DE19618604A1 - Anlage zur Rückgewinnung von Kunststoffen aus Abfallsammlungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung wiederein­ setzbarer Kunststoffe aus einem beliebigen, in Säcken gesammelten Kunststoffgemisch, bei dem das Gemisch in einem Wanderofen mit an­ steigendem Temperaturverlauf fraktioniert aufgeschmolzen und der auf­ geschmolzene Anteil jeweils ausgetragen wird; sie betrifft ferner eine Vorrichtung, mit der das Verfahren zweckdienlich durchgeführt werden kann, bei der ein Wanderofen mit langgestrecktem Gehäuse zur Verflüssigung und fraktionierten Trennung der Kunststoffe mit einem Wärmeerzeuger und mit einen zylindrischen Kanal, der eine Förder­ schnecke als Fördermittel enthält, versehen ist, wobei das langge­ streckte Gehäuse in einer Heizkammer vorgesehen ist, in der es im Gegenstrom aufgeheizt wird, wobei im Bereich niederer Temperatur eine Eingangsschleuse für die Aufgabe des Kunststoffgemisches, im Bereich hoher Temperatur eine Austragsschleuse für Unschmelzbares vorgesehen sind, wobei der Kanal in seinem unteren Teil Siebböden aufweist, unter denen Behälter angeordnet sind.

Kunststoff-Abfälle stellen die Entsorgungswirtschaft vor immer stärker ansteigende Probleme. Das Trennen der Abfälle im Haushalt uns im Ge­ werbe führt zwar zu einem Abfall mit hohem Kunststoffanteil, jedoch fallen hier undefinierte Kunststoff-Mischungen an, die auch durch Sortieren nicht zu trennen sind. Die Versuche, dieser Kunststoff-Men­ gen durch Aufarbeitung als "Recyclat" Herr zu werden, mögen eine Ent­ lastung bedeuten, führen jedoch nicht zu einer Lösung dieses Entsor­ gungsproblems. Um hier weiterzukommen, wurde in der DE-OS 28 37 621 vorgeschlagen, ein Kunststoffgemisch in einer heizbaren Kanalstrecke steigenden Temperaturen auszusetzen und so aufgrund der unterschied­ lichen Erweichungspunkte der verschiedenen, unterschiedlichen Kunst­ stoffe eine Trennung herbeizuführen. Nach diesem Verfahren wird der Kunststoff plastifiziert durch Öffnungen gedrückt und so im plastifi­ zierten Zustand als Strang gewonnen. Um den dazu notwendigen Druck aufzubringen, ist die heizbare Kanalstrecke mit einer Förderschnecke versehen, die die eingebrachten Abfälle aus dem Bereich niederer Tem­ peratur in Bereiche höherer Temperatur fördert und dabei unter Druck setzt. Auf diese Weise kann ein fraktioniertes Erweichen der Kunst­ stoffe und ein Austreten der erweichten Kunststoffe im zugeordneten Temperaturbereich erreicht werden. Die JP-OS 05/293827 lehrt ein ähn­ liches Vorgehen; dabei tritt der erweichte oder verflüssigte Kunst­ stoff durch einen Filterspalt zwischen Schneckensteg und Zylinderwand aus. Schließlich sollen nach der WO 93/08 975 Kunststoffgemische in einer heizbaren Kanalstrecke bei ansteigender Temperatur vorwärts bewegt und gepreßt werden, wobei am Gangende der Schnecke Reststoffe ausgetragen werden, und wobei die Förderschnecke als Hohlkörper aus­ gebildet ist, die plastifizierten bzw. verflüssigten Kunststoff nach außen abführt; dieser Kunststoff kann so zurückgewonnen werden. Bei allen diesen Verfahren wird der Inhalt der Kanalstrecke soweit er­ hitzt, daß mit Entzündungen des Kunststoffs zu rechnen ist. Weiter werden die nach Erweichungs- bzw. Verflüssigungsbereichen getrennten Kunststoffe als mehr oder weniger kompakte Massen aufgefangen, so daß eine unmittelbare Weiterverwendung in Frage zu stellen ist. Auch das DE-GM 93 16 760 beschreibt eine solche Rückgewinnungsanlage. Hier wird der Kunststoffmüll mit einer Förderschnecke in einem zylin­ drischen Gehäuse oder mit einem Preßstempel in einem gestuften Ge­ häuse von einem kalten Ende zu einem heißen Ende gedrückt, wobei die Kunststoffteile entsprechend ihrer Erweichungstemperatur bzw. ihrer Schmelztemperatur verflüssigen und sich nach der Höhe ihres Erwei­ chungspunktes bzw. Schmelzpunktes sortiert auspressen lassen. Diese so gewonnen Fraktionen lassen sich dann weiter verarbeiten, wobei - wegen der Fraktionierung - die Verarbeitungsgrenzen erweitert sind. Jedoch kann ein Aufbrennen des Materials nicht ausgeschlossen werden.

Daraus ergibt sich die dieser Erfindung zugrundeliegende Aufgaben­ stellung, nach der die bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen derart weiterzubilden sind, daß die bekannten Verfahren ohne die genannten Nachteile durchgeführt werden können, daß die Vorrichtung wirtschaft­ lich herstellbar und einsetzbar ist, und daß mit der Vorrichtung eine sichere Durchführung der Verfahren erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vor­ teilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschrei­ ben die Unteransprüche.

Zur Rückgewinnung wiedereinsetzbarer Kunststoffe aus einem beliebi­ gen, in Säcken gesammelten Kunststoffgemisch, wird das Kunststoffge­ misch in einem Wanderofen mit zylindrischem Kanal mit ansteigendem Temperaturverlauf fraktioniert aufgeschmolzen und der aufgeschmolzene Anteil jeweils ausgetragen. Um ein Aufbrennen des Materials zu unter­ binden, wird dieses Erhitzen unter einer Schutzgasatmosphäre bei ver­ ringertem Sauerstoff-Partialdruck vorgenommen. Um diese Atmosphäre erhalten zu können, werden die Säcke in einem Einlaufkanal mittels eines Stachelbandes zu einem Abwurf gefördert, wobei die Säcke durch­ löchert werden. Diese Säcke fallen aus dem Abwurf in einen Tauchver­ schluß mit einem absteigenden Teil und einem aufsteigenden Teil, und sie werden mittels eines Schiebers nachgedrückt, bis sie den unteren Teil des Tauchverschlusses erreicht haben und in den aufsteigenden Teil übergehen. Dort werden sie von einem Heber übernommen und in den aufsteigenden Teil gehoben; an diesen aufsteigenden Teil schließt sich ein 180°-Krümmer an, in den der Heber aufgrund eines die Krüm­ mung erlaubenden Gestänges gelangt, um im Scheitel den Sack in die Aufgabe des Wanderofen abzuwerfen. So gelangt der Sack mit dem ge­ sammelten Kunststoff-Material ohne Luftaustausch in den Wanderofen, in dem die Förderschnecke den weiteren Transport durch den zylindri­ schen Kanal übernimmt. Das Aufschmelzen wird dabei unter verringertem Sauerstoff-Partialdruck durchgeführt, wozu der Wanderofen mit Inert- oder Schutzgas, vorzugsweise mit Kohlendioxid, aufgefüllt wird.

Zum Aufheizen des langgestreckten Kanals mit der Förderschnecke dient üblicherweise konventionelle Heizung mit Gas- oder Ölbrenner. Deren Abgas kann dabei als Inertgas gewonnen und in den Kanal eingespeist werden, wobei das Abgas vor dem Einspeisen einer Reinigung unterzogen wird. Es versteht sich von selbst, daß eine Heizung auch mit elektro­ magnetischer Energie erfolgen kann; dazu sind Mikrowellengeneratoren vorgesehen, deren (auf die Kunststoffe abgestellte) Mikrowellenstrah­ lung die aufgegebenen Abfallstoffe durchsetzt und aufheizt. Diese Mikrowellengeneratoren werden vorteilhaft im Bereich einer Mantelli­ nie des langgestreckten Kanals angeordnet, wobei die Kanal-Wandung in diesem Bereich durchlässig für die Mikrowellenstrahlung ist. Diese Durchlässigkeit wird vorteilhaft durch einen streifenförmigen Einsatz aus Metalloxidkeramik oder Hartglas erreicht.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich insbesondere eine Vor­ richtung, bei der die Eingangsschleuse als oberhalb des zylindrischen Kanals angeordneter Tauchverschluß mit Wasserbad und in dieses abge­ tauchter Scheidewand ausgebildet ist. Dabei ist der Eingangsschleuse ein Einlaufkanal vorgeschaltet, dessen Boden eine Rutsche bildet, auf dem die Säcke in den absteigenden Teil der Eingangs-Schleuse rut­ schen. Um einem Steckenbleiben vorzubeugen, ist dem Rutsch-Boden ein umlaufendes Stachelband gegenüberliegend so angeordnet, daß sich die Weite des Spaltes zwischen Boden und Stachelband zum Abwurf hin ver­ engt. An den Abwurf schließt sich der absteigender Teil des Tauch­ verschlusses an; um eine Hängenbleiben der - wegen enthaltener Luft im Wasserbad aufschwimmenden - Säcke zu unterbinden, ist ein Drück-Stempel zum Abtauchen der Säcke vorgesehen. Der absteigende Teil des Eingangs-Tauchverschlusses geht in einen aufsteigenden Teil über.

Dieser aufsteigende Teil enthält einen Heber, mit dessen Hilfe die abgetauchten Säcke auch dann sicher gehoben werden, wenn sie sich mit Wasser gefüllt haben und keinen Auftrieb mehr zeigen, oder wenn Säcke geplatzt sind und das Material frei im Wasserbad schwimmt. Der Heber geht dabei bis in den Scheitel eines sich an den aufsteigenden Teil anschließenden 180°-Krümmers, bis zu dem die Säcke (oder ggf. das frei gewordene Material) gehoben werden. Um bei dem mechanischen Heber ein "zuviel" an gefördertem Wasser zu vermeiden, ist dieser mit einem Siebboden versehen, der erfaßtes Wasser ablaufen läßt. Vom Scheitel des 180°-Krümmers fällt das gehobene Material zum Einlauf der Förderschnecke, die dann in bekannter Weise den Transport durch den langgestreckten Kanal mit seinen Temperaturzonen übernimmt. Dabei wird - in Weiterführung - die Förderschnecke so ausgebildet, daß ihr Kern in seinem Durchmesser vom "kalten" Ende des Kanals hin zu dessen "heißem" Ende auf nahezu den gesamten Schnecken-Durchmesser ansteigt. Durch diese Ausbildung wird die Förderschnecke zu einer Preßschnecke, die auch nicht voll verflüssigtes Material durch die Sieböffnungen des Kanal-Bodens drückt.

Für jeden der das durchtropfende Material aufnehmenden Behälter ist ein Wasserbad, in das Schürzen des Gehäuses abgetaucht sind, als Ausgangs-Tauchverschluß vorgesehen. Das geschmolzene abtropfende Mate­ rial fällt in das Wasserbad des Behälters, der ein Kratzförderband zum Entfernen des sich ansammelnden Materials aufweist.

Die Frontseite des Drückstempels ist vorteilhaft derart geneigt, daß abgetauchte Säcke infolge dieser Neigung und ihres Auftriebes in den aufsteigenden Teil des Eingangs-Tauchverschlusses gelangen. Dazu ist diese Frontseite höchstens so hoch wie die Öffnung im Übergang vom absteigenden Teil des Tauchverschlusses zum aufsteigenden Teil. Ihre Neigung ist dabei von dieser Höhe und der Breite des absteigenden Teils gegeben, so daß die Frontseite etwa dreieckförmig die Untersei­ te des Drückstempels abschließt.

Vorteilhaft weist das heiße Ende des zylindrischen Kanals eine Aus­ trags-Schleuse so auf, daß ausgetragenes Material in ein unter dem heißen Ende des zylindrischen Kanals angeordnetes Wasserbad fällt, das als Austrags-Tauchverschluß ausgebildet ist, wobei eine an dem Gehäuse vorgesehe Schürze in das Wasserbad des Tauchverschlusses der Austragsschleuse abgetaucht ist. Zum Entfernen von unschmelzbaren Rückständen taucht in dieses Wasserbad ein Kratzförderband ein, das mit einem Antrieb versehen als Endlos-Förderer die anfallenden Mate­ rialien auskratzt.

Um die Vorrichtung zu inertisieren, ist im Bereich des zylindrischen Kanals und dessen angeschlossenen Behältern ein Inertgasgenerator oder eine Schutzgasversorgung angeschlossen. Dabei ist - bei Ver­ wendung von Gas- oder Ölbrennern, die (nahezu) stöchiometrisch gefah­ ren werden - als Schutzgas vorteilhaft das kohlendioxidhaltige Abgas der Brenner vorgesehen. Dieses so abgezweigte Abgas wird über ein Filter gereinigt, wobei das Filter im wesentlichen Ruß zu entfernen hat. Ein Inertgas-Kreislaufgebläse sorgt dafür, daß immer hinreichend Inertgas verfügbar ist. Dazu wird der Ansaug des Gebläses an den Aus­ gang des Filters angeschlossen; fehlt Inertgas, sinkt der Druck im Gebläseansaug ab und die Förderung von Abgas über das Filter setzt ein.

Das Wesen der Erfindung wird anhand des in den Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigen

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum fraktio­ nierten Rückgewinnen von Kunststoffen;

Fig. 2 Einen Querschnitt gemäß Schnittlinie II-II (Fig. 1).

Die Figuren zeigen die Vorrichtung mit dem Gehäuse 1, in dem ein langgestreckter Kanal 2 angeordnet ist, wobei der Zwischenraum zwi­ schen der (wärmeisolierten) Wandung des Gehäuses 1 und dem Kanal 2 als Brenn- und Heizkammer 4 ausgebildet ist, wobei die Brenner 4.1 am "heißen" Ende des Kanals 2 vorgesehen sind. Die Brennerabgase gelan­ gen über den Rauchgas-Abzug 5 zu einem Filter 5.1, von da aus über den Kamin 5.2 nach außen. Ein Abzweig führt zu dem Inertgas-Gebläse 7.1, mit dem die Vorrichtung mit Inertgas gefüllt und unter Inertgas gehalten wird. Mit dieser Gasführung wird der Kanal 2 so temperiert, daß seine Temperatur vom heißen Ende 2.2 zum kalten Ende 2.1 hin abnimmt.

Das zu behandelnde Material wird über die Eingangsschleuse 10 aufge­ geben. Die Säcke gelangen in einen Einlaufkanal 14 und rutschen auf dessen Boden 14.1 zum Abwurf; ein umlaufendes Stachelband 14.2 sorgt dafür, daß der Einlaufkanal 14 nicht verstopft. Vom Abwurf gelangt der Sack (oder das lose aufgegebene Material) in das Wasserbad 11 der Eingangsschleuse, die durch eine in das Wasserbad 11 abgetauchte Scheidewand 12 zu einem Tauchverschluß wird, der einen Luftübergang in das Innere der Vorrichtung ausschließt. Das Material fällt zu­ nächst durch den absteigenden Teil 12.1 des Tauchverschlusses und wird mittels eines Drückstempels 13 - auch gegen evtl. vorhandenen Auftrieb - bis zur tiefsten Stelle des Wasserbades 11 gedrückt, wo es in den aufsteigenden Teil 12.2 übergeht. Ein mechanischer Heber 15 mit einem Siebboden 15.1 und einem gekrümmten Gestänge 16 erlaubt das Heben des Materials aus diesem tiefstem Punkt des Wasserbades 11 in einen sich an den aufsteigenden Teil 12.2 anschließenden 180°-Krümmer 12.3, wobei der Siebboden 15.1 des mechanischen Hebers 15 bis in den Scheitel des Krümmers 12.3 gezogen werden kann. Ist der Scheitel er­ reicht, fällt das Material in den Einlauf der Förderschnecke 3 und wird von dieser - in an sich bekannter Weise - durch den Kanal entge­ gen der Strömung der Rauchgase transportiert, wobei die Temperatur ansteigt.

Durch den Siebboden 8 des langgestreckten Kanals 2 tropft - je nach Temperaturzone - Kunststoff ab, dessen Schmelz- bzw. Erweichungspunkt in diesem Temperaturbereich liegt. Die abtropfenden Massen gelangen in den Auffangbehälter 9, in denen sich ein Wasserbad 9.1 befindet. Dieses Wasserbad 9.1 dient zum einen der Kühlung des verflüssigten Kunststoffs, so daß dieser granulat-ähnlich anfällt. Zum anderen bildet dieses Wasserbad für jeden der Auffangbehälter 9 einen Tauch­ verschluß, da vom Gehäuse 1 her Schürzen 1.1 in das Wasserbad 9.1 ab­ getaucht sind. Um das in dem Behälter 9 anfallende Material austragen zu können, ist ein umlaufendes Kratzförderband 9.2 vorgesehen, das bei aufschwimmendem Material nur wenig in die Wasseroberfläche ein­ taucht; sinken die Materialien unter, wird das Kratzförderband so ausgebildet, daß es längs des Bodens des Behälters 9 geführt ist und von dort die sich ansammelnden Massen mitnimmt und austrägt.

Um auch die nicht aufgeschmolzenen, in aller Regel nicht aus Kunst­ stoff bestehenden Materialreste austragen zu können, ist am heißen Ende 2.2 des Kanals 2 eine Austragsöffnung vorgesehen, die seitlich ausgeleitet, in ein Wasserbad einer Austrags-Schleuse geführt ist. Diese Austragsschleuse weist wie auch die Behälterschleusen ein Was­ serbad auf, in das vom Gehäuse her Schürzen abgetaucht sind und so mit dem Wasserbad zusammen einen Tauchverschluß bilden. Auch hier sorgt das - bereits beschriebene - Kratzförderband für ein Ausbringen der nicht aufgeschmolzenen Materialien. Da diese in aller Regel nicht aufschwimmen, ist dieses Kratzförderband so in dem Auffangbehälter vorgesehen, daß das aus laufende Trum längs des Bodens geführt ist und abgesunkene Materialien erfassen und austragen kann.

Claims (9)

1. Verfahren zur Rückgewinnung wiedereinsetzbarer Kunststoffe aus einem beliebigen, in Säcken gesammelten Kunststoffge­ misch, bei dem das Gemisch in einem Wanderofen mit anstei­ gendem Temperaturverlauf fraktioniert aufgeschmolzen und der aufgeschmolzene Anteil jeweils ausgetragen wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Säcke in einem Einlaufkanal mittels eines Stachelbandes zu einem Abwurf gefördert wer­ den, wobei die Säcke durchlöchert werden, daß die Säcke aus dem Abwurf in einen Tauchverschluß mit einem absteigenden Teil und einem aufsteigenden Teil fallen und mittels eines Schiebers nachgedrückt werden, bis sie in dem unteren Teil des Tauchverschlusses von einem Heber übernommen und im aufsteigenden Teil gehoben und über einen Krümmer in die Aufgabe des Wanderofens fallen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen bei verringertem Sauerstoff-Partialdruck durchgeführt wird, wozu der Wanderofen mit Inert- oder Schutzgas, vorzugsweise mit Kohlendioxid, aufgefüllt wird.

3. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Kunststoff mit fraktio­ niertem Aufschmelzen der Kunststoffe eines Kunststoff-Ge­ misches nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, mit einem Wanderofen mit langgestrecktem Gehäuse zur Verflüssi­ gung und fraktionierten Trennung der Kunststoffe, mit einem Wärmeerzeuger und mit einem zylindrischen Kanal, der eine Förderschnecke als Fördermittel enthält, wobei das langge­ streckte Gehäuse in einer Heizkammer vorgesehen ist, in der es im Gegenstrom aufgeheizt wird, wobei im Bereich niederer Temperatur eine Eingangsschleuse für die Aufgabe des Kunst­ stoffgemisches, im Bereich hoher Temperatur eine Austrags-Schleuse für Unschmelzbares vorgesehen sind und wobei der Kanal in seinem unteren Teil Siebböden aufweist, unter de­ nen Behälter (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschleuse (10) als oberhalb des zylindri­ schen Kanals (2) angeordneter Tauchverschluß mit Wasserbad (11) und in dieses abgetauchter Scheidewand (12) ausge­ bildet ist, wobei der Eingangs-Schleuse (10) ein Einlauf­ kanal (14) vorgeschaltet ist, dessen Boden (14.1) eine Rutsche bildet, und dem ein umlaufendes Stachelband (14.2) gegenüberliegend so angeordnet ist, daß sich die Weite des Spaltes zwischen Boden (14.1) und Stachelband (14.2) zum Abwurf (10.1) hin verengt, wobei an den Abwurf (10.1) ein absteigender Teil (12.1) des Tauchverschlusses angeschlos­ sen ist, in dem ein Drückstempel (13) zum Abtauchen der Säcke vorgesehen ist, und der in einen aufsteigenden Teil (12.2) übergeht, in dem ein mechanischer Heber (15) vorge­ sehen ist, mit dessen Hilfe die abgetauchten Säcke gehoben und in einen dem aufsteigenden Teil nachgeschalteten 180° Krümmer (19) überführt werden, in dem sie zum Einlauf der Förderschnecke (3) fallen, und daß für jeden der Behälter (9) ein ein Wasserbad, in das Schürzen (1.1) des Gehäuses (1) abgetaucht sind, enthaltender Ausgangs-Tauchverschluß vorgesehen ist, wobei das geschmolzen abtropfende Material in das Wasserbad (9.1) des Behälters (9) fällt, der ein Kratzförderband (9.2) zum Entfernen des sich ansammelnden Materials aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Heber (15) der Eingangs-Schleuse (10) mit einem das Ablaufen von Wasser sicherstellenden Siebboden (15.1) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontseite (13.1) des Drückstempels (13) derart ge­ neigt ist, daß abgetauchte Säcke infolge dieser Neigung und ihres Auftriebes in den aufsteigenden Teil (12.2) des Ein­ gangs-Tauchverschlusses (10) gelangen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das heiße Ende (2.2) des zylindrischen Kanals (2) eine Austrags-Schleuse (20) so aufweist, daß ausgetragenes Material in ein unter dem heißen Ende (2.2) des zylindri­ schen Kanals (2) angeordnetes Wasserbad (21) fällt, das als Austrags-Tauchverschluß ausgebildet ist, wobei eine an dem Gehäuse (1) vorgesehe Schürze (1.1) in das Wasserbad (21) des Tauchverschlusses der Austragsschleuse (20) abgetaucht ist, und wobei in dieses Wasserbad (21) ein Kratzförderband eintaucht, zum Entfernen von unschmelzbaren Rückständen.

7. Vorrichtung einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des zylindrischen Kanals (2) und dessen angeschlossenen Behältern (9) ein Inertgasgenerator oder eine Schutzgasversorgung angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas kohlendioxidhaltiges Abgas der Brenner (4.1) vorgesehen ist, wobei das Abgas vorzugsweise über ein Fil­ ter (5.1) entnommen, mit einem Gebläse (7.1) in das Innere des zylindrischen Kanals (2) eingespeist wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Förderschnecke (3) einen Kern auf­ weist, dessen Durchmesser vom "kalten" Kanal-Ende (2.1) hin zu dessen "heißem" Ende (2.2) auf nahezu den gesamten Schnecken-Durchmesser ansteigt.