DE4200827A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines kunststoffes oder gummi aus einem abfallgemisch - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines kunststoffes oder gummi aus einem abfallgemischInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines
Kunststoffes oder Gummi aus einem Abfallgemisch, das ein
oder mehrere verschiedene Kunststoffe oder Gummi und/oder
andere Stoffe enthält, bei dem u. a. eine Zerkleinerung
des Produkts und eine sich daran anschließende Sichtung
stattfinden. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine
für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Der Wiedereinsatz (Recycling) bereits verwendeter Kunst
stoffe oder Gummi war bereits Gegenstand zahlreicher Über
legungen. Steigende Entsorgungskosten, wachsendes Umwelt
bewußtsein, mittelfristig tendenziell knappe Rohstoffe auf
Erdölbasis und allgemein verbesserte Technologien zur Auf
arbeitung machen die Wiederaufbereitung von Kunststoffen
immer wichtiger.
Für jeden einzelnen Kunststoff (z. B. PVC, Polyethylene
niederer und höherer Dichte, Polystyrol, Polykarbonate,
Polyester) sind bereits mehr oder weniger erfolgreiche
Recycling-Systeme entwickelt, demonstriert und zum Teil
auch schon wirtschaftlich in der Praxis betrieben worden.
Dabei handelt es sich jedoch um Abfälle von Verarbeitern,
d. h. Herstellern von Zwischen- oder Fertigprodukten, welche
in ihren eigenen Betrieben anfallende Abfälle (z. B. Stanz
abfälle, Randabschnitte, Absaugstäube usw.) in ihren An
lagen sortenrein erfassen und einer anschließenden Wieder
verwertung zuführen. In derartigen Verarbeitungsstufen ist
die sortenreine Erfassung einer Kunststoffart in der Regel
kein Problem.
Sind Kunststoffprodukte jedoch in die Sphäre des Konsumenten,
z. B. in Form von Fertigprodukten oder Verpackungsmaterialien,
gelangt, so bereitet die Wiederaufbereitung nach wie vor
erhebliche technische und wirtschaftliche Schwierigkeiten,
da es in der Regel nicht möglich ist, die einzelnen Bestand
teile von Abfallgemischen, die derartige Kunststoffprodukte
enthalten, sortenrein zu erfassen. Gemischte Altkunststoffe
werden deshalb häufig zu minderwertigen Produkten verar
beitet, wobei die Aufbereitung derartiger Abfallgemische
um so teurer ist, je unreiner diese Gemische sind, d. h., je
mehr Bestandteile diese Abfallgemische enthalten. In der
Mehrzahl der Applikationen können derartig aufbereitete
Recyclingprodukte Neukunststoffe nicht ersetzen. Die Schad
stoff-Fracht des Mülls durch Kunststoffe ist deshalb nach
wie vor hoch. Das Problem gemischter Kunststoffe ist ein
Schlüsselproblem in der Wiederaufbereitung, das erst lösbar
wird, wenn die einzelnen Bestandteile eines Abfallgemisches
sortenrein erfaßt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu verbessern,
und zwar derart, daß Kunststoffe oder Gummi mit hoher Sorten
reinheit aus Abfallgemischen gewonnen werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die im Zuge des Verfahrens stattfindende Zerkleinerung
des Produkts dadurch erfolgt, daß es im Luftwirbel vermahlen
wird. Diese Art der Vermahlung ist an sich bekannt (vgl.
DE-A 35 43 370). Das Zerkleinerungsprinzip beruht darauf,
daß die Mahlgutartikel innerhalb einer Vielzahl von Luft
wirbeln, die von Mahlplatten in einem Luftstrom erzeugt
werden, auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden
und vorzugsweise gegenseitige Stöße ausführen. Diese gegen
seitigen Stöße führen überwiegend zum Auseinanderbrechen
der Partikel. Die Vermahlung eines Produkts im Luftwirbel
hat deshalb den besonderen Vorteil, daß Feinstvermahlungen
erreicht werden können, ohne daß ein maßgeblicher Anteil
der Mahlgutpartikel auf die feststehenden oder rotierenden
Maschinenteile der Mühle auftreffen. Aufgrund der besonders
feinen Zerkleinerung und offensichtlich auch aufgrund der
besonderen Art und Weise des Auseinanderbrechens der Partikel
durch die gegenseitigen Stöße, wird ein "sortenreines Aus
einanderbrechen" erreicht, so daß die gewünschte Loslösung
der einzelnen Bestandteile voneinander und damit die sorten
reine Erfassung im sich anschließenden Trennprozeß möglich
ist. Da mit großen Luftmengen gearbeitet wird, wird gleich
zeitig mit der Vermahlung auch eine wirksame Trocknung er
reicht.
Ein besonderer Vorteil der Vermahlung von Kunststoff oder Gummi
enthaltenden Abfallgemischen im Luftwirbel besteht darin,
daß gezielt Einfluß auf die Mahltemperaturen genommen
werden kann. Dadurch, daß mit großen Luftmengen gearbeitet
wird und nur ein geringer Teil der Mahlgutpartikel die
Maschinenteile berührt, wird die üblicherweise bei der
Vermahlung von Kunststoffen entstehende Wärme über die
Luft abgeführt. Ein Verkleben der Kunststoffe in der Mühle
mit der Gefahr einer Blockierung der Mühle findet nicht
statt. Bei einigen Applikationen hat es sich sogar als
zweckmäßig erwiesen, daß der Mahlprozeß bei erhöhten Tempe
raturen stattfindet. Dieses kann in einfacher Weise dadurch
erreicht werden, daß die von der Mühle angesaugte Umgebungs
luft vorgewärmt wird. Die Warmluft hat unmittelbaren Kontakt
mit dem Produkt, so daß die Mahlarbeit von hochfrequenten,
warmen Wirbeln verrichtet wird. Die Erwärmung der Mahlluft
hat außerdem noch den Vorteil einer effizienten Trocknung
des zu mahlenden Produkts.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen
anhand der Figur, die eine vorteilhafte Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt,
sowie anhand der Beispiele 1 bis 3, erläutert werden.
Bei der in der Figur dargestellten Mühle sind der Stator bzw.
das Statorgehäuse mit 1, der Rotor allgemein mit 2, der
Speisetrichter mit 3 und die Speiseschnecke mit 4 bezeichnet.
Die Mühle ist mit fünf übereinanderliegenden Mahlstufen 5
ausgerüstet. Jede Mahlstufe wird von einer auf dem Umfang
einer Kreisscheibe 6 befestigten Vielzahl (z. B. ca. 50)
von Mahlplatten 7 gebildet. Die Mahlplatten 7 erstrecken
sich jeweils radial und parallel zur Drehachse 8 des Rotors
und erzeugen die hochfrequenten Wirbel. Die die Mahlplatten
7 tragenden Scheiben 6 sind an den Nabenabschnitten 9 befestigt,
die ihrerseits mit der Welle 11 des Rotors 2 verbunden sind.
Die Welle 11 ist oberhalb und unterhalb des Rotors 2 in
Lagern 12, 13 gehaltert. Unterhalb des unteren Lagers 12
befindet sich der nicht dargestellte Antrieb.
Auf der Rotorwelle 11 ist zusätzlich das Radialgebläserad
15 befestigt, und zwar unmittelbar unterhalb der untersten
Mahlstufe 5. Sein axialer Eintritt 16 ist nach unten gerich
tet und einem Raum 17 zugewandt, in den der Zuführungsschacht
für das Mahlgut mit der Schnecke 4 und ein Luftzuführungs
kanal 18 münden. Zur besseren Führung des Mahlgutes und der
Luft bei ihrem Eintritt in das Gebläserad 15 ist ein den Ein
tritt 16 umgebender Rand 19 vorgesehen, der sich senkrecht
zur Ebene des Rades 15 in Richtung des zentral gelegenen
Raumes 17 erstreckt.
Das Mahlgut wird vom Luftstrom aufgenommen und im Bereich
der Mahlstufen 5 durch eine Serie kleiner Luftwirbel hin
durchgeführt. Dabei findet die bereits beschriebene Zer
kleinerung des Mahlprodukts - vorzugsweise durch gegen
seitige Stöße - statt.
Oberhalb der Mahlstufen 5 ist auf der Welle 11 eine Scheibe
21 befestigt, an deren Umfang die Sichterfinger 22 befestigt
sind. Von den Sichterfingern zurückgehaltenes Grobgut verläßt
die Mühle durch eine Überlaufklappe 20 und wird kontinuierlich
in im einzelnen nicht dargestellter Weise einer Wiedervermahlung
zugeführt. Oberhalb der Sichterfinger 22 befindet sich eine
im wesentlichen kreisringförmige Austrittsöffnung 23, an die
sich der Ringkanal 24 und die Auslaßöffnung 25 anschließen.
Die Auslaßöffnung 25 ist mit Abscheidern 26 und 27 ver
bunden, die als Zyklone ausgebildet sind. Das im Abscheider
26 angefallene Mahlgut wird mit Hilfe einer Schnecke 28
in einen Trichter 29 transportiert, in den auch das Mahl
gut aus dem Zyklon 27 (vorzugsweise ein Filterzyklon)
gelangt. Der Entleerung des Trichters 29 dient eine Zellrad
schleuse 31.
Über den Luftzuführungskanal 18 kann entweder Umgebungsluft
angesaugt werden. Eingezeichnet ist auch die Möglichkeit,
dem Luftzuführungskanal 18 vom lediglich als Block darge
stellten Wärmetauscher 22 angewärmte Umgebungsluft zuzu
führen. Meß- und Steuereinrichtungen, die die Zuführung
von Warmluft mit besonderen Temperaturen ermöglicht, sind
im einzelnen nicht dargestellt.
Beispiele von Mahlergebnissen sind
- 1) Vermahlung von PVC-Fußbodenbelag mit Textilanteilen
in der Größenordnung von 5 bis 30%;
- - Der Fußbodenbelag wird zunächst mit Hilfe von Schneid mühlen derart vorzerkleinert, daß die das zu ver mahlende Ausgangsprodukt bildenden Teilchen nicht größer sind als 10 mm;
- - dieses Ausgangsprodukt wird auf der in der Figur dar gestellten Mühle vermahlen;
- - während des Mahlprozesses wird der Mühle auf 80 bis 100° Grad Celsius erwärmte Luft zugeführt;
- - das die Auslaßöffnung 25 verlassende Mahlergebnis ist ein trennbares Gemisch aus PVC und Fasern;
- - sind die Zyklone 26, 27 derart eingestellt, daß sich im Trichter 29 Teilchen mit einer Körnung von 0,5 bis 1,5 mm ansammeln, dann handelt es sich bei diesem Produkt um ein reines PVC-Produkt.
- 2) Vermahlung eines Gemisches aus PVC und Polyethylen:
- - Das Gemisch wird gegebenenfalls wie bei Beispiel 1 vorzerkleinert;
- - danach erfolgt die Vermahlung im Luftwirbel;
- - Das Mahlergebnis ist ein durch Sichten trennbares Gemisch aus größeren PVC- und kleineren Polyethylen- Teilchen;
- - die Sichtung erfolgt vorzugsweise in einem Hydrozyklon;
- - das PVC kann sortenrein erfaßt werden.
- 3) Vermahlung von Kabelabfällen:
- - PVC/Kupfer-Kabel werden vorzerkleinert und ge sichtet (konventionelle Trennverfahren); das Endprodukt besteht aus PVC mit einem Kupfer- Restanteil von 3 bis 5 %;
- - das PVC-Kupfer-Gemisch wird im Luftwirbel vermahlen;
- - das Mahlergebnis besteht aus PVC und kleinen Kupfer teilen, die zu Kugeln zusammengeballt sind;
- - die Trennung des Mahlergebnisses erfolgt im Wasserbad;
- - das Ergebnis des Verfahrens ist sortenreines PVC.
- 4) Vermahlung und Trennung von Aluminium und PVC oder PE:
- - Das auf ca. 8 mm vorzerkleinerte, aneinanderhaftende Produkt wird der Mühle zugeführt;
- - Vermahlung und Trennung im Luftwirbel der Mühle;
- - das Endprodukt besteht aus Kunststoff und Aluminium teilchen bis zu 500 Mikron; beide Produkte haben unterschiedliche Kornstrukturen;
- - Trennung durch Windsichtung, Siebung oder Wasserbad;
- - Ergebnis: Sortenreiner Kunststoff oder Aluminium.
- 5) Vermahlung und Trennung von Gummiabfall mit Textilanteil
aus Autoreifen:
- - Die metallfreien, vorzerkleinerten Gummistücke mit eingebundenem Textilanteil in einer Größe von bis zu 50 mm werden der Mühle im Luftstrom zugeführt;
- - die Vermahlung und die Trennung der Textilfasern erfolgt durch aufeinanderprallendes Produkt im Luftwirbel der einzelnen Mahlzonen der Mühle;
- - bei dieser Zerkleinerung wird die Textilfaser zu 100% von den Gummiteilchen getrennt;
- - das Mahlergebnis des Gummi liegt zwischen 50 und 3000 Mikron, die Textilfaser enthält eine wollige Form;
- - die Separierung von Gummi und Textilfaser kann mit einer Siebanlage vorgenommen werden, so daß das textil freie Gummi wieder recycled werden kann.
Bei allen Beispielen liegt die Umfanggeschwindigkeit der
Mahlplatten 5 zweckmäßig in einem Bereich von ca. 80 bis
140 m/s.
In der Figur ist die aus den Zyklonen bestehende Sichtein
richtung lediglich beispielsweise dargestellt. Es kann auch
ein Hydrozyklon verwendet werden, der sich in vielen Fällen
bei der Sichtung von Kunststoffe enthaltenden Mahlergebnissen
als zweckmäßig erwiesen hat.
Claims (15)
1. Verfahren zur Erfassung eines Kunststoffes oder Gummi aus
einem Abfallgemisch, das ein oder mehrere verschiedene
Kunststoffe oder Gummi und/oder andere Stoffe enthält, bei
dem u. a. eine Zerkleinerung des Produkts und eine sich da
ran anschließende Sichtung stattfinden, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zerkleinerung des Produkts dadurch
erfolgt, daß es im Luftwirbel vermahlen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vermahlung im Luftwirbel bei erhöhter Temperatur
vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
PVC-haltige Produkte bei einer Temperatur von 50 bis
150°C, vorzugsweise 80 bis 100°C, im Luftwirbel vermahlen
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Mahl
platten (7) ca. 80 bis 140 m/s beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sichtung des Mahlergebnisses
in einem oder mehreren Zyklonen (26, 27), durch Wind
richtung oder Siebung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sichtung des Mahlergebnisses
in einem Hydrozyklon stattfindet.
7. Verfahren zur Erfassung von PVC aus einem PVC-Fußboden
belag mit Textilanteilen nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußbodenbelag
zunächst vorzerkleinert und dann im Luftwirbel vermahlen
wird, und zwar bei einer Temperatur der der Mühle zuge
führten Luft von 80 bis 100°C, und daß die Sichtung in
einem Zyklon erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorzerkleinerten Teilchen kleiner als 10 mm
sind und daß zwei Zyklone (26, 27) verwendet werden,
die derart eingestellt sind, daß sich im sich an die
Zyklone angeschlossenen Trichter 29 Teilchen mit
einer Körnung von 0,5 bis 1,5 mm ansammeln.
9. Verfahren zur Erfassung von PVC aus einem Gemisch von
PVC und Polyethylen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vorzerkleinert
und im Luftwirbel vermahlen wird und daß die Sichtung
des PVC in einem Hydrozyklon vorgenommen wird.
10. Verfahren zur Erfassung von PVC aus Kabelabfällen
nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das nach einem konventionellen Trennverfahren ver
bliebene Endprodukt im Luftwirbel vermahlen und im Wasser
bad gesichtet wird.
11. Verfahren zur Erfassung von PVC oder PE aus einem Ge
misch von Aluminium und diesen Kunststoffen nach einem
der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
auf ca. 8 mm vorzerkleinerte Produktgemisch im Luftwirbel
vermahlen wird und daß die Trennung durch Windsichtung,
Siebung oder im Wasserbad erfolgt.
12. Verfahren zur Erfassung von Gummi aus einem aus Auto
reifen bestehenden Gummiabfall mit Textilanteilen nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß vorzerkleinerte Stücke in einer Größe von bis zu 50 mm
im Luftwirbel vermahlen werden und daß die Separierung von
Gummi und Textilfaser mit einer Siebanlage durchgeführt
wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem
oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie aus einer mit mehreren Mahlstufen
(5) ausgerüsteten Mühle besteht, die einen Stator (1) und
einen Rotor (2) aufweist und bei der jede Mahlstufe von
einer auf dem Umfang einer Kreisscheibe (6) befestigten
Vielzahl von Mahlplatten (7) gebildet wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mühle mit einem Luftzuführungskanal (18) ausgerüstet
ist und daß ein Wärmetauscher (32) für das der Mühle zuge
führte Gas vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an die Mühle Vorrichtungen zur
Trennung des Mahlergebnisses anschließen und daß diese als
Zyklone (26, 27) oder Hydrozyklone ausgebildet sind.
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