DE102007060600A1

DE102007060600A1 - Verfahren zur Konditionierung und Zerkleinerung wertstoffhaltiger Abfälle und Rohrschwingmühle

Info

Publication number: DE102007060600A1
Application number: DE102007060600A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Dr.-Ing. Jäckel; Willi Dipl.-Ing. Künzel; Arno Wilhelm Dipl.-Ing. Rodenbeck
Original assignee: BEIRO ENTERPRISE KG - INNOVATIVE UMWELTTECHNIK; BEIRO ENTPR KG INNOVATIVE UMWE
Current assignee: BEIRO ENTERPRISE KG - INNOVATIVE UMWELTTECHNIK; BEIRO ENTPR KG INNOVATIVE UMWE
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Rohrschwingmühle zur Konditionierung und Zerkleinerung von wertstoffhaltigen Abfällen, insbesondere von kunststoffhaltigen Produkten aus mechanisch-biologischen Anlagen, die für eine weitere stoffliche Verwertung als Wertstoff, beispielsweise in Vergasungs-, Verbrennungs- oder Verdieselungsanlagen, vorgesehen sind, welche einen rohrförmigen Mahlraum (1) mit einer Aufgabe- (2) und einer Austragsöffnung (3), deren Öffnungsweite (4) ca. 20 bis 70% des Durchmessers (5) des rohrförmigen Mahlraums (1) beträgt, und Stäbe (6) im Inneren des rohrförmigen Mahlraums (1), deren Länge (7) 80 bis 98% der Länge (8) des rohrförmigen Mahlraums (1) beträgt, aufweist. Die Erfindung hat den Vorteil, daß es mit dem Verfahren und der Rohrschwingmühle dieser Art möglich ist, wertstoffhaltige Abfallgemische mit überwiegend nicht-sprödem Stoffverhalten, insbesondere kunststoffhaltige Abfälle, kontinuierlich und ohne Zuhilfenahme von Versprödungsmitteln (z. B. flüssige Gase) so zu zerkleinern und umzuformen, daß eine Weiterverarbeitung im Rahmen einer rohstofflichen Verwertung ohne weiteres möglich ist, ohne daß sich das Aggregat zusetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des ersten Patentanspruches und eine Rohrschwingmühle.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Rohrschwingmühle sind geeignet zur Konditionierung von wertstoffhaltigen Abfällen mit überwiegend nicht-sprödem Stoffverhalten, insbesondere Kunststoffen, die im Rahmen der Aufbereitung in mechanisch-biologischen Anlagen (MBA) gewonnen werden und als Wertstoff in der Industrie, beispielsweise in Vergasungs-, Verbrennungs- oder in Verdieselungsanlagen rohstofflich verwertet werden sollen.
Die bei der Aufbereitung der kunststoffhaltigen Abfälle in MBA anfallenden Produkte zeichnen sich durch eine komplizierte stoffliche Zusammensetzung aus und weisen stark unregelmäßige Stückformen mit breiten Stückgrößenverteilungen auf, die für eine rohstoffliche Verwertung unvorteilhaft sind. Daher ist es wünschenswert, diese Produkte einerseits weiter zu zerkleinern, andererseits aber auch hinsichtlich einer Verwertung günstigere Stückformen herzustellen, wobei die mittlere Hauptabmessung im Bereich von < 3...10 mm liegen sollte. Für diese Zerkleinerungsaufgabe sind unterschiedliche Zerkleinerungsaggregate mit meist schneidender bzw. scherender Grundbeanspruchung denkbar.
In DE-OS 4306781 A1 sind ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von kunststoffhaltigen Müllgemischen beschrieben, in der unterschiedliche Zerkleinerungsaggregate eingesetzt sind. Denkbar sind aber auch Prallbrecher, Hammerbrecher bzw. Trommelmühlen mit Prall- bzw. Schlagbeanspruchung wie diese auch in DE-PS 2516014 C3 ; DE-PS 3128559 C2 ; DE-OS 2254844 genannt sind, wobei aufgrund der elastisch-plastischen Materialeigenschaften von kunststoffhaltigen Abfällen Rohrschwingmühlen in ihrer herkömmlichen Bauweise allgemein als ungeeignet angesehen werden (s. HÖFFL: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, 1985, S. 255ff.)
Herkömmliche Rohrschwingmühlen weisen miteinander verbundene, rohrförmige Mahlräume auf, die jeweils eine oder mehrere Aufgabe- bzw. Austragsöffnungen besitzen und in denen Mahlkörper vorhanden sind, die in der Regel kugelförmig ausgeführt sind, aber auch Stab- oder Scheibenform haben können (s. HÖFFL: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, 1985, S. 262). Dabei können mehrere rohrförmige Mahlräume parallel nebeneinander und übereinander, aber auch hintereinander angeordnet sein. Die rohrförmigen Mahlräume werden durch Unwuchtantriebe in Schwingungen versetzt, wobei das Mahlgut nach Zuführung über eine Aufgabeöffnung durch den rohrförmigen Körper bis zu einer siebförmigen Vorrichtung, die die Mahlkörper zurückhält, transportiert wird und dann den rohrförmigen Mahlraum über eine Austragsöffnung verläßt (s. HÖFFL: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, 1985, S. 262, Bild 4.342). Im rohrförmigen Mahlraum findet eine Zerkleinerung und ggf. Umformung des Aufgabegutes statt, wobei bei Mahlgütern mit überwiegend sprödem Stoffverhalten auch unregelmäßige Formen abgearbeitet werden. Demgegenüber zeigen Erfahrungen aus der Aufbereitung kunststoffhaltiger Abfälle, daß Mahlgüter mit nicht-sprödem Stoffverhalten in herkömmlichen Rohrschwingmühlen nicht umgeformt oder zerkleinert sondern von der Mahlkörperfüllung eingefangen werden, wobei praktisch kein Austrag dieser Teilchen mehr erfolgt, weil das Austragsrost bzw. die Austragsöffnung zusetzt. Aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit und der z. T. über die Erweichungstemperatur steigenden Temperaturen im Mahlraum verbinden sich die Kunststoffpartikel miteinander und bilden mit den Mahlkörpern ständig wachsende, größere Agglomerate bis die Mahlraumfüllung komplett bewegungsunfähig ist und die Rohrschwingmühle zur Entfernung des Mahlrauminhalts abgeschaltet werden muß. Nach diesen Erfahrungen bei der Verarbeitung der weitestgehend nicht-spröden Kunststoffgranulate oder -abfälle mit Rohrschwingmühlen ist die Fachwelt zur grundsätzlichen Erkenntnis gekommen, daß konventionelle Rohrschwingmühlen mit Ein- und Austragsrosten zur Zerkleinerung oder Konditionierung wertstoffhaltiger Kunststoffabfälle grundsätzlich nur dann eingesetzt werden können, wenn es gelingt, die Aufgabegüter mittels kryogener Vorbehandlung ausreichend zu verspröden wie das auch aus DE-OS 2101739 hervorgeht. Da die extrem energieintensive Vorbehandlung in der Regel nicht wirtschaftlich darstellbar ist, werden konventionelle Rohrschwingmühlen für derartige Zerkleinerungsaufgaben aber nicht eingesetzt. Da dieser Mühlentyp von den im Mahlraum initiierten Beanspruchungsarten her allerdings grundsätzlich geeignet erscheint, flache, flächige Teilchen mit großen Oberflächen zu erzeugen, wurden entgegen der herrschenden Meinung der Fachwelt Untersuchungen mit einer modifizierten Rohrschwingmühle durchgeführt.
Dabei bestand die Aufgabe, ein Verfahren und ein Aggregat zu entwickeln, mit denen die Konditionierung werthaltiger Kunststoffabfälle so erfolgen kann, daß ein Produkt entsteht, welches eine möglichst große, gut angreifbare Oberfläche für die rohstoffliche Weiterverarbeitung z. B. im Rahmen einer Verdieselung aufweist.
Diese Aufgabe wurde mit einem Verfahren entsprechend den Merkmalen des ersten Patentanspruches und einer Rohrschwingmühle nach den Merkmalen des Anspruches 3 gelöst.
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß zur Konditionierung und Zerkleinerung von wertstoffhaltigen Abfällen, insbesondere von kunststoffhaltigen Produkten aus mechanisch-biologischen Anlagen, die für eine stoffliche Verwertung als Wertstoff, beispielsweise in Vergasungs-, Verbrennungs- und Verdieselungsanlagen eingesetzt werden sollen, diese einer mechanischen Beanspruchung so lange ausgesetzt werden, bis der Kunststoff erweicht und durch weitere Beanspruchung platte, münzenförmige Teile entstehen, die danach der mechanischen Beanspruchung entzogen werden. Die mechanische Beanspruchung kann dann beendet werden, wenn die erweichten Teile eine bestimmte Größe erreicht haben. Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, daß sich derartige mechanische Beanspruchung in den rohrförmigen Mahlräumen einer Rohrschwingmühle dann erreichen läßt, wenn diese Rohrschwingmühlen mit stabförmigen Mahlkörpern gefüllt sind. Erstaunlicherweise tritt dann bei wertstoffhaltigen Abfällen keine Zerkleinerung der kunststoffhaltigen Produkte ein, sondern eine Konditionierung, die durch die Auswahl geeigneter Mahlstangen so gesteuert werden kann, daß platten- und münzenförmige Kunststoffteile entstehen, die als Wertstoff in Vergasung-, Verbrennungs- und Verdieselungsanlagen geeignet sind. Selbstverständlich findet für andere Komponenten wertstoffhaltiger Abfälle eine Zerkleinerung statt. Dem zu erreichenden Konditionierungs- und Zerkleinerungsziel entsprechend ist die Rohrschwingmühle so auszugestalten, daß die vorgesehene Konditionierung stattfinden kann.
Deshalb sieht die erfindungsgemäße Lösung weiterhin eine Rohrschwingmühle zur Konditionierung wertstoffhaltiger Abfälle, insbesondere von Kunststoffabfällen aus mechanisch-biologischen Anlagen, vor, wobei ein rohrförmiger Körper mit einer Aufgabe- und einer Austragsöffnung versehen ist, die eine im Vergleich zum Mahlraumdurchmesser sehr große Öffnungsweite aufweist. Diese Öffnungsweite kann 20 bis 70% des Durchmessers des rohrförmigen Mahlraumes betragen, wobei 40 bis 60% vorteilhaft sind und 45 bis 55% sich als besonders vorteilhaft erwiesen haben. Die Öffnungen für die Aufgabe und Austrag des Gutes können quadratisch, rechteckig oder rund sein.
Weiterhin sind im Inneren des rohrförmigen Mahlraums vergleichsweise lange Stäbe eingesetzt, die 80–98% der Länge des rohrförmigen Körpers annehmen können. Dabei kann es sich um Rundmaterial oder Rohre aus Stahl handeln, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Stäbe oder Rohre weitestgehend gerade sind und mit einem Profil ähnlich von Moniereisen (Betonbewehrung) ausgeführt sind. Vorteilhaft ist es, wenn die rohrförmigen oder stabförmigen Körper einen runden Querschnitt aufweisen, wobei das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Stäbe/Rohre und dem rohrförmigen Mahlraum 1:5 bis 1:50 betragen kann.
Die erfindungsgemäße Lösung verzichtet auf Vorrichtungen, die darauf gerichtet sind, Mahlgut und Mahlkörperfüllung vor dem Verlassen der Mühle voneinander zu trennen. Das ist aufgrund der Stablänge auch nicht möglich, so daß das Mahlgut, nachdem es im rohrförmigen Mahlraum beansprucht wurde, diesen nach seinem Transport zur Austragsöffnung ungehindert wieder verlassen kann. Infolge einer definierten Schwingungserregung bewirken die Stäbe, die 20 bis 60% des Mahlraumvolumens einnehmen können, im Mahlrauminneren eine Druck-Schubbeanspruchung mit reibenden und schlagenden Komponenten, wobei der Kunststoff bei Betriebstemperatur der Rohrschwingmühle langsam erweicht, zu platten, münzenförmigen Teilen geformt und durch die mitgeführten Verunreinigungen im Abfallmaterial praktisch zerschlissen wird.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Rohrschwingmühle mit einer Amplitude zwischen 5 bis 12 mm, vorzugsweise 8 mm, betrieben wird. Die Schwingfrequenz kann 15...50 Hz betragen.
Im Folgenden wird die Erfindung an einer Figur und einem Ausführungsbeispiel und einer Figur näher erläutert.
Die 1 zeigt die erfindungsgemäße Rohrschwingmühle in zwei Ansichten. Der rohrförmigen Mahlraum 1 weist eine Aufgabeöffnung 2 und einer Austragsöffnung 3 auf, deren Öffnungsweite 4 50% des Durchmessers 5 des rohrförmigen Mahlraums 1 beträgt. Die im Inneren angeordneten Stäbe 6 aus Rundmaterial weisen eine Länge 7 von ca. 95% zur Länge 8 des rohrförmigen Mahlraums 1 auf.
Mit der Rohrschwingmühle dieser Art ist es möglich, wertstoffhaltige Abfallgemische mit überwiegend nicht-sprödem Stoffverhalten, insbesondere kunststoffhaltige Abfälle, kontinuierlich und ohne Zuhilfenahme von Versprödungsmitteln (z. B. flüssige Gase) so zu zerkleinern und umzuformen, daß eine Weiterverarbeitung im Rahmen einer rohstofflichen Verwertung ohne weiteres möglich ist, ohne daß sich das Aggregat zusetzt.

1: Rohrförmiger Mahlraum
2: Aufgabeöffnung
3: Austragsöffnung
4: Öffnungsweite
5: Durchmesser von 1
6: Stab
7: Länge des Stabes
8: Länge von 1
9: Profil des Stabes 6
10: Stabdurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4306781 A1 [0004]
- DE 2516014 C3 [0004]
- DE 3128559 C2 [0004]
- DE 2254844 [0004]
- DE 2101739 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- s. HÖFFL: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, 1985, S. 255ff. [0004]
- s. HÖFFL: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, 1985, S. 262 [0005]
- s. HÖFFL: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, 1985, S. 262, Bild 4.342 [0005]

Claims

Verfahren zur Konditionierung und Zerkleinerung von wertstoffhaltigen Abfällen, insbesondere von kunststoffhaltigen Produkten aus mechanisch-biologischen Anlagen, die für eine weitere rohstoffliche Verwertung als Wertstoff, beispielsweise in Vergasungs-, Verbrennungs- oder Verdieselungsanlagen, vorgesehen sind, gekennzeichnet dadurch, daß Die mechanische Beanspruchung in einem rohrförmigen Mahlraum einer Rohrschwingmühle mit stabförmigen Mahlkörpern so lange erfolgt, bis der Kunststoff erweicht, durch weitere Beanspruchung platte, münzenförmige Teile entstehen, die aus dem Mahlraum ausgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Beanspruchung entstandenen Gutteilchen nach Erreichen einer bestimmten Größe aus dem Mahlraum ausgebracht werden.
Rohrschwingmühle zur Konditionierung und Zerkleinerung von wertstoffhaltigen Abfällen, insbesondere von kunststoffhaltigen Produkten aus mechanisch-biologischen Anlagen, die für eine weitere rohstoffliche Verwertung als Wertstoff, beispielsweise in Vergasungs-, Verbrennungs- oder Verdieselungsanlagen, vorgesehen sind, gekennzeichnet durch – einen rohrförmigen Mahlraum (1) mit einer Aufgabe-(2) und einer Austragsöffnung (3), deren Öffnungsweite (4) ca. 20 bis 70% des Durchmessers (5) des rohrförmigen Mahlraums (1) beträgt und – Stäbe (6) im Inneren des rohrförmigen Mahlraums (1), deren Länge (7) 80 bis 98% der Länge (8) des rohrförmigen Mahlraums (1) beträgt.
Rohrschwingmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsweite (4) von Aufgabe (2) – und Austragsöffnung (3) 40 bis 60, vorzugsweise 45 bis 55%, des Durchmessers (5) des rohrförmigen Mahlraums (1) beträgt.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe (2)- und Austragsöffnung (3) quadratisch, rechteckig oder rund ausgeführt sind.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere rohrförmige Mahlräume (1) nebeneinander, übereinander oder nacheinander angeordnet sind.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (6) gerade, mit einem Profil (9) auf ihrer Oberfläche und aus einer Stahllegierung ausgeführt sind.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des rohrförmigen Körpers (1) mit einem Volumen von 20 bis 60% mit Stäben (6) gefüllt ist.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Stabdurchmesser (10) zum Durchmesser des rohrförmigen Körpers (5) zwischen 1:5 bis 1:50 liegt.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer Amplitude zwischen 5 bis 12 mm, vorzugsweise 8 mm, betrieben wird.
Rohrschwingmühle nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer Frequenz von 15...50 Hz, vorzugsweise 25 Hz betrieben wird.