DE2054203A1

DE2054203A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Metall gewinnung aus Schrott

Info

Publication number: DE2054203A1
Application number: DE19702054203
Authority: DE
Inventors: John E Reston Va Perry (V St A )
Original assignee: Horizons Research Ine , Cleveland, Ohio (V St A)
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1970-11-04
Publication date: 1971-05-27
Also published as: US3697257A; GB1299118A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P.Wirth · dipl.-ing. g. Dannenberg D R. V. SCHMIED-ICOWARZIK · DR. P. WE I N HOLD · DR. D. G UDE L

6 FRANKFURT AM MAIN ("¹SSP MU-1

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 3V

Wd/wd/ar

.HORIZOiTS RESEARCH INCORPORATED 23800 Mercantile Road Cleveland, Ohio 44122/USA

Verfahren und Torrichtung zur Metallgewinnung aus Schrott

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von Metallanteilen aus Schrott bzw. Metallabfall, in dem dieser in Assoziation mit Nichtmetallmaterialien vorliegt, wie z.B. als Isolierung auf Drahtschrottmaterial.

Zu den Verfahren, die zur getrennten Gewinnung von Metallanteilen von damit verbundenem Nichtmetall vorgeschlagen worden sind, gehören die Veraschung oder Verbrennung von brennbarem Material, wie z.B. Kunststoff, Kautschuk bzw. Gummi, Harz oder Papier, das sich auf dem Metall befindet, welches man zurückgewinnen will. Diese Verfahren erfordern eine oxydierende Atmosphäre und werden gewöhnlich bei relativ hohen Temperaturen durchgeführt. Das ha.t zur Folge, daß wesentliche Mengen an Metall oxydiert werden und daher als Metall wiedergewonnenes Metallprodukt verlorengeht.

Ein anderes vorgeschlagenes Verfahren umfaßt ein Erhitzen des Metallschrotts und der damit verbundenen Nichtmetallraaterialien in einer Retorte oder geschlossenen Kammer. Ein solches Verfahren erfordert die Behandlung kleiner Ansätze dea Produkts und ist von Natur aus kostspieliger als ein Verfahren, bei dem das Material kontinuierlich in zweckmäßiger

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Weise in einer geeigneten Vorrichtung behandelt wird.

Diese und andere vorgeschlagene Verfahren, bei denen die Materialien relativ hohen Temperaturen ausgesetzt werden, sind aus wenigstens zwei Gründen zu beanstanden. Erstens wird das Metall durch die Oxydation verunreinigt, und zweitens werden die physikalischen Eigenschaften des Metalls, das später gewonnen wird, gewöhnlich durch das Überhitzen ungünstig beeinflußt. Diese sind deshalb nicht so gut wie jene, die das Metall besaß, bevor es zur Beseitigung der unerwünschten organischen oder anorganischen Materialien, die als Verunreinigungen des zu gewinnenden Metalls angesehen werden können, behandelt wurde.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, in welchem Metallschrott begleitende Abfallmateriälien kontinuierlich von dem Metall durch ein einfaches und kontinuierliches Verfahren beseitigt werden, bei dem mit Rauchentwicklung und Überhitzung verbundene Verbrennungsverfahren vermieden werden und in dem das Metall in einem relativ wenig verunreinigten Zustand wiedergewonnen wird, während es seine physikalischen Eigenschaften behält. _:. -_; Dabei wird der größere Teil des verunreinigenden.Nicht-* , metallmaterials als ein flüchtiges oder kondensierbares gasförmiges Produkt, das als Brennstoff oder Heizmittel wertvoll ist, gewonnen. ' ^!

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht kurz aus dem Erhitzen des verunreinigten Schrotts bzw. Metallabfalis in Abwesenheit von Sauerstoff auf eine Temperatur, bei der alle flüohtigen Komponenten abdestillieren, wobei eine ständige Beschickung und Entfernung des Rückstandes vorgersehen ist. Bei den angewendeten Temperaturen werden einige flüchtige Koiponeirfeen dureh zerset-zescls Destillation ge^ > bildet. Die flüohtigen Komponenten, flüssige und gasförmige

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Fraktionen, können zur Wiederverwendung gesammelt werden, oder sie können entzündet und mit öiner rauchlosen, geruchlosen Flamme verbrannt werden.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, die

einen Ofen, in dem der Schrott in Abwesenheit von nennens~ werten Mengen an Sauerstoff auf Temperaturen, bei denen alle flüchtigen Komponenten von dem Metallschrott abdestilliert werden, erhitzt wird;

Vorrichtungen für die kontinuierliche Zuführung des zu behandelnden Schrotts zu dem Ofen und zur Beseitigung des Schrotts nach der Behandlung aus dem Ofen, wobei diese Vorrichtung auch zur Gewinnung solcher Anteile aus dem Schrott, die während des Erhitzens schmelzen, geeignet ist;

eine Flamrawand am Eingang des Ofens oder andere Vorrichtungen zum Schutz der Ofenatmosphäre vor der Verunreinigung durch Luft oder Sauerstoff;

einen Schacht am Ausgang des Ofens, durch welchen der behandelte Schrott, die festen Nichtmetallrückstände und die Ofenatmosphäre nach unten fließen, und

Vorrichtungen, um den behandelten Schrott, den festen Nichtmetallrückstand und alle gasförmigen Produkte, die beim Durchgang der Beschickung durch den Ofen erhalten werden, getrennt zu sammeln und zu gewinnen,

umfaßt.

Die Vorrichtung kann ebenfalls Hilfseinrichtungen enthalten, um das Produkt zu einem leichter verkäuflichen, z.B. weniger verunreinigten Metallprodukt zu machen, einschließlich von

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Apparaten, wie Vorrichtungen sur Zerkleinerung, turn Sieben» weiterer Apparate «ur physikalischen Trennung dee Metalle von Nichtaetall-Materialien und andere but Formgebung dee Produkte, isur Säuberung und/oder au» Scheeleen, falle solche Zusatebehandlungen ale wirtschaftlich wünschenswert angesehen werden.

Unter Anwendung von geeigneten Abechließungsaitteln am BIn- und Auegang der Xrhltsungesone wird eine kontinuierliche Beschickung durch die Erhitwingszone geführt, und dl« Destillation findet In einer Inerten Atmosphäre bei ataosphärischea Druck statt. Eu Beginn wird ein inertes Gas, wie z.B. Stiokütoff, verwendet, ua Ale loft aus der erhitzten Eone SU spülen. lach Beginn der Reaktion liefert dae durch Ale trockene Destillation gebildete Oas «In« «auerstofffreie Atmosphäre.

Sind die den Hetallsohrott begleitenden Verunreinigungen organische Materialien« wie b.B, Kautschuk, synthetische Hanse oder Papier, so Ast Aer neoh Erhitzen auf dem Metallschrott «urückbleibende Htioketand gewöhnlioh ein leichter» trockener Kok«· ftaon Trennung de« Kokses τοη dem Metall kann dieser al« 'reiner Brennstoff oder als Landfüllstoff oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise verwendet werden.

Wenn die den Metallschrott begleitenden Verunreinigungen anorganische Materialien sind, wie z.B. Asbest oder Glasfasern, wird der Rückstand brüchig und kann leicht rom Metallschrott, der praktiech turrerändert zurückbleibt, abgetrennt werden.

Eine besondere Situation liegt vor, wenn die Verunreinigungen, die aus dem Schrott beseitigt werden sollen, Materialien, wie z.B. Zinn oder Lötmittel, enthalten, die bei der

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gewöhnlichen Arbeitstemperatur schmelzen. Wenn solche Materialien durch wesentliche Mengen von organischen Materialien begleitet werden, wird das Zinn oder Lötmittel gewöhnlich durch den Koksrückstand aufgenommen, aus dem es !zurückgewonnen werden kann, indem der Koks in einer oxydierenden Atmosphäre verascht wird.

Nach der Erhitzungsstufe wird der Metallschrott weiterbearbeitet, um eine physikalische Trennung des Rückstandes, der noch mit dem Schrottmetall verbunden ist, von diesem Metall durchzuführen, wie z.B. durch die Einwirkung einer Schlagvorrichtung, von Bürsten oder Abstreifvorrichtungen, oder durch Anwendung von Schallwellen oder anderen bekannten Maßnahmen, um den größten Teil des Rückstandes (Koks, Yerkohlungsprodukte, Glas oder zinnhaltiger Koks) von dem Metallschrott abzutrennen, dessen Gewinnung Aufgabe des erfindungsgeraäßen Verfahrens ist.

Um die letzten Spuren an Rückständen von dem Metallschrott zu entfernen, wird er durch ein Bad aus geschmolzenem Salz geleitet, wie es noch beschrieben wird, wobei die Zusammensetzung des geschmolzenen Salzes derart ist, daß der Koks oder ein anderer organischer Rückstand bei einer relativ niedrigen Temperatur oxydiert wird.

Danach wird der Metallschrott aus dem Salzbad herausgenommen, und nach dem Abfließen des Salzes von dem Metallschrott kann der Schrott gewaschen oder abgespült oder ohne eine solche Behandlung gewonnen werden.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in welchen eine schematische Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargeotellt wird, n^lher erlHvtert.

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M* ^J W·

Die Torrichtung umfaßt einen Ofen 10, der einem herkömmlichen Pulyennetaliurgie-Ofen oder -einem Drehofen ähnlich sein kann. Der Ofen IO hat einen Eingang 12 und einen Auslad 14 und 1st mit einem Förderband 16, z.B. einem Band aus rostfreiem Stahlj ausgestattet, um das Schrottmaterial durch den Ofen zu befördern. Der Ofen 10 ist mit Vorrichtungen versehen, mit denen dem Ofen anfangs Wärme zugeführt und die Temperatur des Ofens während des Betriebs im wesentlichen konstant auf einer geregelten Höhe gehalten wird. Eine Flammwand 18 ist an der Einlaßöffnung des Ofens vorgesehen, um keine Luft in den Ofen kommen zu lassen und eine nicht-oxydierende Atmosphäre im Ofen 10 aufrechtzuerhalten. Durch zersetzende Destillation im Ofen 10 hergestellte Gase verbrennen an der Flammwand 18 an der Einlaßöffnung.

Das am Ausgangsende des Ofens anfallende Produkt gelangt durch einen Schacht 20 in einen unter diesem befindlichen Trichter 24 mit einem Bodenabfluß durch ein Sternventil 26 und einem Seitenabflufi durch einen Seitenarm 28.

Wie oben ausgeführt, trägt das am Auslaß 14 des Ofens 10 austretende Schrottprodukt gewöhnlich einen Koks- oder Asche-ähnlichen Rückstand, der an dem Metall haftet. Dieser kann durch Vorrichtungen, die in dem Schacht 20 angeordnet sind, z.B. ein Walzenringbrecher ("rolling ring crusher") 30, oder durch andere physikalische Vorrichtungen abgetrennt werden. Der Schrott und die abgelösten Verkohlungsprodukte fallen auf.ein Vibrationssieb 34, durch den der ascheähnliche Rückstand ohne Metall in einen Sammelbehälter fallen kann. Das Metall mit jeglichem zurückbleibendem Rückstand wird von dem Sieb 34 in ein erhitztes Salzbad 40 geführt, wie es in der US-Patentschrift Nr. 3 000 766 beschrieben ist,

Nachdem der Ofen in Betrieb gesetzt worden ist und "bevor

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das Rohmaterial auf ein kontinuierliches förderband oder durch ein kontinuierliches Becherwerk durchgeleitet wird, kann eine Anfangsatmosphäre geschaffen werden, die aus solchen Gasen, wie s.B. Stickstoff, Vaseerstoff, gekracktes Ammoniak und/oder Kohlendioxyd,besteht. Sobald das organische Material auf dem Draht sich pyrolytisch zu eersetsen beginnt, bilden in praktisch allen Fällen die gasförmigen Produkte des pyrolysierten*organischen Materials ihre eigene Sobutzatmosphäre, die einen nieht-oxydlerenden Charakter hat, da die Mehrzahl der organischen Isolierungen gewöhnlich aus synthetischen Bars oder Papier oder Naturharzen besteht.

Sie entwickelten Gase schaffen die notwendige geregelt« Atmosphäre. 9O£ oder »ehr der organischen Isolierung wird verkohlt und innerhalb von Minuten bei einer Temperatur Ewischen etwa 480 und 815⁰O unter Zersetzung destilliert, und die gebildeten Terkohlungsprodukte werden leicht Ton dem Metall abgetrennt, wie es oben angegeben ist. Bei solchen Temperaturen wird das Metall weder merklich oxydiert, noch wird es durch dl« kurse Erhitzung, der es unterworfen wird, ungünstig beeinflußt.

Der Koks wurde von dem Draht mit einem Walzenringbrecher entfernt, und das Gemisch wurde auf einem Tlbratlonssleb getrennt« Das Sieb wurde «üb einer perforierten Platte mit 64 cm groBen Löchern gebildet.

Das Produkt bestand aus einheitlicher Qualität, unabhängig Ton dem Drahtdurchoesser; die geprüften Stärkewerte variierten von Nr.6 bis Kr. 25*. Eine leichte Verfärbung auf dem Draht wurde in dem Salzbad beseitigt. Es wurde lediglich eine leichte Reaktion bemerkt, als der Draht in das Salzbad gegeben wurde, und die Reaktion war in weniger als 1 Minute vollständig.

• * d.h. 0,5159 bis 0,05556 cm

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Ee soll darauf hingewiesen werden, daß die Arbeltstemperatur über dem Schmelzpunkt von Blei liegt. Bleiunnnantelter Draht kann als Beschickung des Ofens dienen und das Blei durch Schmelzen beseitigt werden. Zur Beseitigung des Bleis aus dem Ofen kann ein Band dienen, und es können Kübel ("buckets") vorgesehen sein, um das geschmolzene Blei aufzufangen und das Metall zum Eingang des Ofens zu befördern. Diese zusätzliche Anordnung wird schematisch in der Zeichnung unter 44 dargestellt.

Ein zweites Förderband 38, das unter dem Förderband 16 im Ofen 10 angeordnet ist, fängt bei der Verbrennung der Isolierungen und anderen Beschichtungsmaterialien des Drahtes entstehende nicht-gasförmige Produkte auf und befördert sie zum Eingang des Ofens.

Das Zerkleinern und Sieben sollte durchgeführt werden, während der Metallschrott, d.h. der Draht, heiß ist, um das Salzbad warm zu halten. Diese Arbeitsgänge sollten in der Ofenatmosphäre durchgeführt werden. Der Koks wird durch ein Sternventil 26 (Rotationsventil) entfernt, und das Metall oder der Draht wird in das Salzbad 40, und zwar unter die Oberfläche des Salzes geführt. Ein kontinuierliches Förderband 42 befördert den Draht aus dem Salzbad.

Das Verfahren wird in dem folgenden Beispiel näher erläutert.

Die Beschickung bestand aus repräsentativen Proben an isoliertem Draht. Das Isolierungsmaterial enthielt Polyvinylchlorid, Neopren, Papier, Gewebe, Kautschuk bzw. Gummi, Polyäthylen, Glasfasern und verschiedene Lacke und Wachse. Die Beschickung wurde zu einer solchen Größe zurechtgeschnitten, daß sie ein fließfähiges Geraisch ergab. Jedes Isoliermaterial wurde in der oben beschriebenen Vorrichtung

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getrennt und dann in Mischungen behandelt; es wurde dabei kein Unterschied in der Reaktionsfähigkeit der organischen Materialien unter den obengenannten Arbeitsbedingungen, d.h. in Abwesenheit von Sauerstoff und bei Temperaturen, bei denen organische Materialien zersetzend destilliert werden, festgestellt.

Bei einer Reihe von Ansätzen, durch die ein zinnbeschichteter Kupferdraht behandelt wurde, betrug der Zinngehalt des Koksrückstandes im Durchschnitt etwa 0,32 Gew.-#. Das Zinn wurde vollständig von dem Kupferdraht entfernt, wenn die Ofentemperatur bei 454⁰C oder höher gehalten wurde. Bei höheren Temοeratüren, wie z.B. bei 65O⁰C,, wurde das Zinn in einer so kurzen Verweilzeit in dem Ofen 10, wie 1,5 Minuten, vollständig entfernt. Ähnliche Ergebnisse wurden bei der Beseitigung von Bleilötmaterial aus verlötetem Schrott durch Schmelzen des Lötmaterials erzielt.

Es wird ebenfalls darauf hingewiesen,, daß der Ofen 10 zwei parallele Förderbänder enthält, und zwar eines über dem anderen angeordnet. Diese laufen in entgegengesetzte Richtungen, so daß der zu verarbeitende Schrott durch den Lauf des oberen Förderbandes von dem Eingang zum Auslaß des Ofens gefördert wird, während anderes Material durch den Lauf des unteren Förderbandes zum Eingang hin und vom Auslaß des Ofens wegebefördert wird.

Die Gasentwicklung während der Destillation hat auch einen Gasüberschuß im Ofen zur Folge, und etwas Gas strömt durch den Trichter 20 und aus dem Ventil 22, wenn es geöffnet wird, was den Ofen weiter vor Verunreinigung durch Luft oder Sauerstoff schützt.

Erfindunga^emäß kann das Metallprodukt gegebenenfalls ohne

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Zerkleinern oder Sieben oder ohne Reinigung durch die Salzschmelze gewonnen werden, oder es kann, geschmolzen oder in anderer Weise behandelt werden.

Aus den obigen Ausführungen ist leicht ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Torrichtung für eine Vielzahl verschiedener Abfallmaterialien angewendet werden kann, aus denen der Metallanteil zurückgewonnen werden soll.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Schrottmaterial bestehend aus (a) den zurückzugewinnenden Metallanteilen und (b) den Verunreinigungen aus organischen und anorganischen Materialien, einschließlich anderen Metallen und deren Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrottmaterial in Abwesenheit von wesentlichen Sauerstoffmengen auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der praktisch alle anwesenden leichtflüchtigen Bestandteile aus dem Ausgangsmaterial abdestilliert werden und das nicht-flüchtige, nicht-metallische Material einen Rückstand auf den Metallanteilen des Schrotts bildet; , ·

der Metallschrott und der Rückstand in Vorrichtungen zur physikalischen Abtrennung von wenigstens des größten Teils des Rückstandes von dem zurückzugewinnenden Metall behandelt wird und

die Metallanteile zurückgewonnen werden, nachdem der Rückstand von den Metallanteilen zumindest zum größten Teil abgetrennt worden- ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Metallanteile von darauf zurückbleibenden Rückständen gereinigt werden, indem diese und der damit verbundene Rückstand in ein Bad aus geschmolzenem Salz eingetaucht v/erden.

, 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bad aus geschmolzenem Salz ein solches verwendet wird, das den Rückstand oxydiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3> diidurch gekennzeichnet, daß ein Schrott eingesetzt wird, der aus Teilen von Kupfer be-

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steht, das mit Kunststoff, Kautschuk, Harz oder Papier überzogen ist, wobei in der ersten Erhitzungsstufe die organischen Materialien zu einem leichten trockenen Koks umgewandelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 - 4 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrott eingesetzt wird, der Kupfer enthält, das mit Zinn oder einer Zinnverbindung überzogen ist und das Zinn in dem von den Metallanteilen abgetrennten Rückstand gewonnen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinn gewonnen wird, indem man den Kunststoff in dem Rückstand oxydiert, wobei das Zinn .zurückbleibt.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrott eingesetzt wird, der mit Blei beschichtetes Kupfer enthält, und das Blei als Schmelze, getrennt von allen übrigen Metallanteilen,in dem Schrott gewonnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dsß ein Schrott eingesetzt wird, der hauptsächlich aus Kupferdraht besteht.·

• 9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Produkte, die aus dem Ausgangematerial abdestillieren, gewonnen werden.

10. Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen aus Schrottraaterial zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß

ein Ofen (10) zur Erhitzung dee Schrotte in Abwesenheit von nennenswerten Mengen an Sauerstoff

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Vorrichtungen (16, 38) für die kontinuierliche Zuführung des zu behandelnden Schrotts zu dem Ofen und zur Beseitigung des Schrotts nach der Behandlung aus dem Ofen, wobei diese Vorrichtung auch zur Gewinnung solcher Anteile aus dem Schrott, die während des Erhitzens schmelzen, geeignei ist,

Vorrichtung (18) zum Schutz der Ofenatmosphäre vor Verunreinigungen durch Luft oder Sauerstoff

Vorrichtungen, un den "behandelten Schrott, den festen Ifichtraetallrückstand und alle gasförmigen Produkte, die beim Durchgang der Beschickung durch den Ofen erhalten werden, getrennt zu sammeln und zu gewinnen,

vorgesehen wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem zwei endlose, übereinander angeorndete, Förderbänder (16, 38) im Ofen vorgesehen· sind, wobei das obere Förderband (16) das zu bearbeitende Schrottmaterial vom Eingang (12) des Ofens zum Auslaß (14) des Ofens befördern kann und das untere Förderband (38) nichtgasförmiges Material, das von dem Schrott abgetrennt wurde, von der AusgangsÖffnung des Ofens zum Eingangsende von diesen befördern kann.

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