-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung organischer Bestandteile,
insbesondere aus Materialien einer Shredderleichtfraktion.
-
Um insbesondere Umweltanforderungen Rechnung zu tragen, ist man bemüht, Altautomobile
in hohem Umfang wiederzuverwerten. Hierzu werden vor dem Zerkleinern bzw. Zerreißen
des Automobils zunächst die Betriebsstoffe entfernt. Sodann werden die durch die
Zerkleinerung angefallenen Materialien einer Windsichtung zugeführt, wodurch eine Trennung
in Leicht- und Schwerfraktion erfolgt. Ist die Shredderschwerfraktion im hohen Umfang
aufbereitbar und somit wiederverwendbar, bereitet dies bei der Shredderleichtfraktion
Probleme, sofern wirtschaftliche Gesichtspunkte zu berücksichtigen sind. Da jedoch die
Shredderleichtfraktion ggf. als Sondermüll eingestuft werden kann und sodann nur auf
Sonderdeponien gelagert werden darf, sind umfassende in der Praxis jedoch noch nicht
umgesetzte Lösungsvorschläge unterbreitet worden, um die Shredderleichtfraktion in
organische und anorganische Bestandteile aufzuteilen, wobei erstere als Brennstoffsubstitut
geeignet sein sollen. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass die organischen Bestandteile von
Eisen- und Nichteisenmetallen in erheblichem Umfang befreit sind und zusätzlich eine
Trennung zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen erfolgt, um die organischen Bestandteile
insbesondere in einem Hochofenprozess als Zuschlagstoffe wiedereinsetzen zu können.
-
Hierzu wird nach dem Stand der Technik vorgeschlagen, dass die Leichtfraktion einer
Magnetscheidung zur Abtrennung von Eisenpartikeln aufgegeben, anschließend einer
Zerkleinerung unterworfen, das zerkleinerte Gut durch Siebung in mehrere Fraktionen getrennt
und jede Fraktion einer Windsichtung zur Trennung in eine anorganische und eine organische
Fraktion unterworfen wird. Versuche haben jedoch gezeigt, dass die organische Fraktion
einen Metallgehalt aufweist, die einen Einsatz als Substitutbrennstoff einschränkt,
insbesondere bei der Stahlgewinnung, da in die organischen Bestandteilen wie Schaumstoff
Kupferlitzenabschnitte eindringen können, die auch bei anschließenden Aufbereitungsstufen
wie Windsichtungen nicht entfernbar sind. Auch musste festgestellt werden, dass organische
Bestandteile aufgrund der in der Shredderleichtfraktion vorhandenen Feuchtigkeit
zusammenklumpen, wodurch zum Einsatz gelangende Separatoreinrichtungen die gewünschte
Klassierung nicht sicherstellen.
-
Um diese Nachteile zu beheben, wird nach der DE 199 15 481 A1 ein Verfahren mit den
Maßnahmen vorgeschlagen: Vorzerkleinerung der Materialien der Shredderleichtfraktion,
Entfernen von Eisenteilen und stahlhaltigen Verbundteilen aus den vorzerkleinerten
Materialien, Hauptzerkleinern der vorzerkleinerten Materialien, Trocknen der Materialien,
Trennen von organischem Leichtgut aus den getrockneten Materialien durch Vorsichten
und Austragen abgetrennten organischen Leichtguts, Fraktionieren der verbleibenden
Materialien in zumindest zwei Korngrößen durch Sieben und Sichten von so gewonnenen
Fraktionen in anorganische und organische Brennstoffe.
-
Mit dem bekannten Verfahren aufbereitete Bestandteile können gegebenenfalls als
Reduktionsmittel in einem Hochofenprozess verwendet werden. Voraussetzung hierfür ist
jedoch, dass die organischen Materialien Qualitätsbedingungen insoweit erfüllen, dass die
sogenannten stahlschädlichen Elemente wie Kupfer, Nickel oder Chrom sowie die für den
Hochofenprozess verfahrenstechnisch schädlichen Elemente weitgehend entfernt sind.
Hierzu gehört insbesondere, dass der Anteil an Zink und Chlor so gering wie möglich
gehalten ist, bzw. diese Materialien vollständig entfernt sind. Häufig bereitet dies jedoch
bei der rein mechanischen Aufbereitung erhebliche Probleme, so dass nur eine stark
reduzierte Ausbeute organischer Materialien möglich ist. Dies wiederum bedeutet, dass
eine relativ große nicht verwertbare Restfraktion anfällt, die gegebenenfalls als Sondermüll
zu entsorgen ist.
-
Eine weitere Voraussetzung, um organische Materialien im Hochofenprozess verwerten zu
können, ist, dass diese ein Schüttgewicht von zumindest 0,3 t/m3 aufweisen. Ein geringeres
Schüttgewicht erfordert demgegenüber eine höhere Förderluftgeschwindigkeit und -menge
mit der Folge, dass zum einen der Hochofen stärker abkühlt und zum anderen
Blasfördereinrichtungen durch erhöhte Abrasion aufgrund eines Sandstrahleffektes stärker
verschlissen werden.
-
In der Literaturstelle DE-Z: WLB Wasser, Luft und Boden 6/2001, Seiten 63 bis 65,
werden organische Bestandteile einer Festbettdruckvergasung zugeführt, um mit Hilfe von
Sauerstoff und Wasserdampf bei einer Temperatur zwischen 800°C und 1.300°C vergast
zu werden. Ziel dieses Verfahrens ist es, die organischen Bestandteile in Methanol
umzuwandeln.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass aus Materialien z. B. einer
Shredderleichtfraktion mechanisch abgetrennte organische Bestandteile weiter aufbereitet
werden, wobei insbesondere Störelemente beliebiger Art wie Cu, Ni oder Cr entfernt
werden sollen.
-
Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass mechanisch
abgetrennte organische Bestandteile zur Erzeugung von für einen Hochofenprozess
bestimmtem Reduktionsgas thermisch aufbereitet werden. Insbesondere ist vorgesehen,
dass die thermische Aufbereitung durch Hochtemperaturvergasung der mechanisch
abgetrennten organischen Bestandteile bei einer Temperatur T > 1.500°C, insbesondere
1.500°C ≤ T ≤ 2.000°C erfolgt. Vorzugsweise sollte bei dem
Hochtemperaturvergasungsprozess entstehendes Reduktionsgas wie Kohlenmonoxid und
Wasserstoff unmittelbar dem Hochofen zugeführt werden, ohne dem Grunde nach das
Reduktionsgas - mit Ausnahme gegebenenfalls erforderlicher Reinigungsprozesse - zu
behandeln.
-
Erfindungsgemäß wird die Verwertung organischer Bestandteile insbesondere einer
Shredderfraktion wie Shredderleichtfraktion in einem Hochofen vorgeschlagen, wobei
einer mechanischen Aufbereitung eine thermische Aufbereitungsstufe folgt. Dabei wird
durch einen Hochtemperaturvergasungsprozess aus den mechanisch aufbereiteten,
hochenergetischen und aschearmen organischen Bestandteilen ein Reduktionsgas aus
überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff erzeugt. Bei diesem Verfahrensschritt
werden die schädlichen Bestandteile wie Kupfer, Nickel oder Chrom nahezu vollständig
entfernt. Beim Einblasen der Gase in den Hochofen könne abrasive Effekte dem Grunde
nach ausgeschlossen werden.
-
Wird außerdem nach einer Weiterbildung der Erfindung das bei der
Hochtemperaturvergasung erzeugte Reduktionsgas unmittelbar dem Hochofen zugeführt,
ergeben sich zusätzlich energetische Vorteile.
-
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den
Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in
Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels.
-
Es zeigen:
-
Fig. 1 ein Fließbild zur Gewinnung organischer und anorganischer Fraktionen aus
einer Shredderleichtfraktion und
-
Fig. 2 ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Der Fig. 1 ist ein Fließbild zu entnehmen, anhand dessen rein prinzipiell ein Verfahren zur
Gewinnung organischer und anorganischer Fraktionen aus einer Shredderleichtfraktion
erläutert werden soll, die insbesondere bei der Aufbereitung von Altautomobilen durch
Zerkleinern angefallen sind.
-
Die z. B. über einen LKW einem Flachbunker zugeführten Shredderrückstände SR können
einen Feuchtegehalt bis zu 20% relative Feuchte enthalten, wobei in Abhängigkeit von dem
Feuchtegehalt 60% bis 70% organische Anteile wie Holz, Textilien, Kunststoffe, Lack und
Gummi vorhanden sein können. Der anorganische Anteil kann neben Glas, Steinen und Sand
im Mittel 10% Eisen, 3% Kupfer und 3% Aluminium umfassen.
-
Die Aufbereitung der Shredderrückstände (SR), soweit der trocken-mechanische Teil
betroffen ist, ist rein prinzipiell der Fig. 1 zu entnehmen. Die Shredderrückstände werden
zunächst einem Zerkleinerer 10 zugeführt, um Fraktionsmaterial einer Größe < 40 mm zu
enthalten. Das Material wird sodann durch Sieben in eine Grobkornfraktion 14 (Material >
7-15 mm), eine Mittelkornfraktion 16 (Material 3-5 mm bis 7-15 mm) und eine
Feinkornfraktion 18 (Material < 3-5 mm) aufgeteilt. Sodann wird sowohl die
Grobkornfraktion 14 als auch die Mittelkornfraktion 16 einer Metallseparation 20, 22
unterzogen, um Eisen (Fe) und Nichteisenmetalle (NE) zu entfernen. Anschließend wird die
Grobkornfraktion getrocknet (Stufe 24) bzw. die Mittelkornfraktion kompaktiert
(Verfahrensschritt 26).
-
Die Feinkornfraktion 18 wird gesichtet, wobei die Schwerfraktion mehr als 95%
anorganische Bestandteile enthält. Der verbleibende Rest wird dem Kompaktierungsschritt 26
unterzogen. Sowohl die der Trockenstufe 24 als auch die der Kompaktierungsstufe 26
entnommenen Fraktionen werden sodann einem Hochtemperaturvergasungsreaktor 28
zugeführt, um bei einer Temperatur > 1.500°C, insbesondere zwischen 1.500°C und 2.000°C
zur Erzeugung eines für einen Hochofenprozess bestimmten Reduktionsgases thermisch
aufbereitet zu werden. Dies soll prinzipiell an Hand der Fig. 2 verdeutlicht werden.
-
Dabei ist im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Verfahren zur Gewinnung
organischer und anorganischer Fraktionen aus Shredderrückständen (SR) in Fig. 2 durch
den Verfahrensschritt "mechanische Aufbereitung" symbolisiert. Die nach der
mechanischen Aufbereitung der Förderrückstände angefallenen organischen Bestandteile
(Organik) werden sodann thermisch aufbereitet, und zwar erwähntermaßen durch
Hochtemperaturvergasung. Dabei fällt einerseits grundsätzlich verwertbare Schlacke und
andererseits aus den hochenergetischen aschearmen von stahlschädlichen Elementen wie
Kupfer, Nickel oder Chrom befreiten organischen Bestandteilen erzeugtes Reduktionsgas
an, das überwiegend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht. Dies kann sodann
unmittelbar einem Hochofen zugeführt werden, ohne dass es grundsätzlich einer
Behandlung der heißen Reduktionsgase bedarf und zudem ein energetisch günstiges
Betreiben des Hochofens ermöglicht wird.
-
Die von unerwünschten Elementen befreiten organischen Bestandteile werden bei der
thermischen Aufbereitung in einem Vergasungsreaktor einer Temperatur T1 mit
insbesondere 1.500°C ≤ T1 ≤. 2.000°C ausgesetzt.
-
Die dabei entstehenden heißen Reduktionsgase verlassen den Vergasungsreaktor mit einer
Temperatur T2 mit insbesondere 800°C ≤ T2 ≤. 1.000°C, um sodann unmittelbar dem
Hochofen zugeführt zu werden.
-
Der Anteil an Reduktionsgas (CO, H2) des den Vergasungsreaktor verlassenden Gases
beträgt in etwa 50% bis 100%. Ein weiterer Bestandteil kann CO2 sein.