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Verfahren zur Rückgewinnung von verwertbaren, Roh-, Hilfs- und Betreibsstoffen
aus Altmaterial, Abfällen und Rückständen sowie Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur RUckgewinnung von
verwertbaren Roh-, ir;ilfs- und Betriebsstoffen aus Altmaterial, Abfällen und Rückständen
mittels thermochemischer er Zerlegung in einem gasdicht verschlossenen Reaktionsgefäß.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Der technische Fortschritt in Herstellung, Verteilung und Darbeitung
von Gütern einerseits und die ständig zunehmende Bevölkerungsdichte mit steigendem
Lebensstandard andererseits lassen zwei wesentliche Probleme immer mehr in den Vordergrund
treten, die in direktem Zusammenhang mit-einander stehen.
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illit steigendem bedarf an Energie und Rohstoffen fallen zugleich
in steigendem Umfang Produkte nach Beendigung ihrer bestimmungsgemäSen Verwendung
als Alt- und Abfallmaterial mit noch niedrigem Materialwert an. Ist auch die RUckgewinnung
wirtschaftlich nicht mehr vertretbar, so stellt die notwendige Beseitigung oder
Umwandlung dieser Stoffe nacht nur einen zusätzlichen kostenfaktor dar, sondern
beeinträchtigt in erheblichem Maße auch die Umwelt.
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Es ist bereits bekannt, Alt- und Abfallstoffe zur Vernichtung oder
Umwandlung zu verbrennen. Die entstehenden Reaktionsprodukte werden zumeist einer
Nachverbrennung und/oder einer Abgaswäsche unterzogen, um Schädigungen der Umwelt
zu vermeiden.
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Es ist weiterhin bekannt, Verbrennungsanlagen mit Hilfe von Förderscilnecken
und Wanderrosten lontinuierlich zu beschikken oder zu entleeren. Nachteilig wirkt
sich dabei jedoch der Zutritt der notwendigen Verbrennungsluft insofern aus, als
dabei eine erhöhte korrosion besonders bei der Behandlung chlorhaltiger Stoffe in
den Reinigungsanlagen und Transportvorrichtungen beobachtet wird. Sollen metallische
Rohstoffe zuruckgewonnen werden, so unterliegen auch sie durch Anhaften der chlorhaltigen
RUckstände einer erhöhten Korrosion.
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Einen Fortschritt stellt demgegenüber die Anwendung von Schwelverfahren
oder einer trockenen Destillation unter Luftabschluß im iìinblick auf Umweltschutz,
Qualität der rückzugewinnenden Rohstoffe und Verwertbarkeit der flüchtigen iiilfsstoffe
dar. Bei derartigen Verfahren ruht jedoch
das dem Trennungsprozess
unterworfene tiaterial, so daß die Zersetzung und Trennung der Zersetzungsprodukte
relativ langsam vonstatten stellt. Darüber hinaus ist dabei keine Möglichkeit vorgesehen,
den Prozess in einem geschlossenen Kreislauf vorzunehmen, wodurch immer noch eine
Möglichkeit der Verschmutzung von Luft und Wasser sowie ein Verlust von verwertbaren
Rohstoffen durch Ausschleppung vorhanden ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die exulgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, wobei die Zersetzung des
thermo-chemisch zu behandelnden materials und die Trennung der Zerstzungsprodukte
mechanisch unterstUtzt und beschleunigt und eine Sescilmutzung von Luft und Wasser
verme den wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das als Einsatzgut in das Reaktionsgefäß eingebrachte
Material in Bewegung versetzt wird, derart, daß eine gegenseitige mechanische Beeinflußung
von Ilaterialteilen untereinander stattfinden, und daß die aus dem thermo-chemischen
Prozess anfallenden festen und nicht mehr weiter reagierenden Bestandteile unter
Aufrechterhaltung der Gasdichtigkeit des Reaktionsgefusses aus diesem ausgetragen
werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung
des im vorstehenden definierten Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß
rotierend in einer gasdiciit verschließbaren Kammer angeordnet ist, daß an der Innenseite
des Reaktionsgefässes unregelmäßig verteilte, ins Innere ragende Stifte unterschiedlicher
Länge
angebracht sind, und daß in der Wandung des Reaktionsgefässes
wenigstens eine den Austritt von bei der thermochemischen Zerlegung entstehenden
festen Bestandteilen ermöglichende Öffnung vorgesehen ist.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten derErfindung ergeben sich aus der
nachfolgendenBeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 eine sciiematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßenVerfahrens;
Fig. 2 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung
zur uurchführunc3 des erfindungsgemdßen Verfahrens; Fig. 3 einen Schnitt in der
Ebene III-IIï in Fig. 2; und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines in der
Ausführungsform nach Fig. 1 verwendeten Reaktionsgefässes.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folyenden anhand eines W Ausführungsbeispiels
für die #liedergewinnung von Rohstoffe n unter weitgehender Verwertung anfallender
Hilfs- und
erläutert. ei dem dem thermo-chemischen Prozess zu unterwerfenden Einsatzgut kann
es sich beispielsweise um kunststoffbeschichtete Metallteile, wie Edelstahlzierleisten
mit PVC-Überzug, um NE-Metallrohre mit Schaumstoffisolierung oder um PVC- und PE-Isolierkabel
und Leitunen handeln.
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bei der in den Fiy. 1 und 4 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Trommel-Reaktionsgefäß
1 zur Aufnahme des zu beiiandelnden Gutes vorgesehen. Das Einsatzgut wird vor dem
einbringen in das Reaictionsgefaß 1 gegebenenfalls auf zweckmäßige Abmessungen gebracht
- beispielsweise 10 bis 79 cm Länge und 5 bis 10 cm Breite - und durch
verschließbare, in der Mantelfläche des Reaktionsgefässes vorgesehene Öffnungen
2 eingebracht. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 4 erfolgt die einfüllung
außerhalb einer im folgenden noch genauer zu erläuternden kammer 20.
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An der Innenfläche des Reaktionsgefässes 1 sind unregelmäßig verteilte,
ins Innere ragende Stifte 3 ungleicher Lange vorgesehen (Fig. 1). Weiterhin sind
in der Mantelfläclie des Reaktionsgefässes 1 üffnungen 4 vorgesehen, welche sich
gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung nach außen konisch erweitern.
Das trommelförmige Peaktionsgefäß 1 ist in seiner Achse mit Wellenansätzen 5 und
o versehen, welche sich in Lager 7 und 8 eines mit Laufrädern 9 versehenen Laufrahmens
10 hineinerstrecken.
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Der Wellenansatz 5 ist aus später noch zu erlöuternden Gründen insbesondere
als @ hohlwelle ausgebildet.
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Auf dem Wellenansatz 6 des Reaktionsgefässes 1 ist eine Hälfte 11
einer klauenkupplung montiert (Fig. 4).
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ei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist das keaktionsgefäß
1
nach seiner Beschickung mit dem Einsatzgut von außen in die Kammer 20 - beispielsweise
mittels eines Gabelstaplers oder eines Chargierwagens - einsetzbar. Innerhalb der
Kammer 20 ist ein durch eine Wandung 21 umschlossener Raum 22 ausgebildet, welcher
insgesamt gasdicht verschließbar bzw. verschlossen ist. Das Reaktionsgefäß 1 wird
speziell durch eine gasdicht verschließbare Tür 23 in den von der Wandung 21 umschlossenen
itaum 22 eingebracht und ruht dabei auf LauFschienen 24 für die Laufräder 9 (Fig.
1).
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Ist das Reaktionsgefäß 1 in den Raum 22 eingesetzt, so tritt die Hülfte
11 der Klauenkupplung mit einer weiteren Hälfte 12 dieser Kupplung in Eingriff.
Diese zweite ,1ülfte 12 der l(lGuenkupplung 11, 12 sitzt auf einer Welle 26, welche
über einen rohrförmigen Ansatz 27 an der Wandung 21 aus dem Raum 22 gasdicht herausgeführt
ist und auf einem Lager 28 läuft Über ein Untersetzungsgetriebe 29 ist die Welle
26 mit einem Antriebsmotor 30 gekuppelt.
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Auf der der Tür 23 für die kammer 20 zugewandten seite ist der Wellenansatz
5 in ein weiteres rohrförmiges, in die Tür 23 eingesetztes Teil 31 so eingepaßt,
daß sich bei geschlossener Tür zwischen dem Teil 31, der Wandung 21 und de; Wellenansatz
5 ein gasdichter Verschluß ergibt.
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Im Betrieb der Vorrichtung wird das Reaktionsgefäß 1 durch den Antriebsmotor
30 Uber das Untersetzungsgetriebe 29 in Drehung versetzt. Auf die (bei sonst gasdichtem
Verschluß) durcii die Elemente 5, 21 und 31 gebildete Öffnung ist ein
schematisch
dargestellter Brenner 32 zur Beheizung des in dem Reaktionsgefäß 1 befindlichen
Gutes aufgesetzt.
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Dieser trenner 32 ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung
vorzugsweise als 1(nallyasbrenner ausgebildet, wobei eine Kanallgasflamme direkt
durch die vorgenannte Öffnung in das Innere des Reaktionsgefässes l hineinbrennt
und das Einsatzgut direkt erhitzt. Diese Jwsbildung des Brenners 32 besitzt den
Vorteil, daß als Reaktionsprodukt der genau stöchiometrisch ablaufenden Verbrennung
lediglich chemisch-neutraler und stabiler tZasserdampf hoher Temperatur erhalten
wird, dessen Kondensat - z.B. an frischem Einsatzgut - einen schnellen Wärmeübers
gang und damit eine Bechleunigung der thermischen Zerlegung bewirkt. Da bei der
Verbrennung weder Stickstoff noch Kohlenstoff vorhanden sind, lönnen auch andere
giftige Verbindungen durch Reaktion dieser Stoffe nicht mit Teilen des Einsatzgutes
- bei Vorhandensein von beispielsweise Chlor - die Bildung von giftigem Phosgen
- entstehen.
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Bei einer im folgenden noch erläuterbaren anderen Art der Beheizung
des Einsatzgutes im Reaktionsgefüß 1 kann anstelle des Brenners 32 aucvh eine (nicht
eigens dargestellte) Spritzdüse vorgesehen werden, mittels der zusutzliches Öl zur
Erhöhung von Gasbildung und Reaktionsgeschwindigkeit oder wasser zur abkühlung und
Vorreiniguny des Einsatzgutes in das Reaktionsgefäß 1 einspritzbar ist.
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Durch die oben genannte Rotation des Reaktionsgefässes 1 gerät das
Einsatzgut in rutschende, fallende, übereinanderstürzende und aneinanderreibende
Bewegung, welche durch die unregelmäßig verteilten, ungleich lanyen, in das Gefäßinnere
ragenden Stifte 3 unterstützt wird. Die dem Lin satzgut zugeführte wärme bringt
dieses auf die zur Abspaltung der flUchtigen Bestandteile erforderliche Temperatur.
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Da sich im Gegensatz zu bekannten Verfahren mit ruhendem Einsatzgut
die einzelnen Naterialteile aufgrund der genannten Bewegung gegenseitig zerkleinern
und dadurch die Reaktionsoberfläche vergrößert wird, wird sowohl das Abspalten flüchtiger
Bestandteile, als auch das Verkohlen fester Rückstände beschleunigt, welche sich
darüber hinaus auch deshalb schneller vom Grundmaterial lösen, weil die gleichzeitig
steigende Wärmeleitfähigkeit den Prozess von innen her beschleunigt.
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Zur raschen Trennung von siauptprodukt und festen Rückständen -im
Falle von Kabeln beispielsweise das eleI<trisciie Leitermaterial, wie Kupfer,
als Hauptprodukt und Bestandteile des Isolationsmaterials als Rückstände - dienen
die Öffnungen 4 im Reaktionsgefäß 1, durch welche die festen Rüchstände, beispielsweise
in Form von staubförmiger Asche ausfallen, zur Ausbringung der festen Rückstände
aus dem Reaktionsgefäß 1.
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Die vorzugsweise konisch nach außen gerichtete Erweiterung der Öffnungen
4 verhindert - oder reduziert wenigstens - die Möglichkeit der Verstopfung der öffnungen.
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Die durch die oeffnungen 4 ausfallenden, beispielsweise ascheförmigen
Bestandteile des Einsatzgutes, gelangen in einen durch die Wandung 21 im unteren
Teil der Vorrichtung gebildeten Aschekasten 33, der durch einen gasdicht durch die
Wandung de Kammer 20 geführten ronrförmagen Satz 34 mit dem Kammeröußeren in Verbindung
steht.
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Im Aschekasten 33 ist eine sich nach außen in den rohrförmagen Ansatz
34 hineinerstreckende, von einem gasdicht auf dem rohrförmigen Ansatz aufgesetzten
Antriebsmotor 36 angetriebene Förderschnecke 35 vorgesehen. Uber einen an dem rohrförmigen
Ansatz 34 vorgesehenen, in eine F1Ussiykeitsvorlage 38 eintauchenden Entleerungstrichter
37 gelangen die aschenförmigen Bestandteile als Ablagerung 71 in die Wasservorlage
38.
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Diese Austragung fester RUckstande aus der thermo-chemischen Reaktion
im Reaktionsgefäß 1 kann gemäß besonderer AusfUhrungsformen der Erfindung entweder
kontinuierlich, oder auch intermittierend (schubweise) erfolgen. Damit ist eine
genaue Prozessteuerung möglich, wodurch insbesondere auch ein Aufflammen im Reaktionsgefdß
1 und in der Kammer 20 beim Öffnen der Tur 23 zum Zwecke des Be- und Entladens verhindert
wird.
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Die weiteren, beim Erreichen der Reaktionstemperatur des Einsatzgutes
aus diesem entweichenden Dampf- und/oder Gas-Bestandteile verlassen den Raum 22
Uber eine gasdicht aus der Kammer 20 herausgeführte Rohrleitung 40 und gelangen
in
eine Wasservorlage 41, in der sich ölförmige Anteile absetzen.
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Uber eine weitere Ölvorlage-und Reinigungsvorrichtung 42 werden diese
in einem nicht eigens dargestellten Vorratsgefäß gesammelt.
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Von den gasförmigen Anteilen scheidet sich der säurehaltige und wasserlösliche
Teil in einer Gaswaschanlage 43 ab und gelangt in ein Sammelbecken 44, während die
wasserunlöslichen Teile Uber eine Versorgungsleitung 46 in die Kammer 20 geleitet
werden können. Dort können sie zur indirekten Beheizung des Einsatzgutes im Reaktionsgefäß
1 verwendet werden.
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In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß diese indirekte Beheizuñg
sowohl zusammen mit der in Verbindung mit dem Brenner 32 beschriebenen Beheizung,
als auch allein zur Anwendung kommen kann. In der Kammer 20 ist ein - in aller Regel
als Kamin ausgebildeter - Abzug 47 vorgesehen, durch den die zur Beheizung dienenden
Gase (gegebenenfalls Uber Reinigungsvorrichtungen) entweichen können.
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Mit Hilfe an sich bekannter Fördereinrichtungen (nicht dargestellt)
werden die - meist ascheförmigen - festen RUckstände aus der Flüssigkeitsvorlage
38 in das Sammelbecken 44 gefördert und dort in besonderer Ausführung der Erfindung
mit dem säurehaltigen, im Waschwasser gelösten Anteil der flüchtigen Bestandteile
der thermischen Zerlegung zur chemischen Reaktion gebracht, wobei der meist basische
Charakter der festen Rückstände und FUllstoffe eine mindestens teilweise neutralisierende
Wirkung der sauren Bestandteile bewirkt. Gehen hierbei möglicherweise metallische
Bestandteile, die mit der Asche zusammen ausgetragen wurden, in
Lösung,
so wiid diese Lösung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Abtrennen von
unlöslichen Rückständen im Sammelbecken 44 in einem weiteren Sammelbecken 45 mit
geeigneten Chemikalien versetzt, die in einer nachfolgen den Fällungsoperation die
wiederzugewinnenden metalle in reiner Form ausfallen lassen.
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Die Ubrigbleibenden flüssigen und schlammfö-rmigen Reste erfordern
vor ihrer Einleitung in das Abwassernetz nur noch untergeordnete Behandlungen.
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Ein weitere Ausführungsbeispiel derErfindung ist in den Fig. 2, 3
und 5 dargestellt, in denen dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 4 entspreciiendeLlemente
mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für eine kontinuierliche
Gewinnung von lilfs- und betriebsstoffen aus Alt- und Abfallmaterial.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Reaktionsgefäß 1 in gleichartiger
Weise wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 4 umseine i.cnse drehbar,
wobei der Antrieb in der in Fig. 1 dargestellten Weise erfolgt, was in der Fig.
2 nicht noch einmal eigens dargestellt ist. Das Reaktionsgefäß 1 ist mit seinem
iiohlwellenansatz 5 auf einem Auflager 63 gelagert. In den Hohlwelleneinsatz 5 ist
ein eine Förderschnecke 59 umschließendes Rohr 60 eingeführt, wobei zwischen den
Rohr 60 und dem'1Dhlwellenansutz 5 ein Lager 62 vorgesehen ist, um die Rotation
des Reaktionsgefässes 1 zu ermöglichen.
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Die Beschickung des Reaktionsgefässes 1 erfolgt jedoch in diesem Fall
kontinuierlich. Das Einsatzgut wird über einen Einfüllstutzen 51 in eine in einem
kasten 50 vorgesehene Flüssigkeitsvorlage 70 eingebracht, wobei aufgrund gasdichter
Ausführung des Kastens 50 und des Eintauchens des Einfüllstutzens 51 in die Flüssigkeitsvorlage
70 die Gasdichtigkeit der Gesamtvorrichtung gewährleistet ist.
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In dem Kasten 50 ist ein zur EinfUllseite hin offener Trommelzylinder
54 vorgesehen, dessen Mantelfläche mindestens auf ihrer Innenseite nach außen ballig
ausgebildet ist.
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An der Innenseite dieser Mantelfläche sind einstückig mit ihr verbundene
Leitschaufeln 52 und 53 vorgesehen, welche flächig spiralförmig gegen die Achse
der Förderschnecke 59 verdreht sind und ihre geringste Querabmessung im Bereich
der Achse der Förderschnecke besitzen. Auf der der Förderschnekke 59 zu gewandten
Seite ist auf dem Trommelzylinder 54 ein Zahnkranz 55 vorgesehen, welcher mit einem
von einem rotor 57 angetriebenen Ritzel 56 in Eingriff steht. Um- die Gasdichtigkeit
zu gewährleisten, ist über deroetriebeanordnung aus Ritzel 56 und Zahnkranz 55 und
einer nicht eigens bezeichnet Welle des iiotors 57 ein Gehäusekasten 58 gasdicht
aufgesetzt.
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Gemäß einer weiteren, in Fig. 5 dargestellten gusführungsform der
Erfindung gelangt das Einsatzgut über den Einfüllstutzen 51 und die Flüssigkeitsvorlage
70 auf die jiantelinnenflöche eines zu dieser Seite hin offenen Zylinders u1 in
Form eines um eine horizontale Achse rotierenden lvegelstumpfes-, der sich zu seiner
im
Dereici1 der Förderschnecke 59 liegenden Hinterseite hin erweitert und auf dieser
Hinterseite eine ein oder mehrarmige Förderspirale ü2, 88 aufweist, die in das konzentriscil
angebrachte roher 60 mündet. Diese kegelstumpfartige Anordnung leitet das Einsatzgut
in den Wirkungsbereich der Förderschnecke 59. Um zu vermeiden, daß Flüssigkeit aus
der Flüssigkeitsvorlage 70 zusammen mit dem Einsatzgut in die Förderschnecke 59
hineintransportiert wird, sind in den Schaufeln 52, 53 bzw. 81, 82 (Fig. 2 und 5)
Perforationen vorgesehen, durch welche die Flüssigkeit in die Flüssigkeitsvorlage
70 zurücklaufen kann. Diese Perforationen sind so ausgebilkdet, daß das Einsatzgut
nicht durch sie hindurchtreten kann und vollstdndig in den Wirkungsbereich der Förderschnecke
59 gebracht wird.
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ei der in den Fig. 2, 3, 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
ist es-insbesondere vorteilhaft, wenn das Einsatzgut rieselfähig ist. Diese Rieselfähigkeit
kann dadurch herbeigeführt werden, daß ein zunächst sperriges Material, wie z.B.
Kunststoffisolierungen, Verpackungsmaterial oder alte Autoreifen, in einer getrennten
Vorrichtung durch Unterkühlung versprödet und in prozessgerechte Korngrößen zerkleinert
wird.
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Wenn der Zylinder 54 zusammen mit den Sci1aufeln 52, 53 in Drehung
versetzt wird, so wird das Einsatzgut von den Schaufeln mitgenommen und aufgrund
von deren spiralförmiger Verdrenung in die Förderschnecke 59 eingebracht. Durch
das
Zusammenwirken der balligen Ausbildung mindestens der Innenkontur
des Trommelzylinders 54 und der Leitschaufeln 52 und 53 ist sichergestellt, daß
das Einsatzgut praktisch vollständig in die Förderschnecke 59 gebradit wird, d.h.
am Boden des Kastens 50 lagert sich praktisch kein Material ab.
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Entsprechendes gilt Tür die Ausführungsform nacn Fig. 5, bei der das
Einsatzgut aufgrund der kegelstumpfförmigen Ausbildung des Zylinders 81 auf die
Förderspirale 82, 83 fällt und so in den Wirkungsbereich der Förderschnecke 59 gebracht
wird.
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Um insgesamt die Gasdichtig1ceit der Verbindung zwischen dem Kasten
50 und der immer 20 zu gewährleisten, ist ein gasdicht an dem Kasten und der Kammer
angebrachtes Schutzrohr 61 vorgesehen.
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Die Lunge des Schutzrohres 61 ist gemäß einer besonderen ausführung
der Erfindung so zu bemessen, daß die Temperatur innerhalb des Kastens 50 unterhalb
des Verdampfungspunktes der Flüs#sigkeit in der Flüssigkeitsvorlage 70 verbleibt
und daß die Innentemperatur in dem die Förderschnecke 59 umgebenden ohr 60 gegenüber
der Temperatur innerhalb der Kammer 20 mindestens unterhalb des Kondensationspunktes
der flüssigen Anteile der Reaktionsprodukte liegt.
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- Patentansprüche -