DE60300809T2

DE60300809T2 - Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Gipskartonplatten

Info

Publication number: DE60300809T2
Application number: DE2003600809
Authority: DE
Inventors: Karsten Rasmussen
Original assignee: GIPS RECYCLING AS; GIPS RECYCLING AS THISTED
Current assignee: GIPS RECYCLING AS; GIPS RECYCLING AS THISTED
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2023-10-11
Also published as: DK1421995T3; ES2242921T3; ATE297254T1; EP1421995B1; DE60300809D1; EP1421995A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Rückgewinnung von Materialien, die einen hydraulischen Binder, insbesondere Gips, enthalten. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren für die Rückgewinnung/Wiederverwertung von Materialien, die einen hydraulischen Binder, insbesondere Gips enthalten.
Wenn Gebäude und andere Aufbauten abgerissen werden, können die abgerissenen Materialien in verschiedenen Anteile entsprechend der Materialart getrennt werden. Zum Beispiel werden Metalle, insbesondere Stahl, derart getrennt, dass es möglich ist, ihn durch Schmelzen nachzuarbeiten und dadurch den schon verwendeten Stahl in der Produktion von neuem Stahl wiederzuverwenden.
Auf ähnliche Weise ist es möglich, Glas, Zement und andere Materialien zu trennen. Die Trennung wird zum Sparen von Geld, da die wiederverwendeten/wiederaufgearbeiteten Materialien wertvoll sind, und auch wegen Umwelteinschränkungen durchgeführt, da die Lagerung von verschiedenen Materialien in Deponien derart eingeschränkt ist, dass gefährliche Materialien auf eine Art und nicht gefährliche Materialien auf eine andere Art gelagert werden. Die Preise für die Lagerung sind sehr unterschiedlich und für gemischten Abfall besonders teuer. Darum ist es interessant, die Materialien derart zu trennen, dass ein Großteil der Abfallstoffe in den ungemischten Abfallstoffdeponien, die wesentlich billiger sind als die Lagerung in Deponien mit gemischten Abfallstoffen, gelagert werden kann, oder es wird alles wiederverwertet, wobei ein Wertzuwachs erzeugt werden kann.
Im Baugewerbe ist es allgemein bekannt, Gipsplatten für den Bau von nicht tragenden Trennwänden und als Innenverkleidung in Verbindung mit Renovierungen und/oder Isolierung von Außenwänden zu verwenden. Eine innere Trennwand wird üblicherweise errichtet, indem erst ein Gitter aus leichten Metallprofilen errichtet wird, an dem die Gipsplatten, z. B. mit Schrauben, befestigt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für jede Art von Abfall verwendet werden. Allgemein gibt es drei Arten von Gipsplattenabfall:

1. Neue Gipsplatte: Beim Produktionsprozess können Parameter oder Maschinen Qualitätsprobleme oder ähnliches verursachen, was erfordert, dass die Produktion zerstört werden muss.
2. Beim Bau werden die Gipsplatten passend geschnitten. Die Abschnitte werden üblicherweise weggeworfen und sind Abfall, und
3. Abfall von Abrissen.

Viele Vorrichtungen können Kategorie 1 und 2 bearbeiten, da die Papierblätter und der Gips ziemlich rein sind, hingegen können die Gipsplatten aus Kategorie 3 mit Staub, Schmutz, Nägeln usw. verschmutzt sein. Die dritte Kategorie wird üblicherweise nicht wiederverwertet.
Die Gipsplatten sind üblicherweise derart aufgebaut, dass Gips zwischen zwei Schichten von dickem Papier, Karton oder Leinen angeordnet ist, wobei die Gipsschicht ungefähr 10 bis 20 mm dick ist. Während der Produktion wird die Gipsplatte gewalzt und getrocknet, wodurch sie die nötige Festigkeit für einen allgemeinen Einsatz und den Montageprozess auf dem Metallgitter gewinnt.
Gipsplatten des oben beschriebenen Typs weisen eine Anzahl von vorteilhaften Eigenschaften, wie z. B. flammenhemmend, schallisolierend und weitere auf, sie sind schnell und relativ einfach zu montieren, ebenso ist der Quadratmeterpreis relativ niedrig. Durch diese Eigenschaften ist diese Art von Gipsplatte relativ weit verbreitet.
Durch erhöhte Rohstoffpreise und härtere Umweltforderungen, insbesondere in Hinblick auf die Kontrolle von Deponien, ist die Machbarkeit der Wiederverwendung von abgerissenen Stoffen ökonomisch realisierbar geworden. Dazu sind etliche Vorrichtungen entwickelt und eingesetzt worden. Ein solches Beispiel ist aus der US 5,100,063 von Bauer bekannt, worin eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Abfallgipsplatten der oben beschriebenen Art offenbart ist. Stücke von vorgeschnittenen Gipsplatte werden in einen Zerkleinerer gegeben, wo ein Rollenpaar mit einer parallelen Drehachse unter Druck an einen veränderlichen geschlossenen Zwischenraum derart gehalten wird, dass, wenn die Gipsplatte zwischen die beiden Rollen eingeführt wird, die Drehung der Rollen die Gipsplatte durch den Zerkleinerer bringt. Gleichzeitig werden die beiden Rollen derart zusammengedrückt, dass ein Druck in der Gipsplatte aufgebaut wird. Dadurch wird die Gipsplatte, die zwischen den beiden Deckblättern angeordnet ist, zu einem bestimmten Grad zerkleinert, und es entsteht ein grobes Gipspulver aus dieser Zerkleinerung. Nach dem Zerkleinerer ist die Gipsplatte auf zwei Anteile Papier und zerkleinerten Gips reduziert. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass ein sehr hoher Anteil von Gips an dem Papier bleibt, so dass die Wiederverwendungskosten des Papiers relativ hoch und die Kosten der Lagerung des Papiers recht teuer sind. Weiterhin muss die Gipsplatte, um ei nen hohen Grad an aufbereitetem Gips zu erreichen, relativ trocken sein, und gleichzeitig sind Tapete, Farbe oder andere Oberflächenbehandlungen nachteilig für die Gipsmenge, die zerkleinert werden kann, und reduzieren dadurch zu Pulver und Abfall von den Deckblättern. Die Vorrichtung nach Bauer '063 gleicht dies aus, indem ein zweiter Zerkleinerer hinzugefügt wird, der alle Gipsplattenmaterialstücke, die größer als eine bestimmte Größe sind, zerkleinert. Weiterhin wird die ganze Masse zu einem vibrierenden Sieb geleitet, um das Papier von dem zerkleinerten Gips zu trennen, so dass das Papier auf dem Sieb bleiben soll und das zerkleinerte Gipsmaterial gesammelt wird. Die '063 Vorrichtung erkennt auch, dass der wiedergewonnene Gips nicht rein genug ist, um in neuen Gipsplatten eingesetzt zu werden, aber er wird aber hauptsächlich als Bodenaufbereiter genutzt.
Ein anderes Beispiel einer Vorrichtung für die Wiederverwertung von Gips-basierten Gipsplatten ist in der US 6,164,572 offenbart. Diese Vorrichtung besteht hauptsächlich aus drei Einrichtungen, und zwar aus einem Zerkleinerer, einer Mühle und einer Trennvorrichtung. Der Zerkleinerer weist zwei gegenläufige Walzen auf, wobei jede Walze mit Zähnen ausgestattet ist, wobei der Abstand von den Zähnen auf der entgegengesetzten Walze so ausgelegt ist, dass eine Gipsplatte, die in den Schlitz zwischen den zwei Walzen eingeführt wird, beiseite gezogen und zu Splittern zerkleinert wird. Abhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit der zwei Walzen kann die Materialmenge, die in die Vorrichtung eingeführt wird, angepasst werden. Die zerkleinerte Gipsplatte wird danach durch Transporteinrichtungen in die Mühle geführt. Innerhalb der Mühle ist eine Welle mit Schaufeln angeordnet, ebenso sind Statoren auf der Innenwand des Mühlengehäuses angeordnet. Wenn die Gipsplattenteile durch die Bewegung der Schaufeln durch die Mühle bewegt werden, verursacht die Wechselwirkung zwischen der Schaufel und den Statoren, dass die Splitter sogar weiter zerkleinert werden, so dass die Gipsplatten zerkleinert werden und der Papieranteil effektiv zerkleinert wird.
Sowohl während des Zerkleinerungsprozesses als auch während des Mahlprozesses wird die Menge an Gips in mehr oder weniger grobkörniger Form gesammelt und in der Vorrichtung weiter transportiert. Schließlich wird das zerkleinerte Material, das Papier, Gips und Gipspulver aufweist, in die Trennvorrichtung eingeführt. Die Trennvorrichtung weist eine zweite Welle auf, auf der eine Anzahl von Hämmer auf einer drehenden Achse angeordnet ist. Koaxial um die Hämmer herum ist eine Siebtrommel angeordnet. Indem die Menge aus Papier, Gips und papierhaltigen Gips, zu der Trennvorrichtung geleitet wird, treiben die Hämmer durch die Einwirkung auf das Papier die Gipspartikel derart durch die Siebtrommel, dass eine vergleichsweise effektive Trennung des Gipses von dem Papier erreicht wird. Der Gips wird z. B. in einer Schütte gesammelt und z. B. in großen Säcken gelagert, und das mehr oder weniger Gips-freie Papier wird in einer getrennten Schütte gesammelt und kann auch in großen Säcken gelagert werden.
Die Trenneinrichtung, wo der Gips von dem Papier durch die Einwirkung der Hämmer getrennt wird, und die Siebtrommel, ebenso wie die Einwirkung in dem Zerkleinerer und der Mühle, obgleich nur bis zu einem bestimmten Grad, trennen den Gips von dem Papier, das auch zu einem solchen Ausmaß zerkleinert wird, dass ein relativ hoher Papiergehalt derart erzeugt wird, dass er dem Gipsanteil folgt und dadurch eine Verunreinigungsursache in den getrennten Gipssplittern darstellt. Ein zu hoher Papiergehalt in dem getrennten Gips macht ihn für den Gebrauch in neuen Gipsplattenprodukten ungeeignet.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile zu verringern, die bei den bekannten Trennvorrichtungen entstehen, indem sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren bereitgestellt werden, welche in einem Prozess Material, welches einen hydraulische Binder aufweist, und insbesondere Gipsprodukte, zertrümmert, trennt und aufbereitet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die speziell darin ist, dass die Vorrichtung einen Trichter aufweist, der in Verbindung mit Mitteln zum groben Zerkleinern von Materialien, die in den Trichter eingeführt werden, angeordnet ist, und weiterhin darin, dass die Einrichtung zur groben Zerkleinerung sich in Verbindung mit einer ersten Transporteinrichtung befindet, welche das grob zerkleinerte Material zu einer Einlassöffnung für eine Walzenmühle transportiert, in welcher das grob zerkleinerte Material gewalzt wird, wonach eine zweite Transporteinrichtung das Material zu einer Trenneinrichtung transportiert, welche eine perforierte Trenntrommel aufweist, an welcher die Perforationen den zerkleinerten und gemahlenen Partikeln ermöglicht, durch die Perforation hindurch zu treten und in einer dritten Transporteinrichtung für eine Wiederverwendung oder wahlweise für eine Aufbewahrung gesammelt zu werden, und darin, dass das in der Trommel verbliebene Material durch eine vierte Transporteinrichtung für eine Speicherung oder für eine Entsorgung abtransportierbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, sämtliche Gips-bezogenen Abfallstoffe, z. B. Gipsplatten und ähnliches, einschließlich von Metallgittern, Schrauben, Elektroinstallationen usw. direkt in den Trichter zu führen. Am unteren Ende des Trichters wird ein Zerkleinerer vorgesehen, der eine Grobzerkleinerung der Abfallstoffe durchführt.
In diesem Zusammenhang ist es wichtig, zwischen Grobzerkleinerung, Zerkleinerung, Vorschneiden und Mahlen zu unterscheiden. Unter Vorschneiden wird üblicherweise verstanden, dass die Gipsplatten, die in den Abfallstoffen vorhanden sind, derart auf eine Größe geschnitten werden, dass sie in den Trichter passen. Unter Zerkleinern und Mahlen wird üblicherweise verstanden, dass die Stoffe, die durch die Zerkleinerungs-/Mahlvorrichtung geführt werden, in sehr kleine Stücke aufgelöst/zerkleinert werden. Dies schließt sowohl Papier als auch Gips ein.
Im Schutzbereich dieser Erfindung impliziert Grobzerkleinerung, dass die Gipsplatten und anderen Materialien in Stücke von ungefähr vier oder fünf cm in jeder Richtung unterteilt werden. Dies ist ein wichtiger Unterschied, da die Deckblätter, die üblicherweise aus Pappe oder Papier bestehen, nicht in sehr kleine Stücke gerissen werden, wodurch es schwierig wird, den Papieranteil später im Prozess von dem Gipsanteil zu trennen, die Blattgröße ist vielmehr derart, dass es, wenn die Abfallstoffe in der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter behandelt werden, möglich ist, im Wesentlichen 100% des Blattmaterials wieder zu gewinnen. Weiterhin ist es, wenn das Blattmaterial vollständig zerrissen wird, wie es in einigen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik der Fall ist, schwierig, sicherzustellen, dass eine vollständige Trennung des Gipses von den zerkleinerten Blattstücken effektiv durchgeführt wird, wobei es schwierig/unmöglich ist, sicherzustellen, dass ein verunreinigungsfreier Gips und verunreinigungsfreies Blattmaterial am Ausgang der Vorrichtung gesammelt werden.
Daher ist am Boden des Trichters eine Vorrichtung zur Grobzerkleinerung der Abfallstoffe derart vorgesehen, dass eine Abfallstoffmenge gebildet wird, die unter anderem Gipsplattenstücke der oben beschrieben Größe aufweist.
Die Einrichtung zur groben Zerkleinerung kann in einer Ausführungsform mit einer drehenden Walze innerhalb des Trichters ausgestattet sein. Auf der Walze ist eine Anzahl von Messern angeordnet, und die Walze dreht sich relativ langsam. Die Walze ist in der Nähe des Trichterauslasses angeordnet, und geneigte Wände innerhalb des Trichters drücken die Abfallstoffe in Richtung zu der Walze.
Um das Material in die rotierende Walze zu drücken, kann eine drückende Schaufel, die optional von einem hydraulischen Zylinder angetrieben wird, die Abfallstoffe in die Walze hineindrücken. Dadurch wird erreicht, dass die Abfallstoffe immer zu der Einrichtung zur groben Zerkleinerung geführt werden. Weiterhin schneiden die drehenden Messer die Gipsplatten aufgrund der relativ geringen Geschwindigkeit, während bei höheren Geschwindigkeiten eine zerfetzende oder hämmernde Einwirkung auftreten kann.
Die Abfallstoffe werden durch Beförderungseinrichtungen zu einer Walzenmühlvorrichtung transportiert. Beim Durchgang durch die Walzenmühle werden die groben Abfallstoffe so gemahlen, dass die Partikel der Stoffe im Allgemeinen flach sind.
Stoffe, die einen hydraulischen Binder aufweisen, haben normalerweise die Eigenschaft, dass sie eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Druck, aber eine unbedeutende Widerstandfähigkeit gegen Zug haben, die innere Unversehrtheit ist daher innerhalb des Stoffes relativ gering. Bei der ersten Grobzerkleinerung des Stoffes und beim Walzen des hydraulisch gebundenen Stoffes danach, wird der Gips eine Neigung haben, durch jeden mechanischen Einfluss zu Zerfallen/zu Pulverisieren. Beim Walzen in der Walzenmühle werden die Stücke der Gipsplatte erstmalig Druck ausgesetzt, wenn die Walzen die Stücke erfassen. Auf grund der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeit der beiden Walzen wird Zug in die Gipsplattenstücke eingeleitet, wodurch die Stücke zerfallen. In der Praxis ist aufgefallen, dass bei dem Mahlverfahren aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten, mit denen die Walzen der Walzenmühle angetrieben werden, ein sehr reiner Gipsgehalt erzeugt wird.
Nach der Walzenmühlenvorrichtung transportiert eine zweite Transporteinrichtung das gemahlene Material zu einer Trennvorrichtung, die eine perforierte Trenntrommel aufweist. Der mechanische Einfluss, der erforderlich ist, um das Material wie oben beschrieben zu zersetzen/pulverisieren, wobei das hydraulisch gebundene Material von dem Blatt-Material getrennt wird, wird zum Teil durch den Transport in der zweiten Transporteinrichtung und zum Teil durch die Drehung der Trommel erreicht, wobei die gemahlenen flachen Partikel des Abfalls innerhalb der Trommel derart umher geworfen werden, das es die innere Wand der Trommel und auch andere Partikel aus den Abfallstoffen beeinflusst. In diesem Prozess wird das hydraulisch gebundene Material zu einem solchen Grad pulverisiert, dass es durch Perforierungen/Öffnungen in der Wand der Trommel hindurchtritt und außerdem werden durch den Verschleiß zwischen den Partikeln in den Abfallstoffen zusätzliche Gipspartikel von dem Papier gelöst und treten durch die Wand der Trommel hindurch. Dieses pulverisierte oder puderartige Material wird unterhalb der Trenntrommel gesammelt. Es ist dann möglich, das Material zu sammeln und wiederzubenutzen/aufzubereiten, oder es zu einer Verpackungs- und/oder Lagereinrichtung zu transportieren. Andere Teile der Abfallstoffe, wie Metall, das z. B. aus Metallgittern, wie oben beschrieben, Elektroinstallationen, Schrauben usw. stammt, wird durch die mechanischen Einflüsse in der Trenntrommel nicht pulverisiert. Weiterhin werden Blätter, üblicherweise Papier, die eingesetzt werden, um die Gipsplatte zu produzieren, nicht pulverisiert, und die se übrig gebliebenen Materialien machen darum die restlichen Abfallstoffe aus. Die restlichen Abfallstoffe werden aus der Trenntrommel herausgenommen, da diese Reste nicht durch die Perforationen/Öffnungen in der Wand der Trenntrommel hindurchtreten konnten. Danach kann dieser restliche Abfall, der aus relativ sauberem Papier besteht, in angemessener Weise in der Deponie gelagert, oder zur Wiederverwendung oder Erneuerung bearbeitet werden.
Durch die Behandlung der Abfallstoffe der oben erwähnten Art in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, kann die Menge an Abfall, die zu einer Deponie transportiert und darin gelagert werden muss, stark reduziert werden, und gleichzeitig wurde ein wertvoller Rohstoff, und zwar reiner Gips, erzeugt, der für die Produktion von neuen Gipsplatten, Bodenverbesserern oder anderen Produkten eingesetzt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Einrichtungen zur groben Zerkleinerung eine oder mehrere Walzen und/oder Raspelvorrichtungen auf. Die Raspelvorrichtungen oder Walzen sind verschleißfest ausgeführt, so dass die Drehung von zwei Raspelvorrichtungen oder Walzen die Abfallstoffe effektiv zerkleinert. Als Alternative zu den Raspelvorrichtungen oder Walzen kann eine Hammervorrichtung eingesetzt werden. Die Hammervorrichtung weist eine Längsachse auf, auf der eine Anzahl von Hämmer angeordnet ist, die sich senkrecht zu der Längsrichtung der Achse erstrecken. Wenn die Achse in Rotation gebracht wird, werden die Hämmer das Material zerkleinern. In einer weiteren Alternative kann der Zerkleinerer als zwei oder mehrere sich drehende Achsen ausgeführt sein, wobei eine Anzahl von Dornen oder Messern in einem Abstand relativ zu den Messern angeordnet ist, die auf der Gegenachse angeordnet sind, so dass, wenn Abfallstoffe durch den Zerkleinerer hindurchgeführt werden, die zwei Drehachsen, die Messer oder Dornen aufweisen, sie aufgrund der Einwirkung der Messer oder Dornen zerkleinern (in dieser Ausführungsform kann es angemessener sein, die Bearbeitung als Schneidbearbeitung zu beschreiben).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Vorrichtung so eingesetzt, dass zwischen der Einrichtung zur groben Zerkleinerung und der ersten Transporteinrichtung und/oder benachbart zu der dritten Transporteinrichtung ein magnetischer Separator angeordnet ist. Es kann vorteilhaft sein, den magnetischen Separator in der Bearbeitung so früh wie möglich anzuordnen, da magnetische Partikel die anderen Komponenten der Vorrichtung übermäßig verschleißen können. Dadurch werden, indem die magnetischen Separatoren so früh wie möglich vor der ersten Transporteinrichtung angeordnet werden, zumindest die größeren magnetischen Objekte, die bei der Grobzerkleinerung gelöst worden sind, von den Abfallstoffen in diesem Ruhestadium getrennt. Zusätzlich kann ein zweiter magnetischer Separator weiter in dem Prozess angeordnet werden, um Schrauben, Nägel und kleinere magnetische Objekte aus den Abfallstoffen zu trennen, z. B. vor der perforierten Trenntrommel.
Abhängig von den Umständen kann es auch vorteilhaft sein, das Material so vorzusortieren, dass größere Teilstücke z. B. die Metallgitter, Elektroinstallationen und andere nicht aus Gips und nicht aus Blättern bestehende Materialien getrennt werden, bevor die Stoffe in die Maschine eingeführt werden, wodurch ein besserer Trennprozess und dadurch eine höhere Effektivität des ganzen Aufbereitungsprozesses erreicht werden kann.
Materialien, die einen hydraulischen Binder aufweisen, sind normalerweise feuchtigkeitsbindend, d. h. sie haben eine Tendenz, Wasser aufzunehmen, was sich in der Praxis dadurch zeigt, dass die Materialien einen relativ hohen Wassergehalt aufweisen. Speziell für Gips ist der Effekt eines eher höheren Feuchtigkeitsgehaltes, dass es sehr schwierig ist, den Gipsanteil effektiv zu zerkleinern und zu pulverisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass innerhalb oder in Verbindung mit der Einrichtung zur groben Zerkleinerung und/oder zwischen der Walzenmühle und der Trenneinrichtung, Einrichtungen zum Aufheizen des zerkleinerten Materials vorgesehen sind. Durch die Einführung von Einrichtungen zum Aufheizen und dadurch zum Trocknen des Materials wird ein höherer Pulverisierungsgrad und dadurch Aufbereitungsgrad des Gipsgehaltes erreicht, und gleichzeitig kann der Rest, d. h., das Blattmaterial der Gipsplatten, z. B. Papier, sauberer sein und dadurch entweder günstiger in Deponien zu lagern, oder einfacher aufzubereiten sein. Das Trocknen kann z. B. durch Mikrowellen, Infrarotkanonen, Gasheizungen oder andere geeignete Einrichtungen vorgenommen werden. Die chemische Struktur von Gips ist so, dass das Material nicht über 200°C aufgeheizt werden sollte, da das für Gips die Temperatur ist, bei der das kristalline Wasser freigegeben wird. Wenn dieses Wasser freigegeben wird, d. h. wenn das Material über 200°C aufgeheizt wird, ist es nicht einfach, den Gips für neue Gipsprodukte einzusetzen. Es ist erkannt worden, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Aufheizung des Materials auf ungefähr 125°C eine optimale Aufheizung/Trocknung erreicht wird, so dass die Aufbereitung mit der erfindungsgemäßen Einrichtung optimal ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass benachbart zur Trennvorrichtung und vor der vierten Transporteinrichtung eine Papiersammel- und Kompressionseinrichtung vorgesehen ist. Speziell in Verbindung mit der Aufbereitung und Wiederverwendung von Gipsmaterial, speziell Gipsplatten, wie oben beschrieben, wird ein beträchtlicher Papieranteil vorhanden sein. Um eine Papierpress- und Komprimierungsvorrichtung unmittelbar benachbart zu der Auflösungsstufe anzuordnen, kann das Papier effektiv getrennt und in einer effizienten Art und Weise verpackt werden und hat darum keinen Einfluss auf die weiteren Bearbeitungsschritte.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung auf einem für den Straßentransport geeigneten kommerziellen Anhänger angeordnet, und eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Stromversorgung für die Vorrichtung ist innerhalb der Vorrichtung vorgesehen. Durch das Vorsehen einer vollständig autarken Vorrichtung ist es möglich, die Abfallstoffe an Ort und Stelle zu behandeln. Es ist ein wichtiger Vorteil der Erfindung, dass erhebliche Kosten eingespart werden können, da der Bauschutt nicht zu einer festen Station transportiert werden muss, die von der Baustelle entfernt sein kann, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung vor Ort oder an einen Ort in der Nähe transportiert wird, so dass Gipsplatten und andere Materialien, die einen hydraulischen Binder aufweisen, an Ort und Stelle aufbereitet werden können. Der Anteil an Müll, der wie oben beschrieben, in einer Deponie gelagert werden muss, wird hierdurch bedeutend reduziert, und dadurch können die Kosten für die Lagerung von Abfall in einer Deponie bedeutend reduziert werden. Gleichzeitig können die aufbereiteten Materialien direkt zu Produktionseinrichtungen transportiert werden, z. B. für die Produktion von neuen Gipsplatten oder ähnlichem. Der Papieranteil kann direkt zu Anlagen für die Wiederverwendung von Papier gebracht werden, und dasselbe trifft auf die Metallteile zu, die für eine Wiederverwendung geeignet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist sie, wie schon oben ausgeführt, besonders geeignet, wenn das einen hydraulischen Binder aufweisende Material als Gipsplatte ausgebildet ist, welche einen entweder reinen, modifizierten und/oder faserverstärkten Gipskern aufweist, wobei der Kern auf einer oder beiden ebenen Seiten durch Abdeckblätter bedeckt oder teilweise bedeckt ist, wobei die Blätter Cellulose, z. B. als Papierprodukt, enthalten können und/oder wobei die Blätter ferner mit Farbe, Polymeren, Textilien oder anderen Beschichtungen behandelt oder bedeckt sein können. Da Gipsplatten, wie oben dargestellt, weit verbreitet sind, wird eine erheblich Abfallmenge, die von Gipsplatten stammt, erzeugt, wenn Gebäude oder Bauwerke gebaut, abgerissen oder renoviert werden. Die beschriebene Vorrichtung ist besonders effektiv darin, den Gipsanteil effizient von dem Papier so zu trennen, dass beide Materialien wiederverwendet werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung so gestaltet, dass alle Einrichtungen und Anlagen in einer staubdichten Umgebung angeordnet sind, wobei Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines geringen Drucks innerhalb der Vorrichtung gegenüber der umgebenden Umgebung vorgesehen sind. Dieser Gesichtpunkt ist wichtig, wenn die Vorrichtung vor Ort in Stadtzentren oder anderen dicht bevölkerten Gegenden eingesetzt wird, da die Auswirkung auf das umgebene Umfeld verringert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Walzen der Walzenmühle im Wesentlichen zylindrisch und drehen sich um eine parallele Längsachse und sind weiterhin mit asymmetrischen Vertiefungen und Rippen parallel zu der Längsachse versehen, und die Asymmetrie der Rippen ist mindestens senkrecht zu der Längsachse und wahlweise für die Vertiefungen in der Breite und Tiefe der einzelnen Vertiefungen vorgesehen.
Die asymmetrischen Vertiefungen und Rippen haben gezeigt, dass es möglich ist, ein größeres Abfallmaterialvolumen in dem Walzenmühlenmechanismus zu bearbeiten. Die Art, auf die die Walzen das Material fassen, ist im Vergleich zu Walzen ohne die asymmetrischen Vertiefungen und/oder Rippen bedeutend verbessert. Dies ist beruht auf der Tatsache, dass das Einführen von Abfallmaterial in den Trichter nicht in einer gleichförmigen Art und Weise so durchgeführt wird, dass sichergestellt ist, dass nicht einzelne flache Stücke zwischen den Walzen eingeführt werden, sondern alle Arten von Formen, mehrschichtiger Abfall oder Zusammenballungen, die andere Materialien, wie z. B. Metallgitter, Elektroinstallationen und ähnliches aufweisen können, wobei die asymmetrischen Rippen sicher stellen, dass ein sicheres Greifen und dadurch ein sicherer Transport durch den Zerkleinerungsmechanismus erfolgt.
Weiterhin gewährleisten die asymmetrischen Rippen in Kombination mit dem nicht homogenen Abfallmaterial, das in die Walzenmühle eingeführt wird, wenn die zwei Walzen zueinander vorgespannt sind, dass der Druck, mit dem die Abfallstoffe durch den Walzenmechanismus beaufschlagt werden, so lang wie möglich aufrechterhalten wird. Tests mit symmetrischen Rippen und Nuten zeigen, dass in Fällen, wo die Nuten oder die Rippen in derselben Frequenz vorhanden sind, d. h. dass die Rippe auf einer Walze auf derselben Höhe ist, wie die Nut auf der anderen Walze, die Abfallstoffe eine Neigung zum Rutschen aufweisen und dadurch der gesamte Durchsatz in der Vorrichtung niedriger wird. Weiterhin sorgt die Asymmetrie dafür, dass Abfallzusammenballungen hindurchgeschoben werden, da eine Walze eine elektrische Komponenten und gleichzeitig eine Gipsplatte auf einer Seite und die andere Walze an einer anderen Abstandsposition etwas anderes so greifen könnte, dass die gesamte Zusammenballung hindurchgeschoben wird. Wenn die Rippen symmetrisch wären, wäre dort eine vierte Verbindungsstelle, wo die Walze in den Teil des Abfallmaterials eingreift, der zu der Walze am nächsten ist, so dass ein Brechen in dem Abfallmaterial auftreten könnte, wodurch Teile oder Stücke des Abfallmaterials nicht mit derselben Geschwindigkeit wie das Element, das zuerst in den Walzen in Eingriff kommt, durch den Walzenmechanismus hindurchgeführt würde.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden zwei oder mehrere Walzen mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten gedreht, und es ist eine Einrichtung zum Vorspannen der zwei oder mehr Walzen in Richtung zueinander mit einer vorbestimmten Vorspannkraft vorgesehen. Dadurch, dass die zwei oder mehr Walzen derart beeinflusst werden, dass sie sich bei verschiedenen Drehgeschwindigkeiten und Richtungen drehen, wird der Einfluss auf die Abfallstoffe, die in den Trichter eingefüllt werden, so vorgesehen, dass erreicht wird, dass mehr Abfall durch die Walzen oder Raspelvorrichtungen geführt werden kann, und dies wird weiterhin durch das Vorspannen der beiden Walzen in Richtung zueinander so verstärkt, dass eine Minimalspannung jederzeit sichergestellt ist, wobei das Greifen oder Raspeln des Materials, das zwischen den zwei Walzen eingeführt wird, immer so ist, dass eine leichte Zerkleinerung auftreten wird, wobei aber noch wichtiger ist, dass ein sicheres Greifen der Materialien und dadurch ein eher hoher Ausstoß von Abfallmaterial durch die Grobzerkleinerungsvorrichtung erreicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trommel der Trenneinrichtung mit mindestens drei Bereichen ausgestattet, wobei die Größe und/oder die Form der Öffnungen, welche die Perforationen bilden, so variiert, dass in einem ersten Bereich, der an ein Ende der zweiten Transporteinrichtung angrenzt, die Öffnungen eine erste Größe aufweisen, in einem zweiten Bereich, der an den ersten Bereich angrenzt, die Öffnungen kleiner sind als die Öffnungen in dem ersten Bereich und dass in einem dritten Bereich die Öffnungen größer sind als in dem ersten Bereich.
Wenn die Masse pulverisiert wird und in die Trommel eintritt, ist es vorteilhaft, die Abfallmasse so schnell wie möglich zu reduzieren, um einen besseren Trennprozess zu erreichen. Zu diesem Zweck sind die Öffnungen in dem ersten Bereich relativ so groß, dass der pulverisierte Gips schnell von der übrigen Masse getrennt werden kann. Bei der Drehung der Trommel wird das Abfallmaterial innerhalb der Trommel einer physikalischen Behandlung ausgesetzt, die Zusammenballungen so trennt, dass Partikel in der Abfallmasse gelöst werden. In der zweiten Zone wird die Abfallmenge auf ungefähr 50% reduziert, und beim Wandern durch die zweite Zone verlassen die losen Partikel aufgrund der mechanischen Bearbeitungen in der Trommel die restliche Abfallmenge durch die Öffnungen dieses Bereichs. Die weitere Behandlung des Abfallmaterials setzt größere Partikel frei, die die Möglichkeit haben, die Trommel in der dritten Zone zu verlassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trennung von magnetischen Partikeln und Gegenständen dadurch verbessert worden, dass in der Einlassöffnung des Magnetseparators ein Schneckenförderer über der Einlassöffnung angeordnet ist, wobei das Fördermittel eine Förderschnecke aufweist, welche zum Drehen um eine Längsachse vorgesehen ist, und wobei ein Fördermittelgehäuse nur einen Teil des Förderschraubenumfangs umgibt, jedoch entlang der gesamten Längserstreckung der Schrauben vorgesehen ist.
Beim Verteilen des Materials, welches von dem Schneckenförderer durch den Magnetseparator geführt wird, wird das magnetische Feld in dem Magnetspearator in einer besseren Art und Weise genutzt. Anstatt die gesamte Materialmenge nur an einer Seite des Magnetseparators hineinzugeben, wobei das magnetische Feld nicht alle Gegenstände aus den Abfallstoffen herausziehen kann, die in den Magnetseparator eingefüllt werden, wird das Material ausgebreitet und über das magnetische Feld verteilt, wodurch eine bessere Qualität der magnetischen Trennung erreicht wird.
Um das Material mehr oder weniger gleichmäßig über den Einlass des Magnetseparators zu verteilen, wird der Schneckenförderer so angeordnet, dass das Gehäuse des Schneckenförderers nur einen Teil des Umfangs der Förderschnecke bedeckt, so dass, wenn die Abfallstoffe durch den Schneckenförderer gedrückt werden, ein Teil des Materials über den Rand des Gehäuses fällt und dadurch in den Magnetseparator eingeführt wird. Indem das Gehäuse z. B. so ausgelegt wird, dass es immer weniger von dem Umfang bedeckt, je weiter das Gehäuse von dem Anfang des Schneckenförderers entfernt ist, d. h. davon, wo das Abfallmaterial in den Schneckenförderer eingeführt wird, kann es so ausgestaltet werden, dass der Schneckenförderer am Ende vollkommen leer ist. Dies wird einfach dadurch erreicht, dass das Gehäuse kleiner und derart kleiner gemacht wird, dass weniger Material in dem Schneckenförderer erforderlich ist, um über die Kante und dadurch in den Magnetseparator zu fallen. Alternativ kann die Förderschnecke an einem Ende so erhöht werden, dass die Förderschnecke das Material nach oben transportiert, wobei durch die Schwerkraft mehr Material am unteren Ende der Förderschnecke gehalten wird und über die Kante des Gehäuses herunterfällt. Bei dieser Ausführungsform ist es wichtig, die Erhöhung der Förderschnecke so auszulegen, dass immer noch eine mehr oder weniger gleichförmige Verteilung von Partikeln über die Einlassöffnung erreicht wird.
Vorstehend ist die Erfindung speziell hinsichtlich der Wiederverwendung und Aufbereitung von Gips aus Gips-basierten Mate rialien, wie Gipsplatten beschrieben worden, die Vorrichtung ist aber genauso geeignet für die Wiederverwendung oder Aufbereitung von anderen Materialien, bei denen eine Walzenbehandlung des Materials das Material abflacht und gleichzeitig eine bestimmte Zerbrechlichkeit und Brüchigkeit in dem Material erzeugt, so dass es möglich ist, im Wesentlichen alle Anteile des Materials zu pulverisieren, wie oben hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
Die Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Erklärungen bestimmter Beispiele der Erfindung sollten nicht als Einschränkungen des Schutzbereiches der Erfindung gesehen werden, der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte nur von den beigefügten Ansprüche eingeschränkt werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung,
3 die Auslassseite der Vorrichtung,
4 die Vorrichtung als mobile Einheit vorgesehen,
5 die Förderschnecke in Verbindung mit der magnetischen Trennvorrichtung,
6a eine Walze, die in der Walzenmühle verwendet wird,
6b ein Detail der Walze, die in 6a dargestellt ist,
7 eine alternative Ausführungsform des Zerkleinerers, und
8 eine schematische Darstellung verschiedener Zonen innerhalb der Trommel.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, wobei die Vorrichtung einen Trichter 2 und Vorrichtungen für die grobe Zerkleinerung der Abfallstoffe aufweist. Die Stoffe, insbesondere Stoffe, die Gips enthalten, der nach einer Behandlung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiederverwendet oder wiederaufbereitet werden kann, werden in den Trichter eingefüllt.
Vor dem Hineingeben in den Trichter können die Abfallstoffe so vorsortiert werden, dass Metalle, elektrische Ausrüstungen, wie Kabel, Schalter und ähnliches von der Abfallstoffmasse getrennt werden. Danach werden die Abfallstoffe durch die Einrichtungen zur groben Zerkleinerung geführt, wobei in dem dargestellten Beispiel die grobe Zerkleinerung durch zwei gegenläufig drehende Walzen durchgeführt wird, mit Spitzen oder Messer wie in 7 dargestellt. Die Beschreibung dieser Einrichtungen ist unten erwähnt. Zusätzlich zu diesen besonders erwähnten Mitteln, können andere Mittel, die zur groben Zerkleinerung von Materialen geeignet sind, die einen hydraulischen Binder aufweisen, im Umfang dieser Erfindung genutzt werden.
Nachdem die Stoffe in den Einrichtungen 3 grob zerkleinert worden sind, werden sie mit einer ersten Transporteinrichtung zu einem Walzenaufbau transportiert. Jede Art von Transport einrichtung, wie ein Transportband, insbesondere Transportbänder, die U-förmig ausgestaltet sind, um die grob zerkleinerten Stoffe zu transportieren, können genutzt werden. In der dargestellten Vorrichtung werden Förderschnecken eingesetzt, da diese Art des Transportes für die vorliegende Erfindung mehrere Vorteile bietet. Indem Förderschnecken eingesetzt werden, bei denen die Schnecke innerhalb des Rohres angeordnet ist, ist es einfacher, die Staubentwicklung einzugrenzen und dadurch die Auswirkungen auf die unmittelbare Umgebung zu verringern.
Durch das Walzen der Abfallstoffe in dem Walzenaufbau 6, werden die zerkleinerten Stoffe zu im Wesentlichen flachen Stücken abgeflacht. Insbesondere an dieser Stelle, wo die Abfallstoffe abgeflacht werden und keiner weiteren Zerkleinerung in einer weiteren Einrichtung zur Zerkleinerung ausgesetzt werden, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet zur Aufbereitung von Stoffen, die einen hydraulischen Binder und insbesondere Gips aufweisen, wie unten weiter erläutert wird.
In 6a ist eine Walze zur Verwendung in einer Walzenmühle dargestellt. Entlang der Längsachse 46 sind Rippen und Nuten vorgesehen.
In 6b ist ein Detail einer bevorzugten Ausführungsform der Nuten 44 und der Rippen 45 dargestellt. Die Rippen 45 sind asymmetrisch sowohl in einer Richtung parallel zu der Längsachse 46 der Walze als auch senkrecht zu dieser Achse. Dadurch wird erreicht, dass ein fester Griff so erzeugt wird, dass Druck und Ziehen (Zug) auf die Gipsplattenstücke aufgebracht werden, wodurch eine Pulverisierung erreicht wird und die Stücke zur gleichen Zeit abgeflacht werden.
Die flachen Stücke werden durch eine zweite Transporteinrichtung 7 zu einer perforierten Trenntrommel 8 transportiert. Die Trommel 8 hat eine perforierte Wand, derart, dass das pulverisierte Material, das in den Abfallstoffen enthalten ist, die Abfallstoffe durch die Perforierung in den Wänden der Trenntrommel verlassen kann. Wenn Gipsplatten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelt werden, wird das Pulvermaterial Gips sein, der die Trenntrommel 8 durch die Perforierungen in der Wand der Trommel verlässt. Der Stoff wird in einer weiteren Transporteinrichtung 9 gesammelt, von der er durch die Transporteinrichtung 10 zum Verpacken oder zu einer anderen geeigneten Wiederverwendung/Wiederaufbereitung geführt wird. Die Pulverisierung oder Erzeugung von Partikeln mit einer sehr kleinen Größe erfolgt durch die Tatsache, dass die flachen Stücke, nachdem sie die Walze 6 passiert haben, eine hohe Sprödigkeit aufweisen, da Stoffe, die einen hydraulischen Binder aufweisen, charakteristischerweise gute Eigenschaften für den Widerstand gegen Druck haben, wobei die Unversehrtheit des Materials hinsichtlich Zug sehr begrenzt ist, und die Rolleneinwirkung eine sehr hohe Spannung in das Material einleitet. Durch den Einfluss auf die flachen Stücke, zum Teil aufgrund des Förderns in der zweiten Transporteinrichtung 7, aber insbesondere aufgrund der Einwirkung in der Trenntrommel, wo die Abfallstoffe mechanischen Kräften effektiv ausgesetzt werden und zum Teil durch den Aufprall der Abfallstoffe auf die Wand der Trommel, aber auch aufgrund der Interaktion zwischen den verschiedenen Partikeln des Abfallstoffes, die sich in der Trommel befinden, zerfällt das Material. Durch diese Einwirkung werden die schwachen Verbindungen in dem Material aufgrund der spröden Struktur des Materials so gebrochen, dass eine feingemahlene puderähnliche Masse erzeugt wird.
Um den mechanischen Einfluss insbesondere innerhalb der Trenntrommel 8 zu verbessern, kann eine erste Zone 31 in der Trom mel mit Lamellen, Rippen oder ähnlichem 32 vorgesehen werden, um die mechanischen Kräfte, denen die Abfallstoffe ausgesetzt sind, weiter zu verbessern.
In 8 sind die verschiedenen Zonen innerhalb der Trommel schematisch dargestellt. In der ersten Zone 31 befinden sich, wie oben erwähnt, keine Perforierungen, es ist jedoch eine Anzahl von Lamellen oder Rippen 32 angeordnet worden, um den mechanischen Einfluss, mit dem die Trommel die Abfallstoffe beaufschlagt, die in die Trommel 8 eingeführt worden sind, zu verbessern. In der zweiten Zone 33 sind die Öffnungen 34 relativ groß. Durch den mechanischen Einfluss auf die Abfallstoffe sowohl in der groben Zerkleinerungseinrichtung 3 und der Walzenmühle als auch durch die Rippen 32 werden die Abfallstoffe in eine Pudermasse und größere Partikel unterteilt. Indem in der zweiten Zone 33 relativ große Öffnungen 34 vorgesehen werden, wird ein eher großer Teil der Abfallstoffe in dieser Phase abgespalten, wobei die weitere Trennung in der Trommel 8 weiter verbessert wird.
In der dritten Zone 35 sind die Öffnungen im Verhältnis kleiner. Dies soll die Abfallstoffe mit einer höheren mechanischen Spannung so beaufschlagen, dass weiterer Gips aus dem Papieranteil freigesetzt werden kann. In dieser Phase ist jedoch eine relativ geringe Menge an Gips in den Abfallstoffen enthalten.
In der letzten Zone 36 sind die Öffnungen wieder relativ groß, da Nässe, Farbe oder andere Einflüsse bestimmte Gipspartikel zusammengeballen, aber von den Blättern/Papier, die die Gipsplatten zusammenhalten, getrennt haben können. Um das Entfernen dieser größeren Partikel zu erleichtern, sind die Öffnungen etwas größer.
Im Vergleich zu anderen Verfahren aus dem Stand der Technik, wo Papier und Gips zu relativ kleinen Größen zerschnitzelt werden, erhalten diese Vorrichtung und dieses Verfahren durch die Einwirkung in den Mitteln für die grobe Zerkleinerung 3 eher große Stücke, die durch die Vorrichtung nicht weiter klein geschnitten oder zerschnitzelt werden, so dass auch die Blätter/Papierteile, die in die Trommel eingeführt worden sind, in der Trommel bleiben.
Nachdem Verlassen der vierten Zone 36 der Trommel 8, werden die verbliebenen Stoffe innerhalb der Trommel mit einer vierten Transporteinrichtung 11 entweder zu einer weiteren Trennung oder zur Lagerung in einer Deponie transportiert.
Die Öffnungen in den verschiedenen Bereichen der Trommel 8 werden üblicherweise verschiedene Größen aufweisen. In der zweiten Zone 33 werden die Öffnungen eine Größe haben, die einem Bohrungsdurchmesser zwischen 10 und 20 mm, vorzugsweise ungefähr 15 mm, entspricht. In dem dritten Bereich 35 haben die Öffnungen üblicherweise eine Größe, die ungefähr der Hälfte der Größe in dem zweiten Bereich, und zwar einem Bohrungsdurchmesser zwischen 4 und 10 mm, entspricht. In dem vierten Bereich sind die Öffnungen größer als in dem zweiten Bereich, bis zu einem entsprechenden Bohrungsdurchmesser zwischen 15 und 25 mm. Um diese Vorrichtungen bereitzustellen haben Tests gezeigt, dass die Öffnungen in der vierten Zone 36 vorteilhaft dreieckig oder quadratisch sein können, und dass quadratische Löcher einen längeren effektiven Bereich bereitstellen, so dass die Diagonale eines eckigen Loches länger ist, als der Durchmesser eines runden Loches, das die gleiche Fläche hat, wobei größere Partikel die Wand der Trommel 8 passieren können. Jedoch ist es gleichzeitig, wenn quadratische Löcher vorgesehen werden möglich, die Anordnung dieser Löcher so auszugestalten, dass eine größere strukturelle Festigkeit der Trom mel selbst sogar bei einer höheren Prozentzahl dieser Perforation in der Trommel beibehalten werden kann.
Tests haben gezeigt, dass mit einer Trommel, die entsprechend den oben genannten Parametern ausgestaltet worden ist, der Gips, der in der Transporteinrichtung 9 gesammelt wird, üblicherweise eine Korngrößenverteilung derart aufweist, dass er Körner mit Größen zwischen 0 und 1 mm bei 70% des zurückgewonnenen Gipses und Körner mit Größen zwischen 1 und 10 mm bei letzten 30% enthält.
Abhängig von den Abfallstoffen, die in den Trichter eingeführt werden, kann der erste Bereich der Trommel auch im Wesentlichen weich sein. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass eine bestimmte geschichtete Struktur in den Abfallstoffen erscheint. Durch die Gravitationskräfte und die Drehung der Trommel werden die kleineren Partikel der Abfallstoffe eine Tendenz haben, in den Abfallstoffen nach unten zu fallen, während größere Partikel oben auf den Abfallstoffen „schwimmen" werden. Da diese geschichtete Masse sich in der Trommel bewegt und zuerst den zweiten Bereich mit relativ großen Löchern erreicht, haben Tests gezeigt, dass ein relativ großer Teil des restlichen Gipses in dieser Phase getrennt wird.
Die Abfallstoffe, die in der Trommel übrig sind, nachdem sie drei oder vier Bereiche passiert haben, bestehen üblicherweise aus Abfallpapier, Metallteilen in Form von Schrauben, Nägeln, elektrischen Kabeln, Schalterbehältern und ähnlichem. Es ist einfach, dieses Material zu sammeln und entweder durch weitere Trennung weiter aufzuarbeiten oder den Abfall in einer Deponie zu platzieren.
Um den Effekt der Vorrichtung weiter zu vergrößern, kann ein magnetischer Trenner 12 zwischen der Grobzerkleinerungsein richtung 3 und dem Walzenaufbau 6 vorgesehen werden. Ein magnetischer Trenner wird Metallteile aus den Abfallstoffen trennen, wobei die Metallteile Gitter, wie oben beschrieben, Schrauben, Bolzen, Unterlegscheiben, elektrische Kabel oder verschiedene Metallteile sein können. Indem diese Teile vor der Behandlung in dem Walzenaufbau 6 getrennt werden, kann ein verbessertes und weicheres Flachdrücken der restlichen Partikel durch den Abfallstoffdurchgang des Walzenaufbaus 6 erreicht werden. Zusätzlich zum Verbessern des gesamten Quetscheffektes der Vorrichtung durch Separieren dieser Metallteile können Verschleiß und Rissbildung der Vorrichtung vermindert werden, wobei die Gesamtstandzeit der mechanischen Teile der Vorrichtung verlängert werden kann.
Ein zweiter magnetischer Trenner 13 kann hinter der Trenntrommel angeordnet werden, um magnetische Partikel, die in dem gesammelten Gipspulver zurückgeblieben sind, zu sammeln.
Materialien, die einen hydraulischen Binder aufweisen, haben, wie oben beschrieben, eine Neigung feuchtigkeitsbindend zu sein. Weiterhin kann das Material während der Abrissarbeiten der Konstruktion, von der die Abfallstoffe stammen, Feuchtigkeit in Form von Regen oder ähnlichem aufgenommen haben. Der eher hohe Feuchtigkeitsanteil in den Abfallstoffen vermindert den Effekt des Zerkleinerungs- und Walzprozesses sowie des Trennprozesses in der Trenntrommel. Darum kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, zumindest einen Teil des Feuchtigkeitsgehaltes in den Abfallstoffen zu beseitigen. Dies kann erreicht werden, indem eine Heizvorrichtung 14 zwischen der Grobzerkleinerungseinrichtung 3 und der Walzenmühle 6 vorgesehen wird. Die Heizvorrichtung kann z. B. ein Heißluftgebläse, eine Mikrowellenkanone, eine Infrarotkanone oder jede andere geeignete Hitzequelle sein, die die benötigte Kapazität zum Beseitigen von genug Feuchtigkeit aus dem zerkleinerten Mate rial aufweist, so dass eine effektive Walzenbehandlung und Trennung erreicht werden kann.
Um das Aufheizen in dieser Phase zu Steuern, sollten Temperatursensoren, Thermoelemente oder andere Mittel zum Erfassen der Temperatur in den Abfallstoffen während des Aufheizprozesses vorgesehen werden. Es ist in diesem Zusammenhang wichtig, dass die Temperatur in dem Gips 200°C nicht überschreitet und weiterhin aus wirtschaftlicher Sicht 125°C nicht überschreitet, was mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als optimale Prozesstemperatur zum Entfernen von genug Feuchtigkeit aus den Abfallstoffen, um einen hohen Trennungsgrad durch die Vorrichtung zu erreichen, gefunden wurde.
Folglich wird durch Grobzerkleinerung, Walzen und Trennen magnetischer Partikel, Entfernen überschüssiger Feuchtigkeit und Pulverisieren von Partikeln durch Walzen und mechanisches Auflösen des Materials ein sehr rationeller Trennungsprozess derart erreicht, dass Gips aus diesem Prozess wiederverwendet und wiederaufbereitet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise zur Behandlung von Gipsplatten entwickelt worden, wobei die Gipsplatten so aufgebaut sind, dass zwischen zwei Blättern von relativ schweren Papier oder Karton eine 8 bis 35 mm dicke Schicht aus Gips vorgesehen ist.
Obwohl die Vorrichtung und das Verfahren hinsichtlich der Behandlung dieser Art von Gipsplatten behandelt wird, ist die Vorrichtung jedoch auch nützlich für jede andere Art von Material, welches, wenn es grob zerkleinert und gewalzt wird, die aufgelöste Struktur derart erreicht, dass mechanische Einwirkungen das Material pulverisieren.
In 3 ist ein Detail vom hinteren Ende der Vorrichtung dargestellt, wobei eine solche Maschine auf einem Träger zum Straßentransport aufgebaut ist. Die dritte und vierte Transporteinrichtung 15, 16 sind hier als Förderschnecken dargestellt, die von der Elektromotoreinheit 17, 18 angetrieben werden, die am oberen Ende der Förderschnecke angeordnet ist. Der unterste Abschnitt der Fördereinrichtung 9 ist im unteren Abschnitt der Figur abgebildet. Weiterhin ist nach der Steuer- und Aktivierungsvorrichtung 20, 21 zum Regeln und Lenken des Prozesses in den Trenntrommeln auch die Bedienung der Transporteinrichtungen 15, 16 für das jeweilige Transportieren des getrennten Gipses und des restlichen Abfalls in der Figur dargestellt. Um den Einsatz der Vorrichtung in dicht bevölkerten Gegenden zu ermöglichen, ist es notwendig, die Auswirkung der Vorrichtung auf die Umgebung einzuschränken. Dies wird zum Teil durch das Vorsehen einer Vakuuminstallierung 22, derart erreicht, dass die gesamte Vorrichtung unter einem niedrigeren Druck steht als die Umgebungsluft, und dadurch, dass alle Auslässe der Vorrichtung mit Schmutzfiltern derart bedeckt werden, dass nur sehr wenig Schmutz in die Umgebung freigegeben wird. Weiterhin kann die Vorrichtung, wie durch 23 gekennzeichnet, vollständig versiegelt werden, was hier durch eine Plane gezeigt wird.
In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung, ist die Vorrichtung auf einem Trailer zum Straßentransport angeordnet, was eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist, da Abriss, Zerkleinern und Pulverisieren der Abfallstoffe an Ort und Stelle oder nahebei ausgeführt werden können, was den Transportbedarf für die Abfallstoffe wesentlich reduziert. Um die Vorrichtung auf regulären Straßen transportieren zu können, ist es erforderlich, dass die Gesamthöhe des Trailers in bestimmten Grenzen gehalten wird. Dazu wird der Trailer einschließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung so gebaut, dass die Gesamtkonstruktionshöhe unter 4 m liegt. Dies wird zum Teil durch den Einsatz von Förderschnecken erreicht, da die Größe der Steigung, um Material von einem Prozessschritt zu dem folgenden zu transportieren, keinen Einfluss auf die Förderkonstruktion hat, da auch die gesamte Trailerlänge von Transportgesetzen beherrscht wird.
Zurückkehrend zu 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wie in 3 dargestellt, auf einem Trailer zum Straßentransport 24 angeordnet. Damit die Vorrichtung an verschiedenen Orten arbeiten kann, ist die Vorrichtung hinsichtlich der Energieversorgung autark, da ein Antriebsaggregat 25 auf dem Trailer angeordnet ist. Der Trichter 2, der sowohl mit der Grobzerkleinerungsvorrichtung als auch mit dem magnetischen Trenner 4 kommuniziert, ist dazu benachbart angeordnet. Nach dem magnetischen Trenner 4 wird das grob zerkleinerte Material durch eine erste Transporteinrichtung 26 zu der Walzenmühle transportiert. Vor der Walzenmühle 14 ist eine Heizquelle angeordnet, die den nötigen Anteil an Feuchtigkeit aus dem grob zerkleinerten Material entfernt.
In dem geschlossenen Raum 27 ist die Trenntrommel angeordnet, die zwei oder mehr Anteile liefert, wie in Bezug auf 3 diskutiert. Ein Anteil ist das pulverisierte Gipsmaterial, welches normalerweise der größte Anteil ist, und der zweite Anteil ist der restliche Abfallstoff. Wenn Gipsplatten in der Vorrichtung behandelt werden, besteht der restliche Anteil hauptsächlich aus Papier. Das Papier kann gesammelt und sofort in einer Papierpresse, wie bei 28 dargestellt, verpackt werden. Die Papierpresse in diesem Beispiel reduziert das Gesamtpapiervolumen auf ungefähr ein Fünftel des ursprünglichen Volumens. Um das gesammelte Gipsmaterial, siehe 3 und 4, beispielsweise in einem Behälter abzufüllen, kann ein Sammelbehälter an den Enden der Transporteinrichtung 9 vorgesehen sein. Der Sammelbehälter hat einen rechten und linken Auslass, wobei von jedem dieser Auslässe eine Förderschnecke 15, 16 das Material zum Entladen in einen Behälter fördert. An dem Entladungsende der Förderschnecke ist ein Bereich der Schnecke horizontal mit zwei oder mehr Öffnungen angeordnet. Die Öffnungen sind als Entladungsschütten 29, 30 angeordnet. Da die Förderschnecke den Behälter füllt, wird sich die Schütte, die dem Sammelbehälter am nächsten ist, möglicherweise zuerst auffüllen. Wenn diese voll ist, kann die Förderschnecke keinen weiteren Gips durch diese Schütte entladen und wird deshalb durch die zweite Schütte entladen. Wenn der Behälter vollständig gefüllt ist, d. h., wenn die letzte Schütte gefüllt ist, wird eine Sensorvorrichtung, die in der letzten Schütte angeordnet ist, einen Schaltmechanismus auslösen, der in dem Sammelbehälter derart angeordnet ist, dass die erste Förderschnecke abgeschaltet und die zweite Förderschnecke aktiviert wird, wodurch ein zweiter Behälter, der neben dem ersten Behälter angeordnet ist, gefüllt wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Vorrichtung fortlaufend zu betreiben, da es möglich ist, einen Behälter zu ersetzen, wenn der Behälter voll ist, ohne die gesamte Vorrichtung anzuhalten.
Um die Staubbelästigung in der unmittelbaren Umgebung einzuschränken, kann eine Feuchtigkeitswolkeninstallation in Form von ein oder mehreren Düsen, die einen Wassernebel erzeugen, benachbart zu den Entladungsschütten 29, 30 angeordnet werden.
In 5 ist ein Detail dargestellt, in dem eine Verteilungsförderschnecke 37 über der Einlassöffnung eines magnetischen Trenners 12 angeordnet ist. Die Abfallstoffe werden durch den Trichter 38 in die Förderschnecke 37 eingebracht. In dem dargestellten Beispiel wird die Förderschnecke durch eine Elektromotorvorrichtung 39 angetrieben. Es könnte jedoch jede Art von Motorvorrichtung eingesetzt werden, um die Förderschnecke anzutreiben. Wie gezeigt, bedeckt das Gehäuse 40, das die Förderschnecke umgibt, nur einen Teil der Schnecke, so dass der Stoff, der in die Förderschnecke 37 eintritt, entlang der Förderschnecke über die Einlassöffnung des magnetischen Trenners 12 verteilt wird, und wenn sich die Förderschnecke auffüllt, wird ein Teil des Materials 41 über die Gehäusekante gedrückt, da das Gehäuse nur einen Teil des Umfangs der Schnecke 42 abdeckt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Material, das in den Trichter 38 eingeführt wird, im Wesentlichen gleichmäßig über die Förderschnecke und dadurch über das magnetische Feld, das in dem magnetischen Trenner 12 erzeugt wird, verteilt wird. Auf diese Weise wird die Leistung des magnetischen Trenners wesentlich verbessert. In 6a ist eine Walze dargestellt, die in der Walzenmühle eingesetzt wird. Auf der Oberfläche der Walze sind, wie in dem Detail in 6b dargestellt, Nuten 44 und Rippen 45 vorgesehen. Die asymmetrischen Rippen 45 werden erstellt, indem eine asymmetrische und teilweise unebene Schweißnaht entlang der Oberfläche der Walze 43 parallel zu der Längsachse 46 der Walze erzeugt wird. Wenn nötig, können die Nuten 44 durch traditionelles Schleifen weiter vertieft werden.
In 7 ist eine andere Ausführungsform einer Walze, die in dem Einlasstrichter 2 eingesetzt wird, vorgesehen. Diese Walze 47 ist mit einer Anzahl von Messern 48 ausgestattet, die in einem Muster um den Umfang der Walze 47 so angeordnet sind, dass Messer 48 auf einer Walze sich nicht mit Messern verhaken, die auf einer ähnlichen Walze, die sich unmittelbar benachbart zu der ersten Walze befindet, vorgesehen sind.
Obwohl die Erfindung ausführlich im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen erläutert worden ist, sollten die beschriebenen Ausführungsformen nicht als Einschränkungen des Schutzbereiches der Erfindung genommen werden, da dieser Schutzbereich von den beigefügten Ansprüche bestimmt wird. Weiterhin ist zum Betreiben der vorliegenden Vorrichtung eine im Wesentlichen elektrische und hydraulische Installation vorgesehen, um Energie zu allen oben erwähnten Vorrichtungen zu leiten, und weiterhin sind Regelvorrichtungen, zum Regeln des Prozesses und zum Registrieren der in die Vorrichtung während der Arbeitsroutinen der Vorrichtung eingeleiteten Spannungen, eingebaut worden. Zusätzlich sind angemessene Sicherheits- und Feuerbekämpfungssysteme installiert worden. Wegen der Klarheit sowohl der Beschreibung als auch der Zeichnungen sind diese Einzelheiten ausgelassen worden.

Claims

Vorrichtung zur Rückgewinnung von Materialien, welche einen hydraulischen Binder, insbesondere Gips, aufweisen, wobei die Vorrichtung einen Trichter aufweist, welcher in Verbindung mit einer Einrichtung zum Bereitstellen einer groben Zerkleinerung von Materialien, welche in den Trichter eingebracht werden, angeordnet ist, und wobei die Einrichtung zur groben Zerkleinerung sich in Verbindung mit einer ersten Transporteinrichtung befindet, welche das grob zerkleinerte Material zu einer Einlassöffnung für eine Walzenmühle transportiert, an welcher das grob zerkleinerte Material gewalzt wird, wobei danach eine zweite Transporteinrichtung das Material zu einer Trenneinrichtung transportiert, welche eine perforierte Trenntrommel aufweist, an welcher die Perforationen den zerkleinerten und gemahlenen feinen Partikeln ermöglicht durch die Perforationen hindurch zu schreiten und in einer dritten Transporteinrichtung für eine Wiederverwendung oder wahlweise für eine Aufbewahrung gesammelt zu werden, und wobei das in der Trommel zurückgelassene Material durch eine vierte Transporteinrichtung für eine Speicherung oder für eine Entsorgung abtransportierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur groben Zerkleinerung von Materialien eine oder mehrere gegenläufig drehende Walzen und/oder Raspelvorrichtungen und/oder Messer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwischen der Einrichtung zur groben Zerkleinerung und der ersten Transporteinrich tung und/oder benachbart zu der dritten Transporteinrichtung ein magnetischer Separator angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei innerhalb oder in Verbindung mit der Einrichtung zu groben Zerkleinerung und/oder zwischen der Walzenmühle und der Trenneinrichtung Einrichtungen zum Aufheizen des zerkleinerten Materials vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei benachbart zur Trennvorrichtung und vor der vierten Transporteinrichtung eine Papiersammel- und Kompressionseinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung auf einem für den Straßentransport geeigneten kommerziellen Anhänger angeordnet ist und wobei eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Stromversorgung für die Vorrichtung innerhalb der Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das einen hydraulischen Binder aufweisende Material als Gipsplatte ausgebildet ist, welche einen entweder reinen, modifizierten und/oder faserverstärkten Gipskern aufweist, wobei der Kern auf einer oder beiden ebenen Seiten durch Abdeckblätter bedeckt oder teilweise bedeckt ist, wobei die Blätter Zellulose enthalten können, z. B. als Papierprodukt, und/oder wobei die Blätter ferner mit Farbe, Polymeren, Textilien oder anderen Beschichtungen behandelt oder bedeckt sein können.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung derart konstruiert ist, dass alle Einrichtungen und Anlagen in einer staubdichten Umgebung angeordnet sind und wobei Einrichtungen zum Aufrecht erhalten eines geringeren Drucks innerhalb der Vorrichtung gegenüber der umgebenden Umgebung vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Walzen der Walzenmühle im Wesentlichen zylindrisch sind und sich um eine parallele Längsachse drehen, und wobei die Walzen ferner mit asymmetrischen Vertiefungen und Rippen parallel zu der Längsachse versehen sind, und wobei die Asymmetrie der Rippen mindestens senkrecht zu der Längsachse und wahlweise geeignet für die Vertiefungen in der Breite und Tiefe der einzelnen Vertiefungen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, wobei die zwei oder mehreren Walzen mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten rotieren, und wobei eine Einrichtung zum Vorspannen der zwei oder mehr Walzen in Richtung zueinander mit einer vorbestimmten Vorspannkraft vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Trommel der Trenneinrichtung mit mindestens drei Bereichen ausgestattet ist, wobei die Größe und/oder die Form der Öffnungen, welche die Perforationen bilden, variieren, so dass in einem ersten Bereich angrenzend an ein Ende der zweiten Transporteinrichtung die Öffnungen eine erste Größe aufweisen, in einem zweiten Bereich angrenzend an den ersten Bereich die Öffnungen kleiner sind als die Öffnungen in dem ersten Bereich und dass in einem dritten Bereich die Öffnungen größer sind als in dem ersten Bereich.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei in der Einlassöffnung des Magnetseparators ein Schneckenförderer über der Einlassöffnung angeordnet ist, wobei das Fördermittel eine Förderschnecke aufweist, welche zum Drehen um eine Längsachse vorgesehen ist, und wobei ein Fördermittelgehäuse nur einen Teil des Förderschraubenumfangs umgibt, jedoch entlang der gesamten Längserstreckung der Schraube vorgesehen ist.