Jährlich
fallen mit steigender Tendenz beträchtliche Mengen an Bildröhren aus
entsorgten Fernsehgeräten
oder PC-Monitoren an. Durch die konsequent aus Umwelt- und Energiespargründen angestrebte
Wertstoff-Trennung in der Abfallwirtschaft ist die Glasindustrie
bemüht,
das Glas der entsorgten Bildröhren
zu recyceln. Dabei ist im Besonderen das Recycling des Glases der
Bildschirme wegen der speziellen Glaszusammensetzung, die von Bildschirm
zu Bildschirm, abhängig
vom Herstellungszeitpunkt und Ursprungsland unterschiedlich sein
können,
ein problematisches Unterfangen, wie es beispielsweise in nachstehenden
Veröffentlichungen
beschrieben ist: Markus Schlögl: „Recycling
von Elektro- und Elektronikschrott", Seiten 91, 92, 102 sowie „Bildröhren wieder
aufbereiten" im
Umweltmagazin H. 8/1992, Seiten 62, 63 und U. Liehr: „Europaweite
Initiative: Recycling von Bildröhrenglas" in WLB Wasser, Luft
und Boden 10/1998, Seiten 63, 64.
Das recycelte Bildschirmglas kann
bisher lediglich für
relativ minderwertige Zwecke, beispielsweise als Glaskies in der
Bauindustrie, eingesetzt werden. In der Behälterglasindustrie verbietet
sich das Einschmelzen von Bildschirmglas wegen des anderen Viskositätsverlaufs
mit der Temperatur.
Den sehr strengen Qualitätsanforderungen der
Bildschirmglashersteller genügt
herkömmlich aufbereitetes
Bildschirmglas aber auf keinen Fall. So ist es möglich, dass das recycelte Bildschirmglas noch
Schwermetallreste der Schirmbeschichtung oder der Glasfritte zum
Anschmelzen des Trichters an den Bildschirm enthält. Einige Bildschirmgläser, insbesondere
diejenigen von Monochrom-Bildröhren, können auch
merkbare Konzentrationen an Blei bzw. Bleioxid enthalten, die für moderne
Schirmgläser
völlig
unakzeptabel sind. Weiter kann Schmutz und Abrieb aus dem Recycling
prozeß zu
einer Anreicherung unerwünschter
Bestandteile führen,
die die Verwendung des Glasrezyklats beim Einschmelzen des Gemenges
für Schirmgläser wesentlich
erschwert.
Die
DE 199 00 184 A1 beschreibt ein Verfahren,
bei dem Bildschirmglas auch unbekannter Zusammensetzung so aufbereitet
wird, dass das Glas wieder in einer Glashütte dem Bildschirmglas-Gemenge bei der Neuherstellung
von Bildschirmen zugesetzt werden kann, so dass das Recycling von Bildschirmglas
in einem geschlossenen Kreislauf durchgeführt werden kann. Das bekannte
Verfahren wird in der Weise durchgeführt, dass der Bildschirm im
Ganzen oder in abgetrennten Teilen auf seine chemischen und optischen
Eigenschaften analysiert wird, das Glas von anhaftenden und eingeschmolzenen
Fremdstoffen befreit, zerkleinert und die Mischung homogenisiert
wird, aus dem Prozeß stammende
Metallteilchen entfernt werden und der Prozeß einem Qualitätssicherungsverfahren
unterliegt.
Auch der Philips-Artikel von J.M.
Hermanns und J.G.J. Peelen sowie R. Bei „Recycling of TV Glass: Profit
or Doom?" in American
Ceramic Society Bulletin, Vol. 80, No. 3 S. 5156 beschreibt die
Probleme beim Recycling von Bildschirmglas im geschlossenen Kreislauf
und beschreibt die Grund-Verfahrensschritte für zwei Recycling-Optionen,
nämlich
die Verwendung des recycelten Bildschirmglases im gemahlenen Zustand
als Rohstoff für
das Gemenge oder als Zusatz für
die Schmelze in Form von Scherben.
Im Fall der vorgenannten
DE 199 00 184 A1 wird
das Glas jedes zu recycelnden Bildschirmes auf seine chemische Zusammensetzung
sowie – falls
erforderlich – auf
seine optische Transmission und seinen Farbpunkt analysiert und
entsprechend dem Untersuchungsergebnis klassifiziert.
Nach dem Zerkleinern der klassifizierten Bildschirme
in Brechern und Mühlen
erfolgt eine aufwendige Homogenisierung über Zwangsmischer, so dass
das bekannte Verfahren nicht wirtschaftlich durchführbar sein
dürfte.
Im Fall des Philips-Artikels ist
bei der ersten Option vorgesehen, von dem gemahlenen Bildschirmglas
repräsentative
Proben zu nehmen und zu analysieren, sowie ist bei der zweiten Option,
die als die bevorzugteste dargestellt wird, vorgesehen, über eine
Analyse die chemische Zusammensetzung der Scherben zu ermitteln.
Es ist daher ebenfalls notwendig, jeden einzelnen Bildschirm zu
identifizieren, was nach eigenen Bekundungen der Verfasser des Artikels
nicht ökonomisch
darstellbar ist, weil es keine Möglichkeit
gäbe, einen
Bildschirm einfach und kostengünstig
chemisch wie optisch zu identifizieren.
Die
FR 2 813 879 A1 beschreibt die Herstellung
von homogenen Glaszusammensetzungen aus einer Mischung von Gläsern. Die
Mischung von Gläsern
stammt aus recycelten Bildröhren,
wobei das Trichterglas und das Glas der Schirme spektroskopisch
getrennt werden. Die Glasscherben werden hierbei nach BaO-Gehalt
bzw. ihrem PbO-Gehalt unterschieden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
eingangs bezeichnete Verfahren so zu führen, dass keine aufwendige
Identifizierung der Farbbildschirme und aufwendige Analyse an den
Recyclingscherben bzw. an dem gemahlenen Bildschirmglas notwendig
ist und ein wirtschaftliches Bildschirmrecycling im Kreislauf durchführbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
bei einem Verfahren zum Recyceln von Bildschirmglas entsorgter Farbbildröhren durch
Aufbereitung des Bildschirmglases als Anteil für das Erschmelzen des Glases
bei der Bildschirm-Herstellung mit den Schritten:
- – Abtrennen
der Bildschirme von den Trichtern der Farbbildröhren
- – Reinigen
der Bildschirme und Entfernen von Fremd-Komponenten
- – Brechen
der Bildschirmgläser
auf eine vorgegebene Scherbengröße
- – Schätzen der
Zusammensetzung der Schirmglasscherben auf der Basis der statistischen
Altersverteilung der entsorgten Geräte und der Marktanteile der
verschiedenen Glashersteller
- – Berechnen
des Versatzes für
eine kleine Zugabemenge an Schirmglasscherben
- – Entnahme
einer Probe aus der Schmelze und Analyse der Schmelzzusammensetzung
- – Korrektur
der Schätzung
und Anpassung des Versatzes abhängig
von dem Analyseergebnis, bis die maximale Zugabemenge an Schirmglasscherben
erreicht ist.
Dieses Verfahren nach der Erfindung
kommt ohne eine Identifizierung der Schirme aus. Es werden keine
Analysen an den Recyclingscherben durchgeführt. Die Zusammensetzung der
eingesetzten Scherben wird lediglich geschätzt. Grundlagen für diese
Schätzung
sind die statistische Altersverteilung der zurückgegebenen Geräte und die
Marktanteile der verschiedenen Glashersteller. Es kann angenommen werden,
dass für
ein hinreichend großes
Los die reale Zusammensetzung der Scherben dem rechnerisch ermittelten
Wert sehr nahe kommt. Dabei ist es wesentlich, dass das Los gut
homogenisiert wird und die Scherben aus entsorgten Farbbildröhren, d.h. aus
dem sogenannten End-of-Life-Bereich stammen. Produktionsrückläufer der
Röhren-
bzw. der Gerätehersteller
müssen
getrennt behandelt werden, ebenso monochrome Bildröhren.
Dabei erfolgt anfangs eine recht
geringe Zugabe an Recyclingscherben, so dass die Toleranzen der
Schmelzzusammensetzung auch dann nicht überschritten werden, falls
die Schätzung
der Zusammensetzung weit von der wirklichen Zusammensetzung abweicht.
Iterativ wird die Schätzung
der Zusammensetzung anhand einer Analyse der Schmelze korrigiert
und die prozentuale Zugabemenge gesteigert, bis die maximal mögliche bzw.
die gewünschte
Zugabemenge erreicht ist.
Entstammen nachfolgende Lose aus
den gleichen „Produktionsquellen", also von den gleichen Bildröhrenzerlegern,
die einen konstanten „Input" mit gleicher Verteilung
von TV-Geräten
und Monitoren verarbeiten, so kann eine sehr ähnliche Zusammensetzung der
Scherben angenommen werden. In diesem Fall kann gleich mit einer
höheren
Zugabemenge an Scherben gestartet werden.
Dieses iterative Verfahren funktioniert
selbstverständlich
auch, um gemahlenes Schirmglas als Rohstoff zu verwenden. Vorteilhaft
bei gemahlenem Schirmglas sind die einfachere Homogenisierung des
Materials und die Möglichkeit,
das Schirmglasmehl, wie einen ganz normalen Rohstoff, dem Gemenge
zuzugeben.
Die Erfindung bezieht sich daher
auch auf ein Verfahren zum Recyceln von Bildschirmglas entsorgter
Farbbildröhren
durch Aufbereitung des Bildschirmglases Anteil für das Erschmelzen
des Glases bei der Bildschirm-Herstellung mit den Schritten:
- – Abtrennen
der Bildschirme von den Trichtern der Farbbildröhren
- – Reinigen
der Bildschirme und Entfernen von Fremd-Komponenten
- – Mahlen
der Bildschirmgläser
auf eine vorgegebene Korngröße zu Schirmglasmehl
- – Schätzen der
Zusammensetzung des Schirmglasmehles auf der Basis der statistischen
Altersverteilung der entsorgten Geräte und der Marktanteile der
verschiedenen Glashersteller
- – Berechnen
der üblichen
Gemengekomponenten für
eine kleine Zugabemenge an Schirmglasmehl als Rohstoff
- – Entnahme
einer Probe aus der Schmelze und Analyse der Schmelzzusammensetzung
- – Korrektur
der Schätzung
und Anpassung der Gemengezusammensetzung abhängig von dem Analyseergebnis,
bis die maximale Zugabemenge an Schirmglasmehl erreicht ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind
in Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich auch aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Verfahren nach der Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Flussdiagrammen.
In 1 ist
dabei der an sich bekannte Verfahrensablauf für die Trennung der Farbbildröhre und der
Säuberung
des Bildschirmes dargestellt. Im ersten Schritt 1 erfolgt die Aufgabe
eines homogenen Gemisches an TV- und Pr-Monitorröhren als ganze Bildröhren, die
belüftet
sind. Falls in der Stufe 2 festgestellt wird, dass die
Röhren
organisch beschichtet sind, werden diese Röhren aussortiert oder die Beschichtung
entfernt und dann wieder in den Kreislauf eingegeben. Sind sie nicht
beschichtet, dann erfolgt im Schritt 3 eine Säuberung der Röhren von
außen, d.h.
eine Entfernung aller äußeren Anhaftungen
wie Silikon, Gummi etc.
Danach erfolgt im Schritt 4 eine
Entfernung des Spannbandes und eventueller Klebereste. Im Verfahrensschritt 5 wird
die Trennung des Bildschirmes vom Trichter durchgeführt. Dabei
muß der Trennprozeß sicherstellen,
dass die Schirmglasfraktion keinerlei Anhaftungen von Glaslot oder
Konusglas enthält.
Im nachfolgenden Schritt 6 wird festgestellt, ob das Schirmglas
bleifrei ist oder nicht. Dies kann am einfachsten durch Detektion
mit UV-Fluoreszenz erfolgen. Der Schritt 6 kann dabei auch vor der
Trennung gemäß dem Schritt
5 liegen. Ist das Schirmglas nicht bleifrei, dann wandert der Schirm
in die Mischglasaufbereitung. Ist er bleifrei, dann werden im Schritt
7 die Maske und die Abschirmung entfernt sowie im Schritt 8 die
Leuchtschicht und im Schritt 9 die Pins für die Justierung der Lochmaske.
Nach der Durchführung der Trennung der Farbbildröhre und
ihrer Säuberung
erfolgt im Schritt 10 eine Zwischenlagerung der Bildschirme. Diese Lagerung
muß ohne
Kontakt zu färbenden
Oxiden erfolgen. Die Lagerung kann auch räumlich beim nachfolgenden Aufbereitungsschritt
erfolgen.
In 2 ist
der Verfahrensablauf für
eine erste Alternative des Wiedereinsatzes der zwischengelagerten
Bildschirme dargestellt, und zwar der Wiedereinsatz als Schirmglasmehl.
Bei dieser Variante kann das Schirmglasmehl direkt bei der Herstellung
des Gemenges verwendet werden. In der Stufe 11 erfolgt
ein ein- oder mehrstufiges Vorbrechen der zwischengelagerten Bildschirme,
wobei das Brechen möglichst
abriebarm erfolgen soll. Im Schritt 12 erfolgt mit üblichen
Methoden eine Fe-Abscheidung, damit das Schirmglasmehl frei von Eisen
ist. In der Stufe 13 erfolgt ein Mahlen des vorgebrochenen
Glases, z.B. ein Mahlen durch Brechen im Eigenbett, insbesondere
mit einer Zentrifugalmühle.
In der Stufe 14 erfolgt
eine Homogenisierung des gemahlenen Materials durch Mehrfachumlauf, damit
eine Korngröße 3 mm
erreichbar ist. Ist die Korngröße noch
nicht erreicht, wird das gemahlene Produkt an die Stufe 13 zurückgegeben.
Dabei kann auch anstelle der Stufe 12 in einer Stufe 12a eine Fe-Abscheidung
erfolgen. Umgekehrt ist diese Stufe 12a nicht notwendig,
falls die Stufe 12 vor der Mahlstufe eingeschaltet ist.
Nach dem Homogenisieren des Materials
in der Stufe 14 erfolgt in der Stufe 15 eine Lagerung
des Schirmglasmehles in einem Ausgangslager 15. Diese Lagerung
soll trocken und ohne Kontakt zu färbenden Oxiden, d. h. insbesondere
ohne Verwendung von Containern sowie losweise erfolgen.
Die dargestellte räumliche
Trennung zwischen Bildröhrentrennung/Schirmsäuberung
und dem Mahlprozeß ist
nicht zwingend notwendig. Der Schritt der Zwischenlagerung kann
auch entfallen, d.h. an die Bildröhrentrennung und die Schirmsäuberung
kann sich direkt die Stufe 11, das Vorbrechen, anschließen.
Im Verfahrensschritt 16 erfolgt
eine Schätzung
der Zusammensetzung des Schirmglasmehles. Grundlagen für diese
Schätzung
sind die statistische Altersverteilung der zurückgegebenen Geräte und die
Marktanteile der verschiedenen Glashersteller. Es kann angenommen
werden, dass für
ein hinreichend großes
Los die reale Zusammensetzung des Schirmglasmehles dem rechnerisch
ermittelten Wert sehr nahe kommt. Dabei ist wichtig, dass das Los
gut homogenisiert wird und die Bildschirme allein aus dem End-of-Life-Bereich stammen.
In der Stufe 17 erfolgt
eine Berechnung der übrigen
Gemengekomponenten für
eine kleine Zugabemenge von Schirmglasmehl. Die kleine Menge Schirmglasmehl
ist so bemessen, dass sichergestellt ist, dass die Toleranzen der
Schmelzzusammensetzung auf jeden Fall eingehalten werden, falls
die Schätzung
der Zusammensetzung weit von der wirklichen Zusammensetzung abweichen
würde.
Die anfängliche
geringe Zugabe an Recycling-Schirmglasmehl liegt beispielsweise
in der Größenordnung
von 2,5 % Anteils-% des Gemenges.
Nun wird iterativ die Schätzung der
Zusammensetzung des Schirmglasmehles anhand einer Analyse der Schmelze
korrigiert und die prozentuale Zugabemenge gesteigert, bis die maximal
mögliche, bzw.
die gewünschte
Zugabemenge erreicht ist. Dies erfolgt in den nachfolgenden Stufen l8 ff.
In der Stufe 18 erfolgt
die Herstellung des Gemenges und des Versatzes. Im Schritt 19 erfolgt die
Einlage des Versatzes. Schritt 20 kennzeichnet eine Probennahme
aus der Schmelze und die Analyse der Zusammensetzung. Ist die Zusammensetzung der
Schmelze nicht in Ordnung, was im Schritt 21 festgestellt wird,
erfolgt in der Stufe 22 eine Korrektur der Schätzung sowie
eine Anpassung der Gemengezusammensetzung in der Stufe 18.
Ist die Zusammensetzung der Schmelze dagegen in Ordnung, wird in
der Stufe 23 abgefragt, ob die maximale Zugabemenge an
Schirmglasmehl erreicht worden ist. Falls nicht, erfolgt in der
Stufe 24 eine Erhöhung
der Zugabe des Schirmglasmehles und eine Anpassung der Gemengezusammensetzung
an die erhöhte
Zugabemenge. Ist die maximale Zugabemenge erreicht, dann erfolgt
ein Dauerbetrieb mit den eingestellten Parametern. Die maximale
Zugabemenge ist dabei erreicht, wenn es bei weiterer Erhöhung der
Zugabemenge keine Möglichkeit
mehr gibt, die übrigen
Gemengekomponenten so anzupassen, dass die angestrebte Glaszusammensetzung
erreicht wird.
Wie man aus der Beschreibung des
Flussdiagrammes erkennt, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
keine Analyse der Rezyklat-Schirmglaszusammensetzung
notwendig. Es ist lediglich eine Analyse der Schmelze notwendig,
die ohnehin durchgeführt
werden muß.
In 3 ist
eine Alternative des Wiedereinsatzes des zwischengelagerten Bildschirmes
dargestellt, und zwar der Wiedereinsatz als Schirmglasscherben.
Ausgehend von der Zwischenlagerung der Stufe 10 werden
die Bildschirme in einer Stufe 11 durch ein- oder mehrstufiges
Vorbrechen zerkleinert. Im Anschluß daran erfolgt in der Stufe 25 ein
Brechen auf eine Scherbengröße < 50 mm. Das Brechen
soll dabei möglichst
abriebarm sein. Auf das Brechen erfolgt in der Stufe 12 eine übliche Fe-Abscheidung. Die
von Eisen befreiten Scherben werden dann in der Stufe 26 homogenisiert,
beispielsweise durch eine Mischbettlagerung. Die homogenisierten
Scherben werden dann im Ausgangslager 15a gelagert. Die
Lagerung soll dabei trocken und ohne Kontakt zu färbenden
Oxiden, d. h. insbesondere ohne Verwendung von Containern sowie
losweise erfolgen, genau wie im Fall des Ausgangslagers 15 für das Schirmglasmehl
beim Verfahrensablauf nach 2.
Auch hierbei ist ein Zwischenlager 10,
d.h. eine räumliche
Trennung zwischen Bildröhrentrennung/Schirmsäuberung
und Brechprozeß in
der Stufe 25 nicht zwingend nötig. Die Stufe 11,
d.h. das ein- oder mehrstufige Vorbrechen, kann Sich direkt an die Stufe 9 der 1, die Entfernung der Pins,
anschließen.
Die Zugabe der Scherben zu dem Versatz
erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie in 2 hinsichtlich des Schirmglasmehles,
d.h. es erfolgt eine Abschätzung
der Glaszusammensetzung der Scherben und ein iteratives Annähern an
die reale Zusammensetzung durch eine entsprechende maximale Zugabemenge.
Die Recyclingscherben im Ausgangslager werden dabei wie die Eigen-/Produktionsscherben
in den Versatz gegeben. In der Stufe 16a erfolgt daher die
Schätzung
der Scherbenzusammensetzung und in der Stufe 17a die Berechnung
des Korrekturgemenges für
kleine Zugabemengen. Wie bereits beschrieben, erfolgt anfangs eine
recht geringe Zugabe, z.B. 2,5 %, an Recyclingscherben, so dass
die Toleranzen der Schmelzzusammensetzung auch dann nicht überschritten
werden, falls die Schätzung der
Zusammensetzung weit von der wirklichen Zusammensetzung abweichen
würde.
Analog den Schritten 18 bis 24 nach 2 erfolgt
auch im Falle des Verfahrens nach 3,
des Wiedereinsatzes des Bildschirmglases in Form von Scherben, durch eine
iterative Korrektur der Schätzung
der Zusammensetzung anhand einer Analyse der Schmelze, wobei die
prozentuale Zugabemenge an Scherben gesteigert wird, bis die maximal
mögliche
bzw. die gewünschte
Zugabemenge erreicht ist. Im Fall der 3 ist
dabei die Zugabemenge die Scherbenzugabe, wogegen im Fall der 2 die Zugabe das Schirmglasmehl
ist. Im übrigen
gilt zu den Schritten 17a bis 24a das zu den Schritten 17bis 24
in 2 Gesagte entsprechend.
Ebenso wie bei dem Verfahrensablauf
nach 2 ist auch im Fall
des Wiedereinsatzes des Bildschirmglases in Form von Scherben nach 3 keine Analyse an den Recyclingscherben
notwendig. Die Zusammensetzung der eingesetzten Scherben wird lediglich
geschätzt.
Grundlagen für
diese Schätzung
sind die statistische Altersverteilung der zurückgegebenen Geräte und die
Marktanteile der verschiedenen Glashersteller.
Die beiden Varianten der Erfindung
nach den 2 und 3 unterscheiden sich daher
lediglich in der Art der Zugabe des Recyclingmaterials. Das Schirmglasmehl
kann direkt bei der Herstellung des Gemenges verwendet werden. Die
Recyclingscherben werden wie die Eigen-/Produktionsscherben in den
Versatz gegeben.