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Die Erfindung betrifft einen Querstromzerspaner und ein Verfahren zur Zerkleinerung von Abfällen in einem Querstromzerspaner und findet insbesondere für die Zerkleinerung von Abfällen Anwendung.
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Zum Recyceln von elektronischen Haushaltsgeräten, Unterhaltungselektronik und anderen elektronischen Geräten wie beispielsweise Kühlgeräte, Kopiergeräte oder Drucker ist häufig eine Auftrennung in die einzelnen Materialien und damit einhergehend eine sorgfältige Zerkleinerung notwendig.
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Einige Gerätegruppen wie beispielsweise Kühlgeräte oder Drucker enthalten Kunststoffschäume, in deren Poren flüchtige Stoffe wie Fluorchlorkohlenwasserstoff oder Pentane eingeschlossen sind. Eine Auftrennung dieser Poren muss aus umweltschutztechnischen Gründen in einem luftdichten Reaktionsraum erfolgen.
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Die
DE 100 62 947 B4 beschreibt eine Aufbereitungseinrichtung für Abfälle, die unterschiedliche flüchtige Stoffe enthalten, wobei es in einer geschlossenen Zerkleinerungsvorrichtung unter inertisierter Atmosphäre zu einem Aufschluss der Kunststoffschaumporen kommt.
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Die
DE 103 22 624 B4 offenbart eine Aufschlusseinrichtung mit einem Behälter, der ein dumpfes Schlagwerkzeug an seinem Boden aufweist. Das aufzuschließende Material wird in den freien Luftraum darüber gewirbelt und durch Kollisionen mit sich selbst zerkleinert. Auch hier ist der Behälter in dem die Zerkleinerung erfolgt inertisierbar.
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In der
DE 102 28 471 B4 wird eine Zerkleinerungseinrichtung mit einem Zerkleinerungsraum offenbart, in dem zur Durchführung eines Zerkleinerungsprozesses wenigstens ein in einem unteren Bereich des Zerkleinerungsraums umlaufendes stumpfes Schlagwerkzeug angeordnet ist, mit einer Trocknungseinrichtung, die an den Zerkleinerungsraum angeschlossen ist, um aus dem Zerkleinerungsraum einen Gasstrom abzuziehen, diesen zu trockenen und dem Zerkleinerungsraum zur Trocknung des Mahlguts wieder zuzuleiten. Der Zerkleinerungsraum ist dabei ebenfalls inertisierbar.
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Die
EP 1 422 000 A1 offenbart eine Anlage zur Aufbereitung von Treibgas enthaltendem Mahlgut, wobei die aus dem Schaumstoffmaterial bestehende Feinfraktion zunächst von einer Grobfraktion mittels einer Siebvorrichtung abgetrennt wird. Die Feinfraktion wird anschließend in einem luftdichten, inertisierbaren Raum weiter verarbeitet.
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Für die Zerkleinerung von Elektronikschrott, welcher keine flüchtigen Stoffe enthält ist ein luftdichter Raum nicht zwingend erforderlich. Hier erfolgt eine Zerkleinerung üblicherweise ebenfalls in einem Querstromzerspaner, jedoch unter Verwendung unterschiedlicher Siebe.
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Beispielsweise beschreibt die
EP 2 062 645 A1 eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Objekten, aufweisend eine Umfangswand und einen Boden, sowie ein Schlagwerkzeug, das in dem unteren Bereich des Behälters umläuft, wobei wenigstens ein Teil der Umfangswand oder des Bodens des Behälters siebartig ausgebildet ist.
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Bei den bisher bekannten Lösungen ist eine Zerkleinerung von Abfällen, welche flüchtige Stoffe enthalten und Elektronikschrott ausschließlich in voneinander getrennten Maschinen möglich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchen die Zerkleinerung von Elektronikschrott einerseits und von Abfällen, welche flüchtige Stoffe enthalten andererseits, ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten, neunten und zehnten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Querstromzerspaner zur Zerkleinerung von Abfällen vorgeschlagen, wobei eine erste Gruppe von Abfällen flüchtige Stoffe enthält und eine zweite Gruppe von Abfällen Elektronikschrott aufweist, wobei der Querstromzerspaner einen mit einer Umhausung versehenen Reaktionsraum aufweist, in dem eine Zerkleinerungsvorrichtung zur Zerkleinerung der ersten und der zweiten Gruppe durch mechanische Einwirkung integriert ist und wobei in der Umhausung der Zerkleinerungsvorrichtung wenigstens eine erste Austragsöffnung angeordnet ist, wobei die erste Austragsöffnung für die Zerkleinerung der ersten Gruppe von Abfällen während des Zerkleinerungsvorganges luftdicht abschließbar ist und nach Abschluss des Zerkleinerungsvorganges freigebbar ist, so dass der Austrag des zerkleinerten Abfalls der ersten Gruppe diskontinuierlich realisierbar ist und dass die wenigstens eine erste Austragsöffnung oder wenigstens eine in der Unhausung vorhandene zweite Austragsöffnung für die Zerkleinerung der zweiten Gruppe von Abfällen zumindest teilweise geöffnet ist derart, dass ein kontinuierlicher Austrag der zerkleinerten Abfälle der zweiten Gruppe von Abfällen realisierbar ist.
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Abfälle der ersten Gruppe können beispielsweise Kühlgeräte (Kühlschränke, Gefriertruhen usw.) und/oder Kopiergeräte (bzw. Kombigeräte zum Kopieren, Faxen usw.) sein. Abfälle der zweiten Gruppe sind beispielsweise Informations- und Telekommunikationsgeräte, Unterhaltungselektronik, Haushaltskleingeräte, elektrische Werkzeuge, Spielzeug, Sport- und Freizeitprodukte, Überwachungs- und Kontrollinstrumente, sowie medizinische Produkte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Zerkleinerung von Abfällen der ersten Gruppe, welche flüchtige Stoffe enthalten, ermöglicht werden. Dazu wird der Reaktionsraum luftdicht abgeschlossen. Insbesondere erfolgt das luftdichte Abschließen mittels eines Blindbleches, welches die erste und wenn vorhanden die zweite Austragsöffnung verschließt und je nach dem, wo die Austragsöffnung angeordnet ist, im Bodenbereich oder im Seitenbereich des umfangsseitigen Wandbereichs des Reaktionsraumes eingesetzt wird. Das in den Reaktionsraum eingebrachte zu zerkleinernde Gut wird bei einem Querstromzerspaner üblicher Weise mittels eines Schlagwerkzeuges zerkleinert. Dabei werden insbesondere die Poren von Kunststoffschäumen aufgespalten, welche im zu zerkleinernden Gut enthaltenen sind. Diese enthalten Gase oder andere flüchtige Stoffe wie beispielsweise Fluorchlorkohlenwasserstoff oder Pentan. Bevorzugt ist an den Reaktionsraum eine Absaugung und eine Auffangeinrichtung anschließbar, durch welche die durch die Zerkleinerung freigesetzten flüchtigen Stoffe abgesaugt und gespeichert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der luftdicht abgeschlossene Reaktionsraum mit einem Schutzgas versehbar, inertisierbar. Als Inertgas wird dabei vorzugsweise Stickstoff verwendet. Das Inertgas dient unter anderem der Erfassung und Ableitung der flüchtigen Stoffe und wird gemeinsam mit ihnen in die Auffangeinrichtung eingeleitet. In dieser oder in einer nachfolgenden Einrichtung kann es unter Zufuhr von flüssigem Stickstoff gekühlt und verflüssigt oder durch den Einsatz von Aktivkohle adsorbiert werden.
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Bevorzugt weist der Querstromzerspaner eine Kühlvorrichtung auf, mittels welcher der Reaktionsraum der Zerkleinerungsvorrichtung temperierbar ist. Insbesondere für die Zerkleinerung von Abfällen der ersten Gruppe ist es vorteilhaft, wenn der die Temperatur des Reaktionsraumes auf 70°C abgekühlt wird, da sonst das Verschmelzen von Kunststoffen nicht ausgeschossen werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist für die Zerkleinerung von Elektronikschrott (Abfälle der zweiten Gruppe), welcher keine flüchtigen Stoffe enthält, das Blindblech durch wenigstens ein Sieb austauschbar. Das wenigstens eine Sieb ist vorzugsweise durch weitere Siebe mit definierten Porengrößen austauschbar.
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Für die Zerkleinerung von Elektronikschrott liegt die Porengröße des wenigstens einen Siebes im Bereich von 50 mm bis 300 mm.
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Für die Zerkleinerung von Informations- und Telekommunikationsgeräten, sowie von Unterhaltungselektronik beträgt die Porengröße des wenigstens einen Siebes bevorzugt 200 mm bis 300 mm, besonders bevorzugt 220 mm bis 270 mm. Für die Zerkleinerung von Haushaltskleingeräten, elektrischen Werkzeugen, Spielzeug, Sport- und Freizeitprodukten, Überwachungs- und Kontrollinstrumenten, sowie medizinischen Produkten beträgt die Porengröße des wenigstens einen Siebes bevorzugt 40 mm bis 80 mm, besonders bevorzugt 55 mm bis 65 mm.
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Vorteilhafterweise wird der Austrag des Reaktionsraumes weiteren Auftrennvorrichtungen zugeführt. Die zerkleinerten Materialien werden hier in ihre Bestandteile aufgetrennt. Denkbar sind hier beispielsweise das manuelle Aussortieren von Plastik und Leiterplatten, die magnetische Abtrennung von NE-Metallen und Fe-Metallen und/oder das Abtrennen von Staub und Pulver mittels Zyklonen und Filtern.
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An den Reaktionsraum ist weiterhin eine Absaugung für die bei der Zerkleinerung der Abfälle der ersten Gruppe entstehenden Gase anschließbar, wobei nach der Absaugung eine Aufbereitungseinrichtung für die abgesaugten Gase anschließbar ist.
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Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Zerkleinerung von Abfällen in einem erfindungsgemäßen Querstromzerspaner, wobei eine erste Gruppe von Abfällen flüchtige Stoffe enthält und eine zweite Gruppe von Abfällen Elektronikschrott enthält, wobei der Querstromzerspaner einen mit einer Umhausung versehenen Reaktionsraum aufweist, in dem durch eine Zerkleinerungsvorrichtung die Zerkleinerung des Abfalls der ersten und der zweiten Gruppe realisierbar ist und wobei wenigstens eine erste Austragsöffnung in der Umhausung angeordnet ist, und
- – wobei bei der Zerkleinerung der ersten Gruppe von Abfällen die erste Austragsöffnung gasdicht schließbar ist und nach der Zerkleinerung zum Austrag des zerkleinerten Abfalls der ersten Gruppe freigebbar ist, so dass eine diskontinuierliche Ausgabe der zerkleinerten ersten Gruppe von Abfällen erfolgt und
- – wobei bei der Zerkleinerung der zweiten Gruppe von Abfällen die Austragsöffnung während des Zerkleinerungsvorganges zumindest teilweise freigebbar ist und dadurch ein kontinuierlicher Austrag der zerkleinerten zweiten Gruppe von Abfällen erfolgt.
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Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Zerkleinerung von Abfällen in einem erfindungsgemäßen Querstromzerspaner, wobei die wenigstens eine Austragsöffnung während der Zerkleinerung der ersten Gruppe von Abfällen mittels eines Blindbleches verschließbar ist und dass das Blindblech zur Realisierung der Zerkleinerung der zweiten Gruppe von Abfällen und deren kontinuierlichem Austrag gegen ein Sieb ausgetauscht wird.
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Die erste Gruppe von Abfällen und die zweite Gruppe von Abfällen werden dabei nicht gleichzeitig dem Querstromzerspaner zugeführt und in diesem zerkleinert, sondern selbstverständlich zeitlich versetzt nacheinander.
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Vorteilhafterweise wird es durch die vorliegende Erfindung ermöglicht, sowohl Elektronikschrott, als auch Abfälle, welche flüchtige Stoffe enthalten in einer Maschine zu zerkleinern. Dies macht die Aufbereitung deutlich effizienter und kostengünstiger.
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Die Erfindung wird nachfolgend an eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein.
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Dabei zeigt:
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1: Ein Fließschema mit mehreren unterschiedlichen Verarbeitungswegen für verschiedene Abfallgruppen.
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In 1 ist ein Fließschema mit mehreren unterschiedlichen Verarbeitungswegen für verschiedene Abfallgruppen dargestellt. Über eine Aufgabe- und Zerlegelinie 1 (z. B. einen Rollenförderer) wird zu zerkleinerndes Material der ersten oder der zweiten Gruppe von Abfällen über mindestens eine Fördereinrichtung 2 in die Zerkleinerungsvorrichtung 3 geleitet.
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Die erste Gruppe wird dabei durch gestrichelte und die zweite Gruppe durch Volllinien dargestellt.
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Zu der ersten Gruppe von Abfällen, die flüchtige Stoffe enthalten, gehören beispielsweise Kühlgeräte und Kopierer; zu der zweiten Gruppe gehören beispielsweise Informations- und Telekommunikationsgeräte, Haushaltkleingeräte, elektrische Werkzeuge, Spielzeug, Sport- und Freizeitprodukte, Überwachungs- und Kontrollinstrumente, medizinische Produkte.
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Die Zerkleinerungsvorrichtung 3, beispielsweise ein Querstromzerspaner, enthält in ihrer Umhausung entweder im Bodenbereich und/oder im Wandbereich wenigstens eine erste Austragsöffnung, welche mit einem nicht dargestellten Sieb, oder wenigstens einem nicht dargestellten Blindblech versehbar ist, je nach dem, welche Gruppe von Abfällen bearbeitet wird.
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Bei der in 1 dargestellten Variante ist zur Verarbeitung von Abfällen, welche flüchtige Stoffe enthalten (erste Gruppe von Abfällen), wenigstens eine erste Austragsöffnung 3.1 in der Umhausung der Zerkleinerungsvorrichtung 3 anstelle eines Siebes mit einem Blindblech luftdicht bzw. gasdicht verschlossen. Es ist auch möglich, dass ein im Bereich der Austragsöffnung vorhandenes Sieb mit dem Blindblech verschlossen wird.
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Erst nach der vollständigen Zerkleinerung der ersten Gruppe von Abfällen wird die erste Austragsöffnung 3.1 freigegeben (durch Entfernung des Blindblechs) und das zerkleinerte Material der zweiten Gruppe von Abfällen aus der ersten Austragsöffnung bevorzugt über ein Sieb ausgegeben.
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Die Zerkleinerungsvorrichtung 3 weist eine nicht bezeichnete Absaugung auf, über welche die Prozessgase abgesaugt und einem Prozessgasfilter 10 zugeführt werden.
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Der Austrag der ersten Gruppe über die erste Austragsöffnung 3.1 wird beispielsweise über ein Puffersieb 11 und eine erste Förderschnecke 12 in einen Zick-Zack-Sichter 13 transportiert. Ein Teil des zerkleinerten Materials der ersten Gruppe wird über ein erstes Förderband F1 in den Arbeitsbereich 9 für die Metallseparation geleitet. Der Arbeitsbereich 9 weist eine Schwingrinne 9.1, einen sich an diese anschließenden Magnetabscheider 9.2 und einen sich an diesen anschließenden Abscheider 9.3 auf. Aus dem Magnetabscheider 9.2 werden separierte Eisenwerkstoffe in einen ersten Auffangbehälter B1 und aus dem Abscheider 9.3 Nichteisenmetalle in einen zweiten Auffangbehälter B2 ausgegeben. An den Abscheider 9.3 schließt sich ein dritter Auffangbehälter B3 für bevorzugt nichtmetallisches Restmaterial an.
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Weiterhin werden am Ende des ersten Förderbandes F1 nicht über den Metallseperator 9 geleitete Eisenmetalle über einen Magnetscheider M einem vierten Auffangbehälter B4 zugeführt.
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Ein anderer Teil wird aus dem Zick-Zack-Sichter 13 über einen ersten Zyklon 14.1 und einen zweiten Zyklon 14.2 mehrere weiter aufgetrennt. So erfolgt beispielsweise ein Abtrennen von Plastikteilen über den ersten Zyklon 14.1, einen Windsichter 14.3 und eine zweite Förderschnecke 12.1 zu einem fünften Auffangbehälter B5 und ein Abtrennen von Tonerpulver und von Kunststoff über den Windsichter 14.3 zu einem zweiten Zyklon 14.2 und eine erste Klappe 15.1, aus der Tonerpulver zu einem sechsten Auffangbehälter B6 und Polyurethan über eine dritte und eine vierte Förderschnecke 12.2, einen Trockenturm 12, eine vierte und fünfte Förderschnecke 12.4, 12.5 und eine zweite Klappe 15.2 bevorzugt zu einem siebenten Behälter B7 und einem achten Behälter B8 – die vorteilhafter Weise als Big-Bag-Abfüllung gestaltet sind. Die Abluft aus den Zyklonen 14.1, 14.2 wird über einen Filter 17 abgeleitet.
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An den Reaktionsraum der Zerkleinerungsvorrichtung 3 ist eine nicht dargestellte Zuführung für das Inertgas anschließbar sowie eine Absaugung für die bei der Zerkleinerung der ersten Gruppe von Abfällen freigesetzten Gase, und das zugeführte Inertgas.
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Weiterhin ist die Temperatur des Reaktionsraumes der Zerkleinerungseinrichtung 3 auf einen vorgewählten Temperaturbereich einstellbar. Bei der Zerkleinerung der ersten Abfallgruppe ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur im Reaktionsraum 60–70°C beträgt, da dadurch das Ausgasen der im Schaumstoff befindlichen Gase (z. B. Treibgase wie FCKW) begünstigt wird.
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Für die Zerkleinerung von Elektronikabfällen (zweite Gruppe von Abfällen) ist die zweite Austragsöffnung 3.2 mit einem nicht dargestellten Sieb versehen. Der kontinuierlich durch die zweite Austragsöffnung 3.2 und das Sieb ausgegebene zerkleinerte Elektronikschrott wird beispielsweise über einen Schneckenbunker 3a kontinuierlich abtransportiert. Über ein zweites Förderband F2 erfolgt nun zunächst Aussortieren von Plastikteilen zu einem neunten Behälter B9 und Leiterplatten zu einem zehnten Behälter B10. Dies kann manuell oder automatisiert mit einer Trenneinrichtung erfolgen. Über ein drittes Förderband F3, sowie eine dritte Klappe 15.3 erfolgen ein Transport und eine Sortierung des verbliebenen Materials nach unterschiedlichen Weiterverarbeitungswegen. So wird beispielsweise verbliebenes Material aus Informations- und Telekommunikationsgeräten, sowie Unterhaltungselektronik ebenfalls über das erste Förderband F1 in den Arbeitsbereich 9 geleitet, in dem wie bereits vorgenannt beschrieben eine magnetische Metallseparation erfolgt und die Ausgabe in die Behälter B1 bis B4 erfolgt. Einige Materialien in Form von Eisenmetallen aus Informations- und Telekommunikationsgeräten und Unterhaltungselektronik werden nicht über die Metallseparation geleitet, sondern über das erste Förderband F1 einen Magnetscheider M und von diesem einen elften Auffangbehälter B11 zugeführt und von diesem wieder der Zerkleinerungsvorrichtung 3 zugeführt, wenn in dieser z. B. Haushaltkleingeräte, el. Werkzeuge usw. zerkleinert werden.
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Über die dritte Klappe 15.3 Klappe kann zerkleinertes Abfallmaterial der Gruppe 2 in Form von Elektronikschrott aus Haushaltskleingeräten, elektrischen Werkzeugen, Spielzeug, Sport- und Freizeitprodukten, medizinischen Produkten über die Förderschnecke 12 an den Zick-Zack-Sichter 13 weitergeleitet werden und über den ersten Zyklon 14.1 und die erste Förderschnecke daraus die Kunststoffe dem fünften Auffangbehälter B5 zugeführt werden bzw. über den zweiten Zyklon 14.2 und die erste Klappe 15.1 leichtes Material dem sechsten Auffangbehälter B6 zugeführt werden.
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Die in der Zerkleinerungsvorrichtung 2 entstehende Prozessluft kann vorteilhafter Weise über einen Prozessgasfilter 10 abgeleitet werden.
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An den Filter 17 schließt sich eine Absaugung 18 zur Absaugung der Abluft an. Weiterhin ist ein zwölfter Auffangbehälter B12 zur Aufnahme des im Filter 17 aufgefangenen Staubes vorgesehen.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmalig möglich mittels ein und derselben Zerkleinerungsvorrichtung 3 in Form eines Querstomzerspaners in getrennten Durchläufen eine ersten Gruppe von Abfällen, die flüchtige Stoffe enthalten (wie beispielsweise Kühlgeräte und Kopierer, Tonerkartuschen) und eine zweite Gruppe von Abfällen in Form von Elektronikschrott (wie beispielsweise Informations- und Telekommunikationsgeräte, Haushaltkleingeräte, elektrische Werkzeuge, Spielzeug, Sport- und Freizeitprodukte, Überwachungs- und Kontrollinstrumente, medizinische Produkte) in verschiedene Materialfraktionen (Eisenmetalle, Nichteisenmetalle, Kunststoffe...) aufzutrennen, die anschließend einer Wiederverwertung zuführbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufgabe- und Zerlegelinie
- 2
- Fördervorrichtung
- 3
- Zerkleinerungsvorrichtung
- 3.1
- erste Austragsöffnung
- 3.2
- zweite Austragsöffnung
- 3a
- Schneckenbunker
- 9
- Arbeitsbereich für magnetische Metallseparation
- 9.1
- Schwingrinne
- 9.2
- Magnetabscheider
- 9.3
- Abscheider
- 10
- Prozeßgasfilter
- 11
- Puffersieb
- 12
- Förderschnecke
- 12.1
- erste Förderschnecke
- 12.2
- zweite Förderschnecke
- 12.3
- dritte Förderschnecke
- 12.4
- vierte Förderschnecke
- 12.5
- fünfte Förderschnecke
- 13
- Zick-Zack-Sichter
- 14.1
- erster Zyklon
- 14.2
- zweiter Zyklon
- 14.3
- Windsichter
- 15.1
- erste Klappe
- 15.2
- zweite Klappe
- 15.3
- dritte Klappe
- 16
- Trockenturm
- 17
- Filter
- 18
- Absaugung
- B1
- erster Auffangbehälter
- B2
- zweiter Auffangbehälter
- B3
- dritter Auffangbehälter
- B4
- vierter Auffangbehälter
- B5
- fünfter Auffangbehälter
- B6
- sechster Auffangbehälter
- B7
- siebenter Auffangbehälter
- B8
- achter Auffangbehälter
- B9
- neunter Auffangbehälter
- B10
- zehnter Auffangbehälter
- B11
- elfter Auffangbehälter
- B12
- zwölfter Auffangbehälter
- F1
- erstes Förderband
- F2
- zweites Förderband
- F3
- drittes Förderband
- M
- Magnetscheider
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10062947 B4 [0004]
- DE 10322624 B4 [0005]
- DE 10228471 B4 [0006]
- EP 1422000 A1 [0007]
- EP 2062645 A1 [0009]
