-
Es
sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt mittels derer schwere
von leichten Stoffen aus Stoffgemischen getrennt werden. Diese Verfahren und
Vorrichtungen arbeiten überwiegend
auf der Basis von Flotationsverfahren, bei denen infolge der Schwerkraft
schwerere Stoffe auf einen Boden im Flotationsgefäß sich absetzen
und von dort in einen Sammelbehälter
ausgetragen werden. Die leichteren Stoffe schwimmen auf und werden
von der Oberfläche
der Flotationsflüssigkeit
in ein Auffangbehältnis abgeführt. Zur
Unterstützung
des Trennvorgangs wird bei diesen Verfahren und Vorrichtungen die
Flotationsflüssigkeit
meist in eine gezielte Vibration über Einrichtungen versetzt,
die eine solche Vibration in ihrer Intensität steuerbar machen. Zur Verbesserung der
Trennwirkung ist bei diesen Verfahren auch geläufig Chemikalien einzusetzen,
die die Oberflächenspannung
auf den zu trennenden Materialien verändern. Diese Methode wird insbesondere
bei der Trennung unterschiedlicher Kunststoffe eingesetzt.
-
Diese
Verfahren und Vorrichtungen sind aufwendig und zeitraubend und damit
für viele
Anwendungsbereiche auch viel zu teuer, da es sich hier um Verfahren
und Vorrichtungen handelt, die für
die Aufbereitung von Abfallstoffen eingesetzt werden und die wiedergewonnenen
Rohstoffe für
die verarbeitende Industrie in vielen Fällen zu teuer würden.
-
Die
Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine Vorrichtung zu schaffen,
mittels der schwere und leichte Stoffe eines Stoffgemenges in einfacher
und kostengünstiger
Weise voneinander getrennt werden können, ohne die Notwendigkeit
einer langen Verweildauern in einem Flotationstank oder den Einsatz von
Chemikalien, um so bereits durch eine grobe Vortrennung von weiterverwertbaren
Stoffen nach Sortenart zu erreichen, damit eine Feintrennung der Werkstoffe
auf eine verringerte Menge an Stoffanteilen konzentriert und die
gesamte Verfahrensablaufkette kostengünstig, da weniger zeitaufwendig
gestaltet werden kann.
-
Die
Erfindung schlägt
zur Lösung
dieser Aufgabe ein Gegenstrom-Wirbelschichtverfahren vor, bei dem
das zu trennende Schüttgut
seitlich über
einen Einfüllschacht
in einen Flüssigkeitsstrom,
entgegen der Strömungsrichtung
einer Trennflüssigkeit, eingeführt wird.
Stromauf der Einmündung
für das
zu trennende Schüttgut
wird der Flüssigkeitsstrom durch
geeignete Maßnahmen
verwirbelt, sodass das zu trennende Schüttgut auf einen stark verwirbelten Flüssigkeitsstrom
trifft. Die schweren Stoffanteile fallen gegen die Strömungsrichtung
der Trennflüssigkeit
durch die Wirbelschicht hindurch in einen Sammelbehälter, die
Leichtanteile schwimmen auf der Wirbelschicht auf und werden von
dort abgezogen und in einen Leichtstoffsammelbehälter abgeführt.
-
Die
Verwirbelung des Flüssigkeitsstroms kann
bereits durch ein Wellrohr, das den Strömungskanal bildet, oder eine
raue Oberfläche
dieses Kanals hervorgerufen werden. Die Rillen an der Wandung des
Strömungskanals,
der das Fallrohr bildet, werden Verwirbelungen der Trennflüssigkeit
hervorgerufen. Ähnliches
können
kann auch durch Einbauten oder andere Rauhigkeit erzeugende Elemente
auf der Innenfläche
des Strömungskanals,
erreicht werden. Ein größerer und
effizienterer Grad an Verwirbelung kann durch entsprechende Strömungsführung und
den zusätzlichen
Einbau von Verwirbelungselementen in den Strömungskanal erreicht werden.
Bei Einbauten ist darauf zu achten, dass keine unzulässige Einengung
des Strömungsquerschnittes
erfolgt und damit eine Verstopfung durch rückstauendes Schüttgut eintritt.
-
Um
zu vermeiden, dass absinkende, schwerere Stoffpartikel auf zu starken
Gegenstrom der Trennflüssigkeit
treffen und hochgespült
werden, ist ein Regelorgan in das Druckrohr stromab der Trennflüssigkeitspumpe
vorgesehen. Zum Zwecke der Intensivierung der Verwirbelung der Trennflüssigkeit umschließt zweckmäßigerweise
ein Ringkanal das Fallrohr (Strömungskanal)
unterhalb der Einmündung
des Einfüllschachtes
für das
Schüttgut,
in den die Druckleitung für
die Trennflüssigkeit
einmündet. Aus
diesem Ringkanal führen
Eintrittsöffnungen
für die
Trennflüssigkeit
in das Fallrohr sinnvollerweise in der Form, dass diese Eintrittöffnungen
tangential, nach oben, d. h. stromabgerichtet weisen und jeweils paarweise
gegeneinander ausgerichtet einen Drall erzeugend, vorgesehen sind.
Hierdurch wird eine maximale Wirbelströmung im Fallrohr erzeugt und das
zugeführte
Schüttgut
aufgeschlüsselt
und die Leichtstoffe mit dem so erzeugten Wirbel nach oben zum Austragkanal
befördert
werden. Zur Erhöhung der
Verwirbelung kann man die Einleitung des Flüssigkeitsstroms auch in mehrere
Einzelstränge
aufteilen und diese tangential gegenläufig in das Fallrohr einmünden lassen.
-
Mit
dem in die Zufuhrleitung für
die Trennflüssigkeit
eingebauten Regelorgan kann nicht nur die Zufuhrmenge und sondern
auch der Druck der Trennflüssigkeit
variabel an den Bedarf angepasst werden. Eine solche Mengen- und
Druckanpassung der Trennflüssigkeit
ist notwendig um den sich ändernden
Gegebenheiten in der Zusammensetzung des Schüttgutes Rechnung zu tragen.
Eine solche Anpassung kann manuell oder über eine automatisch arbeitende
Steuereinrichtung erfolgen, die mittels Sensoren die Schüttgutzusammensetzung
erfasst.
-
Die
Einmündung
des Beschickungskanals für
das zu trennende Stoffgemenge liegt ebenfalls seitlich am Fallrohr
oberhalb der Verwirbelungszone und die Ableitung des durch die Verwirbelung
erzeugten Schaums, zusammen mit den darin enthalten Feinstoffen
erfolgt über
einen Kanal der oberhalb der Beschickungseinmündung vom Fallrohr (Strömungskanal)
abzweigt.
-
Figurenbeschreibung
-
In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
dargestellt, die einen Strömungskanal
(25), im weiteren Text auch als Fallrohr bezeichnet, aufweist. An
diesen Strömungskanal
(25) schließt
unter einem spitzen Winkel zur Längsachse
des senkrecht ausgerichteten Strömungskanals
(25) in Fallrichtung ein Einfüllschacht (10) stromauf
einer im Strömungskanal
(25) erzeugten Wirbelschichtzone (9) an. Über den
Einfüllschacht
(10) wird Schüttgut
(11), das sich aus einem Konglomerat unterschiedlicher
Stoffe aus der Abfallentsorgung zusammensetzt und das vor dem Einfüllen in
den Einfüllschacht
(10) in einer Shredder- oder ähnlichen Anlage zur Stoffzerkleinerung
behandelt wurde. Dieses Schüttgut
(11) gelangt im Bereich der Wirbelschichtzone (9)
in den Strömungskanal
(25) und fällt
infolge der Schwerkraft durch die Wirbelschichtzone (9)
mit Ausnahme von Leichtstoffen (14), die in einem in der
Wirbelschichtzone (9) gebildeten Schaum (12) nach
oben getragen und über
einen Austragkanal (13) in einen Leichtstoffsammelbehälter (15),
abgeführt
werden. Der Leichtstoffsammelbehälter
weist einen Siebboden (23) auf, auf dem sich die Leichtstoffe
(14) absetzen, von wo sie zur weiteren Behandlung über eine
Austragschleuse (16) abgeführt werden können. Die schweren
Stoffe (20) fallen durch die Wirbelschichtzone hindurch
in einen Schwerstoffsammelbehälter (21)
und lagern sich dort ebenfalls auf einem Siebboden (22)
ab. Von dort können
sie über
eine Austragschleuse (26) zur weiteren Behandlung abgeführt werden.
Als Trennflüssigkeit,
die über
eine Hochdruckpumpe (2) aus einem Reservoir (1)
in einen Ringkanal (5) gefördert wird, verwendet man normales
Wasser, das normalerweise keinerlei chemischer oder physikalischer
Vorbehandlung unterworfen ist. Mengen- und Druckregulierung erfolgt
mittels eines stromab der Hochdruckpumpe (2) in die Förderleitung
(3) eingebauten Regelventils (4) von Hand oder automatisch,
wobei als Parameter der Durchsatz von Schüttgut (11) und die
Trennqualität
dienen. Unterhalb der Siebböden
(22 und 23) in den Sammelbehältern (15 und 21)
wird die abgeschiedene Trennflüssigkeit
(1) aus den jeweiligen Sammelbecken (19) für Leicht-
und Schwerstoffe über
Rückführleitungen (17)
und den zugehörigen
Steuerventilen (18 und 24) in das Reservoir (1)
für die
Trennflüssigkeit
zurückgeleitet
werden.
-
Zur
Erzeugung der Wirbelzone (9) sind im Strömungskanal
(25), stromab der Einmündungen für die Trennflüssigkeit
Einbauten (8) vorgesehen, die z. B. aus Einrichtungen zur
Vergrößerung der Oberflächenrauhigkeit
des Strömungskanals,
wirbelerzeugenden Einbauten im Strömungskanal, soweit diese nicht
zu einer unzulässigen
Verengung des Strömungskanalquerschnittes
führen,
oder durch entsprechende Gestaltung der Zuordnung und Ausrichtung
der, gegen die Fallrichtung des Schüttgutes (11) weisenden
Eintrittsdüsen
(6) für
die Trennflüssigkeit.
Sinnvollerweise können
auch mehrere dieser zur Wirbelbildung notwendigen Maßnahmen
miteinander kombiniert werden. Die Eintrittsdüsen (6), über die
Trennflüssigkeit
in den Strömungskanal
(25) eingeführt
wird, werden mit Trennflüssigkeit
aus einem Ringkanal (5) versorgt, der konzentrisch um den Strömungskanal
(25) unterhalb der Wirbelschichtzone (9) angeordnet
ist und über
die Leitung (3) mit dem Reservoir (1) für die Trennflüssigkeit
in Verbindung steht.
-
2 ist
ein Schnitt A–B
durch den Ringkanal (5) und den Strömungskanal (25) in
Höhe der
Eintrittsdüsen
(6) in Längsrichtung
und zeigt die zweckmäßige Anordnung
und Lage dieser Düsen,
sowie die Neigung der Düsen
(6) zur Horizontalen entgegen der Fallrichtung des Schüttguts (11).
Zur Steigerung der Effizienz können
die Düse
von der Düseneintrittsöffnung (am
Ringkanal (5)) zur Düsenaustrittsöffnung (im
Strömungskanal/25))
hin einen sich verjüngenden
Querschnitt aufweisen, d. h. der Querschnitt nimmt zum Düsenaustrittsende
hin ab.
-
3 zeigt
in einem Schnitt C–D
in der Horizontalen und lässt
die Winkeldrehung der Düsen
(6') in
der Horizontalen gegen den Uhrzeigersinn und die Winkeldrehung der
nächst
folgenden Düse
(6') erkennen,
die im Uhrzeigersinn gedreht ist. Diese Zuordnung der Düsen (6' und 6'') setzt sich über den gesamten Umfang des
Strömungskanals
(25) in gleicher Weise fort. Dieser Winkeldrehung in der
Horizontalen im und gegen den Uhrzeigersinn der Düsen (6)
ist die in 2 gezeigte Düsenneigung zur Vertikalen hin überlagert,
sodass gegen die Fallrichtung des Schüttguts (11) eine Wirbelströ mung im
Strömungskanal
(25) auf das Schüttgut
(11) trifft, dieses auseinanderreißt und Leichtstoffe wieder
nach oben befördert.
-
4 zeigt
die Anordnung von mehreren solcher Trennvorrichtungen in Reihe hintereinander und
parallel zueinander. Dies hat den Zweck größere Mengen an Abfallgut gleichzeitig
zu verarbeiten. Die Kapazität
einer Anlage ist begrenzt durch die Möglichkeit der Erzeugung einer
hinreichend großen
und damit wirksamen Auftriebskraft der Trennflüssigkeit gegen das im Strömungskanal
(25) nach unten fallende Schüttgut (11). Bei zu
geringer Auftriebskraft der Trennflüssigkeit und zu großer Schüttgutmenge besteht
die Gefahr, dass die Trennung von Schwer- und Leichtstoffen nicht
in zufriedenstellendem Umfang erfolgt, da das Schüttgut zu
schnell und nur wenig getrennt durch die Wirbelschicht fällt. Daher
ist eine genaue Abstimmung zwischen Trennflüssigkeitszufuhr und -druck
mit der Schüttgutmenge
unerlässlich.
-
- 1
- Trennflüssigkeits-(Wasser-)Reservoir
- 2
- Druckpumpe
zur Förderung
von Trennflüssigkeit
(Wasser)
- 3
- Saugrohr
- 4
- Regelventil
in Frischtrennflüssigkeits-(-wasser-)Zuführung
- 5
- Ringkanal
für Trennflüssigkeits-(Wasser-)Zuführung und
Verteilung
- 6
- Trennflüssigkeits-(Wasser-)Eintrittsöffnungen in
den Strömungskanal
(das Fallrohr) (25), mit (6') und (6'')
sind die Drehung der Düsen
(6) in der Horizontalebene im und gegen den Uhrzeigersinn
gekennzeichnet
- 7
- Trennflüssigkeits-(Wasser-)Strom
entgegen dem Schüttgut
(11)
- 8
- Wirbelerzeuger
(raue Wandoberfläche)
- 9
- Wirbelschichtzone
- 10
- Einfüllschacht
für Schüttgut (11)
- 11
- Schüttgut (Konglomerat
eines Stoffgemenges)
- 12
- Schaum
vermengt mit Leichtstoffen aus dem Schüttgut
- 13
- Austragkanal
- 14
- Leichtstoffe
- 15
- Leichtstoffsammelbehälter
- 16
- Austragschleuse
für Leichtstoffe
mit Regelventil
- 17
- Rückführleitung
für Trennflüssigkeit(-wasser)
- 18
- Regelventil
in der Rückführleitung
- 19
- Sammelbecken
für Trennflüssigkeit(-wasser)
- 20
- Schwerstoffe
- 21
- Sammelbehälter für Schwerstoffe
mit Auffangbecken für
Trennflüssigkeit(-wasser)
- 22
- Siebboden
im Sammelbehälter
(21)
- 23
- Siebboden
im Leichtstoffsammelbehälter
(15)
- 24
- Regelventil
in der Rückführleitung
(17) für Trennflüssigkeit(-wasser)
zum Trennflüssigkeits-(Wasser-)Reservoir
- 25
- Strömungskanal
(Fallrohr)
- 26
- Austragschleuse
für Schwerstoffe