DE102004024791A1

DE102004024791A1 - Verfahren zum Trennen von Feststoffen einer Feststoffmischung

Info

Publication number: DE102004024791A1
Application number: DE200410024791
Authority: DE
Inventors: Andreas Stolzenberg
Original assignee: BRAUER HANS JOACHIM
Current assignee: BRAUER HANS JOACHIM
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: DE102004024791B4

Abstract

Die Erfindung lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoffen einer Feststoffmischung, wobei die Feststoffmischung zumindest eine erste Feststoffart (4) mit einer ersten Dichte und eine zweite Feststoffart (5) mit einer von der ersten Dichte verschiedenen zweiten Dichte enthält, wobei die Feststoffmischung in einen mit einem Fluid (6), dessen Dichte im Bereich zwischen der ersten Dichte (4) und der zweiten Dichte (5) liegt, gefüllten Behälter (1) eingebracht wird, und wobei aufgeschwommene und/oder abgesunkene Feststoffe der ersten Dichte (4) und/oder der zweiten Dichte (5) aus dem Fluid (6) abgetrennt werden und das Fluid (6) mit der Feststoffmischung in eine kontinuierliche Umwälzströmung versetzt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Feststoffen einer Feststoffmischung, wobei die Feststoffmischung zumindest eine erste Feststoffart mit einer ersten Dichte und eine zweite Feststoffart mit einer von der ersten Dichte verschiedenen zweiten Dichte enthält. Die Feststoffmischung wird in einen mit einem Fluid, dessen Dichte im Bereich zwischen der ersten Dichte und der zweiten Dichte liegt, gefüllten Behälter eingebracht. Aufgeschwommene und/oder abgesunkene Feststoffe der ersten und/oder der zweiten Feststoffart werden anschließend aus dem Fluid abgetrennt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoffen einer Feststoffmischung sowie die Verwendung dieser Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Feststoffe bestehen aus Materialien im festen Aggregatzustand. Solche Materialien können metallische, keramische und organische Werkstoffe, sowie Kunststoffe sein. Feststoffarten sind durch ihren Aufbau, wie chemische Struktur, sowie ihre individualisierenden Eigenschaften wie Dichte, Festigkeit, Oberflächenbeschaffenheit etc. charakterisiert. Alle Feststoffe einer Feststoffart weisen demnach die gleichen Eigenschaften auf, zumindest hinsichtlich ihrer Dichte im Verhältnis zur Dichte des Fluids. Eine Feststoffmischung ist eine Mischung von mindestens zwei Feststoffen unterschiedlicher Feststoffarten. Feststoffe unterschiedlicher Feststoffarten sind beispielsweise auch zwei voneinander verschiedene Kunststoffe.

Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung

Beim Recycling von Feststoffen, insbesondere von Kunststoffen, aus Feststoffmischungen werden verschiedene nassmechanische Verfahren auf Basis der Trennung nach unterschiedlicher Dichte zum Sortieren und Waschen der einzelnen Feststoffe angewandt. Neben der Trennung einzelner Feststoffarten dienen diese Verfahren dazu, von den zerkleinerten Feststoffen anhaftende Bestandteile wie Papier, insbesondere aufgeleimte Etiketten, abzulösen.

Im einfachsten Falle geschieht die Trennung von Feststoffmischungen nach dem Schwimm-Sink-Verfahren. Die Feststoffmischung wird in einen mit einem Fluid gefüllten Behälter eingebracht. Die Feststoffe mit einer geringeren Dichte als der des Fluids schwimmen an die Oberfläche des Fluids auf, hingegen sinken Feststoffe mit einer größeren Dichte als der des Fluids auf den Boden des Behälters ab.

Eine technische Umsetzung eines aus der Praxis bekannten Schwimm-Sink-Verfahrens ist die Trennung in einer mit Wasser gefüllten Schwimm-Sinkwanne, in welche die Feststoffmischungen eingetragen und mittels horizontal gelagerten Paddeltrommeln mit Schaufeln entlang der Wasseroberfläche gefördert werden. Die Richtung der Trennung (Sinkrichtung) ist folglich etwa orthogonal zur Förderrichtung. Dieses Verfahren findet bevorzugt Anwendung bei der Sortierung von Mischungen von sogenannten Flakes verschiedenartiger Kunststoffe. Flakes werden gewonnen durch Zerkleinern der Kunststoffbehälter und weisen eine durchschnittliche Größe von 3–8 mm auf. Auf dem Weg durch die Schwimm-Sinkwanne sinken die Flakes eines Kunststoffes mit einer größeren Dichte als Wasser auf den Boden der Schwimm-Sinkwanne ab, wo sie beispielsweise von einem Kratzkettenförderer ergriffen werden. Die leichten, aufschwimmenden Flakes aus Kunststoffen mit einer geringeren Dichte als Wasser werden mit einer Schnecke am Ende der Schwimm-Sinkwanne ausgetragen. Durch die rotierenden horizontalen Paddeltrommeln werden die Flakes auf dem Weg durch die Schwimm-Sinkwanne immer wieder unter Wasser gedrückt. Gleichzeitig wird durch diese Paddeltrommeln der Waschvorgang und die horizontale Förderung der Flakes bewirkt. Durch die Trommel werden jedoch ausschließlich nur die aufschwimmenden Flakes durchmischt. Am Boden des Beckens befindliche, abgesunkene Flakes werden davon nicht ergriffen und ruhen am Boden, sofern nicht von einem Förderer ergriffen und abgeführt. Weiterhin ist bei diesem Verfahren der Platzbedarf von großem Nachteil. So ist für einen Durchsatz von 1,5 bis 2 t/h ein Becken der Größe von 12m × 2m Länge notwendig. Insbesondere sind die hohen Wasserdurchsätze von ca. 200 1/min als nachteilig anzusehen.

Eine Weiterentwicklung des Schwimm-Sink-Verfahrens ist die Trennung von feuchten Kunststoffgemischen in einem Dekanter, bei welcher nach Trennung der Feststoffe diese gleichfalls entwässert werden. Der Dekanter besteht aus einem, um die Horizontalachse rotierenden Zylinderrohr mit einer eingebauten Schnecke. Diese läuft mit einer etwas geringeren Drehzahl als die Trommel. Die Trennung mittels eines Dekanters erfordert jedoch einen hohen apparativen und insbesondere sehr hohen energetischen Aufwand.

Ebenfalls ist die Trennung von Feststoffen einer Feststoffmischung anhand von Dichteunterschieden in einem Hydrozyklon bekannt. Die Trennung erfolgt prinzipiell wie im statischen Schwimm-Sink-Verfahren, findet jedoch im Wirbel unter vielfacher Erdbeschleunigung und nicht in vertikaler, sondern in radialer Richtung statt. Auch hierbei ist die Richtung der Trennung (radial) orthogonal zur Richtung der Förderung (tangential). Auch bei diesem Verfahren treten nur geringe abrasive Kräfte bei kurzen, nicht variabel einstellbaren Verweilzeiten auf.

Der Begriff Verweilzeit bzw. Verweilphase bezeichnet den Zeitraum des Aufenthalts der Feststoffe in Auf- und Abbewegung (im Falle des Schwimm-Sink-Verfahrens) im Behälter, bis diese durch Über- und Unterlauf ausgetragen werden.

Die Flotation ist ein Schaumschwimmverfahren, bei dem sich an die Feststoffe einer Komponente Luftblasen anlagern. Die mit den Luftblasen verbundenen Feststoffe schwimmen an die Oberfläche. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass eine selektive Anlagerung von Luftblasen nur erzielt werden kann, wenn die Feststoffe unterschiedlich benetzbar sind, da die Adhäsion von Luft nur an die nicht benetzten Feststoffe auftritt. Bei Kunststoffen muß zusätzlich mit Flotationsreagenzien gearbeitet werden, was aufwändig ist. Nach dem Einrühren und Begasen folgt eine Ruheperiode, in welcher weder begast noch umgewälzt werden darf, um das Aufschwimmen und Sedimentieren nicht zu stören. Daher treten auch hier nur geringe abrasive Kräfte zwischen einzelnen Partikeln auf.

Ein weiteres Verfahren zum Trennen von Feststoffen aus einer Feststoffmischung erfolgt mittels einer Trennglocke. in einem geschlossenen, runden, stehenden Kessel wird über eine im oberen Drittel in der Mitte befindliche Glocke das Fluid mit dem zu trennenden Gut gepumpt. Am Glockenrand erfolgt die Trennung nach Dichte. Die einzelnen Feststoffarten werden nach oben oder unten abgepumpt. Bei diesem Verfahren ist aufgrund der gering auftretenden abrasiven Kräfte ein zusätzlicher Wasch- und Reinigungsschritt notwendig.

Zur Steigerung des Wirkungsgrades des Trenn- und Reinigungsprozesses wird in der gängigen Praxis das Fluid auf eine Temperatur von 60–70°C erhitzt, wodurch die Prozesskosten durch den Energieaufwand erhöht werden.

Allen genannten Verfahren ist gemein, dass das Fluid-Feststoff-Gemisch kaum durchmischt wird und die Schwebephase in dem Behälter nur von geringer Dauer sind. Insbesondere wird eine ungenügende Reinigungswirkung und/oder Ablösung von Etiketten oder Beschichtungen bewirkt.

Technisches Problem der Erfindung

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde ein Verfahren anzugeben, bei welchem der Wirkungsgrad des Trennprozesses von Feststoffmischungen bei geringem energetischen und apparativen Aufwand gesteigert wird und gleichzeitig die Feststoffe von Anhaftungen besonders effektiv gereinigt werden.

Grundzüge der Erfindung und Ausführungsformen

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, dass das Fluid mit der Feststoffmischung in eine kontinuierliche Umwälzströmung versetzt wird. Vorteilhafterweise wird die Umwälzströmung durch eine Förderung des Fluids in Richtungen parallel zur Strömungsrichtung bzw. Trennrichtung (der Vertikalen) erzeugt bzw. aufrecht erhalten.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass bedingt durch die kontinuierliche Umwälzströmung mit ausgeprägter vertikalen Komponente hohe abrasive Kräfte zwischen den Feststoffen auftreten. Die Umwälzströmung führt zu einer Durchmischung des Fluid-Feststoff-Gemisches im gesamten Behältervolumen und infolgedessen zu einer ausgeprägten Reibung der Feststoffe aneinander und folglich lokaler Erwärmung der Feststoffe und des diese unmittelbar umgebenden Fluids. Des Weiteren wird die Vereinzelung von Feststoffagglomeraten gesteigert, infolgedessen der Trennungsgrad der Schwimm- und Sink-Fraktion verbessert wird. Schließlich wird eine hervorragende Reinigung von anhaftenden Verschmutzungen und Ablösung von Etiketten, Beschichtungen und dergleichen bewirkt.

Im speziellen Fall des Ablösen von auf Feststoffen aufgeleimten Etiketten werden diese an der Oberfläche durch die Einwirkung von z.B. scharfen Kanten benachbarter Feststoffe verletzt, wodurch das Fluid besser an die Leimfläche vordringen kann und der Leim abgelöst wird. Hierdurch weichen die Etiketten schneller auf und werden beim Aneinanderreiben der Feststoffe abgerieben.

Die Feststoffarten können ausgewählt sein aus der Gruppe der Feststoffarten "ABS, HDPE, PA, PC, PE, PET, PMMA, POM, PP, PS, PVC-U, PVC-P, LDPE,PP".

Eine Umwälzströmung ist eine Strömung, welche das Fluid-Feststoff-Gemisch im gesamten Behälterinnenraum gleichmäßig durchmischt. Bevorzugt ist ein zylindrischer Behälter. Der zylindrische Behälterinnenraum kann in zwei Bereiche unterteilt werden, den Zylinderkernraum und den Zylinderringraum. Der Zylinderringraum ist um den Zylinderkernraum herum und mit diesem coaxial verbunden.

Die Umwälzströmung kann in weiterer Ausbildung der Erfindung eine geradlinige Strömung innerhalb eines Zylinderkernraumes entlang einer Zylinderachse sowie eine der geradlinigen Strömung im Zylinderkernraum parallele, jedoch entgegengesetzte geradlinige Strömung innerhalb eines Zylinderringraumes umfassen. Eine bevorzugte Umwälzströmung weist zusätzlich zu der geradlinigen Strömung im Zylinderkernraum und der geradlinigen Strömung im Zylinderringraum eine dritte Strömung auf, welche gleichgerichtet zur Strömung im Zylinderkernraum und zu dieser parallel, geradlinig außerhalb des Zylinderringraumes auftritt.

Ein Rührorgan ist ein Bauelement, mit welchem Fluide und/oder Feststoffe und/oder Fluid-Feststoff-Gemische homogenisiert, suspendiert, dispergiert oder emulgiert werden. Das Rührorgan führt, angetrieben durch einen Motor, eine Drehbewegung im Fluid aus. Dabei kann das Rührorgan so gestaltet sein, dass eine verhältnismaßig schwache Tangentialströmung, dagegen aber eine verhältnismäßig starke Axialströmung des Fluids erzeugt wird. Zur Erzeugung einer Axialströmung kann das Rührorgan ausgewählt sein aus der Gruppe "Propellerrührer, Wendelrührer, Schneckenrührer, Isojet, Viscoprop, InterMig, Paravisc". Das Rührorgan kann ein- oder mehrstufig ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt ist ein eine Zwangs- und/oder Verdrängungsförderung induzierendes Rührorgan.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist das Rührorgan in einem zylindrischen, oben offenen Behälter eingerichtet. Der Einbau des Rührorgans bzw. dessen Drehachse kann zentrisch, exzentrisch und vertikal bis schräg erfolgen. Bevorzugt ist Drehsinn des Rührorgans, welcher eine Aufwärtsströmung bewirkt, wodurch die eingefüllten Feststoffe beim Absinken im Fluid in der zylinderförmigen Rührerblattzone ober- und unterhalb der Rührerblätter entgegen der Sinkrichtung nach oben befördert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Umwälzströmung mittels eines Wendelrührers erzeugt werden, dessen Wendel innerhalb des Zylinderringraumes verläuft. Ein Wendelrührer weist als Rührerblatt eine bandförmigen, auch mehrgängigen spiralförmigen Wendel auf. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wendel des Wendelrührers unterhalb der Fluidoberfläche enden. Die Drehzahl des Rührorgans kann variabel einstellbar sein. Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass durch die Höhe der Rührerdrehzahl die Dauer der Verweilphase der Feststoffe eingestellt werden kann. Nur in der Verweilphase erfahren die Feststoffe die abrasiven Kräfte durch auf die Feststoffe einwirkende Scherkräfte, die zur Abtragung von Anhaftungen und zur Vereinzelung von Feststoffagglomeraten führen. Verlängerte Verweilphasen führen zu einer Steigerung des Trennungsgrades von Feststoffen unterschiedlicher Feststoffarten. Im Bereich des Bodens des Behälters kann zusätzlich eine zur Strömung im Zylinderkernraum orthogonale, vorzugsweise eine radiale und/oder tangentiale Strömung erzeugt werden. Vorteilhaft an einer derartigen Strömung im Bodenbereich ist, dass das Absetzen der absinkenden Feststoffe gefördert wird. Zudem sammeln sich die Feststoffe in der Mitte des Beckenbodens (sogenannter Teetasseneffekt).

Die Strömungsgeschwindigkeit der Strömung im Zylinderkernraum und/oder im Zylindermantelraum kann mit der Maßgabe gewählt werden, dass Feststoffpartikel der zweiten Feststoffart (mit einer höheren Dichte als jene des Fluids) eine Sinkgeschwindigkeit im Fluid unterhalb der Strömungsgeschwindigkeit aufweisen (Massenträgheit).

Feststoffe einer erste Feststoffart (mit einer geringeren Dichte als das Fluid), vorzugsweise Kunststoffpartikel, können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "PP,H-DPE, PE, PP". Feststoffe einer zweiten Feststoffart (mit einer größeren Dichte als das Fluid), vorzugsweise Kunststoffe, können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "ABS, PA, PC, PET, PMMA, POM, PS, PVC-U, PVC-P".

Das Fluid kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus " Wasser, Schwertrüben, Leichttrüben, Wasser/Alkohol-Mischungen". Über die Dichte des Fluids kann festgelegt werden, welche Feststoffe der Feststoffmischung aufschwimmen und welche absinken.

Das Fluid kann auf einer Temperatur von 0 bis 60°C, bevorzugt von 10 bis 50°C, eingestellt und optional gehalten werden. Besonders vorteilhaft ist eine Temperatur von 20 bis 40°C. Das Einstellen erfolgt im einfachsten Falle über den Energieeintrag mittels des Rührorgans. Ein Halten erfolgt über einen Regelkreis, welcher das Rührorgan und/oder optionale Heizelemente steuert.Infolgedessen können die Energiekosten des Trennungsverfahrens gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert werden. Der Volumenanteil der Feststoffmischung kann 10 bis 60%, bevorzugt 20 bis 50%, besonders bevorzugt 30 bis 40% des Gesamtvolumens des Behälterinhaltes betragen. Vorteilhaft bei geringem Anteil des Fluids am Fluid-Feststoff-Gemisch ist das Auftreten erhöhter abrasiver Kräfte. Gleichzeitig ist der Verbrauch des Fluids bis zu 75% geringer.

Ein besonderer Aspekt der Anmeldung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von stark verunreinigten und/oder mit Etiketten, sonstigenen Oberflächen-Beschichtungen und/oder Lacken versehenen Materialien. Eine Entfernung einer Lackbeschichtung gelingt besonders gut, wenn eine Anquellverfahrensstufe dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschaltet wird. In einer solchen Anquellverfahrensstufe kann ein Fluid verwendet werden, welches die Auf- bzw. Ablösung einer Lackbeschichtung fördert. Solche Fluide bzw. Zusätze zu Fluiden sind aus der Lacktechnologie dem Fachmann wohl bekannt und benötigen keine nähere Erläuterung. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch mit Reinigungshilfsmitteln gearbeitet werden. Hierbei kommen chemisch oder mechanisch Reinigungshilfsmittel in Frage. Diese werden dem Fluid zugesetzt. Ein Beispiel für ein mechanisch wirkendes Reinigungshilfsmittel ist Quarzsand. Insofern kann ein erfindungsgemäßes Verfahren auch zur Reinigung bzw. Entschichtung von Feststoffen bzw. Feststoffpartikeln verwendet werden, welche eine oberflächliche starke Verunreinigung oder anhaftende Etiketten oder Lackbeschichtungen aufweisen. Die besondere Verwendbarkeit eines erfindungsgemäßen Verfahrens hierfür beruht auf dem sehr guten autogenen Reinigungs- bzw. Löseprinzip.

Die Erfindung lehrt des Weiteren eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoffen, welche mit einem Rührorgan zur Erzeugung einer Umwälzströmung ausgestattet ist. Bevorzugt wird ein Behälter verwendet, welcher einen Zylindermantel und einen mit dem Zylindermantel verbundenen Zylinderboden aufweist. Die Zylinderachse ist im wesentlichen vertikal orientiert. Der Behälter weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von größer 1 auf. Vorzugsweise kann der Zylinderboden konisch nach unten verjüngend verlaufend ausgebildet sein, wobei dessen axiale Längserstreckung vorzugsweise 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, der Gesamthöhe des Behälters beträgt.

Feststoffe der ersten (aufschwimmenden) Feststoffart können mittels einer Siebscheibe, vorzugsweise ausgestattet mit einem Abstreifer, aus der Mischung aus Fluid und Feststoffmischung abgetrennt werden. Alternativ können die Feststoffe der ersten Feststoffart mit einer Förderschnecke ausgetragen werden.

Das Austragen der Feststoffe der ersten Feststoffart kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.

Die Siebscheibe, welche am Kopf des Behälters zum Austragen der aufschwimmenden Feststoffe angebracht sein kann, kann schwenkbar gelagert sein, wobei die Siebscheibe durch das Schwenken in das im Behälter befindliche Fluid eingetaucht werden kann. Vorzugsweise ist die Siebscheibe mit einem Anteil von 10–100% % der Siebscheibenfläche, bevorzugt 25–75% der Siebscheibenfläche, besonders bevorzugt 40–60% der Siebscheibenfläche in einem Winkel von 10–80°, bevorzugt von 20–70°, besonders bevorzugt von 30–60° zur Fluidoberfläche in das Fluid eingetaucht wird. Durch die durch das Rührorgan induzierte Tangentialströmung werden die aufgeschwommenen Feststoffe auf das Sieb aufgetragen und können leicht ausgetragen werden. In einer besonderen Ausführungsform kann die Siebscheibe drehbar gelagert sein, wobei bevorzugt ein Mittel zum Drehen der Siebscheibe eingerichtet ist. Insbesondere kann das Mittel zum Drehen der Siebscheibe ein Elektromotor sein. Bei Verwendung einer drehbaren Siebscheibe können die aufgeschwommenen Feststoffe kontinuierlich, und/oder diskontinuierlich ausgetragen werden.

Die Porengröße der Siebscheibe kann vorzugsweise kleiner als die Größe der Feststoffe jedoch größer als die Größe der Abtragungen ausgewählt sein.

Der Abstreifer streift die auf der Siebscheibe aufgetragenen Feststoffe von der Siebscheibe ab. Der Abstreifer kann derart auf der Siebscheibe positioniert sein, dass die Feststoffe beim Drehen der Siebscheibe gegen den Abstreifer geschoben werden. Der Winkel des Abstreifers zur Drehrichtung der Siebscheibe ist bevorzugter Weise größer als 90° und kleiner als 180° gewählt. Bei dieser Ausführungsform werden die gegen den Abstreifer geschobenen Feststoffe gleichsam zum Rand und über den Rand der Siebscheibe hinaus befördert. So können die Feststoffe kontinuierlich von der Siebscheibe abgetragen und in einen Auffangbehälter befördert werden.

Die Feststoffe der zweiten Feststoffart können nach dem Absinken auf den Boden des Behälters mittels einer Friktionsschnecke ausgetragen werden. Das Abtrennen der Feststoffe der zweiten Feststoffart kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.

Zusätzlich kann ein zweites Rührorgan zur Erzeugung einer zur Strömung im Zylinderkernraum orthogonalen, vorzugsweise eine radiale Strömung eingerichtet ist. Das zweite Rührorgan kann ausgewählt sein aus der Gruppe "Scheibenrührer, Kreuzbalkenrührer, Gitterrührer, Blattrührer, Impellerrührer". Das zweite Rührorgan kann ein- oder mehrstufig ausgestaltet sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoffen unterschiedlicher Feststoffarten aus einer Feststoffmischung,
2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung mit Siebteil und Abstreifer,
3 eine Seitenansicht des oberen Bereiches der Vorrichtung mit Siebteil und Abstreifer und
4 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Umwälzströmung.
In der 1 ist eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoffen einer Feststoffmischung dargestellt. Diese Vorrichtung ist mit einem zylindrischen, oben offenen Behälter 1 zur Aufnahme des Fluid-Feststoff-Gemisches versehen. Im unteren Bereich des Behälters 1 zwischen Zylindermantel 21 und Boden 22 ist der Behälter 1 in Richtung des Bodens 22 mittels einer kegelförmigen Bodenwand 23 konisch ausgebildet. Das in den Behälter 1 eingebrachte Fluid-Feststoff-Gemisch enthält das Fluid 6, Feststoffe einer ersten Feststoffart 4 mit einer ersten Dichte, die kleiner als die Dichte des Fluids ist, und Feststoffe einer zweiten Feststoffart 5 mit einer zweiten Dichte, die größer als die Dichte des Fluids ist. Die Feststoffe der ersten Feststoffart 4 schwimmen an die Fluidoberfläche auf. Feststoffe der zweiten Feststoffart 5 sinken auf den Boden 22 des Behälters 1 ab. Des Weiteren ist zentrisch in den Behälter 1 ein Wendelrührer 2 mit vertikaler Rotationsachse eingebaut. Zusätzlich zum Wendelrührer 2 ist im Bereich der konisch zulaufenden Bodenwand 23 auf der Rührerwelle 3 ein zweistufiger Balkenrührer 9 drehfest angeordnet. Die durch den Balkenrührer 9 radial/tangential induzierte Strömung im konisch zusammenlaufenden Behälterbereich der Bodenwand 23 fördert das Absetzen der Feststoffe der zweiten Feststoffart 5. Zum Antrieb der Rührerwelle 3 ist am Kopf des Behälters 1 ein Motor 7 eingerichtet. Alternativ kann der Antrieb auch bodenseitig angebracht sein. Zum Austragen der abgesunkenen Feststoffe der zweiten Feststoffart 5 ist im Bereich der Bodenwand 23 eine Friktionsschnecke 8 unter einem Winkel von 45° schräg zum Behälter 1 an dessen Zylindermantel 21 angeordnet. Die Austragsöffnung 24 ist zum freien Ende der Röhre 25 gerichtet. Die Friktionsschnecke 8 weist ein Sieb zur Entwässerung auf, wodurch temperaturgeführtes Fluid im Kreislauf gehalten wird.
Gemäss 2 ist in der Aufsicht auf den Behälter 1 eine kreisrunde Siebscheibe 10 zum Austragen der aufgeschwommenen Feststoffe 4 derart am Behälter 1 befestigt, dass diese den Rand des Zylindermantels 21 überragt. An einem die Öffnung des Behälters 1 überspannenden Träger 15 ist ein mit zwei Gelenken 12, 13 versehener Gelenkarm 14 angebracht, an dessen Ende ein Abstreifer 11 befestigt ist. Der Abstreifer 11 ist dezentral zwischen dem Mittelpunkt und dem Rand der Siebscheibe 10 auf der Siebscheibe 10 positioniert. Die Breite des Abstreifers 11 ist bevorzugt größer als der Radius der Siebscheibe 10 ausgewählt.
Die 3 zeigt in einer Seitenansicht von links auf den Gegenstand der 2 den oberen Bereich des Behälters 1. Zum Antrieb der Siebscheibe 10 ist ein Motor 16, bevorzugt ein Elektromotor, an der Außenseite des Zylindermantels angebracht. Die Siebscheibe 10 ist mit dem Motor 16 schwenkbar gelagert. Der Abstreifer 11 liegt auf der Siebscheibe 10 auf. Der Gelenkarm 14 mit den Gelenken 12, 13 gewährleistet, dass je nach Wahl des Winkels zwischen Zylindermantel 21 und Siebscheibe 10 der Abstreifer 11 plan auf der Siebscheibe 10 aufliegt. Des Weiteren ist auf dem Träger 15 der Motor 7 zum Antrieb der Rührerwelle 3 des Wendelrührers 2 angebracht. Zusätzlich ist ein Füllstandsmesser 17 zur Bestimmung des Füllstandes im Behälter 1 eingerichtet. Schließlich ist zur Temperaturführung des Fluids ein Regelkreis eingerichtet, welcher den Wendelrührer 2 und/oder ein nicht dargestelltes Heizelement steuert.
Die 4 zeigt eine bevorzugte Umwälzströmung in dem zylindrischen Behälter 1 mit einem Zylinderringraum A und einem Zylinderkernraum B. In den Behälter 1 ist zentrisch der Wendelrührer 2 eingebaut. Die Wendel 26 des Wendelrührers 2 verläuft im Zylinderringraum A. Die Drehrichtung des Wendelrührers 2 ist derart gewählt, dass in dem hohlzylinderförmigen Bereich ober- und unterhalb der Wendel 26 eine aufwärts gerichtete, parallel zur Zylinderachse geradlinige Strömung 18 induziert wird. Hierdurch werden durch Druckdifferenzen im oberen und unteren Bereich des Behälters 1 im Zylinderringraum A eine geradlinige Strömung 19 und im Zylinderkernraum B eine geradlinige Strömung 20, welche entgegengesetzt zur Strömung 18 verläuft, induziert.

Claims

Verfahren zum Trennen von Feststoffen einer Feststoffmischung, wobei die Feststoffmischung zumindest eine erste Feststoffart (4) mit einer ersten Dichte und eine zweite Feststoffart (5) mit einer von der ersten Dichte verschiedenen zweiten Dichte enthält, wobei die Feststoffmischung in einen mit einem Fluid (6), dessen Dichte im Bereich zwischen der ersten Dichte und der zweiten Dichte liegt, gefüllten Behälter (1) eingebracht wird, und wobei aufgeschwommene und/oder abgesunkene Feststoffe der ersten (4) und/oder der zweiten Feststoffart (5) aus dem Fluid (6) abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (6) mit der Feststoffmischung (4,5) durch Förderung in eine kontinuierliche Umwälzströmung versetzt wird, wobei eine Förderung des Fluids (6) in vertikaler Richtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umwälzströmung eine geradlinige Strömung (20) innerhalb eines Zylinderkernraumes (B) entlang einer Zylinderachse sowie eine der geradlinigen Strömung parallele, jedoch entgegengesetzte geradlinige Strömung (19) innerhalb eines Zylinderringraumes (A) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umwälzströmung als eine Axialströmung mittels eines Rührorgans (2) erzeugt wird, das aus der Gruppe "Propellerrührer, Wendelrührer, Schneckenrührer, Isojet, Viscoprop, InterMig, Paravisc" ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Umwälzströmung mittels eines Wendelrührers erzeugt wird, dessen Wendel innerhalb des Zylinderringraumes (A)verläuft, wobei die Achse des Wendelrührers vorzugsweise vertikal orientiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Feststoffe der erste Feststoffart (4) eine geringere Dichte als das Fluid (6) aufweisen und vorzugsweise Kunststoffpartikel sind, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus "Gummi, HDPE, PE, PP".
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Feststoffe der zweiten Feststoffart (5) eine größere Dichte als das Fluid (6) aufweisen und vorzugsweise Kunststoffpartikel sind, welche aus der Gruppe bestehend aus "ABS, PA, PC, PET, PMMA, POM, PS, PVC-U, PVC-P" ausgewählt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Feststoffe der ersten Feststoffart (4) mittels einer Siebscheibe (10), vorzugsweise ausgestattet mit einem Abstreifer (11), aus der Mischung aus Fluid (6) und Feststoffmischung (4,5) ausgetragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Feststoffe der zweiten Feststoffart (5) nach dem Absinken auf den Boden des Behälters (1) mittels einer Friktionsschnecke (8) ausgetragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Behälter (1) verwendet wird, welcher einen Zylindermantel (21) und einen mit dem Zylindermantel (21) verbundenen Zylinderboden (22,23) aufweist, wobei die Zylinderachse im wesentlichen vertikal orientiert ist, und wobei vorzugsweise der Zylinderboden (22,23) sich konisch in Richtung des Bodens (23) verjüngend ausgebildet ist, wobei dessen axiale Längserstreckung vorzugsweise 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, der Gesamthöhe des Behälters (1) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest im Bereich des Bodens (22,23) des Behälters (1) eine zur Strömung im Zylinderkernraum (B) orthogonale, vorzugsweise eine radiale, Strömung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Strömung im Zylinderkernraum (B) und/oder im Zylindermantelraum (A) mit der Maßgabe gewählt wird, dass Feststoffpartikel der zweiten Feststoffart (5) mit einer höheren Dichte als jene des Fluids eine Sinkgeschwindigkeit im Fluid (6) unterhalb der axialen Strömungsgeschwindigkeit aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Fluid (6) aus der Gruppe bestehend aus " Wasser, Schwertrüben, Leichttrüben, Wasser/Alkohol- Mischungen" ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Fluid (6) auf eine Temperatur von 0 bis 60°C, bevorzugt von 10 bis 50°C, besonders bevorzugt von 20 bis 40°C, eingestellt und vorzugsweise gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Volumenanteil der Feststoffmischung (4,5) 10 bis 60%, bevorzugt 20 bis 50%, besonders bevorzugt 30 bis 40%, des Gesamtvolumens des Behälterinhaltes beträgt.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einem Behälter (1), mit einem in dem Inneren des Behälters (1) angeordneten Rührorgan (2), mit Mitteln (10) zum Austragen einer ersten Feststoffart (4) aus dem Behälter (1), welche Mittel (10) im Bereich einer oberen Füllgrenze des Behälters (1) angeordnet sind, mit Mitteln (8) zum Austragen einer zweiten Feststoffart (5) aus dem Behälter (1), welche Mittel (8) im Bereich des Bodens (22,23) des Behälters (1) angeordnet sind, wobei das Rührorgan (2) durch Förderung zur Erzeugung einer kontinuierlichen Umwälzströmung eingerichtet ist, wobei die Förderung in vertikaler Richtung, insbesondere in einem Winkel von max. 30°, vorzugsweise 0 bis 5°, zur Vertikalen, erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Rührorgan (2) einen Wendelrührer (2) mit einer in einem Winkel von max. 30°, vorzugsweise 0 bis 5° zur Vertikalen stehenden Rotationsachse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Behälter einen Zylindermantel (21) und einen mit dem Zylindermantel (21) verbundenen Zylinderboden (22,23) aufweist, wobei die Zylinderachse in einem Winkel von max. 30°, vorzugsweise 0 bis 5°, zur Vertikalen steht.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Zylinderboden (23) sich konisch nach unten verjüngend ausgebildet ist, wobei die axiale Längserstreckung der konischen Verjüngung vorzugsweise 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, der gesamten axialen Längserstreckung des Behälters (1) beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei im Bereich der oberen Füllgrenze des Behälters (1) eine Siebscheibe (10), vorzugsweise mit einem Abstreifer (11), angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Siebscheibe (10) um eine oberhalb der oberen Füllgrenze des Behälters (1) angeordnete horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei der Abstand der Schwenkachse zur oberen Füllgrenze kleiner als der Radius der Siebscheibe (10) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die horizonzale Schwenkachse mit der Maßgabe angeordnet ist, dass die Siebscheibe (10) mit 10 bis 100%, vorzugsweise 25 bis 75%, insbesondere 40 bis 60%, ihrer Siebscheibenfläche in einem Winkel von 10 bis 80°, vorzugsweise 20 bis 70°, insbesondere 30 bis 60°, zur Oberfläche eines bis zur oberen Füllgrenze in den Behälter (1) eingefüllten Fluides (6) eintauchbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Mittel (8) zum Austragen der zweiten Feststoffart (5) als Friktionsschnecke (8) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei das Rührorgan (8) zusätzlich ein Rührelement (9) zur Erzeugung einer im wesentlichen radialen Strömung an seinem unteren Ende trägt.