DE2810313C2

DE2810313C2 - Verfahren zur Beseitigung von zerkleinerten Gummiabfällen

Info

Publication number: DE2810313C2
Application number: DE2810313A
Authority: DE
Inventors: Endre Budapest Breznay
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-15
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1985-02-21
Also published as: LU79999A1; US4175949A; NL7808021A; YU195178A; AU523635B2; PL121666B1; PL209048A1; SU721009A3; JPS5440882A; FR2400425A1; DD138094A1; GB2003188B; SE7808604L; DE2810313B1; BR7805142A; HU173806B; AU3855278A; CS526878A2; BE869742A; ATA161978A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von zerkleinerten Gummiabfällen, insbesondere zerkleinerten Alt-Kraftfahrzeug-Reifen, in einem Schachtofen unter industrieller Neuverwertung ihrer Bestandteile und Zersetzungsprodukte.

Die Menge des auf der Welt anfallenden Gummiabfalls steigt als eine Begleiterscheinung der wirtschaftlichen Entwicklung von Jahr zu Jahr an and setzt sich hauptsächlich aus abgenutzten Kraftfahrzeugreifen zusammen. Da bei Gummigegenständen mit einer natürlichen Zersetzung nicht gerechnet werden kann, bildet die sich anhäufende Gummimenge eine Umweltverschmutzung, deren Beseitigung eine gesellschaftliche Umweltschutzaufgabe ist.

Zur Vernichtung und industriellen Neuverwertung von Gummiabfällen sind bereits zahlreiche Methoden bekannt.

Gemäß einem bekannten Verfahren werden die Gummigegenstände durch mechanisches Mahlen zerkleinert, zur Entfernung der Textileinlagen einer chemischen Behandlung unterzogen, und das erhaltene Mahlgut wird im Bauwesen oder für sonstige Zwecke als Zusatzstoff verwendet.

Bei dieser Methode wird das Zerkleinern durch die neuerdings in der Autoreifenindustrie in ständig steigendem Maße verwendeten Stahlcordeinlagen (zum Beispiel bei Radialreifen) erschwert, die chemische Behandlung ist kostenaufwendig, und schließlich hat die Verwendbarkeit des erhaltenen Gummimahlgutes wirtschaftliche und mengenmäßige Grenzen. Das auf die beschriebene Weise verwendete Gummimahlgut macht selbst in industriell entwickelten Ländern kaum 1 bis 2 Prozent der jährlich anfallenden Abfallmenge aus.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Gummiabfälle verbrannt beziehungsweise durch Wärmeeinwirkung zersetzt werden. Die Investitionskosten zum Bau von derartigen Vorrichtungen sind sehr hoch, und

die Verbrennung ist unwirtschaftlich, da im Sinne der Umweltschutzvorschriften die Verbrennungsprodukte gebunden werden müssen. Eine wirtschaftlich arbeitende Großanlage zur Verbrennung von Gummi hat eine derart große Kapazität daß im Interesse ihrer Ausnutzung das Sammeln und der Abtransport der Gummiabfälle eines sehr großen Einzugsgebietes organisiert werden muß, was zusammen mit den auftretenden großen Transportwegen die Kosten ebenfalls steigert

Die Zerlegung des Gummiabfalls in seine Bestandteile und deren erneute Verwendung ist in wirtschaftlich vertretbarer Weise bisher noch nicht gelöst worden. Die trockene Destillation im Vakuum verbraucht viel Energie, das Abtrennen der Reaktionsprodukte voneinander und ihre Abführung verursacht Konstruktionsprobleme, und zur Einhaltung der Umweltschutzvorschriften sind bedeutende Investitionen erforderlich.

Ebenfalls unwirtschaftlich ist ein weiteres bekanntes Verfahren, gemäß welchem der Gummiabfall mit flüssigem Wasserstoff tiefgekühlt und dann pulverisiert schließlich das Pulver abgetrennt und einer Aufarbeitung zugeführt wird (siehe auch »Altreifen-Müll oder Rohstoff«, Chemie-Technik 1975, Nr. 8, Seiten 297 bis 299).

Die bekannten Verfahren sind nicht geeignet den anfallenden Gummiabfall wirtschaftlich zu vernichten und die im Gummi enthaltenen wertvollen Stoffe erneut einer industriellen Verwertung zuzuführen. Die Verwendung als Zusatzmaterial kann nicht als eine erneute Verwendung betrachtet werden, da das Eisen, der im Gummi befindliche Kohlenstoff und die Kohlenwasserstoffe nicht als solche in den Prozeß der industriellen Produktion zurückgeführt werden.

Die Gummiindustrie ist im Gegensatz zu der Papier-, Textil-, Metallherstellung und vielen sonstigen Industriezweigen ein Industriezweig ohne Rezirkulationsmöglichkeit, d. h^die überflüssigen Abfälle können nicht als Rohstoff erneut in den Produktionsprozeß zurückgeführt werden.

Eine allgemeine Vernichtung der Gummiabfälle ist in erster Linie deshalb nicht gelöst, weil der Investitionsbedarf für die anwendbaren bekannten Methoden in keinerlei Verhältnis zu den von der Gesellschaft für solche Zwecke aufwendbaren Mitteln steht

In der älteren Anmeldung entsprechend DE-OS 26 24 971 wird ein Verfahren zur Verwertung industrieller Abfälle in Brennprozessen zur Herstellung von Erdalkalioxiden, -Silikaten oder -aluminaten beschrieben, wobei die Abfälle so mit dem Brenngut in Berührung gebracht werden, daß es die bei der Verbrennung oder Zersetzung der Abfälle entstehenden anorganischen Bestandteile der Abfälle aufnimmt Unter den Abfällen sind auch Kunststoff- oder Gummiabfälle genannt. Dieses Verfahren dient in erster Linie zur Herstellung von Klinker.

Aus der älteren Patentanmeldung entsprechend DE-OS 26 37 330 ist ein Verfahren zum Brennen von Zementklinkern bekannt, wobei der Wärmeaufwand zum überwiegenden Teil von einem Grundbrennstoff und zum geringeren Teil von einem Zusatzbrennstoff gedeckt wird, wobei als Zusatzbrennstoff Gummiprodukte verwendet werden, vorzugsweise Altreifen.

In keinem der beiden älteren Vorschläge ist etwas über die Verwendung von Altreifen im Hochofenprozeß gesagt.

Aufgabe der Erfindung war es, eine weitere Verwertungsmöglichkeit für Altreifen zu finden, die es gestattet, die anfallenden Gummiabfälle wirtschaftlich und oh-

nit großen zusätzlichen Investitionsbedarf zu verwerten, wobei gleichzeitig sämtliche Komponenten der Altreifen in die Produktion eingeführt werden.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bei der Roheisenherstellung im Hochofen ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse geeignet sind, auch den Gummiabfall z-j zersetzen und daß die aus dem Gummiabfall durch pyrolytische Zersetzung frei werdenden Stoffe im wesentlichen mit den in den Hochofen eingebrachten und dort vorliegenden Stoffen identisch sind, weswegen die Eisenherstellung durch den Zusatz von Gummiabfall nicht beeinträchtigt wird.

Zur Vereinfachung des Zusatzes und um zu gewährleisten, daß der Gummiabfall den Hochofen gleichmäßig durchläuft, ist es vorteilhaft, den Gummiabfall mechanisch zu zerkleinern, so daß das Gewicht der einzelnen Stücke besonders vorteilhaft zwischen 0,3 und 1 kg liegt.

Da sich im Hochofen aus dem Gummiabfall zu 40 bis 60 Gew.-% Kohlenstoff bildet und dieser zu der ursprünglich eingesetzten Koksmenge hinzukommt, kann die in dem Einsatzmaterial befindliche Koksmenge und/ oder die Menge des zugesetzten Heizöls um so viel vermindert werden, wie die gebildete Kohlenstoffmenge ausmacht.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens kann infolge der Verwertung der Verbrennungswärme des aus dem Gummiabfall entstehenden brennbaren Gichtgases die Menge des in den Lufterhitzern des Hochofens verbrauchten Heizgases vermindert werden.

Das Einsatzverhältnis hängt in hohem Maße von der Qualität der übrigen Einsatzstoffe ab; der optimale Wert innerhalb der angegebenen Grenze muß durch Versuche ermittelt werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Gummiabfall dem Produktionsprozeß wieder zugeführt wird, daß der Betrieb von Hochöfen wirtschaftlicher gestaltet wird und das Verfahren spezielle Investitionen nicht erfordert. In industrialisierten Ländern sind die einzelnen Eisenhüttenbetriebe verstreut, jedoch räumlich nicht allzu fern voneinander gelegen, so daß das Einsammeln des Gummiabfalls nur innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Gebietes (der Umgebung des Eisenhüttenbetriebes) organisiert werden muß. Dadurch werden die Transport- und Lagerungskosten vermindert.

Dadie Herstellung von Roheisen mengenmäßig die Herstellung von Gummi überall wesentlich übersteigt, ist nicht damit zu rechnen, daß eine Gummiabfallmenge entsteht, die größer wäre als das Volumen, das bei Einsatz von auf Roheisen bezogen durchschnittlich 10% Gummiabfall verbraucht wird. Dies bedeutet, daß die vorhandenen Eisenhüttenbetriebe ohne jede Investition imstande sind, den gesamten entstehenden Gummiabfall zu vernichten.

Das Grundproblem, nämlich die durch den Gummiabfall verursachte Umweltverschmutzung, kann durch das erfindungsgemaße Verfahren einfach und gleichzeitig wirtschaftlich gelöst werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung durch Alisführungsbeispiele niihcr erlau-Die Figur zeigt den vereinfachten Schnitt durch einen Hochofen.

Nach dem Einsammeln wird der Gummiabfall fur

den Transport vorbereitet. Die Vorbereitung besteht

aus eine» mechanischen Zerkleinerung, bei welcher der Gummiabfall in Stücke eines Gewichtes von etwa

0,3-1 kg zerkleinert wird. Nach der Zerkleinerung

kann der Gummiabfall unter besserer Ausnutzung des

Transportraumes zum Hochofen transportiert wer-

Ki den. Der antransportierte, zerkleinerte Gummiabfall

wird auf den Mischplatz des Hochofens transportiert und dort abgeladen.

Danach gelangt der Gummiabfall in die das Gemisch für die Hochofenbeschickung vorbereitete Vorrichtung, seine Aufarbeitung erfordert von da an kei nen besonderen Arbeitsgang mehr.

In der Mischvorrichtung wird das Material für die Beschickung vorbereitet. Dabei wird der Gummiabfall mit den übrigen Bestandteilen des Einsatzes vermischt.

Die Beschickung mit dem Gemisch gehört zu dem

üblichen Arbeitsprozeß des Hochofens. Dabei gelangt

der mit dem Einsatzmaterial vermischte Gummiabfall mit den übrigen Bestandteilen des Gemisches in den geschlossenen Raum des Hochofens.

Auf dem den Anfangsabschnitt des Hochofenarbeitsraumes bildenden Gichtbühnenniveau wird der Gummiabfall zusammen mit den übrigen Bestandteilen des Einsatzgemisches erwärmt, und bei einer Temperatur von 200-300° C beginnt die pyrolytische Zersetzung des Gummis.

Dieser Prozeß geht in dem Schacht 2 weiter, und wenn das Einsatzmaterial eine Temperatur von 500-700° C erreicht hat, ist die Zersetzung des Gummis beendet. Aus dem Gummiabfall entstehen (im Falle von aus üblichen Kraftfahrzeugreifen stammendem Abfall) folgende Zersetzungsprodukte: Stahl, Kohlenstoff, Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Kettenlänge, hauptsächlich Methan, ferner Kohlendioxyd, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff. Die gasförmigen Zerfallsprodukte vermischen sich mit dem Gichtgas des Hochofens und verlassen diesen mit dem Gichtgas zusammen durch die Gasabführleitung. Die festen Bestandteile beziehungsweise Zerfaläsprodukte wandern mit dem Einsatzgemisch nach unten und werden in den Verhüttungsprozeß einbezogen. Die Stahlbestandteile des Gummiabfalls nehmen Kohlenstoff auf, schmelzen und werden zu Roheisen, welches mit dem übrigen Roheisen zusammen aus der so Schmelzzone 3 in das Gestell 4 gelangt.

Der aus dem Gummiabfall gebildete Kohlenstoff nimmt auf die gleiche Weise wie der Koks an dem Reduktionsprozeß des Eisenerzes teil und erzeugt dabei Energie.

Die Mengenverhältnisse des im Hochofen ablaufenden Prozesses-einmal ohne den Zusatz von Gummiabfall und zum anderen mit Zusatz von Gummiabfall - werden im folgenden miteinander verglichen:

1. Ohne den Zusatz von Gummiabfall sind zur Her-Stellung einer Tonne Roheisen folgende Rohstoffe erforderlich:

2 Tonnen Eisenerz mittlerer Qualität,
Ί Tonne Hüttenkoks (Schwefelgehalt etwa I ^r'c). 0,5 Tonnen schlackebildender Zusatzstoff (Kalkstein).

2. Bei Zusatz von Gummiabfall sind zur Herstellung einer Tonne Roheisen folgende Rohstoffe erforderlich:

2 Tonnen Eisenerz mittlerer Qiiiiliiiit.

0,95 Tonnen Hüttenkoks (Schwefelgehalt etwa

0,5 Tonnen schlackebildender Zusatzstoff (Kalkstein),

0,1 Tonne Gummiabfall (Eisengehalt etwa 10%, Schwefelgehalt etwa 1%),
wobei jedoch der aus dem Gummiabfall stammende Stahl die Roheisenmenge von 1 Tonne auf 1,01 Tonne erhöht.

Aus dem Vergleich ist ersichtlich, daß bei Zusatz von 10% Gummiabfall 5% weniger Koks erforderlich sind, gleichzeitig wächst die erzeugte Roheisenmenge um 1 %. Die Verringerung des Koksbedarfes erklärt sich aus dem Vorhandensein des aus der pyrolytischen Zersetzung des Gummis stammenden Kohlenstoffes. Der spezifische Brennstoffbedarf des Hochofens wird demnach von dem Verhältnis 1:1 auf den Wert 1,01 :0,95 verbessert.

Die als Beispiel angegebenen Zusammenhänge können sich in Abhängigkeit von der Qualität des Eisenerzes, dem Zumischungsverhältnis des Gummiabfalls und dessen Zusammensetzung ändern, der Index des Brennstoffbedarfes des Hochofens wird jedoch auf jeden Fall verbessert.

Die Verbrennungswärme des austretenden Gichtgases ist durch die Beimischung des aus dem Gummiabfall stammenden Wasserstoffes und der Kohlenwasserstoffe um etwa 7-8% höher. Die zum Aufheizen der zu dem Hochofen gehörenden Winderhitzer aufzuwendende Energie (Erdgas) kann entsprechend diesem Wert vermindert werden.

Es sei angenommen, daß für einen Hochofen mittlerer Leistung das Zumischen von auf Roheisen bezogen 10% Gummiabfall kontinuierlich gewährleistet werden kann. In diesem Falle kann, wenn man eine jährliche Leistung von 300000 t Roheisen zugrunde legt, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem Hochofen jährlich eine Menge von 30000 t Gummiabfall verwertet werden. Dadurch wächst die Roheisenproduktion um jährlich 3000 t, der Koksbedarf ist um 15000 t geringer, und außerdem tritt eine Heizgasersparnis von etwa 5% ein.

Diese Zahlenangaben beweisen, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der bislang als wertloses Haldenmaterial und lästiges Umweltschutzproblem betrachtete Gummiabfall ohne Investitionskosten tu einem bedeutende Werte enthaltenden industriellen Rohstoff wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beseitigung von zerkleinerten Gummiabfällen, insbesondere zerkleinerten Alt-Kraftfahrzeug-Reifen, in einem Schachtofen unter industrieller Neuverwertung ihrer Bestandteile und Zersetzungsprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiabfall dem Einsatzmaterial eines Hochofens in einer Menge von höchstens 20%, bezogen auf die erzeugte Roheisenmenge, zugesetzt und der Hochofen mit dem Gemisch beschick» wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiabfall vor dem Zumischen zu dem Einsatzmaterial auf Stücke eines Gewichtes von höchstens 2 kg zerkleiner:, wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einsatzmaterial die Menge des Kokses und/oder des Heizöls in Einklang mit dem äquivalenten Kohlenstoffgehalt des Gummiabfalls verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des für die Winderhitzer des Hochofens verwendeten Heizgases in Einklang mit der Menge der aus dem Gummiabfall frei werdenden Gichtgasbestandteile vermindert wird.