuits means that completely different chemical processes have to be used.
2. Removal of the carrier materials by burning. The simplest and, to this day, the most economical method of recovering precious metal is pyrolysis of the base material of the films or printed circuits. The main advantage over the chemical process is that practically all carrier materials are decomposed by pyrolysis, then burned and the residual material (ash and metals) can always be further processed conventionally.
However, the previously known methods are based on a partly uncontrolled (non-stoichiometric) combustion with strong soot and odor formation. The pyrolysis process (decomposition into flammable gases and combustion with air supply in an afterburning chamber) has only recently been used. In some cases a simple gas scrubber was also installed downstream; but the performance, economy and environmental protection requirements are relatively low.
The precious metal-containing, solid or silty waste material with very different aggressive gas developments and different calorific values is to be burned in one and the same furnace in an environmentally friendly and economical manner in the sense of the task underlying the invention.
The entire system should at least comply with the existing federal and cantonal environmental protection regulations with regard to air, water and noise. Stricter regulations to be expected in the future with regard to smoke gas emission values must be taken into account. In particular, the emission of acidic gases should be avoided.
The recorded object is achieved according to the invention by a method which is characterized in that the waste is partially incinerated in the absence of air and the non-incinerated waste fraction is decomposed by the heat of combustion, and in that the gases are then at least almost completely burned with excess air in order to subsequently In order to increase their environmental friendliness, to subject them to an after-treatment and that the precious metal is separated from the gases and ashes after the waste has decomposed.
The invention is then explained, for example, using a schematic drawing of an automatic system for recovering precious metals from waste.
The process used in the system shown is essentially based on the following interrelated elements that determine the overall concept: - Charging and ash removal - Pyrolytic combustion - Heat recovery - Physical residual cleaning of the flue gases - Chemical neutralization of the flue gases - Automatic control and monitoring
The procedure carried out in the various parts of the system is shown in the following purely schematically
ten plant parts explained. The waste to be treated is fed to a feed device in the case of sludge-like waste in a corresponding container. The supply can be carried out, for example, by lifting a loading lid 1. A hydraulically operated loading slide 2 is supplied with pressurized oil from a pressurized oil station 4. Downstream of the charging part is a main combustion chamber 5 whose vertical door 3 pointing towards the charging side and which is raised for charging the main combustion chamber 5 can be seen. A supporting burner 7 opens into the main combustion chamber 5, while the air is supplied through primary air holes 8 for the partial combustion of the waste material with far less than stoichiometric amounts of air.
The combustion and smoldering gases are fed into a tubular afterburning chamber 11, an afterburner 9 ensuring constant ignition of the gases, while further combustion air is supplied by means of a fan 10.
Slits lead from the chamber 11 obliquely to the rear, through which additional air is sucked into the chamber 11.
In order not to let the temperature rise too high in the main combustion chamber 5, a spray water nozzle 12 is provided for introducing water directly into the chamber 5. The main combustion chamber 5 is also equipped with a ash removal device 13 which, as shown, for example, can move a slide in the form of a piston back and forth from a motor via a rack.
After the post-combustion chamber 11, in which everything combustible should be burned out, the flue gases pass into a heat exchanger 14, on the secondary side of which there is water guided in the pipes. A metering device 15, e.g. A so-called EMG dosing system enables gaseous pollutants such as sulfur dioxide, sulfur trioxide, hydrochloric acid and hydrogen fluoride to be bound and chemically neutralized with magnesium oxide powder or Mytrid.
On the water side, the heat exchanger 14 is followed by a further secondary heat exchanger 17, the water heated by the flue gas leading through the pipe system, while the water of a second water circuit washes the pipes outside and leads to water recoolers 19, which, when this waste heat is not required, especially in summer, be put into operation. A first expansion vessel 20 is located in the primary water circuit.
The flue gases leaving the heat exchanger 14 reach the suction side of a fan 22, where they are subjected to a constant value via a fresh air connection 21 for the purpose of regulating the temperature. Before entering the fan, the flue gases reach a cyclone separator 23, in which existing solid particles are separated out. The pressure side of the blower 22, with the purer gas, opens into a connected first chimney 25. This is provided with a control flap which is controlled by means of a control motor 24. A corresponding control device will regulate the passage of the main exhaust gas duct from a further control motor 24. After the regulating flap to the first chimney 25, a first pH measuring point 26 is provided which measures the pH value of the exhaust gases passing through the chimney 25.
A flue gas or flue gas neutralization system comprises a gas scrubber 27. The flue gases are introduced in the lower part of the scrubber 27, are distributed in the scrubber and are sprinkled with a scrubbing liquid from nozzles, the solid particles from the gas being carried away by the scrubbing liquid, which Washing liquid collects in the sump of the scrubber 27, as shown. The same washing liquid is always used in the circulation system for washing, until it has a certain concentration of the substances washed out. The cleaned gas is sucked off laterally from the scrubber 27 by means of a further blower 28. It reaches a second chimney 29 in which a second pH meter 30 is arranged. Then it flows outside.
After sufficient enrichment, the sludge formed in the sump of the washer 27 is continuously pumped into a sludge precipitation basin 31. In addition to this basin 31, a neutralization basin 32 is shown, which is charged by overflow from basin 31 and correspondingly from a lye container 33 and an acid container 34. The solenoid valves M serve, as with the pH meters 26 and 30, to open or close the corresponding passages. As can be seen, a direct line extends from the liquor container 33 into the sump of the washer 27, while an overflow line leads from the neutralization basin 32 into the sump of the washer 27.
As shown schematically, a control panel 35 is used to put the corresponding parts of the system into operation and to switch them off, or to transfer the entire system to automatic operation.
In terms of process technology, the following takes place in this system:
The waste located on the loading platform is pushed into the main combustion chamber 5 by the loading pusher 2 after the vertical door 3 has been pulled up, controlled by the weight or volume of the waste or as a function of time. By appropriately setting the limit values of the monitoring instruments arranged for this purpose, it is ensured that the main combustion chamber 5 can only be charged if - overheating of the system is impossible, - overloading of the main combustion chamber by the pyrolytic combustion process is impossible, - an acceptable one Environmental pollution is ensured by the cleaned smoke or exhaust gases flowing into the atmosphere.
The ash removal process by means of the ash removal device 13 also takes place automatically. This device 13 pushes the ash out of the main combustion chamber 5 without the combustion chamber having to be switched off. This has the great advantage that the individual batches can be processed separately, but in continuous operation. For large orders, for the execution of which the plant is in full operation for several days, another door 6 of the main combustion chamber 5 can be opened and ash can be removed through this.
Due to the substoichiometric combustion in the main combustion chamber 5, there is a slight negative pressure in this. This avoids environmental pollution from escaping gases during automatic loading and ash removal.
In the main combustion chamber 5, the organic substances in the low-oxygen environment are thermally decomposed into combustible gases and carbon-rich residues. This process is known as pyrolytic combustion.
Through many small primary air holes 8 on the main combustion chamber floor, only about 20% of the amount of air that would be necessary for complete combustion is blown in. The small amount of air, together with this type of supply, prevents turbulence and thus the mechanical entrainment of solid particles in the gas flow. In the area of the primary air holes, the waste is burned at high temperatures. The resulting combustion gases diffuse upwards through the waste, heat it up and thereby cause thermal decomposition. The temperature in the main combustion chamber 5 is L 550 C up to the last day's charge. After the last charge, the temperature is increased to <10,000 ° C. The precious metal accumulation is now concentrated in a small area in the main combustion chamber.
As a result, the subsequent conventional processing operations of the exhaust gases that were previously necessary are made considerably easier.
The main combustion chamber 5 is ignited with an auxiliary burner 7, which does not allow the temperature to fall below 3500 ° C. in the case of discontinuous operation. In normal operation it switches off and only has to take over the ignition function. At temperatures> 550 C a solenoid valve opens and cools the
Oven with water from the nozzle 12.
In the post-combustion chamber 11 burn in the
Main combustion chamber 5 developed gases up to their complete oxidation under därluftzufuhr supplied by the fan 10 Sekun. During this combustion, the gases reach temperatures of <11000 C. The gases in the afterburning chamber 11 are ignited with the afterburner 9.
The heat is recovered via the thermostatically controlled heat exchanger 14. With this, the existing heating system in the factory building is fed with first priority in colder seasons, as shown. With too big
Heat demand of the factory building or as a result of irregular heat energy from the incineration plant, the existing independent heating system switches on with second priority in addition to covering the heat demand until sufficient heat energy is transferred again from the incineration plant or heat exchanger 14.
Especially in summer, the heat energy from the system that is not required is cooled in two stages in the air-cooled water recooler 19. At ¯ 80 C water supply temperature, the first fan starts working with first priority, the second fan with second priority. This secondary cooling medium circuit contains antifreeze, since the water cooler 19 is normally set up outdoors. This thermal energy is transferred from the secondary heat exchanger 17.
If the water supply temperature continues to rise undesirably (1 1000 C) as a result of a possible malfunction or overload, a primary heat exchanger 18 is also connected to the primary water circuit with third priority
Fresh water cooled.
All of these processes are electronically controlled and monitored. With the exception of a circulation pump, which is important for temperature measurements, the other circulation pumps only start operating when necessary. The aim of this solution is to be able to use the heat optimally even in the transitional periods (autumn, spring) with the least amount of electrical energy for the various powerful circulation pumps.
An EMG metering system 15 is provided so that when sulfur-containing, chlorine-containing and fluorine-containing substances are burned in the pipe system of the heat exchanger 14, no deposits form and thereby reduce the economic heat transfer. With this EMG dosing system, the gaseous pollutants such as sulfur dioxide, sulfur trioxide, hydrochloric acid and hydrogen fluoride are bound with magnesium oxide powder (or Mytrid) and chemically neutralized.
The fine powder dust coarsens its grain during the chemical reaction, which facilitates the mechanical separation in the cyclone separator 23.
The oversized cyclone separator 23, which is connected downstream of the heat exchanger 14, sets the flue gases in rotation. The solid dust and soot particles with a grain size> 20 F are separated out and collected in a container.
At the same time, the possibly entrained precious metal-containing particles are also caught, thereby improving recovery.
With the cyclone fan 22, fresh air is added to the flue gas through the nozzle 21 for cooling. As explained above, this solution aims to maintain a flue gas temperature of <80 ° C. This has the advantage that the primary and secondary pH measuring devices 26 and 30 always perform their functions under the same measuring conditions and that the entire flue gas neutralization system 27 can be made entirely of plastic.
The specially developed flue gas neutralization system 27 fulfills three basic tasks:
1. The aggressive, acidic or alkaline gases released during pyrolytic combustion are completely chemically neutralized. This downstream flue gas neutralization system with the scrubber 27 has the great advantage that all waste can be 100% chemically neutralized without prior knowledge of the chemical or physical reactions that occur, the amount of soot in the exhaust gases is reduced to an absolute minimum and thus as pure exhaust gases in the secondary chimney 29 can be released into the environment.
The acidic or alkaline pollutants are released into the scrubbing liquid in the scrubber 27. In the neutralization basin 32, the water is automatically neutralized by adding dilute H2SO4 from the acid tank 34 or dilute Na OH from the caustic tank 33. This function is noted on a recorder. The washing liquid is converted into a closed circuit and cannot unintentionally be discharged into the sewer system.
2. In the event of a malfunction in the combustion process, e.g. in the post-combustion chamber 11, the unacceptable amount of soot in the flue gas neutralization system is retained by multi-stage washing of the gases in the scrubbing liquid. The sludge that now forms excessively is collected in the large-sized sludge precipitation basin 31.
3. Any fine metal-containing fine particles still entrained in the flue gas flow are collected in the sludge precipitation basin 31.
This flue gas neutralization system in connection with the EMG metering system 15 and the cyclone separator 23 enables an effective and economical cleaning of the exhaust gases. This means that the environment is less polluted with acidic or alkaline pollutants.
The flue gas neutralization system does not require any special maintenance. All parts in contact with flue gas or water, e.g. the fan 28, can be made of plastic. However, this is possible with a guaranteed smoke gas temperature of <80 C. As soon as the flue gas temperature suddenly exceeds 800 C, the system switches off. Operation can now be continued via the primary chimney 25.
The operation for the method described above takes place from the electrical control panel 35. All of the display instruments that are important for the operator are clearly arranged in this.
The process process described is automatically controlled and monitored. An acoustic signal sounds in the event of a fault. The correspondingly failed unit is optically marked on the central control. If an important part of the system fails, it switches off completely immediately. Until the fault has been rectified, the system can also be kept in operation manually in order to avoid a production downtime.
Without special training, one person operates the entire system. This person takes up 20% of the time for operation and monitoring.
The flue gas neutralization system only switches on when the aggressive pollutants in the flue gases fall below or exceed a certain pH value. It is switched off again after the target value has been reached. Through the electrically motor-driven chimney flap controls 24, the flue gases are accordingly passed directly into the primary chimney 25 or otherwise through the flue gas neutralization system into the secondary chimney 29 before the flue gas neutralization system. This solution has the advantage that operating costs can be kept to a minimum.
The pH value and the various temperature values are measured in all cases before the exit from the primary chimney 25 and the secondary chimney 29 and recorded on an automatic recording device. The pH value and the temperature of the smoke gases released into the environment can thus be checked at any time. These measurements and the automatic control of the flue gas neutralization system have only become possible through the development of the primary and secondary pH measuring devices 26 and 30. These two devices were specially developed for this system. The biggest advantage is that the pH measuring devices can be connected directly to the flue gas flow in the simplest and cheapest way possible.
The recovery system described can be used in this type for both smaller (120 kg) and larger batches with daily outputs of e.g. 1,000 kg. The charging or ash removal must be 100% separate for the individual items (separate calculation) and must be carried out continuously.
E.g. a pyrolytic incinerator with an incineration capacity of 630,000 kcal / h was chosen and combined with the following parts to form one system.
- a heat exchanger of 250,000 kcal / h - a cyclone separator with a fresh air fan, for cooling the flue gases <80 C, with a throughput of 6,600 m3 / h - a secondary heat exchanger for summer operation - a complete flue gas neutralization system - as well as flue gas emission monitoring - and control devices.
In summary, the following significant advantages of the system described are to be emphasized compared to the previously known methods: - Since the exhaust gas is controlled to L 800 C upstream of the gas scrubber is kept constant or reduced by an adjustable fresh air supply, the gas scrubber can be made entirely of plastic. Experience shows that there are no major maintenance costs due to corrosion.
- The aforementioned fresh air supply dilutes the acidic exhaust gas that is saturated with other chemically aggressive substances. The neutralization effect is therefore more favorable.
- If, depending on the material, the exhaust gases do not have to be neutralized (pH = 7), the exhaust gases are released directly into the environment with an automatic, specially developed control system without a gas scrubber. This exhaust air is also diluted with fresh air and thus released in a more environmentally friendly way.
- In the event of a usually brief gas overpressure in the main combustion chamber, the desired underpressure can be restored by reducing the fresh air supply accordingly.
- To date only expensive electronic gas analyzers are available on the market, so that in most cases this important control is dispensed with. With our inexpensive, in-house developed monitoring and recording devices, we have the opportunity to decompose practically all materials, the composition of which does not necessarily have to be known, by pyrolysis. These instruments simultaneously regulate the gas washer, the flap controls and the overload protection in the event of too high a temperature in front of the gas washer.
As a result, economically favorable conditions and optimal environmental protection conditions are automatically met.
- An oversized sludge precipitation basin was connected to the gas scrubber so that the precious metal-containing residual components in the washing water that are not captured by the cyclone separator can be precipitated and collected.
- The electrical control is designed so that the processing process is programmed for one working day. The workload and monitoring effort for the operating personnel is therefore limited to a minimum.