DE10362414B3

DE10362414B3 - Weiterbearbeitungsanlage zum großtechnischen Trennen von industriellem Abfallschlamm

Info

Publication number: DE10362414B3
Application number: DE10362414.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Czetsch; Herbert Hebertinger
Original assignee: Cronimet Envirotec GmbH
Current assignee: Cronimet Envirotec De GmbH
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2023-11-19

Abstract

Weiterbearbeitungsanlage zum großtechnischen Trennen von industriellem Abfallschlamm in seine festen und flüssigen Komponenten, mit: einem Trommeltrockner mit einer beheizbaren zylindrischen Trockenkammer (4) und mit umlaufend rotierenden Umwälzwerkzeugen (8);wobei die Trockenkammer (4) mit einer Vakuumquelle (14) verbunden ist; wobei die Trockenkammer (4) über einen Brüdenfilter (12) mit einem anschließenden Kondensator (13) verbunden ist, welcher wiederum an die Vakuumquelle (14) angeschlossen ist;wobei die Trockenkammer (4) in einer Beschickungsphase mit Stickstoff befüllbar ist;wobei im Bereich einer Befüllöffnung (6) der Trockenkammer (4) eine Kaltfläche in Form eines Kondensators vorgesehen ist, undwobei die Trockenkammer (4) mit einer Entleerungsöffnung (10) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterbearbeitungsanlage mit einem Trommeltrockner mit einer Trockenkammer und mit umlaufend rotierenden Umwälzwerkzeugen zum großtechnischen Trennen von industriellem Abfallschlamm in seine festen und flüssigen Komponenten. Nach einem gegebenenfalls erforderlichen Sedimentationsvorgang mit anschließendem mechanischem Abzug insbesondere eines Hauptteils der flüssigen Komponente kann die verbleibende flüssigkeitshaltige Schlammmasse einer unter Vakuum erfolgenden Wärmebehandlung unterzogen werden. Dabei können die flüssigen Komponenten durch Verdampfung aus der Schlammmasse entfernt werden.
Generell bei der Metallbearbeitung, aber auch bei der Herstellung von Wafern aus Siliziumstangen, fallen Abfallschlämme an, die ein erhebliches Entsorgungsproblem darstellen. Die bisher übliche Beseitigung dieses problematischen Abfalls auf Mülldeponien oder in Verbrennungsanlagen stellt keine dauerhaft akzeptable Lösung dar, da sie mit Umweltbelastungen verbunden sind, die nur durch kostspielige Zusatzaufwendungen im Rahmen des Zulässigen gehalten werden können.
In der DE 100 56 957 C1 wird im Zusammenhang mit Abfallschlämmen, wie sie beim Schneiden von Siliziumstangen zu Wafern entstehen, bereits vorgeschlagen, den Abfallschlamm einem Trennverfahren zum Entfernen des gesamten oder des meisten Flüssigkeitsanteils aus dem Abfallschlamm zu unterziehen und die erhaltenen Feststoffe einem bekannten Verfahren zur Bildung von nichtoxydischen, keramischen Werkstoffen zu unterwerfen. Auf diese Weise soll es ermöglicht werden, die Komponenten des Abfallschlamms wieder in Fertigungsprozesse rückzuführen und somit die im Abfallschlamm enthaltenen wertvollen Rohstoffe einer erneuten Nutzung zuzuführen.
Die DE 42 30 679 A1 , AT 004 852 U1 , DE 197 15 839 A1 und US 5 490 907 A schlagen verschiedene thermische Trocknungsmethoden in geschlossenen Trockenkammern vor.
Obwohl in den erwähnten Druckschriften auf die Möglichkeit der Entfernung der flüssigen Komponenten des Schlammes durch vorsichtiges Erwärmen in Vakuum hingewiesen wird, konnte das beschriebene Verfahren zum Herstellen nichtoxydischer Keramiken bisher nicht in größerem Umfange realisiert werden, da kein praktikables, kostengünstiges Verfahren zur großtechnischen Trennung dieses problematischen Abfallschlammes zur Verfügung stand, das es ermöglichen würde, die zu verarbeitenden großen Mengen an hochviskosen, stichfesten, nach Sedimentation erhaltenen Massen wirtschaftlich so zu behandeln, dass zum einen eine einwandfreie Abtrennung der Flüssigkeitskomponenten erhalten wird und zum anderen die Feststoffkomponenten in Pulverform überführt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Weiterbearbeitungsanlage der eingangs angegebenen Art so auszubilden, dass auf kostengünstige und gleichzeitig umweltschonende Weise in großtechnischem Maßstab die angestrebte Trennung des jeweiligen Abfallschlamms in seine flüssigen und festen Komponenten erreicht und die festen Komponenten gleichzeitig in Pulverform überführt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch eine Weiterbearbeitungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend ergänzend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die in Form einer stark schematisierten Darstellung die Verwendung und den Aufbau einer erfindungsgemäßen Weiterbearbeitungsanlage zeigt.
In der Praxis wird das bei der Herstellung von Wafern durch Schneiden von Siliziumstangen anfallende pumpfähige Gemisch von Siliziumteilchen, Siliziumcarbidteilchen und eventuell vorhandenen geringfügigen weiteren Feststoffkomponenten sowie Mineralöl oder Glykol in als Fässer ausgebildete Behälter 1 abgefüllt und eingelagert, um ein Absetzen der Feststoffteilchen des Gemischs zu ermöglichen.
Im Verlauf dieses Sedimentationsprozesses bildet sich in dem jeweiligen Behälter 1 ein zäher, weitgehend stichfester Feststoffkuchen 2, während oberhalb dieses öl- oder glykolhaltigen Kuchens relativ reines Öl oder Glykol vorliegt, das abgepumpt und einer Weiterverwendung zugeführt werden kann.
Der verbleibende öl- oder glykolhaltige Feststoffanteil oder Feststoffkuchen 2 muss anschließend in den Behältern 1 zu einer Weiterverarbeitungsanlage transportiert werden, wo er als Gesamtkörper aus einem jeweiligen Behälter 1 entfernt und dann der Weiterbearbeitungsanlage, z.B. über ein Transportband 3 oder einen Schneckenförderer zugeführt werden kann.
Unabhängig davon, ob der öl- oder glykolhaltige Feststoffanteil aus einem Fass oder einem größeren Behälter entfernt werden muss, kommt ein Zerteilen oder Zerschneiden des Feststoffanteils im jeweiligen Behältnis praktisch nicht in Betracht, da dies die spezielle Konsistenz des Feststoffanteils nicht zulässt. Befindet sich der Feststoffanteil in einem fassartigen Behältnis, dann gelingt es häufig, den Feststoffanteil ohne Zerstörung des Fasses durch mechanische Manipulation aus dem Fass zu entfernen, aber bei größeren Behältern, die ebenso wie die Fässer aus Kunststoffmaterial bestehen, muss das Behältnis zerschnitten werden. Dieses Zerschneiden des Behältnisses muss spanfrei erfolgen, was beispielsweise durch Verwendung einer Heißdraht-Schneidtechnik erfolgen kann.
Die Weiterbearbeitungsanlage besteht aus einer zylindrischen Trockenkammer 4, die vorzugsweise über eine Mantelbeheizung auf die jeweils gewünschte Temperatur aufheizbar ist. Durch die zylindrische Trockenkammer 4 erstreckt sich eine konzentrische, von einem außen liegenden Antriebsmotor 9 angetriebene Achse 7, die eine Mehrzahl von Umwälzwerkzeugen 8 trägt, die beispielsweise schaufel- oder paddelförmige Gestalt besitzen und sich vorzugsweise bis unmittelbar in die Nähe der Kammerwandung erstrecken.
Die Trockenkammer 4 ist mit einer Befüllöffnung 6 und einer Entleerungsöffnung 10 versehen und steht über entsprechende Leitungen 11 über einen Brüdenfilter 12 mit einem Kondensator 13 in Verbindung, der wiederum an eine Vakuumquelle 14 angeschlossen ist.
Als beeinflussbare Betriebsparameter stehen demgemäß zur Verfügung die sich auf eine Charge beziehende Behandlungs- oder Bearbeitungszeit, die Behandlungstemperatur, die Vakuumhöhe und die Art und das Ausmaß der mechanischen Beeinflussung des zu behandelnden Materials über die Umwälz- bzw. Schlagwerkzeuge über die Beeinflussung der Drehzahl.
Im Rahmen des zur Erläuterung beschriebenen Verfahrens werden die öl- oder glykolhaltigen Feststoffkuchen 2 der Trockenkammer 4 zugeführt, und zwar bei geöffneter Trockenkammer 4 und umlaufenden Umwälzwerkzeugen 8 sowie einer Kammertemperatur, die zumindest im Wesentlichen bereits der Behandlungstemperatur entsprechen kann.
Bei der Zuführung der öl- oder glykolhaltigen Feststoffkuchen 2 zur bereits beheizten Trockenkammer 4 kann es zu Verpuffungserscheinungen kommen, die aber aufgrund der in dieser Phase noch offenen Trockenkammer 4 zu keinen Gefahren führen. Dennoch wird in jedem Falle natürlich versucht, solche Verpuffungserscheinungen zu vermeiden.
Wenn die gesamte zu behandelnde Charge in die Trockenkammer 4 bei laufenden Umwälzwerkzeugen 8 eingebracht ist, wird die Trockenkammer 4 geschlossen und in der Trockenkammer 4 über die Vakuumquelle 14 Unterdruck erzeugt, so dass Verpuffungen sowie Explosionsgefahren sofort ausgeschaltet werden. In der Beschickungsphase erfolgt zur Ausschaltung von Verpuffungsgefahren eine Befüllung der Trockenkammer 4 mit Stickstoff, wobei im Bereich der Befüllöffnung 6 eine Kaltfläche in Form eines Kondensators vorgesehen ist, um während der Befüllphase entstehende geringe Mengen an Öldampf aufzufangen.
Während der Beschickung der Trockenkammer 4 und auch während des weiteren Betriebs hat es sich als zweckmäßig erwiesen, für die Umwälzwerkzeuge 8 eine Umdrehungszahl im Bereich von 15 bis 30 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise von etwa 20 Umdrehungen pro Minute zu wählen. Möglich ist es jedoch auch, die Drehzahl zu variieren und insbesondere dann zu erhöhen, wenn ein Großteil des Flüssigkeitsanteils bereits entfernt ist.
Während der mehrstündigen Chargenbehandlung wird die Kammertemperatur vorzugsweise im Bereich von 150 °C bis 300 °C liegen, und ein bevorzugter Wert des angelegten Vakuums liegt bei etwa 100 mbar.
Während dieser Chargenbearbeitung kann die Temperatur der Trockenkammer 4 zwischen der Beschickung und der Entleerung der Trockenkammer 4 auch in geeigneter Weise variiert werden, um einen optimalen Energieeintrag in das zu behandelnde Material sicherzustellen.
Überraschenderweise gelingt es durch Ausnutzung der durch die Umwälzwerkzeuge 8 erzielten Umwälz- und Schlagbewegungen das Material in einen pulverförmigen Zustand zu überführen und auf diese Weise sonst erforderliche eigenständige Mahlvorgänge zu vermeiden. Die Umwälzwerkzeuge 8 sind vorzugsweise bis in die Nähe der Kammerwandung geführt und können damit eine Schaberfunktion übernehmen. Die Entleerungsöffnung 10 kann etwa in Kammermitte unterseitig vorgesehen sein.
Auf überraschende Weise hat sich gezeigt, dass mittels der beschriebenen Weiterbearbeitungsanlage unter Nutzung der zur Verfügung stehenden beeinflussbaren Parameter die hinsichtlich Konsistenz und Zusammensetzung schwierig zu behandelnden Materialien mit vergleichsweise geringem Aufwand optimal voneinander getrennt und in direkt für die Weiterverarbeitung geeignete Aggregatzustände überführt werden können.

Claims

Weiterbearbeitungsanlage zum großtechnischen Trennen von industriellem Abfallschlamm in seine festen und flüssigen Komponenten, mit: einem Trommeltrockner mit einer beheizbaren zylindrischen Trockenkammer (4) und mit umlaufend rotierenden Umwälzwerkzeugen (8); wobei die Trockenkammer (4) mit einer Vakuumquelle (14) verbunden ist; wobei die Trockenkammer (4) über einen Brüdenfilter (12) mit einem anschließenden Kondensator (13) verbunden ist, welcher wiederum an die Vakuumquelle (14) angeschlossen ist; wobei die Trockenkammer (4) in einer Beschickungsphase mit Stickstoff befüllbar ist; wobei im Bereich einer Befüllöffnung (6) der Trockenkammer (4) eine Kaltfläche in Form eines Kondensators vorgesehen ist, und wobei die Trockenkammer (4) mit einer Entleerungsöffnung (10) versehen ist.
Weiterbearbeitungsanlage nach Anspruch 1, wobei sich durch die zylindrische Trockenkammer (4) eine konzentrische, von einem außen liegenden Antriebsmotor (9) angetriebene Achse (7) erstreckt, welche die Umwälzwerkzeuge (8) trägt.
Weiterbearbeitungsanlage nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umwälzwerkzeuge (8) als Schaufeln oder Paddel ausgebildet sind; und wobei die Umwälzwerkzeuge (8) bis unmittelbar in die Nähe einer Kammerwandung der Trockenkammer (4) geführt sind und eine Schaberfunktion übernehmen.
Weiterbearbeitungsanlage nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entleerungsöffnung (10) in Kammermitte der Trockenkammer (4) unterseitig vorgesehen ist.
Weiterbearbeitungsanlage nach einem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mantelheizeinrichtung, mittels welcher eine Temperatur der Trockenkammer (4) variierbar ist.