DE10358440B4

DE10358440B4 - Verfahren zur Aufbereitung von Polstermöbeln in Nutzfraktionen und eine Vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE10358440B4
Application number: DE2003158440
Authority: DE
Inventors: Timon Dr. Gruber
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-12-13
Filing date: 2003-12-13
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2023-12-14
Also published as: DE10358440A1

Abstract

Verfahren zur Aufbereitung von Polstermöbeln in Nutzfraktionen, bei dem
– die Polstermöbel in einer ersten Stufe mechanisch zu einem Materialgemisch mit einer Stückgröße zwischen 60 und 100 mm zerkleinert werden,
– eine mechanische Nachzerkleinerung des Materialgemisches auf eine Stückgröße kleiner als 40 mm durchgeführt wird,
– das nachzerkleinerte Materialgemisch in einem Windsichter (13) in eine Leichtfraktion und eine Schwerfraktion getrennt wird, wobei die Leichtfraktion aus dem Prozessstrom ausgeschleust wird,
– die Schwerfraktion über ein Sieb (10) in eine Holzgrobfraktion mit Störstoffen und einer Stückgröße größer 12 mm und eine Holzfeinfraktion mit Störstoffen und einer Stückgröße kleiner als 12 mm aufgeteilt wird,
– getrennt voneinander den Holzfraktionen Eisen- und Nichteisenmetalle entzogen werden,
– anschließend biogener Brennstoff aus Holz mit 10% Störstoffanteil aus den Prozessströmen der Holzfraktionen entfernt wird,
– die Holzgrobfraktion als Rohstoff für die Spanplattenherstellung gesammelt wird und
– die Holzfeinfraktion von...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Polstermöbeln in Nutzfraktionen sowie eine Vorrichtung zur stofflichen Aufbereitung von Polstermöbeln.
Die stoffliche Verwertung von Produkten mit Materialgemischen scheitert vielfach an der Aufbereitung und Trennung der Stoffe. Das gleiche Problem stellt sich auch bei der Verwertung von Polstermöbeln. Sollen Produkte wie beispielsweise Polstermöbel nachhaltig genutzt werden, ist alternativ zu der Verbrennung und damit der energetischen Verwertung eine mechanische Aufbereitung und Stofftrennung mit möglichst vollständiger Schadstoffabtrennung erforderlich.

In der DE 199 60 286 A1 ist ein Verfahren zur Trennung grober Stoffgemische beschrieben. Das Material muß jedoch lose und rieselfähig sein. Weiterhin eignet sich dieses Verfahren nicht für Materialien mit einer Korngröße unter 40 mm.

In der DE 101 46 512 C1 ist eine Anlage zum Reinigen von holzhaltigem Gut beschrieben. Dieses Verfahren ist für lose Materialien wie Restholz, Recyclingholz und anderes Altholz geeignet, nicht jedoch für Produkte, bei denen die unterschiedlichen Stoffe in festen Materialverbindungen vorliegen. Dieses Verfahren ist ebenfalls nicht in der Lage, Nichteisenmetalle, insbesondere Aluminium, vollständig aus dem Holzstrom abzutrennen.

Die DE 299 19 773 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Trennen wiederverwertbaren Abfallgutes. Jedoch eignet sich die eingesetzte Trenntechnik nur für großstückige Materialien. Eine Stofftrennung bei Materialverbünden ist nicht möglich.

Aus der DE 41 11 130 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines Gemisches von Sekundärrohstoffen, insbesondere aus Shredderschrott und/oder Elektronikschrott bekannt, bei dem ein kleinkörniges, inhomogenes Gemisch in spezifisch leichtere und spezifisch schwere Gemischbestandteile getrennt werden. Die spezifisch leichteren Gemischbestandteile werden aus dem Aufbereitungsprozess entfernt und verbrannt, die Nichteisenmetalle werden aus dem Gemisch mit den spezifisch schwereren Bestandteilen ausgeschieden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Polstermöbeln bereitzustellen, bei dem eine weitestgehende Trennung der Stoffgemische und Abtrennung der Schadstoffanteile verwirklicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Chromabscheider zur Trennung von Chrom aus zerkleinerten Polstermöbeln gemäß Anspruch 15.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Polstermöbeln in Nutzfraktionen sieht vor, dass die Polstermöbel in einer ersten Stufe mechanisch zu einem Materialgemisch mit einer Stückgröße von 60 bis 100 mm zerkleinert werden. Anschließend wird eine mechanische Nachzerkleinerung des Materialgemisches auf eine Stückgröße < 40 mm durchgeführt, wobei das nachzerkleinerte Materialgemisch in einem Windsichter in eine Leichtfraktion und eine Schwerfraktion getrennt wird, wobei die Leichtfraktion aus dem Prozessstrom ausgeschleust wird. Die Schwerfraktion wird über ein Sieb in eine Holzgrobfraktion mit Störstoffen und einer Stückgröße > 12 mm und eine Holzfeinfraktion mit Störstoffen und einer Stückgröße < 12 mm aufgeteilt. Getrennt voneinander werden den Holzfraktionen Eisen und Nichteisenmetalle entzogen Anschließend wird biogener Brennstoff aus Holz mit 10 % Störstoffanteil aus den Prozessströmen der Holzfraktionen entfernt. Die Holzgrobfraktion wird als Rohstoff für die Spanplattenherstellung gesammelt. Die Holzfeinfraktion wird von Materialbestandteilen mit einer Stückgröße < 1,25 mm mechanisch getrennt und für die Spanplattenherstellung gesammelt.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass sich die Schwermetalle und Schadstoffe, die in Polstermöbeln vorhanden sind, in der Feinfraktion sammeln, und zwar insbesondere in dem Bestandteil der Holzfeinfraktion mit einer Stückgröße < 1,25 mm. Durch das vorbeschriebene Trennverfahren ist es möglich, die Holzfeinfraktion so aufzubereiten, dass sie stofflich zu verwerten und für die Spanplattenherstellung zu verwenden ist.

Eine Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass das nachzerkleinerte Materialgemisch in einem Aufwind-Luftstrom gesichtet wird, nämlich nach Dichte, Stückgröße und/oder Form.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das nachzerkleinerte Materialgemisch in einem ZZ-Sichter in eine Schwerfraktion und in eine Leichtfraktion getrennt wird. Zur Trennung der Holzgrobfraktion und der Holzfeinfraktion ist ein mechanisches Sieb vorgesehen. Insbesondere wird ein Schubkurbelschwingsieb eingesetzt, um das Material in zwei Korngrößenklassen zur separaten Behandlung aufzuteilen, nämlich in eine Korngrößenklasse > 12 mm und eine Korngrößenklasse < 12 mm. Diese Aufteilung ist vorteilhaft, um eine Stofftrennung mit der erforderlichen Reinheit durchführen zu können. So ergeben sich zwei getrennt zu behandelnde Stoffströme, einer mit einer Korngröße von 0 bis 12 mm und einer mit einer Korngröße von 12 bis 40 mm. Diese beiden Stoffströme werden jeweils separat den nachfolgenden Aggregaten zur weiteren Bearbeitung zugeführt.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass die Eisenwerkstoffe über Magnetabscheider aus der Holzfraktion bzw. den Holzfraktionen entfernt werden, die Nichteisenwerkstoffe werden über Trenntische aus den Holzfraktionen aussortiert.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der biogene Brennstoff aus Holz mit 10 % Störstoff-anteil aus den Prozessströmen der Holzfraktionen über Trenntische aussortiert wird. Der biogene Brennstoff wird mit dem Trenntisch als sogenannte Leichtfraktion erzeugt und enthält 90 % Holz und 10 % Störstoffe. Dieser biogene Brennstoff kann in Verbrennungsanlagen ohne weitere Aufbereitung energetisch genutzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur stofflichen Aufbereitung von Polstermöbeln sieht einen mechanischen Vorzerkleinerer, einen Nachzerkleinerer, einen dem Nachzerkleinerer nachgeordneten Sichter mit einer Austragseinrichtung für eine Leichtfraktion und eine Siebeinrichtung für eine Schwerfraktion vor, wobei die Siebeinrichtung für eine Stückgröße < 12 mm durchlässig ist und dieser Siebeinrichtung Eisenabscheider und Trenntische für Nichteisenmetalle sowie biogene Brennstoffe nachgeordnet sind. Für die Schwerfraktionen mit einer Stückgröße < 12 mm ist ein Chromabscheider den Trenntischen nachgeordnet und ein Filter für eine Feinstfraktion mit einer Stückgröße < 1,25 mm vorgesehen.

Vorteilhafterweise ist der Eisenabscheider als Magnetabscheider ausgebildet und die Siebeinrichtung ist ein Schubkurbelschwingsieb.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Chromabscheider einen Messerringzerspaner zwischen einem Abscheidesieb für die Feinstfraktion und eine Ausschleuseeinrichtung für die Feinfraktion mit einer Stückgröße > 1,25 mm aufweist.

Vorteilhafterweise ist ein Kreisgasgebläse vorgesehen, das von dem Abscheidesieb dem Messerringzerspaner einen Luftstrom zuleitet. Um möglichst unbelastete Luft zu haben, ist vor dem Kreisgasgebläse ein Feinstfilter angeordnet.

Die Ausschleuseeinrichtung ist dabei als Zyklonabscheider mit einer Zellradschleuse ausgebildet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.
1 – zeigt ein Fließbild der Aufbereitung; und
2 – zeigt eine schematische Darstellung eines Chromabscheiders.
In der 1 wird in einen Vorzerkleinerer 10 das Polstermöbel eingeführt und mechanisch zu einem Materialgemisch mit einer Korngröße zwischen 60 und 100 mm zerkleinert. Selbstverständlich ist es möglich, dass auch kleinere Korngrößen bei der Vorzerkleinerung im Vorzerkleinerer 10 anfallen.
Anschließend wird das vorzerkleinerte Material einem Nachzerkleinerer zugeführt, der das Materialgemisch auf eine Korngröße < 40 mm zerkleinert und anschließend einem Sichter 12, insbesondere einem Windsichter zuführt. Dieser Windsichter 12 hat eine Austragseinrichtung für hochkalorische Brennstoffe wie Kunststoffe oder andere Leichtstoffe, die der thermischen Verwertung zugeführt werden können. Die abgeführte Leichtfraktion besteht zu 40 % aus Schaumstoff. Weiterhin sind in ihr Holzstaub zu etwa 55 % und andere vereinzelt eingesetzte Leichtstoffe wie Papier und Folien enthalten. Die Leichtfraktion kann als Brennstoff in Feuerungsanlagen eingesetzt werden, da sie als eine hochkalorische Fraktion mit einem Heizwert von 20 MJ/kg gehandelt wird.
Materialien höherer Dichte wie Holz und Metall werden von dem Sichter einem Sieb zugeführt, wobei die Siebeinrichtung 13 für die Bestandteile der Schwerfraktion mit einer Stückgröße für < 12 mm durchlässig ist. Üblicherweise ist diese Siebeinrichtung als ein Schubkurbelschwingsieb eingesetzt. Durch diese Siebeinrichtung 13 wird die Schwerfraktion in zwei Korngrößenklassen eingeteilt, nämlich in eine Korngröße von 0 bis 12 mm und in eine Korngröße > 12 mm. Die Schwerfraktion mit einer Korngröße < 12 mm wird von der Schwerfraktion mit einer Korngröße > 12 mm abgetrennt und in einem separaten Eisenabscheider 17 von dem Eisen oder anderen magnetischen Werkstoffen getrennt, das abgeführt wird. Der Eisenabscheider 17 ist vorzugsweise ein Magnetabscheider. Anschließend wird die Holzfeinfraktion, also die Schwerfraktion mit einer Korngröße < 12 mm, über einen Trenntisch 18 geführt, wobei aus der Holzfeinfraktion die Nichteisenmetalle aussortiert werden. Schließlich wird auf einem weiteren Trenntisch 19 biogener Brennstoff, vorzugsweise Holz mit Leder und Textil, aussortiert. Dieser Biogene Brennstoff enthält 90 % Holz und 10 % Störstoffe und kann in Verbrennungsanlagen ohne weitere Aufbereitung energetisch genutzt werden.
In der nun vorliegenden Holzfeinfraktion mit einer Korngröße < 12 mm muss das vorhandene Chrom abgeschieden werden, um eine stoffliche Verwertung dieser Fraktion zu ermöglichen. Dies geschieht rein mechanisch in einem Chromabscheider 20, wobei das Chrom in einer Feinstfraktion mit einer Korngröße von bis 1,25 mm ausgeschleust wird. Abschließend liegt Holz in einer Größe von > 1,25 bis 12 mm vor, wobei die Störstoffe einen Anteil von 0,5 % haben. Der so erzeugte Holzstrom liegt mit dem Chromwert deutlich unter den erlaubten Grenzwerten und kann ohne weiteres für die Spanplattenherstellung eingesetzt werden. Die Feinstfraktion mit Chrom und anderen Schadstoffen mit einer Korngröße < 1,25 mm muss entsorgt werden.
Parallel dazu wird die Holzgrobfraktion, also Holz mit Störstoffen und einer Korngröße > 12 mm einem Eisenabscheider 14, insbesondere einem Magnetabscheider zugeführt, wobei das Eisen aus dem Prozessstrom ausgeschleust wird. Anschließend werden über Trenntische 15 und 16 Nichteisenmetalle und biogener Brennstoff analog der Holzfeinfraktion ausgeschleust und entsprechend verwertet. Nach dem Ausschleusen des Biogenen Brennstoffes an dem Trenntisch 16 liegt Holz mit einer Korngröße von mehr als 12 mm vor, das als Rohstoff für die Spanplattenindustrie verwendet werden kann. Die erzeugte Holzfraktion hat einen Schadstoffanteil von weit unter 0,5 %, lediglich wird vereinzelt noch Gummi in der Holzfraktion gefunden. Weiterführende Versuche haben gezeigt, dass dieser Anteil an Gummi oder Störstoffen keinerlei Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der produzierten Spanplatten hat. Die erzeugbaren Spanplattenqualitäten sind in der Tabelle anhand eines Beispiels aufgezeigt:
In der 2 ist ein Chromabscheider 20 im Detail in einer schematischen Darstellung gezeigt. Von dem Trenntisch 19 werden die Späne der Holzfeinfraktion gemäß der Zufuhrrichtung 29 in den Chromabscheider 20 eingeführt. Dieser weist einen Messerringzerspaner 21 auf, mit dem die zugeführten Späne zerkleinert werden. Unterhalb des Messerringzerspaners 21 ist ein Abscheidesieb 22 angeordnet, das für die Feinstfraktion mit einer Korngröße < 1,25 mm durchlässig ist. Die Späne mit einer Korngröße von mehr als 1,25 mm werden einem Zyklonabscheider 23 zugeführt, an dessen unterem Ende eine Zellradschleuse 24 für die auszutragenden Späne angeordnet ist. Das Späneabsauggebläse 28 saugt die Späne von dem Messerringzerspaner 21 an, die Abluft wird in Pfeilrichtung abgegeben. Von der Zellradschleuse 24 werden die Späne der Spanplattenindustrie zugeführt.
Unterhalb des Abscheidesiebes 22 ist eine Austragschnecke 25 zum Austrag der Feinstfraktion angeordnet, die den überwiegenden Anteil der Störstoffe und insbesondere der Chromfracht trägt. Die Feinstfraktion wird entsorgt. Zur besseren Nutzung der Ressourcen ist ein Kreisgasgebläse 27 angeordnet, das Kreisgas von dem Abscheidesieb 22 über einen Feinstfilter 26 zurück zum Messerringzerspaner 21 leitet.
Das beanspruchte Verfahren ermöglicht es, Polstermöbel aufzubereiten und dabei drei Nutzfraktionen zu erzeugen, nämlich eine Holzfraktion, die die erforderlichen Parameter zur Verwertung insbesondere bei der Schwermetallbelastung, beispielsweise Chrom, einhält und unter 0,5 % Gummi als Störstoff enthält, eine hochkalorische Fraktion, die keine Eisen- oder Nichteisenmetallbestandteile aufweist sowie eine biogene Brennstofffraktion, die weitgehend aus Holz besteht und einen Störstoffanteil unter 10 % besitzt. Dabei wird insbesondere bei der mehrstufigen Zerkleinerung, nämlich der Vorzerkleinerung und der Nachzerkleinerung, eine mechanische Zerkleinerung vorgenommen, an die sich eine mechanische Trennung durch unterschiedliche Sichtverfahren anschließt. Dabei werden zur Stofftrennung trockene Sink-Schwimm-Verfahren eingesetzt. Beispielsweise wird bei diesen das Material einem Aufwind-Luftstrom ausgesetzt und entsprechend ihrer Dichte, Korngröße und Kornform getrennt. Dabei wird in der ersten Trennstufe, beispielsweise mit einem ZZ-Sichter, das Leichtmaterial wie Schaumstoffe von den restlichen Stoffen getrennt.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Polstermöbeln in Nutzfraktionen, bei dem – die Polstermöbel in einer ersten Stufe mechanisch zu einem Materialgemisch mit einer Stückgröße zwischen 60 und 100 mm zerkleinert werden, – eine mechanische Nachzerkleinerung des Materialgemisches auf eine Stückgröße kleiner als 40 mm durchgeführt wird, – das nachzerkleinerte Materialgemisch in einem Windsichter (13) in eine Leichtfraktion und eine Schwerfraktion getrennt wird, wobei die Leichtfraktion aus dem Prozessstrom ausgeschleust wird, – die Schwerfraktion über ein Sieb (10) in eine Holzgrobfraktion mit Störstoffen und einer Stückgröße größer 12 mm und eine Holzfeinfraktion mit Störstoffen und einer Stückgröße kleiner als 12 mm aufgeteilt wird, – getrennt voneinander den Holzfraktionen Eisen- und Nichteisenmetalle entzogen werden, – anschließend biogener Brennstoff aus Holz mit 10% Störstoffanteil aus den Prozessströmen der Holzfraktionen entfernt wird, – die Holzgrobfraktion als Rohstoff für die Spanplattenherstellung gesammelt wird und – die Holzfeinfraktion von Materialbestandteilen mit einer Stückgröße kleiner 1,25 mm mechanisch getrennt und für die Spanplattenherstellung gesammelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nachzerkleinerte Materialgemisch einem Aufwind-Luftstrom ausgesetzt und nach Dichte, Stückgröße und/oder Form getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nachzerkleinerte Materialgemisch in einem ZZ-Sichter (12) in eine Schwerfraktion und eine Leichtfraktion getrennt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung der Holzgrobfraktion und der Holzfeinfraktion ein mechanisches Sieb (13), insbesondere ein Schubkurbelschwingsieb eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenwerkstoffe über Magnetabscheider (14, 17) aus den Holzfraktionen entfernt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nichteisenwerkstoffe über Trenntische (15, 18) aussortiert werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der biogene Brennstoff aus Holz mit 10% Störstoffanteil aus den Prozessströmen der Holzfraktionen über Trenntische (16, 19) aussortiert wird.
Vorrichtung zur stofflichen Aufbereitung von Polstermöbeln mit einem mechanischen Vorzerkleinerer (10), einem Nachzerkleinerer (11), einem dem Nachzerkleinerer (11) nachgeordneten Windsichter (12) mit einer Austragseinrich tung für eine Leichtfraktion und einer Siebeinrichtung (13) für eine Schwerfraktion, wobei die Siebeinrichtung (13) für eine Stückgröße kleiner 12 mm durchlässig ist und dieser Siebeinrichtung (13) Eisen-Abscheider (14, 17) und Trenntische (15, 16, 18, 19) für Nichteisenmetalle und biogene Brennstoffe nachgeordnet sind, wobei für die Schwerfraktion mit einer Stückgröße kleiner 12 mm ein Chromabscheider (20) den Trenntischen (18, 19) nachgeordnet und mit einem Filter für eine Feinstfraktion mit einer Stückgröße kleiner 1,25 mm ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenabscheider (14, 17) als Magnetabscheider ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebeinrichtung (13) als ein Schubkurbelschwingsieb ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Chromabscheider (20) einen Messerringzerspaner (21) mit einem Abscheidesieb (22) für die Feinstfraktion und einer Ausschleuseeinrichtung (23, 24) für die Feinfraktion mit einer Stückgröße größer als 1,25 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Abscheidesieb (22) ein Kreisgasgebläse (27) dem Messerringzerspaner (21) ein Luftstrom zuleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kreisgasgebläse (27) ein Feinstfilter (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschleuseeinrichtung als ein Zyklonabscheider (23) mit einer Zellradschleuse (24) ausgebildet ist.
Chromabscheider zur Trennung von Chrom aus zerkleinerten Polstermöbeln mit einer Feinfraktion mit einer Stückgröße kleiner 12 mm, der einen Messerringzerspaner (21) mit einem Abscheidsieb (22) für eine Feinstfraktion mit einer Stückgröße kleiner 1,25 mm und einer Ausschleuseeinrichtung (23, 24) für die Feinfraktion mit einer Stückgröße größer als 1,25 mm aufweist.
Chromabscheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Abscheidsieb (22) ein Kreisgasgebläse (27) dem Messerringzerspaner (21) ein Luftstrom zuleitet.
Chromabscheider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kreisgasgebläse (27) ein Feinstfilter (26) angeordnet ist.
Chromabscheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschleuseeinrichtung als ein Zyklonabscheider (23) mit einer Zellradschleuse (24) ausgebildet ist.