DE102015101506A1

DE102015101506A1 - System und Verfahren zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen

Info

Publication number: DE102015101506A1
Application number: DE102015101506.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter aufweisen, wobei das Verfahren die Schritte Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) mit zumindest einem Leiter (12, 22, 32), insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen (42) versehenen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30); Kältebehandlung des zumindest eines Kabelstrangabschnittes (10, 20, 30) mit einem Kühlfluid (130), wobei eine Zieltemperatur derart gewählt wird, dass eine Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) des zumindest eines Leiters (12, 22, 32) des Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) zumindest abschnittsweise versprödet wird; zumindest abschnittweises Lösen der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) vom Leiter (12, 22, 32) durch mechanische Einwirkung; und stoffliche Trennung durch Separieren von Werkstofffraktionen des Leiters (12, 22, 32) und der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) sowie Lösen der Verunreinigungen (42) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Kältemittels, insbesondere eines auf Basis eines Industriegases oder eines technischen Gases erzeugten verflüssigten Kühlfluids (130), zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter aufweisen, wobei eine stoffliche Trennung durch Separierung von Werkstofffraktionen des Leiters und der Ummantelung erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung ein korrespondierendes System zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Verwendung eines Kältemittels, insbesondere eines auf Basis eines Industriegases oder eines technischen Gases erzeugten verflüssigten Kältemittels, bei der Durchführung eines solchen Verfahrens.
Verwendung eines Kältemittels, insbesondere eines auf Basis eines Industriegases oder eines technischen Gases erzeugten verflüssigten Kältemittels, bei der Durchführung eines Verfahrens gemäß zumindest einem der vorstehend genannten Aspekte.
Die Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus gebrauchten oder verbrauchten Gütern – auch bezeichnet als Recycling – gewinnt eine stetig zunehmende Bedeutung im wirtschaftlichen Umfeld. Dies gilt insbesondere für Länder und Regionen mit begrenzten Rohrstoffressourcen und/oder Energieressourcen. Vor dem Hintergrund steigender Metallpreise sowie steigender Preise zur Energieerzeugung gewinnt das Recyceln von Metallen eine stetig zunehmende Bedeutung.
Beträchtliche Mengen von Metallen, insbesondere von Kupfer und vergleichbaren leitfähigen Metallen, sind in Kabeln, also elektrischen Leitern bzw. elektrischen Verbindern, enthalten. Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Silber oder silberhaltige Legierungen haben in jüngerer Vergangenheit Preissteigerungen erfahren. Somit weisen etwa auch Altkabel, also gebrauchte bzw. benutzte oder verbrauchte Kabel, einen gewissen Wert auf, sofern man die darin enthaltenen Metalle mit zumindest hinreichender Reinheit gewinnen und weiterverarbeiten kann.
Im Sinne der vorliegenden Offenbarung soll unter einem Kabel oder Kabelstrang zumindest ein Teilabschnitt eines elektrischen Verbinders verstanden werden, der zumindest einen (elektrischen) Leiter aufweist, gegebenenfalls eine Mehrzahl elektrischer Leiter. Jeder Leiter kann aus einer Mehrzahl dünner Einzeldrähte bestehen. Ein solcher Leiter wird auch als Litze bezeichnet. Daneben sind auch massive Leiter bekannt, deren Querschnitt einstückig ausgebildet ist, die also aus lediglich einem Filament oder Strang bestehen. Ferner weisen Kabel im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine äußere Schutzschicht auf, die als Ummantelung bezeichnet wird. Die Schutzschicht dient vorrangig zur elektrischen Isolation oder als Schutzhülle für den oder die Leiter des Kabels. Sofern das Kabel eine Mehrzahl von Leitern aufweist, können diese ebenso jeweils mit einer eigenen Isolierung oder Ummantelung versehen sein. Demgemäß kann ein Kabel mit mehreren Leitern – auch als mehradriges Kabel bezeichnet – für seine Einzelleiter eine innere Ummantelung oder Isolierung sowie insgesamt eine äußere Ummantelung oder Isolierung aufweisen. Kabel haben allgemein runde, insbesondere kreisförmige Querschnitte. Es sind jedoch auch Kabel bekannt, die Querschnitte aufweisen, die von einer reinen Kreisform abweichen, etwa ovale Querschnitte, zumindest annähernd eckige Querschnitte oder dergleichen.
Ummantelungen oder Isolierungen von Leitern können grundsätzlich aus bekannten Kunststoffwerkstoffen gebildet sein. Hierzu gehören etwa Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Silikonwerkstoffe, Polytetrafluorethylen (PTFE) und ähnliche Polymerwerkstoffe. Ferner können insbesondere mehradrige Kabel Füllstoffe oder Trennstoffe in Pulverform aufweisen, wie etwa Talkum, Glimmer, Graphit, Silikatwerkstoffe oder dergleichen. Auch die Füllstoffe können sich bei Recycling bzw. bei der Sekundärnutzung von Altkabeln als problematisch erweisen. Beispielhafte Ausgestaltungen von Kabeln im Sinne der vorliegenden Offenbarung sind etwa der DE 44 20 328 A1 , der DE 100 36 610 A1 sowie der EP 1 863 040 A2 entnehmbar.
Im Sinne dieser Erfindung sollen unter Kabeln jedoch auch strangförmige Zugmittel verstanden werden, die aus Metallsträngen und einer schützenden Ummantelung gebildet sind. Hierbei kann es sich insbesondere um Zugseile, Tragkabel oder Ähnliches handeln. Derartige Kabel werden beispielsweise in der Fördertechnik, etwa im Kranbau, im Baugewerbe, etwa als Stützteile, beim Brückenbau, sowie allgemein als Spannseile verwendet. Ferner wird auf Tragseile bzw. Zugseile für Fahrstühle, Seilbahnen, Luftseilbahnen, Skilifte und Ähnliches verwiesen. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann daher unter einem Leiter auch ein Zugstrang aus einem Metallwerkstoff verstanden werden. Auch primär zu Transportzwecken bzw. Kraftübertragungszwecken eingesetzte Kabel können mit Verunreinigungen oder Verschmutzungen versehen sein, die das Recycling erschweren.
Die vorliegende Offenbarung befasst sich insbesondere mit dem Recycling von verschmutzten oder mit Verunreinigungen versehenen Kabelsträngen. Derartige Kabel oder Kabelstränge dürfen je nach Art und Grad der Verschmutzung oder Verunreinigung nicht ohne Weiteres mittels bekannter Verfahren recycelt werden. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf den Europäischen Abfallkatalog (EAK) verwiesen, der eine Klassifizierung verschiedener Abfallarten bereitstellt. Insbesondere wird auf die Klasse EAK17 04 10 verwiesen, die Kabel betrifft, die Öl, Kohlenteer oder andere gefährliche Stoffe enthalten. Derartige Kabel können etwa in Bauabfällen, Bauschutt, Industrieabfällen, Industrieschrott oder Ähnlichem enthalten sein. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Verschmutzungen oder Verunreinigungen von Kabeln bekannt, etwa Verschmutzungen mit Beton, Farbe, anhaftenden Chemikalien oder Ähnlichem.
Sofern die Kabel eine hinreichende Reinheit, also nur geringe oder gar keine Verschmutzungen aufweisen, bieten sich zum Recycling etwa im Wesentlichen mechanisch durchführbare Verfahren an. Diese umfassen im Regelfall zumindest eine Zerteilungsstufe, bei der Metallfraktionen und Kunststofffraktionen der Kabel voneinander getrennt und ferner zerteilt werden, um etwa ein granulatförmiges (granulöses) oder pulverförmiges Mahlgut zu erhalten. Dies kann in einem einstufigen oder einem mehrstufigen Prozess erfolgen.
Die Entsorgung bzw. stoffliche Verwertung von Altkabeln gewinnt stetig zunehmende Bedeutung. Dies betrifft einerseits Kabel mit verhältnismäßig kleinen Querschnitten, die in zunehmendem Maße etwa in Fahrzeugen, bei der Haustechnik, in der Unterhaltungselektronik und in ähnlichen Anwendungsgebieten zum Einsatz gelangen. Ferner gibt es etwa in der Energietechnik, Fördertechnik, beim Schienenverkehr und in ähnlichen Anwendungsgebieten Kabel mit beträchtlichen Abmessungen, etwa Kabel, deren Durchmesser mehrere Zentimeter (cm) bis hin zu 10 cm, 15 cm oder gar mehr betragen kann. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft ferner auf Unterseekabel zur Signalübertragung und/oder Energieübertragung verwiesen, die ebenso beträchtliche Abmessungen und ein beträchtliches Längengewicht aufweisen können.
Das Recycling von ”großen” Kabeln im Sinne der vorliegenden Offenbarung, also von Kabeln, deren Durchmesser etwa 5 cm oder mehr, vorzugsweise 10 cm oder mehr oder gar 15 cm oder mehr betragen kann, ist gerade im industriellen Maßstab noch mit Schwierigkeiten verbunden. Dies betrifft insbesondere den möglichen Grad der Automatisierung zur stofflichen Trennung und Zerkleinerung der Rohstofffraktionen der Kabel. Zwar ist es bei hochreinen Altkabeln, also solchen ohne Verunreinigung bzw. nur mit äußerst geringen Verschmutzungen, noch vorstellbar, die Werkstofffraktionen der Kabel mit hinreichender Qualität mechanisch sicher voneinander zu trennen. Jedoch werfen die genannten ”großen” Kabel bereits Probleme auf, da beim Zerkleinern von Abschnitten der Kabel der Wärmeeintrag in de Ummantelung oder die Ummantelungen durch die aufzubringende mechanische Energie zum Separieren und Zerkleinern der Kunststoffmaterialien ein beträchtliches Niveau erreichen kann. Dies kann dazu führen, dass sich die Kunststoffmaterialien erwärmen, was zu einer Zunahme der Zähigkeit führen kann. Auf diese Weise kann das weitere Trennen und Zerteilen zu einem noch höheren Aufwand führen. Ferner können erwärmte Kunststoffteile bzw. Kunststoffpartikel zum Verkleben bzw. Verklumpen neigen, wodurch angestrebte Partikelgrößen (Granulat oder Pulver) nicht mit der erforderlichen Prozesssicherheit erzeugt werden können.
Diese Probleme potenzieren sich, wenn die Kabel mit den oben bereits angesprochenen Verschmutzungen und Verunreinigungen versehen sind. Je nach Art der Verunreinigung des Kabels können auch bei primär mechanisch ablaufenden Recyclingverfahren giftige oder zumindest unangenehme Dämpfe oder Stäube entstehen.
In kleinem Maßstab, insbesondere in Entwicklungsländern oder Schwellenländern, werden Kabel häufig schlichtweg dadurch recycelt, dass deren Ummantelung verbrannt wird, um an die leitfähigen Metalle, insbesondere Kupfer, Silber oder Ähnliches, zu gelangen. Dies ist unter Umweltaspekten schon dann nicht erstrebenswert, wenn die Kabel selbst hochrein sind, wenn also beim Verbrennen lediglich (reine) Kunststoffwerkstoffe entfernt werden. Sofern jedoch die Kabel mit potentiell umweltschädigenden Verschmutzungen bzw. Verunreinigungen versehen sind, würde die Umweltbelastung weiter ansteigen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein korrespondierendes System zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter aufweisen, anzugeben, die insbesondere ein effizientes und umweltverträgliches Recycling von verschmutzten Kabeln ermöglichen und eine hochreine stoffliche Trennung der beteiligten Werkstofffraktionen gestatten. Ferner sollen das System und das korrespondierende Verfahren auch eine Verwertung bzw. Weiterverwendung der die Ummantelung oder die Ummantelungen bildenden Werkstoffe gestatten. Daneben sollen sich das System und das Verfahren insbesondere für Kabel mit beträchtlichen Querschnitten eignen und den damit einhergehenden Besonderheiten bei der Verarbeitung Rechnung tragen. Schließlich sollen das Verfahren und das System eine hinreichende Eignung für eine hochautomatisierte Behandlung von Altkabeln im industriellen Maßstab gestatten. Möglichst kann dabei die Rohstoffgewinnung bei einem hohen Durchsatz mit nur geringem Energieaufwand und Zeitaufwand durchgeführt werden.
Das Verfahren betreffend wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Gewinnung von Sekundärrohrstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter aufweisen, gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangabschnitts mit zumindest einem Leiter, insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen versehenen Kabelstrangabschnitts;
– Kältebehandlung des zumindest eines Kabelstrangabschnittes mit einem Kühlfluid, wobei eine Zieltemperatur derart gewählt wird, dass eine Ummantelung des zumindest eines Leiters des Kabelstrangabschnitts zumindest abschnittsweise versprödet wird;
– zumindest abschnittweises Lösen der Ummantelung vom Leiter durch mechanische Einwirkung; und
– stoffliche Trennung durch Separieren von Werkstofffraktionen des Leiters und der Ummantelung sowie Lösen der Verunreinigungen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Erfindungsgemäß wird nämlich nunmehr eine sichere und genaue stoffliche Trennung der Fraktionen auch verschmutzter Altkabel ermöglicht. Altkabel bestehen üblicherweise aus leitenden Werkstoffen (Kupfer, Aluminium, entsprechende Legierungen oder ähnliche Werkstoffe), Kunststoffwerkstoffen (Thermoplaste, Elastomere oder dergleichen) und können ferner etwa Füllstoffe auf Basis von Graphitpulver, Talkumpulver oder dergleichen aufweisen. Daneben können Altkabel auch Gewebe enthalten, beispielsweise Glasfasergewebe, Kohlenstoffgewebe oder zumindest verstärkende Fasern. Ferner können zumindest einige Leiter von Altkabeln mit Folien umwickelt bzw. umhüllt sein, die etwa spiralförmig aufgebracht sind. Zum Teil sind die Leiter bzw. Litzen mit Schutzlack versehen. Daneben ist es üblich, Kabel mit farbigen Bedruckungen bzw. Markierungen zu versehen. Altkabel weisen daneben ferner häufig beträchtliche Verschmutzungen bzw. Verunreinigungen auf, die etwa Öl, Fette, Teer, Rückstände von Chemikalien, Baumaterialien, Farbe und Ähnliches betreffen können.
Vorzugsweise dient das Verfahren zur Verarbeitung einer Mehrzahl von Kabelstrangabschnitten, insbesondere zur simultanen Bearbeitung oder zur Durchlaufbearbeitung einer entsprechenden Mehrzahl von Kabelstrangabschnitten. Die Ummantelung und weitere Bestandteile des Kabelstrangs können dank der Kältebehandlung besonders einfach mechanisch vom Leiter oder von den Leitern gelöst werden. Dies beruht auf verschiedenen Effekten. Zum einen verspröden insbesondere Kunststoffwerkstoffe durch die Kältebehandlung. Dies hat den Vorteil, dass die Elastizität bzw. Zähigkeit der Werkstoffe der gekühlten Ummantelung deutlich herabgesetzt wird. Auf diese Weise sind die Werkstoffe deutlich anfälliger für Scherbelastungen und können einfach zerteilt werden. Dies erleichtert das Lösen von den entsprechenden Leitern.
Das Lösen der Ummantelung vom Leiter oder von den Leitern kann ferner durch die Ausnutzung der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten der Werkstoffe des Leiters und der Ummantelung vereinfacht werden. Mit anderen Worten kann etwa die Ummantelung derart schrumpfen, dass sich schon dadurch hinreichend große Spannungen im Werkstoff ausbilden, dass es zu Rissen bzw. zum Ablösen vom Leiter kommt.
Ferner ergibt sich der Vorteil, dass die Neigung zum Verkleben bzw. Verklumpen bei der weiteren Zerkleinerung minimiert werden kann. Üblicherweise erfolgt beim mechanischen Zerteilen oder Zerkleinern stets ein gewisser Wärmeeintrag in zu trennende Stoffe. Dies kann insbesondere bei Kunststoffen schnell zu einem Temperaturanstieg führen, der das Verklumpen oder Verkleben fördert. Dies jedoch würde im Umkehrschluss zu einem erhöhten Energieaufwand für das Zerteilen führen, da aufgrund der dann mit dem Temperaturanstieg verbundenen erhöhten Zähigkeit ein erhöhter Aufwand betrieben werden muss. Insofern kann die Kältebehandlung sogar dazu beitragen, den Gesamtenergiebedarf für das Trennen, Separieren und Zerteilen der beteiligten Komponenten zu reduzieren. Die zum Trennen und Zerteilen erforderliche mechanische Arbeit kann deutlich reduziert werden. Insbesondere kann das beim Zerteilen entstehende Granulat und/oder Pulver einen besonders hohen Separationsgrad aufweisen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kältebehandlung insbesondere die Kunststofffraktion und am Kabelstrang anhaftende Verschmutzungen derart versprödet, dass diese überhaupt in gewünschtem Maße voneinander getrennt werden können. Sofern es sich bei den Verschmutzungen zumindest teilweise um Öl, Teer, Fette, Farben, Lacke oder Ähnliches handelt, wäre ein Lösen von der Ummantelung des Kabelstrangs durch mechanische Verfahren bei Raumtemperatur oder entsprechend erhöhter Temperatur nahezu unmöglich. Dies würde im Umkehrschluss dazu führen, dass die Kunststoffkomponenten des Kabelstrangs nicht verwertet werden können, da diese noch stark kontaminiert bzw. verschmutzt sind. Die Kältebehandlung erlaubt jedoch eine Trennung der anhaftenden Verschmutzungen. Auf diese Weise kann auch die Kunststofffraktion der Ummantelung einer weiteren Nutzung zugeführt werden. Sofern puder- oder pulverartige Füllstoffe verwendet werden, kann auch hier die Kältebehandlung dazu beitragen, besagte Füllstoffe noch besser von der Kunststofffraktion zu trennen.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für dicke verschmutzte Kabel. Derartige Kabel können bislang nur mit beträchtlichem Aufwand oder gar nicht in dem eigentlich gewünschten Maß stofflich verwertet werden. Gemäß dem neuen Verfahren lassen sich die Werkstofffraktionen des Leiters und der Ummantelung mit hinreichender Reinheit und in gewünschter Homogenität gewinnen und für eine Weiterverarbeitung bzw. einer erneuten Verwendung nutzen. Das Verfahren eignet sich zur kontinuierlichen oder sequentiellen Durchführung. Beispielhaft kann das Verfahren als Durchlaufverfahren durchgeführt werden. Daneben ist es auch vorstellbar, eine Mehrzahl von Kabelstrangabschnitten chargenweise zu verarbeiten.
Die Ummantelung kann durch die Kältebehandlung in einen kristallinen oder einen nahezu-kristallinen Zustand überführt werden. Vorzugsweise wird die Kältebehandlung im Hinblick auf eine Behandlungsdauer, eine Behandlungstemperatur oder ähnliche Verfahrensparameter an die tatsächlich Gestalt bzw. den Aufbau aktuell verarbeiteter Kabelstrangabschnitte angepasst. Insbesondere bei dicken Kabeln, deren Durchmesser etwa bis zu 5 cm, vorzugsweise bis zu 10 cm, weiter bevorzugt bis zu 15 cm oder gar mehr betragen kann, wäre es energetisch nachteilig, die Kabel stets derart abzukühlen bzw. zu ”gefrieren”, dass auch der innerste Kern des Leiters bzw. der Leiter vollständig abgekühlt wird. Dies würde zu einem übermäßigen Energieaufwand und Kühlmittelaufwand für die Kältebehandlung führen. Der oder die Leiter bestehen üblicherweise aus Metallwerkstoffen. Diese können grundsätzlich auch bei Raumtemperatur zerteilt bzw. zerkleinert werden, ohne dass die Gefahr von Verklumpungen oder Verklebungseffekten droht. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Kältebehandlung derart gesteuert wird, dass die Ummantelung des Leiters oder der Leiter hinreichend versprödet wird, um ein Lösen vom Leiter zu erlauben. Ein darüber hinausgehender Wärmeentzug ist jedoch aus Verfahrenssicht nicht erforderlich. Daher erlaubt die Anpassung der Wärmebehandlung an die tatsächliche Gestalt der Kabel eine wesentliche Erhöhung der Effizienz des Verfahrens.
Insbesondere im Hinblick auf mehradrige Kabel wird darauf verwiesen, dass es zum Teil erforderlich sein kann, diese tatsächlich bis in den Kern hinein in gewünschtem Maße abzukühlen. Dies ist jedoch nicht in jedem Falle erforderlich und wird vorzugsweise bei einadrigen Kabeln oder Litzen vermieden.
Das Kühlfluid kann allgemein auch als Kühlmedium bezeichnet werden. Insbesondere kann es sich bei dem Kühlmedium um ein verflüssigtes Industriegas handeln, das bei der Kältebehandlung wiederum in den gasförmigen Zustand überführt wird. Insbesondere kann es sich bei dem Kühlmedium um ein Kühlmedium auf Basis von Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid, Helium oder auf Basis von Kombinationen daraus handelt.
Mit anderen Worten macht sich das Verfahren gemäß dem obigen Aspekt die sogenannte Kryotechnik oder Tieftemperaturtechnik zunutze, um Werkstoffeigenschaften der beteiligten Komponenten der Altkabel derart zu beeinflussen, dass die gewünschte Separierung und Zerteilung durchgeführt werden kann.
Die Nutzung der Kryotechnik im Recycling ist grundsätzlich bekannt. Jedoch würde die Übertragung bekannter Verfahren auf Kabel, insbesondere auf verschmutzte Altkabel mit beträchtlichem Durchmesser, zu einem übermäßigen Energieaufwand und Stoffaufwand für die Kältebehandlung führen. Es ist daher von wesentlichem Vorteil, die Kältebehandlung derart zu variieren, dass der Kälteeintrag (bzw. der Wärmeentzug) tatsächlich an die gegebene Gestalt der aktuell zu verarbeitenden Kabelstrangabschnitte angepasst wird. Üblicherweise werden hinreichend große Mengen von Altkabeln gleichen Typs verarbeitet. Dies erlaubt im Normalfall eine Anpassung der Verfahrensparameter der Kältebehandlung an eine aktuelle Charge.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens weist dieses ferner die folgenden Schritte auf:

– Ermittlung einer für die Abkühlung erforderlichen Eindringtiefe für den Abkühlvorgang; und
– Anpassen zumindest eines Prozessparameters, insbesondere eine Einwirkungsdauer der Kältebehandlung an die erforderliche Eindringtiefe.

Üblicherweise ist etwa die Temperatur des Kühlfluids verfahrensbedingt bzw. anlagenbedingt vorgegeben. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf den Siedepunkt von Stickstoff (–196°C), von Wasserstoff und von Helium verwiesen. Die Zieltemperatur ist die Temperatur, die möglichst vollständig in der (kunststoffbasierten) Ummantelung erzielt wird, um diese hinreichend zu verspröden. Die Zieltemperatur kann beispielsweise von der Art des Kunststoffmaterials abhängig sein. Die Zieltemperatur kann daher üblicherweise durch Anpassung der Verweildauer bzw. der Einwirkungsdauer in einer Kältebehandlungsvorrichtung variiert werden. Hingegen wird eine Variation der Temperatur des Kühlmittels häufig vermieden.
Die Eindringtiefe kann etwa der Dicke der Ummantelung eines einadrigen Kabels entsprechen. Sofern es sich bei dem Kabel um ein mehradriges Kabel handelt, kann die Eindringtiefe dem Abstand des Volumenabschnitts der Ummantelung, der am weitesten von einer Außenfläche des Kabelstrangabschnitts entfernt ist, entsprechen. Die erforderliche Eindringtiefe bzw. Verweildauer kann beispielhaft durch Versuche ermittelt werden, indem etwa die Güte, Reinheit und Homogenität der separierten Werkstofffraktionen überwacht wird. Insofern muss die Eindringtiefe nicht unbedingt einer tatsächlich messtechnisch durch direkte Messung ermittelbaren Abmessung entsprechen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst dieses ferner den folgenden Schritt:

– Bereitstellung zumindest einer Durchlaufkühleinrichtung, wobei eine Verweildauer des zumindest einen Kabelstrangabschnitts in der Durchlaufkühlvorrichtung an gegebene Abmessungen des zumindest einen Kabelstrangabschnitts angepasst wird, insbesondere an ein erforderliches Durchdringungsvolumen für den Abkühlvorgang.

Dieser Aspekt beruht darauf, dass die beteiligten Metallwerkstoffe allgemein als guter Wärmeleiter fungieren. Demgemäß kann die Bestimmungsgröße für die Verweildauer bzw. die (gedachte) Eindringtiefe das Volumen der Ummantelung bzw. von deren Kunststoffkomponenten sein, das hinreichend abzukühlen ist, um die Werkstofffraktionen voneinander lösen zu können.
Sofern also etwa die Struktur, Größe und Gestalt des Kabelstrangabschnitts ermittelt ist und anhand der Menge (Gesamtlänge der Kabelstrangabschnitte, die die Durchlaufkühleinrichtung pro Zeiteinheit durchlaufen) das entsprechende Volumen ermittelbar ist, kann durch Variation der Verweildauer die Kältebehandlung gesteuert werden. Zu diesem Zweck kann etwa ein Fördermittel einer Handhabungseinrichtung derart angesteuert werden, dass die Kabelstrangabschnitte die Durchlaufkühleinrichtung langsamer oder schneller durchlaufen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf:

– Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangs mit zumindest einem Leiter, insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen versehenen Kabelstrangs; und
– Mechanisches Zerteilen des Kabelstrangs zur Erzeugung von Kabelstrangabschnitten.

Auf diese Weise können in einer dem eigentlichen Verfahren vorgelagerten Bearbeitung Kabelstrangabschnitte mit gewünschten Abmessungen erzeugt werden. Das Zerteilen kann auch ein Zerkleinern des Kabelstrangs umfassen. Durch Variation der Länge der Kabelstrangabschnitte kann beispielhaft die ”fiktive” Eindringtiefe für den Abkühlvorgang beeinflusst werden. Es versteht sich, dass die Kabelstrangabschnitte nicht als ideal scheibenförmig oder zylinderförmig ausgebildete Abschnitte vorliegen müssen. Vielmehr ist unter einem Kabelstrangabschnitt im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine hinreichend definierte Untermenge eines ursprünglich deutlich längeren Kabelstrangs zu verstehen. Bereits beim mechanischen Zerteilen und/oder Zerkleinern kann es teilweise zum Ablösen der Ummantelung vom Leiter kommen.
Es versteht sich, dass auch Ausgestaltungen des Verfahrens denkbar sind, die eine kontinuierliche Verarbeitung eines einzigen nahezu endlos langen Kabelstrangs erlauben. Bei einem solchen Verfahren ist ein Kabelstrangabschnitt jeweils eine logische Untermenge des langen Kabelstrangs, die gerade in einem Schritt bzw. an einer Station bearbeitet oder verarbeitet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Kältebehandlung des zumindest einen Kabelstrangabschnitts in zumindest einem Kühltunnel, insbesondere zumindest einem Durchlaufkühltunnel. Kühltunnel als solches sind in der Kältetechnik hinreichend bekannt. Diese werden beispielsweise in der Lebensmitteltechnik zum Schockgefrieren von Lebensmitteln verwendet. Ferner ist die Verwendung von Kühltunneln etwa bei der Metallerzeugung bzw. der Metallverarbeitung bekannt. Ein Durchlaufkühltunnel ist mit einem Fördermittel, insbesondere mit einem Förderband einer Handhabungseinrichtung gekoppelt, so dass gleichzeitig ein Transport und eine Kältebehandlung erfolgen können. In einfacher Weise kann dann durch Variation der Geschwindigkeit des Durchlaufs die Einwirkungszeit angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst der Schritt des zumindest abschnittsweisen Lösens der Ummantelung vom Leiter ein Zerkleinern, insbesondere ein Mahlen, des zumindest einen Kabelstrangabschnitts. Durch die Kältebehandlung sind die Kunststoffwerkstoffe der Ummantelung bereits hinreichend versprödet und weisen vorzugsweise bereits beträchtliche innere Spannungen auf, die das Lösen vereinfachen. Insofern kann das mit dem Zerkleinern einhergehende Einbringen mechanischer Spannungen bereits zum vollständigen oder nahezu vollständigen Lösen der Ummantelung vom Leiter führen.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung wird das Zerkleinern des zumindest einen Kabelstrangabschnitts mehrstufig durchgeführt, wobei das Zerkleinern insbesondere einen ersten Zerkleinerungsschritt mit einer Zerkleinerung des zumindest einen Kabelstrangabschnitts zur Erzeugung eines Granulats und, in einem nachgelagerten Teilschritt, einen zweiten Zerkleinerungsschritt zur Erzeugung eines pulverförmigen Mahlgutes aus dem Granulat umfasst.
Beispielhaft wird der erste Zerkleinerungsschritt mit einem Mehrwellenzerkleinerer durchgeführt. Beispielhaft wird der zweite Zerkleinerungsschritt mit einer Hammermühle durchgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Kältebehandlung und das Zerkleinern zumindest abschnittsweise gleichzeitig durchgeführt. Vorzugsweise wird hierzu eine zumindest abschnittsweise räumliche Kopplung einer Kältebehandlungsvorrichtung und einer Verkleinerungsvorrichtung vorgesehen. Mit anderen Worten kann sich eine ”räumliche” Überschneidung und/oder eine ”zeitliche” Überschneidung zwischen der Kältebehandlung und dem Zerkleinern ergeben. Es ist vorstellbar, zumindest einen Zerkleinerungsschritt vollständig in einer Kältebehandlungsvorrichtung, insbesondere in einem Durchlaufkühltunnel, durchzuführen.
Grundsätzlich besteht der Vorteil der Überlappung der Kältebehandlung und des Zerkleinerns darin, dass ein Wärmeeintrag, der durch die Einbringung mechanischer Energie begründet ist, kompensiert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass auch bereits zerkleinerte Elemente, etwa ein Granulat, wiederum auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden kann, die eine hinreichende Sprödizität für weitere Bearbeitungsschritte bewirkt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kältebehandlung des zumindest einen Kabelstrangabschnitts einen ersten Kältebehandlungsschritt, der vor der Zerkleinerung, insbesondere vor dem ersten Zerkleinerungsschritt, beginnt, und einen zweiten Kältebehandlungsschritt, der während der Zerkleinerung durchgeführt wird, und insbesondere zeitlich nach dem ersten Zerkleinerungsschritt endet. Ferner kann der zweite Kältebehandlungsschritt derart ausgeführt werden, dass nach dem zweiten Zerkleinerungsschritt kein erneutes Kühlen des gewonnenen zerkleinerten Gutes, insbesondere des Mahlgutes, erforderlich ist.
Ein zweistufiger Zerkleinerungsschritt und ein zweistufiger Kältebehandlungsschritt haben den weiteren Vorteil, dass in noch besserer Weise eine Variation von Behandlungsparametern bzw. Verfahrensparametern an gegebene Eigenschaften der Kabelstrangabschnitte erfolgen kann. Auf diese Weise kann etwa dem Umstand Rechnung getragen werden, dass verschiedene Arten von Verschmutzungen vorliegen, dass unterschiedliche Gestaltungen und Werkstoffe des Kabelstrangs vorliegen, und dass von Fall zu Fall unterschiedliche Reinheitsgrade und/oder unterschiedliche Homogenitätsgrade des gewonnenen Mahlguts und der separierten Abfälle gefordert sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Separieren ein mehrstufiges Separieren, wobei einzelne Separationsstufen an einzelne Fraktionen angepasst sind, wobei ein erster Separationsschritt zur Absonderung von eisenhaltigen Materialien durchgeführt wird, wobei ein zweiter Separationsschritt zur Absonderung von Nichteisenmetallen durchgeführt wird, und wobei ein dritter Separationsschritt zur Absonderung von Kunststoffen durchgeführt wird.
Es versteht sich, dass die verwendeten Bezeichnungen erster Separationsschritt, zweiter Separationsschritt, dritter Separationsschritt nicht zwingend auf eine Gewichtung oder Reihenfolge der Separationsschritte hindeuten müssen. Die Separationsschritte als solches können sich bekannte Prinzipien zunutze machen, die allgemein zur Trennung oder Absonderung bestimmter Werkstoffe durchgeführt werden. Eisenhaltige Werkstoffe können beispielhaft durch magnetische Separation abgesondert werden. Nichteisenmetalle können beispielhaft durch Nutzung ihrer Leitfähigkeit abgesondert werden. Kunststoffwerkstoffe können beispielsweise unter Nutzung ihrer Eigenschaften in einem elektrostatischen Feld abgesondert werden. Eine Separierung kann ferner auf der unterschiedlichen Dichte der beteiligten Werkstoffe beruhen. Auf diese Weise können etwa verhältnismäßig schwere Stoffe (Metalle) von verhältnismäßig leichten Stoffen (Kunststoffe) getrennt werden. Dies kann mittels Vibrationsseparatoren bzw. Vibrationssiebtischen erfolgen. Ferner können pneumatische Separatoren genutzt werden, die Luftströmungen erzeugen, in denen sich die zu trennenden Stoffe aufgrund ihres gegebenen unterschiedlichen spezifischen Gewichts unterschiedlich verhalten. Beispielhaft sind jedoch auch mechanische Separiervorgänge vorstellbar, so kann etwa mechanisch mittels Sieben fraktioniert werden. Ein anderes Separationsverfahren ist beispielsweise das Sichten. Verschmutzungen, Stäube und ähnliche Fremdstoffe, die keiner weiteren Verwertung zugeführt werden können, können ebenso durch elektrostatisches Separieren abgesondert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens läuft dieses als kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Verfahren ab, wobei zumindest die Kältebehandlung, das Lösen der Ummantelung und die stoffliche Trennung als kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich ablaufende Teilschritte ausgestaltet sind, und wobei ein Transport von Kabelstrangabschnitten und deren Komponenten mit einer kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich antreibbaren Handhabungseinrichtung durchgeführt wird, insbesondere mit zumindest einem Förderband.
Dies hat den Vorteil, dass durch einen gegebenenfalls vorzuschaltenden Trennprozess oder Zerteilungsprozess (lange) Kabelstränge unterschiedlichster Gestalt und Zusammensetzung in Kabelstrangabschnitte überführt werden können, die gemäß dem Verfahren verwertet werden können. Somit ist das Verfahren trotz der Ausgestaltung als Durchlaufverfahren für verschiedenste Anwendungsfälle und eine Vielzahl von Typen von Altkabeln geeignet, die sich insbesondere im Hinblick auf ihren Verschmutzungsgrad voneinander unterscheiden können.
Das System betreffend wird die Aufgabe der Erfindung durch ein System zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter aufweisen, gelöst, wobei das System Folgendes aufweist:

– ein Aufgabeeinrichtung zur Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangabschnitts mit zumindest einem Leiter, insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen versehenen Kabelstrangabschnitts;
– eine Kältebehandlungsvorrichtung zur Kältebehandlung des zumindest einen Kabelstrangabschnittes mit einem Kühlfluid, wobei eine Zieltemperatur derart gewählt ist, dass eine Ummantelung des zumindest eines Leiters des Kabelstrangabschnitts zumindest abschnittsweise versprödet wird;
– eine Zerkleinerungsvorrichtung zum zumindest abschnittweisen Lösen der Ummantelung vom Leiter durch mechanische Einwirkung; und
– eine Separiervorrichtung zur stofflichen Trennung durch Separieren von Werkstofffraktionen des Leiters und der Ummantelung, sowie zum Lösen der Verunreinigungen.

Auch auf diese Weise wird die Aufgabe der Erfindung vollkommen gelöst.
Es versteht sich, dass die Kältebehandlungsvorrichtung und die Zerkleinerungsvorrichtung derart ausgestaltet sein können, dass die Kältebehandlung und der Vorgang des Zerkleinerns sich in räumlicher und/oder zeitlicher Hinsicht überlappen können. Ferner kann zumindest die Kältebehandlungsvorrichtung oder die Zerkleinerungsvorrichtung eine Mehrzahl von Untereinheiten aufweisen, die jeweils eine mehrstufige Behandlung erlauben.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das System ferner eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Prozessparameter der Kältebehandlung, insbesondere eine Einwirkungsdauer, an eine gegebene für die Abkühlung erforderliche Eindringtiefe anzupassen. Mit anderen Worten kann im Vorfeld ermittelt werden, wie lange die aktuell zu verarbeitenden Kabelstrangabschnitte einer Kältebehandlung ausgesetzt werden müssen, um die Ummantelung, die den zumindest einen Leiter umgibt, hinreichend zu verspröden, so dass in einfacher Weise ein Lösen oder Separieren der Ummantelung vom zumindest einen Leiter, sowie der Verunreinigungen von der Ummantelung möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Systems weist die Separiervorrichtung eine Mehrzahl von Separiereinheiten auf, um Kunststoffkomponenten, Metallkomponenten und Verschmutzungen des zumindest einen zerkleinerten Kabelstrangabschnitts voneinander zu separieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Kältemittels, insbesondere eines auf Basis eines Industriegases oder eines technischen Gases erzeugten verflüssigten Kältemittels, bei der Durchführung eines Verfahrens gemäß zumindest einem der vorstehend genannten Aspekte. Das Kältemittel kann auch als Kühlmittel oder Kühlfluid bezeichnet werden. Vorzugsweise enthält das Industriegas oder technische Gas einen Hauptbestandteil, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid, Helium und Kombinationen davon. Andere Stoffe oder Stoffgemische sind vorstellbar. Ein Kältemittel auf Basis der genannten Elemente kann im industriellen Maßstab mit überschaubarem Aufwand erzeugt werden. Das Verfahren zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen gemäß den oben genannten Aspekten erlaubt einen effizienten Umgang mit dem Kältemittel und somit eine ressourcenschonende Gewinnung von Sekundärrohstoffen. Vorzugsweise wird verflüssigter Stickstoff als Kältemittel verwendet.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematisch stark vereinfachte Ansicht eines Querschnitts eines Kabelstrangs;
2 eine weitere schematisch stark vereinfachte Ansicht eines Querschnitts eines Kabelstrangs;
3 noch eine weitere schematisch stark vereinfachte Ansicht eines Querschnitts eines Kabelstrangs;
4 eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines Systems zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln;
5 eine gegenüber der Darstellung gemäß 4 abgewandelte Prinzipdarstellung einer weiteren Ausgestaltung eines Systems zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln; und
6 eine Blockdarstellung einer Ausgestaltung eines Verfahrens zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln.
Mit Verweis auf die 1, 2 und 3 werden anhand schematisch stark vereinfachter Querschnittsansichten beispielhafte Ausgestaltungen von Kabelsträngen oder Kabelstrangabschnitten veranschaulicht.
1 zeigt einen ersten Querschnitt durch einen Kabelstrangabschnitt 10, der einen massiven Leiter 12 und eine Ummantelung 14 aufweist. Die Ummantelung 14 umgibt den Leiter 12. Die Ummantelung 14 kann auch als Isolation bezeichnet werden. Der Leiter 12 besteht aus einem leitfähigen Material, üblicherweise aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung sowie aus ähnlichen leitfähigen Metallstoffen. Die Ummantelung 14 besteht beispielhaft aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einen elastomeren Kunststoff. Zwischen der Ummantelung 14 und dem Leiter 12 kann ein pulverförmiger Hilfsstoff vorgesehen sein, etwa auf Basis von Talkum, Grafiten oder Ähnlichem.
Ein Außendurchmesser des Kabelstrangabschnitts 10 ist in 1 mit 16 bezeichnet. Ein weiterer Durchmesser, hier der Durchmesser des Leiters 12, ist in 1 mit 18 bezeichnet. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es von wesentlichem Vorteil für das Recycling eines derartigen Kabelstrangabschnitts 10, wenn die Ummantelung 14 zumindest hinreichend versprödet wird, insbesondere durch eine Kältebehandlung, so dass gegebenenfalls durch Einbringen mechanischer Energie, ein Lösen vom Leiter 12 sowie ein Zerteilen vonstatten gehen kann. Es wäre hingegen übertrieben, den gesamten Kabelstrangabschnitt 10 vollständig durchzukühlen, da üblicherweise der Werkstoff, aus dem der Leiter 12 gebildet ist, auch ohne die entsprechende Temperaturabsenkung hinreichend gut verarbeitet werden kann.
Die 2 und 3 zeigen alternative Ausgestaltungen von Kabelstrangabschnitten 20 und 30. Es versteht sich, dass die 1, 2 und 3 stellvertretend für eine Vielzahl weiterer Gestaltungen und Konfigurationen von Kabelstrangabschnitten veranschaulicht werden, die insbesondere eine Mehrzahl von Leitern, entsprechende (Innen-)Ummantelungen sowie (Außen-)Ummantelungen, Gewebeeinsätze, Umwicklungen, Hilfsstoffe, Zuschlagsstoffe, Farbmarkierungen, Bedruckungen und Ähnliches aufweisen können.
Der Kabelstrangabschnitt 20 ist litzenartig gestaltet und weist eine Vielzahl von Einzelsträngen auf, die gemeinsam einen oder mehrere Leiter 22 ausbilden. Die Einzelstränge können insbesondere (über die Längserstreckung des Kabelstrangabschnitts 20) miteinander verdrillt sein. Andere Gestaltungen sind denkbar. Eine Ummantelung 24 umgibt den oder die Leiter 22. Ferner ist in 2 mit 26 ein Hilfsstoff angedeutet, der zwischen den Litzen, die den Leiter 22 bilden, und der Ummantelung 24 verbliebene Hohlräume auffüllt. Sofern der Kabelstrangabschnitt 20 zu Zwecken der Sekundärrohstoffgewinnung recycelt wird, müssen sämtliche Komponenten 22, 24, 26 voneinander separiert werden, um eine entsprechende stoffliche Verwertung zu erlauben.
3 veranschaulicht eine beispielhafte mehradrige Ausgestaltung eines Kabelstrangabschnitts 30. Der Kabelstrangabschnitt 30 weist drei Adern 38 auf, die (im Längsverlauf des Kabelstrangabschnitts 30) im Wesentlichen parallel, ferner aber auch miteinander verdrillt angeordnet sein können. Jede Ader 38 weist einen Leiter 32 sowie eine den Leiter 32 umgebene innere Ummantelung auf, die auch als Isolierung 40 bezeichnet werden kann. Die Adern 38 sind insgesamt von einer (äußeren) Ummantelung 34 umgeben. Verbliebene Hohlräume zwischen Ummantelung 34 und den Adern 38 sind wiederum beispielhaft mit einem Füllstoff 36 gefüllt. In der Querschnittsansicht des Kabelstrangabschnitts 30 gemäß 3 sind ferner mit 42 Verschmutzungen oder Verunreinigungen angedeutet, die außen an der Ummantelung 34 anhaften. Bei den Verschmutzungen 42 kann es sich etwa um Rückstände von Ölen, Fetten, Teerrückstände, Farbe, Baumaterialien, Chemikalien oder deren Reaktionsprodukte und Ähnliches handeln. Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, dass die Verschmutzen im Kabelstrangabschnitt 30 auftreten, also etwa innerhalb der Ummantelung 34 zwischen den Adern 38. Insbesondere fließfähige oder kriechfähige Verschmutzungen auf Basis, die etwa Öle, Fette, etc. enthalten, können in Zwischenräume im Kabelstrangabschnitt 30 eindringen und sich dort anlagern.
Das Recycling ”sauberer” Kabelstrangabschnitte 10, 20, die nicht mit Verschmutzungen 42 versehen sind, erfordert grundsätzlich keine besonderen Maßnahmen zur Absonderung und getrennten Entsorgung der Verschmutzungen.
Sofern jedoch Kabel recycelt oder zumindest entsorgt werden sollen, die gemäß der Gestaltung des Kabelstrangabschnitts 30 gemäß der 3 mit Verschmutzungen 42 versehen sind, ist grundsätzlich mit einem erhöhten Aufwand zu rechnen. Insbesondere muss auf die Art und Menge der Verschmutzungen 42 eingegangen werden. Dies kann bei der Anwendung konventioneller Verfahren zum Recycling bzw. zur stofflichen Verwertung zu übermäßigen Umweltbelastungen, ferner jedoch auch zu übermäßigen Belastungen der Anlage bzw. des Bedienpersonals führen. Vorzugsweise wird auch ein verschmutzter Kabelstrangabschnitt 30 derart verwertet, dass sich eine sortenreine Separierung ergibt, so dass zumindest die Werkstoffe, die die Leiter 32 und die Ummantelung 34 bilden, weiterverwendet werden können. Idealerweise trifft dies auch auf die Werkstoffe zu, die etwa die innere Ummantelung oder Isolierung 40 sowie das Füllmaterial 36 oder die Füllstoffe 36 betreffen. Somit muss ferner eine saubere Trennung bzw. ein sicheres Lösen der Verschmutzungen 42 vom Material der Ummantelung 34 gewährleistet sein.
4 veranschaulicht in stark vereinfachter Form anhand von Symbolbildern ein System zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln. Altkabel können allgemein auch als gebrauchte Kabel bzw. benutzte Kabel bezeichnet werden. Altkabel sind üblicherweise in nicht unerheblichem Maße mit Verschmutzungen kontaminiert.
Das System 50 weist eine Aufgabeeinrichtung 52 auf, an der Ausgangsmaterial 54 bereitgestellt werden kann. Bei dem Ausgangsmaterial 54 handelt es sich insbesondere um besagte verschmutzte Altkabel bzw. um Abschnitte davon. Das Ausgangsmaterial 54 wird, sofern die angelieferten Stränge zu lang sind, in handhabbare Einheiten (Kabelstrangabschnitte) unterteilt oder, sofern keine weitere Unterteilung erforderlich ist, im aufgegebenen Zustand einer Kältebehandlungsvorrichtung 56 zugeführt. Die Kältebehandlungsvorrichtung 56 kann insbesondere als kyrotechnische Kühlanlage oder Gefrieranlage bezeichnet werden. Die Kältebehandlungsvorrichtung 56 nutzt technische Gase, insbesondere flüssigen Stickstoff, um die in die Kältebehandlungsvorrichtung eingebrachten Kabelstrangabschnitte in kürzester Zeit stark abzukühlen.
Eine Zieltemperatur bzw. ein Zielzustand des Abkühlvorgangs für die Kabelstrangabschnitte ergibt sich durch eine gewünschte Sprödizität, also eine deutlich herabgesetzte Zähigkeit, der Werkstoffe der Ummantelung oder der Ummantelungen der Kabelstrangabschnitte. Ferner kann die Abkühlung in der Kältebehandlungsvorrichtung 56 den weiteren Vorteil mit sich bringen, dass aufgrund eines unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhaltens zwischen den Werkstoffen der Leiter (leitfähige Metallwerkstoffe) und der Ummantelungen (üblicherweise plastische oder elastomere Kunststoffe), verbunden mit der stark erhöhten Sprödizität, Risse oder zumindest hinreichend große Spannungen erzeugt werden können, die ein Trennen der Werkstoffe voneinander erleichtern.
Das System 50 weist ferner eine Zerkleinerungsvorrichtung 58 auf, die dazu ausgebildet ist, im Wesentlichen mechanisch auf die (abgekühlten) Kabelstrangabschnitte einzuwirken, um die Ummantelung oder die Ummantelungen von dem Leiter oder den Leitern zu lösen. Dabei erfolgt vorzugsweise auch ein Lösen von eventuell anhaftenden Verunreinigungen und Verschmutzungen von den beteiligten Werkstoffen. Selbstverständlich kann sich die Zerkleinerungsvorrichtung 58 auch andere physikalische Prinzipen zunutze machen. Ferner erfolgt vorzugsweise eine Zerkleinerung der Werkstoffe. Die Zerkleinerung kann eine Zielpartikelgröße betreffen, die etwa im Bereich von Granulat (etwa in Erbsengröße, Reiskorngröße oder dergleichen) bis hin zu feinkörnigem Pulver (etwas ähnlich gemahlenem Kaffee oder gar feiner) beinhaltet.
Das System 50 weist ferner eine Separiervorrichtung 60 auf, die dazu ausgebildet ist, verschiedene Werkstoffe oder Fraktionen zu separieren bzw. vom zerkleinerten Material (auch: Mahlgut) abzusondern. Beispielhaft weist die Separiervorrichtung 60 einen Separator 62 für Metallwerkstoffe, einen Separator 64 für Kunststoffwerkstoffe und einen Separator 66 für Verschmutzungen, Ablagerungen und ähnliche Unreinheiten auf. Vorzugsweise ist das System 50 als kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich arbeitendes System ausgestaltet. Dies kann selbstverständlich beinhalten, dass an der Aufgabeeinrichtung 52 ein Puffer vorgesehen ist, um Auftragsmengen zu puffern, um die kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Abarbeitung bzw. Bearbeitung des Ausgangsmaterials 54 sicherzustellen. Ferner weist das System 50 zusätzlich eine Handhabungseinrichtung 68 auf. Die Handhabungseinrichtung 68 gewährleistet den gewünschten Vorschub der Kabelstrangabschnitte während der Bearbeitung im System 50. Zu diesem Zweck kann die Handhabungseinrichtung 68 beispielhaft zumindest ein Förderband aufweisen. Ähnliche kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Fördermittel sind denkbar.
In 4 ist ferner mit 70 eine Vorschubrichtung angedeutet. Ein in gestrichelter Darstellung gezeigter Block 72 veranschaulicht, dass die Kältebehandlungsvorrichtung 56 und die Zerkleinerungsvorrichtung 58 logisch oder strukturell koppelbar sind. Dies kann insbesondere beinhalten, dass sich eine räumliche Überlappung zwischen der Kältebehandlungsvorrichtung 56 und der Zerkleinerungsvorrichtung 58 ergibt. Mit anderen Worten ist es vorstellbar, dass die zu bearbeitenden Kabelstrangabschnitte bzw. deren Einzelteile zumindest zeitweise sowohl einer Kältebehandlung als auch einer Zerkleinerung unterworfen sind.
Gemäß anderen Ausgestaltungen wäre es vorstellbar, die Kältebehandlung und die Zerkleinerung zeitlich zu staffeln. Dies kann etwa beinhalten, dass mehrere Kältebehandlungsvorgänge und mehrere Zerkleinerungsvorgänge vorgesehen sind. Beispielhaft kann nach einer ersten Kältebehandlung ein erster Zerkleinerungsvorgang erfolgen. Die Vorgänge können auch zumindest zeitweise parallel ablaufen. An den ersten Zerkleinerungsvorgang kann sich ein zweiter Kältebehandlungsvorgang anschließen, um eine erneute Kühlung der auf diese Weise erzeugten Einzelteile (des Granulats) zu bewirken. Auf diese Weise kann erneut die gewünschte Sprödizität (Sprödheit), insbesondere der Kunststoffmaterialien, hergestellt werden, um diese einer zweiten Zerkleinerung zu unterwerfen.
5 zeigt, wiederum anhand einer schematisch stark vereinfachten Blockdarstellung, eine beispielhafte Detailgestaltung des grundsätzlich bereits anhand der 4 beschriebenen Systems 50 zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen. Die Darstellung gemäß 5 unterscheidet sich von der Darstellung des Systems gemäß 4 insbesondere dadurch, dass die in 4 allgemein dargestellt und beschriebene Kältebehandlungsvorrichtung 56, Zerkleinerungsvorrichtung 58, Separiervorrichtung 60 und die Handhabungseinrichtung 68 näher detailliert sind.
In grundsätzlich bereits beschriebener Weise weist das System 50 eine Aufgabeeinrichtung 52 auf, die beispielhaft einen Eingangsspeicher oder Eingangspuffer umfassen kann. Das Ausgangsmaterial 54, etwa Kabelstränge, insbesondere verschmutzte Kabelstränge, wird im System 50 über die Aufgabeeinrichtung 52 zugeführt. Optional weist das System 50 eine Trenneinrichtung 74 auf, die der Aufgabeeinrichtung 52 nachgeschaltet ist. Die Trenneinrichtung 74 ist ein fakultativer Bestandteil des Systems 50, dies wird auch durch die gestrichelte Darstellung verdeutlicht.
Die Trenneinrichtung 74 kann dazu ausgebildet sein, (verhältnismäßig lange) Kabelstränge in Kabelstrangabschnitte 78 zu unterteilen, die für das System 50 besser verarbeitbar sind. Zu diesem Zweck kann die Trenneinrichtung 74 mit geeigneten Trenneinheiten zum Schneiden, Sägen oder Trennen versehen sein.
Das System 50 ist mit zumindest einem Förderband 80 versehen, das zur kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Förderung der Kabelstrangabschnitte ausgestaltet ist. Das Förderband 80 kann in mehrere Abschnitte unterteilt sein bzw. mehrere Einzelbänder aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das System 50 zumindest einen Kühltunnel 82, 88 auf. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn ein erster Kühltunnelabschnitt oder ein erster Kühltunnel 82 und ein zweiter Kühltunnelabschnitt oder ein zweiter Kühltunnel 88 vorgesehen sind, die mit zeitlichem Versatz von den Kabelstrangabschnitten 78 durchlaufen bzw. durchfahren werden. Der erste Kühltunnel 82 ist insbesondere dazu ausgestaltet, Kunststoffbestandteile einer Ummantelung der Kabelstrangabschnitte 78 abzukühlen, um diese in einen hinreichend spröden nahezu kristallinen Zustand zu versetzen. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass ein nachgelagerter Zerkleinerungsprozess, der etwa in einem ersten Zerkleinerer 84 ablaufen kann, mit höherer Effizienz, geringerem Zeitaufwand und geringerem Energiebedarf ablaufen kann.
Beispielhaft ist der erste Zerkleinerer 84 als Mehrwellenzerkleinerer, etwa als Zweiwellen- oder Vierwellenzerkleinerer ausgestaltet. Alternativ kann der erste Zerkleinerer 84 etwa als Brecher gestaltet sein. Da die Kabelstrangabschnitte 78 entsprechend abgekühlt sind, sich also hinreichend spröde verhalten, könnte ein solche Brecher grundsätzlich analog zu bekannten Brechern für Mineralien bzw. Steine gestaltet sein. Im ersten Zerkleinerer 84 lassen sich bereits wesentliche Anteile des Kunststoffmaterials der Ummantelung der Kabelstrangabschnitte 78 von deren Leitern lösen. Während des Zerkleinerungsvorgangs im ersten Zerkleinerer 84 wird mechanische Arbeit verrichtet bzw. Energie in die Kabelstrangabschnitte 78 bzw. das dabei entstehende Granulat 86 eingebracht, so dass mit einer Erwärmung des Granulats 86 zu rechnen ist. Da jedoch das Granulat 86 auch den zweiten Kühltunnel 88 durchläuft, kann das Granulat 86 wiederum heruntergekühlt werden, um die Kunststoffkomponenten des Granulats 86 erneut hinreichend zu verspröden bzw. in einen nahezu kristallinen Zustand zu überführen.
Es versteht sich, dass die Abkühlvorgänge im ersten Kühltunnel 82 und im zweiten Kühltunnel 88 sich auch auf den Zustand bzw. das Haftvermögen der Verschmutzungen der Strangabschnitte 78 bzw. des Granulats 86 auswirken. Beispielhaft können auf diese Art und Weise auch ölhaltige, teerartige oder auf Fetten basierende Verschmutzungen in einen spröden, festen oder nahezu festen Zustand überführt werden, wodurch das Lösen der Verschmutzungen deutlich vereinfacht wird.
Dem zweiten Kühltunnel 88 ist beispielhaft eine zweite Zerkleinerungseinheit bzw. ein zweiter Zerkleinerer 90 nachgeschaltet. Der zweite Zerkleinerer 90 ist insbesondere als Hammermühle ausgestaltet. Alternativ kann der zweite Zerkleinerer 90 als Prallmühle, Schneidmühle oder gemäß anderer bekannter Prinzipien von Mühlen oder Mahlwerken gestaltet sein. Der zweite Zerkleinerer 90 kann derart auf das Granulat 86 einwirken, dass ein hieraus entstehendes Mahlgut als Pulver 94 vorliegen kann. Vorzugsweise weist das Pulver 94 keine oder nur noch sehr wenige vermischte Komponenten auf, die noch Verbindungen umfassen, die im System 50 eigentlich voneinander separiert werden sollen. Eine Ziel-Korngröße für das Pulver 94 kann etwa zwischen 250 μm (Mikrometer) bis hin zu 5 mm (Millimeter) betragen und grundsätzlich an den aktuellen Anwendungsfall angepasst werden. Insofern kann das Pulver 94 bei großen Korngrößen auch als Granulat bezeichnet werden.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es vorstellbar, den ersten Kühltunnel 82, den ersten Zerkleinerer 84, den zweiten Kühltunnel 88 und den zweiten Zerkleinerer 90 räumlich miteinander zu koppeln. Insbesondere dann, wenn die Kühltunnel 82, 88 als Durchlauftunnel ausgestaltet sind, kann zumindest der erste Zerkleinerer 84 oder der zweite Zerkleinerer 90 zumindest abschnittsweise im entsprechenden Kühltunnel 82, 88 angeordnet sein. Ferner ist es vorstellbar, dass die Kühltunnel 82, 88 einer gemeinsamen Kühleinheit bzw. einem gemeinsamen Kühltunnel zugeordnet sind und lediglich Abschnitte davon ausbilden.
Vorzugsweise ist der zweite Zerkleinerer 90, der insbesondere als Hammermühle ausgestaltet ist, dazu ausgelegt, das Granulat 86 zwar fein zu vermahlen und in ein pulverförmiges Mahlgut 94 zu überführen, dabei jedoch nur wenig Energie in das entstehende Pulver 94 einzubringen. Mit anderen Worten soll dabei möglichst nur eine geringe Temperaturerhöhung des Pulvers 94 auftreten. Sofern die Temperaturerhöhung durch den zweiten Zerkleinerungsvorgang im Zerkleinerer 90 zu groß ist, würde es sich anbieten, einen weiteren Kühltunnel vorzusehen.
Nachdem das feingemahlene Pulver 94 vorliegt, dessen Partikel jedoch vorzugsweise keine unerwünschten Agglomerationen unterschiedlicher Werkstoffe mehr enthalten, zur Verfügung steht, kann die gewünschte Separierung bzw. Klassifizierung oder Fraktionierung erfolgen. Beispielhaft kann ein erster Separator 96 vorgesehen sein, der dem zweiten Zerkleinerer 90 nachgeschaltet ist. Der erste Separator 96 kann dazu ausgestaltet sein, magnetische oder magnetisierbare Metalle, also insbesondere Eisenmetalle, zu erfassen und vom Pulver 94 abzusondern.
Es kann sich ein zweiter Separator 98 anschließen, der insbesondere auch als elektrostatischer Separator 98 bezeichnet werden kann. Alternativ kann der Separator 98 als Trenntisch gestaltet sein, insbesondere als Vibrationstisch oder als pneumatischer Trenntisch. Der Separator 98 kann beispielhaft dazu ausgestaltet sein, einerseits Nichteisenmetalle 100, also etwa Kupfer, Aluminium, Kupferverbindungen, Aluminiumverbindungen und ähnliche Legierungen, vom Pulver 94 abzusondern. Lediglich beispielhaft ist in 5 durch gestrichelte Linien eine weitere optionale Separationsstufe angedeutet, die mit einem dritten Separator 102 durchgeführt wird. Beispielhaft kann der dritte Separator 102 als optischer Separator ausgestaltet sein. Mit dem dritten Separator 102 können verschiedene Fraktionen 104, 106 der Nichteisenmetalle 100 aufgrund ihrer optischen Eigenschaften erfasst und voneinander separiert werden. Auf diese Weise kann schlussendlich etwa hochreines Kupfer bzw. eine hochreine Kupferlegierung gewonnen werden, wogegen andere Metalle wie etwa Zinn, Silber oder Ähnliches gesondert hiervon vorliegen. Die Metallfraktionen, die durch die Separatoren 96, 104, 106 gewinnbar sind, können ohne weiteres dem Rohstoffkreislauf wieder zugeführt werden und weisen einen nicht unerheblichen Marktwert auf. Die Metallfraktionen können mit hohem Reinheitsgrad bereitgestellt werden.
Der zweite Separator 98, der sich etwa elektrostatische Effekte zunutze macht, kann ferner eine Kunststofffraktion 112 und direkt oder indirekt auch eine Schmutzfraktion 110 vom Pulver 94 absondern. Allgemein weisen etwa Nichteisenmetalle, übliche Verschmutzungen wie etwa Öle, Fette, Teer und dergleichen, sowie Kunststoffe in einem elektromagnetischen Feld unterschiedliche Eigenschaften auf. Unter Nutzung dieser Eigenschaften kann eine Trennung bzw. Separation im zweiten Separator 98 erfolgen. Vorzugsweise ist das Pulver 94 bzw. sind dessen Komponenten im zweiten Separator 98 und auch in ggf. nachgeschalteten weiteren Separatoren noch hinreichend stark abgekühlt, um ein Verkleben, Verklumpen, Anhaften oder Ähnliches zu vermeiden.
Optional, wiederum durch gestrichelte Linien angedeutet, kann das System 50 etwa einen weiteren, vierten Separator 116 aufweisen, der dazu ausgestaltet ist, die Kunststofffraktion 112 in weitere Fraktionen 118, 120, 122 zu separieren. Dies kann wiederum unter Berücksichtigung der unterschiedlichen elektrostatischen Eigenschaften verschiedener Kunststofftypen erfolgen. So kann bspw. eine Fraktion 118 gewonnen werden, die Polyvinylchlorid enthält. Eine weitere Fraktion 120 kann bspw. Polyethylen oder Polytetrafluorethylen enthalten. Eine dritte Fraktion 122 kann beispielhaft elastomere Kunststoffe, wie etwa thermoplastische Elastomere, aufweisen. Hierzu gehören beispielhaft auch Elastomere wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und ähnliche Werkstoffe. Auch Gummiwerkstoffe, Silikonwerkstoffe und Ähnliches können auf diese Art und Weise separiert werden.
Auch die Fraktionen 118, 120, 122 können dem Rohstoffkreislauf wieder zugeführt werden. Zumindest können die Fraktionen 118, 120, 122 kostengünstig und umweltverträglich entsorgt werden, da Verschmutzungen (Fraktion 110) abgesondert bzw. separiert sind. Die Verschmutzungen 110 liegen in konzentrierter Form und ohne Trägerstoffe vor und können somit entsorgt werden, ohne die Umwelt über das nötige Maß hinaus zu belasten.
Zur Erzeugung der erforderlichen Kühlleistung in den Kühltunneln 82, 88 weist das System 50 eine Kühlmittelversorgung zur Bereitstellung eines Fluids 130 auf, das etwa in einem Speicher zur Verfügung steht. Das Fluid kann auch als Kühlfluid oder Kältemittel bezeichnet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid 130 um ein verflüssigtes Gas, etwas um flüssigen Stickstoff oder dergleichen. Über Leitungen 132, 134 kann das Kühlfluid 130 definiert dem ersten Kühltunnel 82 und dem zweiten Kühltunnel 88 zugeführt werden. In den Leitungen 132, 134 sind Ventile 136, 138 ausgebildet, die einerseits eine Expansion bzw. einen Übergang in den gasförmigen Zustand und andererseits eine kontrollierte Leitung des Fluids 130 in die Kühltunnel 82, 88 erlauben.
Ferner weist das System 50 eine Steuereinrichtung 140 auf, die dazu ausgebildet ist, die Komponenten des Systems 50 in gewünschter Weise anzusteuern, um das Ausgangsmaterial 54, insbesondere die Kabelstrangabschnitte 78 definiert zu verarbeiten und um bei möglichst geringem Energieeinsatz und Medieneinsatz die Komponenten der Kabelstrangabschnitte 78 möglichst hochrein zu klassieren und voneinander zu separieren.
Es versteht sich, dass das System 50 mit einer Absauganlage und mit sonstigen Einrichtungen versehen sein kann, um die Abgabe von Stoffen an die Umgebung wirksam zu verhindern. Insbesondere Zerteilungsvorgänge, etwa Mahlvorgänge oder dergleichen können zu einer nicht unerheblichen Staubbelastung führen, so dass hierfür eine Absaugung empfohlen wird.
6 veranschaulicht anhand eines schematischen Flussdiagramms eine beispielhafte Ausgestaltung eines Verfahrens zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Kabeln, insbesondere aus verschmutzten Gebrauchtkabeln.
Das Verfahren umfasst einen Schritt S10, der die Bereitstellung von Ausgangsmaterial, insbesondere die Bereitstellung von verschmutzten Kabelsträngen umfasst. Die Verschmutzungen können bspw. Öle, Fette oder Teer enthalten. Die Verschmutzungen können ferner jedoch auch Chemikalien bzw. Rückstände oder Reaktionsprodukte von Chemikalien enthalten. Ferner kann es sich bei den Verschmutzungen um Farbreste, Bedruckungen, um Baustoffe oder Ähnliches handeln. An den Schritt S10 kann sich ein Schritt S12 anschließen, der eine Messung oder Prüfung der bereitgestellten Kabelstränge betreffen kann. Dies kann insbesondere die Ermittlung von Verfahrensparametern beinhalten. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann das Verfahren besonders wirtschaftlich betrieben werden, wenn im Vorhinein festgelegt wird, wie tief die Eindringtiefe der Kältebehandlung bzw. wie groß das tatsächlich abzukühlende Volumen ist, um die Komponenten der Kabelstränge sicher und energieeffizient voneinander zu trennen. So kann der Schritt S12 bspw. die Begutachtung eines oder mehrerer Kabelquerschnitte beinhalten, um Rückschlüsse auf die Kabelstruktur und die Abmessungen des Kabels schließen zu können.
Wie vorstehend bereits erwähnt, eignet sich das Verfahren insbesondere für große Kabel, mit beträchtlichen Durchmessern, die Bereiche von 5 cm, vorzugsweise von etwa 10 cm, weiter bevorzugt von etwa 15 cm Durchmesser oder gar von größeren Durchmessern erreichen können. Im Schritt S12 lassen sich somit Verfahrensparameter, etwa eine erforderliche Verweildauer der Kabelstränge bzw. Kabelstrangabschnitte in einer Kühleinrichtung ermitteln.
Es schließt sich ein weiterer Schritt S14 an, der ein Zerteilen der Kabelstränge beinhaltet. Auf diese Weise können handliche Kabelstrangabschnitte erzeugt werden, die automatisiert transportierbar und verarbeitbar sind. Es versteht sich, dass die Schritte S12 und S14 grundsätzlich auch zeitlich vertauscht sein können.
Es schließen sich weitere Schritte S20, S30 an, die einerseits ein Kühlen bzw. Schockgefrieren im Schritt S20 und andererseits ein Zerkleinern bzw. voneinander Lösen im Schritt S30 betreffen. Die Schritte S20 und S30 können zumindest teilweise parallel ablaufen. Grundsätzlich ist es jedoch bevorzugt, wenn die Kabelstrangabschnitte zunächst im Schritt S20 soweit abgekühlt werden, dass Grundstoffkomponenten und vorzugsweise auch die Verschmutzungen der Kabelstränge in einen hinreichend spröden Zustand überführt sind. Auf diese Weise werden die Schritt S30 stattfindenden Zerkleinerungsvorgänge wesentlich vereinfacht, wodurch sich die Prozesssicherheit und die Leistungsfähigkeit weiter verbessern lassen.
Beispielhaft weist der Kältebehandlungsschritt S20 Teilschritte S22 und S24 auf. Der Schritt S22 kann insbesondere eine Vorkühlung betreffen. Der Schritt S22 kann zeitlich an einen ersten Zerkleinerungsteilschritt S32 angepasst werden. Vorzugsweise stellt der erste Kühlschritt S22 sicher, dass der erste Zerkleinerungsteilschritt S32 mit bereits hinreichend abgekühlten, also hinreichend spröden Kabelstrangabschnitten durchgeführt wird, vgl. auch den gestrichelten Pfeil zwischen den Teilschritten S22 und S32.
Beim Schritt S32 wird etwa mit einem Mehrwellenzerkleinerer, einem Brecher oder dgl. auf die Kabelstrangabschnitte eingewirkt, um diese etwa in ein Granulat zu überführen. Somit wird bereits eine vollständige oder nahezu vollständige Trennung von Kunststoffmerkmalen von metallischen Leitern und/oder eine Trennung von Verschmutzungen von einer Kunststoffummantelung der Kabelstränge bewirkt. Der erste Zerkleinerungsteilschritt S32 kann dazu führen, dass wiederum eine gewisse Energiemenge in das dabei entstehende Granulat eingebracht wird. Es ist daher von Vorteil, das Granulat einem erneuten Abkühlprozess bzw. einer erneuten Kältebehandlung zu unterziehen, vgl. den zweiten Kältebehandlungsschritt S24. Auf diese Weise kann das Granulat für den nachfolgenden zweiten Zerkleinerungsteilschritt S34 ertüchtigt werden, vgl. auch den gestrichelten Pfeil zwischen den Teilschritten S24 und S34. Der zweite Zerkleinerungsteilschritt S34 kann bspw. in einer Hammermühle oder einem ähnlichen Mahlwerk erfolgen. Auf diese Weise kann schlussendlich ein granulöses (auch: körniges) oder pulverförmiges Mahlgut gewonnen werden.
Das gewonnene Mahlgut kann einem nachgelagerten Separationsschritt S40 zugeführt werden. Der Separationsschritt S40 kann Teilschritte S42, S44, S46, S48 umfassen, die jeweils auf die Separation oder Absonderung bestimmter Fraktionen des Mahlguts ausgerichtet sind. Beispielhaft kann der Teilschritt S42 die Absonderung von eisenhaltigen Metallen betreffen. Der Schritt S44 kann die Absonderung von Kunststoffen betreffen. Der Schritt S46 kann die Absonderung von Nichteisenmetallen betreffen. Der Schritt S48 kann die Absonderung von Verschmutzungen betreffen.
Für die Separation können verschiedene physikalische, chemische, optische oder sonstige Eigenschaften der abzusondernden Fraktionen genutzt werden. Beispielhaft können eisenhaltige Metalle aufgrund ihrer Magnetisierbarkeit abgesondert werden. Nichteisenhaltige Metalle können aufgrund ihrer Leitfähigkeit abgesondert werden. Kunststoffe können etwa durch ihr Verhalten in einem elektrostatischen Feld abgesondert werden. Dies kann insbesondere auch die Unterteilung in verschiedene Kunststoffarten betreffen. Die Verschmutzungen können je nach Art ihrer Zusammensetzung auch durch ihr Verhalten in einem elektromagnetischen Feld von den übrigen Komponenten abgesondert werden. Verschiedene Komponenten können etwa auch aufgrund ihres spezifischen Gewichts bzw. ihrer Dichte abgesondert werden. Sofern sämtliche übrigen Komponenten des Pulvers hinreichend genau separierbar sind, kann der verbliebene Rest als Verschmutzung bzw. als Abfall behandelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4420328 A1 [0006]
DE 10036610 A1 [0006]
EP 1863040 A2 [0006]

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter aufweisen, aufweisend die folgenden Schritte: – Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) mit zumindest einem Leiter (12, 22, 32), insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen (42) versehenen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30); – Kältebehandlung des zumindest eines Kabelstrangabschnittes (10, 20, 30) mit einem Kühlfluid (130), wobei eine Zieltemperatur derart gewählt wird, dass eine Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) des zumindest einen Leiters (12, 22, 32) des Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) zumindest abschnittsweise versprödet wird; – zumindest abschnittweises Lösen der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) vom Leiter (12, 22, 32) durch mechanische Einwirkung; und – stoffliche Trennung durch Separieren von Werkstofffraktionen des Leiters (12, 22, 32) und der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) sowie Lösen der Verunreinigungen (42).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die folgenden Schritte: – Ermittlung einer für die Abkühlung erforderlichen Eindringtiefe für den Abkühlvorgang; und – Anpassen zumindest eines Prozessparameters, insbesondere einer Einwirkungsdauer, der Kältebehandlung an die erforderliche Eindringtiefe.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: – Bereitstellung zumindest einer Durchlaufkühleinrichtung (56), wobei eine Verweildauer des zumindest eines Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) in der Durchlaufkühlvorrichtung (56) an gegebene Abmessungen (16, 18) des zumindest einen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) angepasst wird, insbesondere an ein erforderliches Durchdringungsvolumen für den Abkühlvorgang.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: – Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangs (54) mit zumindest einem Leiter (12, 22, 32), insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen (42) versehenen Kabelstrangs; und – mechanisches Zerteilen des Kabelstranges zur Erzeugung von Kabelstrangabschnitten (10, 20, 30).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kältebehandlung des zumindest eines Kabelstrangabschnittes (10, 20, 30) in zumindest einem Kühltunnel (82, 88) erfolgt, insbesondere in zumindest einem Durchlaufkühltunnel.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des zumindest abschnittweisen Lösens der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) vom Leiter (12, 22, 32) ein Zerkleinern, insbesondere ein Mahlen, des zumindest einen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Zerkleinern des zumindest einen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) mehrstufig durchgeführt wird und insbesondere einen ersten Zerkleinerungsschritt mit einer Zerkleinerung des zumindest einen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) zur Erzeugung zur Erzeugung eine Granulats (86) und, in einem nachgelagerten Teilschritt, eine zweiten Zerkleinerungsschritt zur Erzeugung eines pulverförmigen Mahlgutes (94) aus dem Granulat (86) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Kältebehandlung und das Zerkleinern zumindest abschnittweise gleichzeitig durchgeführt werden, wobei insbesondere eine zumindest abschnittsweise räumliche Kopplung einer Kältebehandlungsvorrichtung (56) und einer Zerkleinerungsvorrichtung (58) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Kältebehandlung des zumindest eines Kabelstrangabschnittes (10, 20, 30) einen ersten Kältebehandlungsschritt, der vor der Zerkleinerung, insbesondere vor dem ersten Zerkleinerungsschritt, beginnt, und einen zweiten Kältebehandlungsschritt umfasst, der während der Zerkleinerung durchgeführt wird, und insbesondere zeitlich nach dem ersten Zerkleinerungsschritt endet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Separieren ein mehrstufiges Separieren umfasst, wobei einzelne Separationsstufen an einzelne Fraktionen angepasst sind, wobei ein erster Separationsschritt zur Absonderung von eisenhaltigen Metallen durchgeführt wird, wobei ein zweiter Separationsschritt zur Absonderung von Nichteisenmetallen durchgeführt wird, und wobei ein dritter Separationsschritt zur Absonderung von Kunstoffen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ablaufend als kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Verfahren, wobei zumindest die Kältebehandlung, das Lösen der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) und die stoffliche Trennung als kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich ablaufende Teilschritte ausgestaltet sind, und wobei ein Transport von Kabelstrangabschnitten (10, 20, 30) und ihren Komponenten mit einer kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich antreibbaren Handhabungseinrichtung (68) durchgeführt wird, insbesondere mit zumindest einem Förderband (80).
System zur Gewinnung von Sekundärrohstoffen aus Altkabeln, die zumindest einen ummantelten Leiter (12, 22, 32) aufweisen, wobei das System Folgendes aufweist: – ein Aufgabeeinrichtung (52) zur Bereitstellung zumindest eines Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) mit zumindest einem Leiter (12, 22, 32), insbesondere zumindest eines mit Verunreinigungen (42) versehenen Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30); – eine Kältebehandlungsvorrichtung (56) zur Kältebehandlung des zumindest einen Kabelstrangabschnittes (10, 20, 30) mit einem Kühlfluid (130), wobei eine Zieltemperatur derart gewählt ist, dass eine Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) des zumindest einen Leiters (12, 22, 32) des Kabelstrangabschnitts (10, 20, 30) zumindest abschnittsweise versprödet wird; – eine Zerkleinerungsvorrichtung (58) zum zumindest abschnittweisen Lösen der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40) vom Leiter (12, 22, 32) durch mechanische Einwirkung; und – eine Separiervorrichtung (60) zur stofflichen Trennung durch Separieren von Werkstofffraktionen des Leiters (12, 22, 32) und der Ummantelung (14, 24, 26, 34, 36, 40), sowie zum Lösen der Verunreinigungen (42).
System (50) nach Anspruch 12, ferner aufweisend eine Steuereinrichtung (140), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Prozessparameter der Kältebehandlung, insbesondere eine Einwirkungsdauer, an eine gegebene für die Abkühlung erforderliche Eindringtiefe anzupassen.
System nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Separiervorrichtung (60) eine Mehrzahl von Separiereeinheiten (96, 98, 102, 116) aufweist, um Kunststoffkomponenten, Metallkomponenten und Verschmutzungen des zumindest einen zerkleinerten Kabelstrangabschnittes (10, 20, 30) voneinander zu separieren.
Verwendung eines Kältemittels, insbesondere eines auf Basis eines Industriegases oder eines technischen Gases erzeugten verflüssigten Kühlfluids (130), zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, wobei das Kältemittel einen Hauptbestandteil enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid, Helium und Kombinationen davon.