DE2155380A1 - Verfahren zum Zerkleinern von festen Stoffen und Vorrichtung zum Durchführen desselben - Google Patents

Verfahren zum Zerkleinern von festen Stoffen und Vorrichtung zum Durchführen desselben

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DE2155380A1 DE19712155380 DE2155380A DE2155380A1 DE 2155380 A1 DE2155380 A1 DE 2155380A1 DE 19712155380 DE19712155380 DE 19712155380 DE 2155380 A DE2155380 A DE 2155380A DE 2155380 A1 DE2155380 A1 DE 2155380A1
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Description

WILLLUl ANTHONY DRUCIiEI? Washington, Connecticut, USA«
Verfahren zum Zerkleinern von festen Stoffen und Vorrichtung zum Durchführen desselben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerkleinern von iesten Stoffen, v/ioD beispielsweise Gummi, Metall, Kunststoffe und Mischungen derselben durch Kühlen dieser Stoffe auf Tiefsttemperaturen, bei welchen oder unterhalb v/elcher das Material oder Teile desselben verspröden und das Bearbeiten des bei dieser·Tiefsttemperatur befindlichen Materials mit einer mechanischen Kraft, sowie auch eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Die Erfindung schafft dementsprchend ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern von festen Stoffen, die in Form von verh$tnismässig grossen Stücken vorliegen, auf Pulver- oder Granulatform, um deren Handhabung zu erleichtern und die Wiederverwendung zu gestatten, wie z.B. Gummi in der Form von Altreifen oder. Abfallglasflaschen..
Andere härtere Stoffe versprb'den bei Tiefstteraperaturen, wie z.B. Eisonraetalle, wie Eisen, Stahl und/oder Chrom, Nickel, Kobalt und deren Legierungen; diese können einem erfindungsgemässen Verfahren unterzogη werden, z.B. verschrottete Fahrzeuge, wobei ein Absenken der Temperatur
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auf ungefähr -8O C bwirkt, dass der Eisengehalt verspro'äet, während andere "Verunreinigungsmetalle" (d.h. Verunreinigungen vom Standpunkt der Charge des Stahlofens), wie beispielsweise Kupfer und Aluminium im wesentlichen ihre· Zugfestigkeit beibehalten und nicht zerkleinert werden.
Andere Metalle, die durch Kühlen auf Tiefsttemperaturen verspröden, umfassen: Kupfer, Aluminium, Messing, Magnesium, Titan, Zinn, Zink, Vanadin, Gold, Silber, Platin, Palladium und andere Edelmetalle, sov/ie deren Legierungen. Im alkgemeinen ist die Versprb'dungstemperatur bedeutend niedriger, als bei Eisenmetallen.
Auch Leder und Kork lassen sich auf diese Art und Weise behandeln.
Die Zerkleinerungsanloge ist vorzugsweise mit Bleibacken oder Walzenbelägen ausgestattet, um der Kälte zu widerstehen.
Elektrische Isolierstoffe auf Drähten und Kabeln u.dgl. können ebenfalls behandelt werden.. .
Gewisse feste Stoffe, welche bei Temperaturen im normalen Bereich entweder elastisch oder gegen Schlag höchst widerstandsfähig sind, brechen leicht, wenn die auf eine verhältnismässig niedrige Temperatur gekühlt werden; Experimente zeigen, dass,z.B. bei Glass und Gummi jede Temperatur unter -60 C gentigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Verkleinern von festen Stoffen umfasst im wesentlichen folgende Schritte:
1) das Kühlen des Materials auf eine Temperatur unter 20 C oder eine niedrigere Temperatur, bei welcher das Material spröde wird, und
2) das Bearbeiten des Materialsbei dieser Tiefsttemperatur mit einer mechanischen Kraft, durch welche es auf die gewünschte Korngrösse zerkleinert wird.
Ein bevorzugter Temperaturbereich liegt zwischen -20 C und -195 C.
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Das Zerkleinern kann in einer Stufe".- oder in mehreren Stufen erfolgen. In manchen Fällen kann ein einziger Gang, wie z.B. ein schwerer Schlag mit einem mechanischen Hammer oder einer hydraulischen Presse genügen, um das Material beispielsweise in Schuppen oder Granulat zu zertrümmern. Andrerseits kann ein erster Schritt das Zerkleinern eines grSsseren Körpers auf kleiner Stöcke umfassen, welche dann in einer zweiten Stuffe mechanisch, beispielsweise durch Zertrümmern zwischen Walzen, weiter reduziert werden.
Das Kühlen erfolgt beispielsweise dufch das unmittelbare Beaufschlagen des Materials mit einem flüssigen Kühlmittel, z.B. flüssiger | Kohlensäure oder Kohlenoxyd, flüssiger Luft, flüssigem Stickstoff, Propan, Butan, Methan, Äthan, verflüssigtem Ölgas und insbesondere verflüssigtem Erdgas, welches heute in grossen Mengen bei einer Temperatur verfrachtet wird, welche weit unter der Versprödungstempercitur von Gummi liegt. Der Haupteinsatz von verflüssigtem Erdgas ist als Brennstoff und der Kältegehalt der Flüssigkeit ist nur von zufälliger, bisher zweitrangiger» Wichtigkeit. Das keim Kühlen verkochende Erdgas kann dazu benützt werden, die zum Durchführen des erfindungsgemassen Verfahrens benötigten Antriebe zu betreiben. Der Gasdampf kann auch wiederverdichtet und wieder verflüssigt werden.
Wenn das zu zerkbinernde Material andere Stoffe umfasst, welche
sich nichr durch Abkühlen zerkleiner lassen, können diese Substanzen "
ausgeschieden werden, z.B. wenn das Material nicht mehr als Bindemittel für die auszuscheidende Substanz.dient. Ferromagnetische Bestandteile von Kraftwagenreifen können beispielsweise magnetisch entfernt werden, und/oder das behandelte Material kann gesiebt oder anderweitig sortiert werden.
Der einzige, in Kauf zu nehmende Kfihlungsverlust entsteht beim Kühlen des Materials auf oder unter die Versprödungstemperatur. Ein Teil oder der ganze Kalteverlust kann beseitigt werden, indem eine
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Warmetlbertragimgsflüssigkeit ifber das behandelte, zerkleinerte liaterial geleitet wird und dann zum Vorkühlen des Katsrials benutzt wird, bevor dasselbe auf oder unter die Versprödungstemperatur gekühlt wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst Mittel sum Kühlen des Materials auf die Versprödungstemperatur und Zerkleinerungsmittel zum Zerkleinern des Materials auf die gewünschte Partikelgrösse.
Das Kühlen erfolgt durch Leiten eines flüssigen Kühlmittels über oder durch das zu zerkleinernde Material, wie z.B. ein verflüssigtes Gas,' oder ein noch gasförmiges, durch Wärmeübertragung mit einem verflüssigten Gas gskühltes Gas. Je nachdem, wie weit eine ausreichende und schnelle Wärmeübertragung mit dem zu zerkleinernden Material erzielt werden kann, wird ein gasförmiges Gas mit schnellem Durchsatz und Vermeiden des Bentzens des Materials benützt, oder ein verflüdsigtos Gas zwecks schneller Wärmeübertragung<>
Das Material kann durch direkten Kontakt mit verflüssigtem Erdgas (LIiG) oder verflüssigtem Petroleumgas (LPG) gekühlt werden. Der Wärmeaustausch zwischen dem Material und dem TiJG oder LPG bewirkt, dass dem Gas Verdampfungswärne zugeführt wird, während, das Material ohne Verschmutzung durch das Gas infolge des Verdamofungseffekts gekühlt wird.
Die erste Zerkleinerungsstufe kann den Einsatz einer hydraulischen Presse umfassen, welche eibfach einen Druck aufbringt, und eine zweite oder folgende Stufe umfasst den Einsatz eines oder mehrerer Paare von Mahlwalzen bei derselben oder einer anderen Temperatur. Vorzugsweise wird auch die Zerkleinerungsvorrichtung auf einer gesteuerten kryogenischen Temperatur gehalten, z.B. durch Sirkulieren der Kühlflüssigkeit auch durch oder über die Vorrichtung. Das zu zerkleinernde Material kann beispielsweise eine erste Kühlstation durchlaufen, sowie eine zweite oder weitere Zerkleinerungsstufen, wobei es von Hand oder aber mittels eines Förderer aufgegeben wird. Vorschubmittel können vorgesehen nein, welche das Material stufenweise in den Pausen zwischen den Arbeitsschritten einer hydraulischen Presse zuführen.
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Das Beseitigen nicht ansprechender Werkstoffe, z.B. ferromagneti-Echer Metalle, aus dem behandelten Material, erfolgt mechanisch, wobei das zu entfernende Material nach der ersten Zefcriinimerungsstufe, insbesondere durch die zwischen den Bearbeitungagi-ängen einer Presse arbeitenden Fördermittel entfernt wird. Diese Mittel können das Material auch in die nächste Zerkleinerungsstation fördern, z.B. zu einer oder mehreren Paaren hintereinander angeordneter Zerkleinerungswalzen.
Um KaiteVerluste herabzusetzen, können Pumpen oder Gebläse vorgesehen sein, welche Aussenluft oder ein rezirkulierendes Gas durch das zerkleinerte Material drücken, um die Temperatur der Luft oder des ^ Gases herabzusetzen, wobei das zerkleinerte Material erwärmt wird, v/obei die gekühlte Luft oder das gekühlte Gas durch oder über das zu zerkleinernde Material geleitet wird, bevor es· im Eauptverfahren gekühlt wird. Das Material wird dann einer Fördereinrichtung zugeführt, welche Mittel zum Kühlen des Materials auf oder unter die Verspröiungstemperatur und Mittel zum Zerkleinern des Materials, z.B. eine hydraulische Presse umfasst. Das zerkleinerte Material v/ird dann in der entgegengesetzten Richtung gefördert, bis es neben dem einlaufenden Material vor dessen Kühlung liegt. Vorkühlungsraittel sind vorgesehen zum Ansaugen von Aussenluft oder rezirkulierendem Gas durch das behandelte Material und unmittelbar durch das einlaufende, zu zerkleinernde Material.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage umfasst, in Strömungsrichtung des Materials:
1) einen Zuführförderer,
2) eine Kühlkammer und Mittel zum Beliefern des in der Kammer befindlichen Materials mit Kühlmittel,
3) eine Zerkleinerungspresse, welcher das gekühlte Material aus der Kühlkammer zugeleitet wird,
*t) Mittel zum Entnehmen des zerkleinerten Materials aus der Presse,
5) Druckwalzen für das Material zum Zerkleinern desselben auf die gewünschte
Teilchengrösse.
Dann kann das Material nach Grosse oder Dichte sortiert werden.
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Der im Folgenden benutzte Ausdruck "Teilchengrb'sse" umfasst einen Größsenbereich der Teilchen von der gewünschten Maxiraalgrösse abwärts.
Weitere Vorteile und Merlanale der Erfindung gehen aus der folgenden,
beispielsweisen Beschreibung zweier Vorrichtungen zum'Durchführen des erfindungsgemassen Verfahrens hervor. Es zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt der Vorrichtung, geeignet zum Behandeln von verschrotteten Kraftfahrzeugreifen,
Fig. 2 ist ein vertikaler Querschnitt einer Vorrichtlang zum Behandeln von Gummischrott, Glas, Kunststoffen und Gegenständen aus oder mit elektrischen Isolierungen.
Nach Figur 1 ist ein wärmeisolierter Aufbau 1 teilweise unterirdisch angeordnet. Eine Öffnung 2 führt in einen Tunnel 3 ciit einem Förderer 4-, ■■■elcher sich in der Richtung des Pfeils 5 bewegt. Eine Kühlkammer 6 enthält einen gelochten Schirm 7 in einem Kreisleuf zum Anliefern und Kezirkulieren flüssigen Stickstoffs, welcher durch eine Pumpe 8 an den oberen Teil des gelochten Schirias 7 angeliefert wird und in der Form eine Sprtthnebels oder Strahles auf den unteren Teil fällt und ine eine Kammer eines Wärmetauschers, und von hier zurück zur Pumpe 8 fliesst. Die andere Kammer des Wärmetauschers ist durch Rohrleitungen mit eine Quelle flüssigen Stickstoffs verbunden, wobei flüssiger Stickstoff durch ein DosierventiHO an den Pumpenkreislauf angeliefert wird, um verdampften Stickstoff zu ersetzen.
Ein Zerkleinerungskammer 11 umfasst eine feste Platte 12 und eine bewegliche Platte 13 einer hydraulischen Presse. Die untere Pressplatte 12 wird über Leitungen des Purapenkreislaufs mit flüssigem Stickstoff beliefert. Die obere Pressplatte 13 hat ebenfalls Kanäle für flüssigen Stickstoff, aber es kann genügen, wenn nur die untere Platte 12 gekühlt wird. Die obere Pressplatte 13 ist über eine EJärraesenke 1^f, 15, 16 mit einer Kolbenstange 17 eines hydraulischen Kolbens 18 verbunden, welcher ausserhalb der gekühlten Zone angeordnet ist. Zum Ausstossen
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des zerüoinerten I-iaterials von der Platte 12 dient ein sich zwischen den Platten 12, 13 bewegender Schwenkarm 19» v/elcher das zerkleinerte Material in eine Schurre stösst, die zu einem Paar von Zerkleinerungsv/alzen 21, 22 führt, welche ebenfalls an den flüssigen. Stickstoffkreis angeschlossen sein können. Von hie^läuft das Material durch eine Schurre 23 zu' einer Ausgabe, wo es auf eine geeignete, nicht dargestellte Sammelvorrichtung afgelegt werden kann.
Zum Entfernen von ferromagnetische!! Bestandteilen ist ein Elektromagnet 25 auf dem Schwenkarm 19 angeordnet und wird erregt, während das Hakenende sich ober die untere Platte bewegt, um das Material in die Schurre zu stossen. Wenn der Elektromagnet 25 über einer zweiten Schurre 26 steht, wird er entregt, und das ferromagnetische Material fällt durch die Schurre 2b. in die Öffnung 27.
Eine flexible Klappe 2a am Einlass wird durch die aufeinander folgenden Altreifen 23, die durch eine Bedienungsperson aufgelegt trerden, beiseite gestossen und durch einen Förderer ll· in die Kühlkammer transportiert. In der Zerkleinerungskammer wird jeder Reifen durch den Kolben zusammengedrttckt und zerbrochen. Das zerbrochene Reif.enmaterial wird durch die Vorrichtung 19 von der unteren Pressplatte 12 in die Schurre 20 gestossen und gelangt zu Walzen, von welchen es in zerkleinerten Zustand zum Auslass 2h strömt.
Die Vorrichtung nach Figur 2 dient zum Behandeln von Gegenstanden unregelmässiger Form und Grosse, aus Werkstoffen, die bei Tiefsttemperaturen spröde werden.
Ein wärmeisolierter Kaum 28 hat ein dichtende Klappe 29, die als Einlass für einen Gegenstand 30, z.B. aus Gummi, Glas, Kunststoff u.dgl. dient. Der Gegenstand wird auf die Platte 31 einer Schneidvorrichtung aufgelegt.
Eine durch einen Kolben J>k betätigte obere Platte 32 der Schneid-
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vorrichtung hat zwei Sätze von Mensern 33a.» 33^> im rechten Winkel au einander, zum Zerschneiden des Gegenstands 30 auf genormte oder kleinere Stücke, oder zürn Komprimieren des Materials. Das zerschnittene oder zusammengepresste Material wird auf einem Förderer 35 i*1 einen Tank 3S mit Kühlmuttel 37, z.B. Glykol, Alkohol, Glyzerin, 'flüssiger Luft, flüssigem Stickstoff oder verflüssigtem Erdgas gebracht und geht unter der Oberfläche des Kühlmittels über Walzen 38. Ein zweites, freilaufendes Band 391 das auf federbelasteten Rollen 40 über dem Förderer gelagert ist, drückt etwa schwimmende Gegenstände in das Kühlmittel ein. Der Förderer 35 fördert das gekühlte Material quf die untere Pressplatte 4i einer hydraulischen Presse oder eines Schlaghammers mit einer oberen Platte 42, die durch einen hydraulischen Kolben 43 vertikal nach oben und unten bev/egt wird. Auf der unteren Platte 41 liegendes, sprödes Material v/ird durch einen hin- und hergehenden Schwenkarm 43 in eine Schurre 44 abgestossen, welche in den Spalt zwischen zwei Zerkleinerungswalzen 45 führt. Der Schwenkarm 43 trägt einen Elektromagnet 46, der während seines Übergangs über die Platte Vl und die Schurre 44 erregt, über einer Schurre 47 jedoch entregt wird, sodass Eisenraetallteile in die Schurre 47 gelangen.
Das zerkleinerte Material gelangt von d.en Walzen 45 auf ein hin- und hergehendes Sieb 48, wobei die kleineren Teilchen durch die Löcher des Siebs 48 in eine Schurre 50 fallen, die zu einem Förderer 51 führt. Grössere oder unzerkleinerbare Stücke laufen entlang des Siebs auf einen Förderer 52. Diese Stücke sind beispielsweise Teile aus Nichteisenmetallen, z.B. elektrische Drähte, von welchen die Isolierung abgestreift worden ist.
SAD
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Claims (2)

  1. — 9 _
    Patentansprüche
    Verfahren zum Zerkleinern von festen Stoffen, wie beispielsweise Gummi, Metall, Kunststoffe und Mischungen derselben durch Kühlen dieser Stoffe auf Tiefsttemperaturen, bei welchen oder unterhalb welcher das Material oder Teile desselben verspröden und Bearbeiten dieses bei Tiefsttemperatur befindlichen Materials mit einer mechanischen Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass das zu zerkleinernde Material auf eine Temperatur unter -HO C und vorzugsweise zwischen -80 C und -16O C durch Beaufschlagen mit der Kälte eines verflüssigten Kältemittels, entweder unmittelbar oder mittelbar über einen Wärmeträger mit Wärmeübertragung behandelt wird, und dass die mechanische Kraft so aufgebracht wird, dass das zu zerkleinernde Material in einer oder mehreren Stufen auf die gewünschte Teilchengrösse zerkleinert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälte durch ein verflüssigtes, brennbares, Kältemittel, z.B. ein verflüssigtes Erdgaß oder verflüssigtes Petroleumgas erzeugt wird.
    3· Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälte auf das zu zerkleinernde Material durch Gegenfluss des Kältemittels in flüssiger und/oder gasförmiger Phase über das zu zerkleinernde Material aufgebracht wird.
    h. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu zerkleinernde Material mit der mechanischen Kraft derart
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    beaufschlagt wird, dass das gektflilte Material in einer ersten Stufe durch Schlag und in einer darauf folgenden Stufe durch Zerdrtfcken des zerschlagenen Materials bearbeitet wird.
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    Leerseite
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