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Verfahren zum Aufbereiten der Kunststoffbestandteile
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von ggf. vorsortierten Abfallstoffen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. Ein derartiges
Verfahren ist bekannt (Studienbericht des US Department of Agriculture Forest Service,
Research Paper FPL 200, 1973).
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Bei der Aufbereitung von Hausmüll werden bekanntlich die einzelnen
Müllbestandteile nach ihrem Gewicht und ihren physikalischen Eigenschaften durch
entsprechende Sortiervorrichtungen, wie beispielsweise Magnetabscheider, Windsichter,
Zyklone u.dgl. klassifiziert. Bei allen diesen Aufbereitungsverfahren entsteht eine
sogenannte Leichtfraktion, die im wesentlichen aus einem Gemisch von Papier, Kunststoffolien
und leichten Textilien besteht. Zur Trennung dieser Bestandteile der Leichtfraktion
sind in dem eingangs erwähnten Studienbericht zwei verschiedene Möglichkeiten angegeben.
Die eine Möglichkeit besteht darin, die Leichtfraktion in eine rotierende
Trommel
einzufüllen, in welcher koaxial eine beheizte Walze gegensinnig gedreht wird. Aufgrund
ihrer Klebefähigkeit scheiden sich die Kunststoffolien an der beheizten Walze ab
und können von dort abgestreift und aus der Trommel entfernt werden. Die zweite
Möglichkeit sieht die Behandlung der Leichtfraktion mit einem heißen Gas vor, wobei
die Kunststoffolien verkleben und zusammen mit dem Gas ausgetragen werden. Beide
Möglichkeiten besitzen indessen einen wenig befriedigenden Wirkungsgrad, der bei
der erstgenannten Möglichkeit nur durch eine unverhältnismäßig lange Behandlungsdauer
verbessert werden kann.
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Bei einem weiteren bekannten Aufbereitungsverfahren wird die Leichtfraktion
unmittelbar einer papiertechnischen Aufbereitung zugeführt, wobei in einem Stofflöser
(Pulper) der Papierbestandteil der Leichtfraktion in Wasser gelöst wird, während
sich die übrigen flächigen, nicht lösbaren Bestandteile der Leichtfraktion wie Folien,
Textilien im Strömungswirbel des Pulpers verspinnen und als Zopf ausgetragen werden
können. Die durch die Auflösung des Papierbestandteils gewonnene Fasersuspension
wird über ein Sieb am Boden des Pulpers abgelassen, während die sich ebenfalls am
Boden oberhalb
des Siebes angesammelten, nicht an den Zopf angelagerten
Schwerteile bei der Reinigung des Pulpers entfernt werden. Die als Zopf ausgetragenen
Bestandteile werden zusammen mit dem Siebrückstand als sogenannter Spuckstoff auf
einer Deponie abgelagert.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, welches zum Zwecke der weiteren Verwendung eine Aufbereitung
der Kunststoffbestandteile auf einfache und bilige Weise bei einem erhöhten Wirkungsgrad
ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 gegebenen Merkmale gelöst.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
in dem Anspruch 2 gekennzeichnet.
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Bei dem erfindungsgemäßen VErfahren werden die Spuckstoffe in an sich
bekannter Weise (DT-AS 16 79 834) vorzugsweise in einem einzigen Behälter zerkleinert,
erwärmt und abgekühlt. Bei der Erwärmung agglomerieren und verdichten sich die Kunststoffbestandteile
der Spuckstoffe, während die restlichen Bestandteile in die Kunststoffagglomerate
eingeschmolzen
werden. Bei der anschließenden Abkühlung granulieren die Kunststoffagglomerate.
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Dieses Kunststoffgranulat wird insbesondere zu mechanisch weniger
hochbelasteten Kunststoffprodukten, wie beispielsweise Rohre oder Dämmplatten, in
bekannter Weise durch Extrusions-, Spritzgieß-, Rotationsgieß- oder Blasverfahren
weiterverarbeitet. Für mechanisch höher belastete Kunststoffprodukte kann das mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnene Kunststoffgranulat als Beimischung
zu frischem Kunststoffgranulat, beispielsweise im Verhältnis 1:10 verwendet werden.
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Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Horizontal-Windsichter
mit nachgeschaltetem Zyklon zur Trennung der verschiedenen Bestandteile von Hausmüll
nach deren Gewicht und Weichwiderstandsfläche; Fig. 2 einen Schnitt durch einen
Pulper, dem die in dem Zyklon nach Fig. 1 abgetrennte Leichtfraktion zugeführt wird,
und Fig. 3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welcher die in dem Pulper nach Fig. 2 abgeschiedenen
Spuckstoffe
zugeführt werden.
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Die in Fig. 1 dargestellte Sortiervorrichtung für Hausmüll umfaßt
ein langgestrecktes, zylindrisches oder quaderförmiges Gehäuse 19, dessen offene
Stirnseiten durch angeflanschte Abdeckhauben 30, 31 abgeschlossen sind. Das Gehäuse
19 weist an seiner Oberseite in der Nähe der Abdeckhaube 31 eine Einfüllöffnung
25 auf, die mit der unteren Öffnung eines darüber angebrachten Aufgabetrichters
3 fluchtet. Der Aufgabetrichter 3 wird von einer schrägen, in ihrer Neigung verstellbaren
Rutsche 20 mit von Feinstoffen und ferromagnetischen Bestandteilen vorgereinigtem
Müll in Richtung des Pfeils 18 beschickt. Dieser vorgereinigte Müll enthält neben
Kunststoffen spezifisch leichte Fremdstoffe, wie z.B. Textil- und Holzteilchen,
Küchenabfälle u.dgl..
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An der Unterseite des Gehäuses 19 befindet sich eine über nahezu die
gesamte Gehäuselänge verlaufende Öffnung 32, an deren Rand eine Trenneinrichtung
33 angeflanscht ist. Die Trenneinrichtung 33 umfaßt drei hintereinander in Gehäuselängsrichtung
angeordnete Ausgabetrichter 34, 35, 36, deren Öffnungen 26, 27 bzw. 28 an jeweils
eine Luftschleuse 37 angeschlossen sind, die ihrerseits mit ihrer Austrittsöffnung
41 in einen zugeordneten Auffangbehälter 9, 10 bzw. 11 mündet. Als
Luftschleuse
37 kann eine im dargestellten Beispielsfalle angedeutete Zellenradschleuse vorgesehen
werden.
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Die Abdeckhaube 30 erstreckt sich kaminartig von der rechten, offenen
Stirnseite des Gehäuses 19 nach oben und ist an ihrem oberen Ende an eine nur teilweise
dargestellte Rohrleitung 38 angeflanscht. Die Rohrleitung 38 führt zu einem Zyklon
22, welcher die kaminartige Abdeckhaube 30 mit Unterdruck beaufschlagt. Der Zyklon
22 ist ferner über seine Abluftleitung 24 mit der Ansaugseite eines Gebläses verbunden,
das in der Stirnwand der Abdeckhaube 31 mittig befestigt ist. Das Gebläse 1 saugt
über die Abluftleitung 24 von dem Zyklon 22 Luft an und fördert einen durch einen
vorgeschalteten Kompressor gegebenenfalls komprimierten Luftstrom 2 in den Innenraum
4 des Gehäuses 19. Zur Homogenisierung des Luftstroms 2 ist an der linken, offenen
Stirnseite des Gehäuses 19 eine perforierte Verteilerplatte 39 angeordnet.
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Die Verbindung der Abdeckhauben 30, 31 mit den Zyklon 22 sowie die
Anbringung der Luftschleusen 37 an den öffnungen 26 bis 28 ermöglichen einen geschlossenen
Luftkreislauf der durch den Innenraum 4 geförderten Luft.
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Die über den Aufgabetrichter 3 in den Innenraum 4 fallenden Müllbestandteile
werden dort von dem Luftstrom 2
des Gebläses 1 erfaßt und je nach
ihrem Gewicht mehr oder weniger weit durch den Innenraum 4 getragen. Und zwar ist
die von den Müllbestandteilen beschriebene Flugbahn umso kürzer, je schwerer ihr
Gewicht ist. Am Ende ihrer Flugbahn treten die verschieden weit abgelenkten Müllbestandteile
durch die nächstliegende öffnung 26, 27 bzw. 28 der Trenneinrichtung 33 aus dem
Gehäuse 19 aus und gelangen über die zugeordnete Luftschleuse 37 in den betreffenden
Auffangbehälter 9, 10 bzw. 11. Anstelle der Auffangbehälter 9 bis 11 können auch
endlose Transportbänder vorgesehen werden.
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Zur Erzielung einer guten Trennschärfe der einzelnen Müllbestandteile
bzw. Müllfraktionen sind zwischen den einzelnen Ausgabetrichtern 34 bis 36 kurze
vertikale Trennwände 13 vorgesehen, die in Richtung der eingezeichneten Pfeile horizontal
verstellbar sind. Um eine Wirbelbildung des Luftstroms 2 zu vermeiden, erstrecken
sich die Trennwände 13 nur bis zum Innenrand der Öffnung 32, d.h., sie ragen nicht
in den Innenraum 4 des Gehäuses 19 hinein und schneiden daher den Luftstrom 2 nur
am Rande. Am freien Ende jeder Trennwand 13 ist eine in beiden Drehrichtungen antreibbare,
rotierende Walze 14 vorgesehen, welche die Ablagerung von Müllbestandteilen an der
Oberkante der betreffenden Trennwand 13 verhindert.
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Die durch die Vorrichtung nach Fig. 1 sortierten Müllfraktionen sind
in der Zeichnung durch stark ausgezeichnete Pfeile 5, 6, 7 und 8 kenntlich gemacht,
wobei der Pfeil 5 die Schwerfraktion, der Pfeil 6 die Halbschwerfraktion, der Pfeil
7 die Mittelfraktion und der Pfeil 8 die Leichtfraktion andeuten. Während die Fraktionen
5 bis 7 in der dargestellten Weise am Boden des Gehäuses 19 über die Ausgabetrichter
34 bis 36 austreten, wird die im wesentlichen aus Kunststoffolien, Papier und leichten
Textilien bestehende Leichtfraktion 8 durch den Luftstrom 2 aus dem Gehäuse 19 ausgetragen
und gelangt über die kaminartige Abdeckhaube 30 und die Rohrleitung 38 in den Zyklon
22. Von dort fällt die Leichtfraktion über die untere, mit einer Luftschleuse 37
abgeschlossene Öffnung 29 des Zyklons 22 in einen Auffangbehälter 12 bzw. auf ein
endloses Transportband. Die in dem Behälter 12 gesammelte Leichtfraktion stellt
ein mögliches Ausgangsprodukt für das erfindungsgemäße Verfahren dar.
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Die in dem Behälter 12 gesammelte Leichtfraktion wird anschließend
in einem in Fig. 2 veranschaulichten Pulper oder Stofflöser behandelt. Mit Hilfe
des Pulpers läßt sich der Papierbestandteil der Leichtfraktion abtrennen.
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Wie Fig. 2 zeigt, weist der Pulper einen Behälter 50 auf, an dessen
Boden ein Schläger 51 um die vertikale
Achse 52 drehbar gelagert
ist. Am Boden des Behälters 50 befindet sich ferner ein Sieb 67 mit einer darunter
angeordneten Wanne 53, die einen Abfluß 54 aufweist. Unmittelbar neben dem Sieb
67 mündet ferner in den Boden des Behälters 50 eine durch Ventile 55 absperrbare
Rohrleitung 56. In den Behälter 50 wird mittels eines Förderbandes 58 zu Ballen
59 komprimierte Leichtfraktion in Richtung des Pfeils 60 eingefüllt, wobei die Verpackungsdrähte
der Ballen 59 zuvor aufgeschnitten werden. Anschließend wird über die absperrbare
Leitung 57 Kaltwasser zu der eingefüllten Leichtfraktion hinzugegeben und der Schläger
51 in Drehbewegung versetzt. Der sich dabei ausbildende Wasserspiegel ist durch
die Linie 61 in Fig. 2 veranschaulicht. Die in der Leichtfraktion enthaltenen Papierbestandteile
lösen sich in dem Kaltwasser in Form einer Fasersuspension, die durch das Sieb 67
in die Auffangwanne 53 gelangt und über den Abfluß 54 in Richtung des Pfeils 62
abgeleitet und der weiteren papiertechnischen Verarbeitung zugeführt wird. Die in
der Leichtfraktion noch vorhandenen Schwerteile lagern sich am Boden des Behälters
50 ab und können bei entleertem Behälter 50 über die Rohrleitung 56 in Richtung
des Pfeils 63 entfernt werden. Die aus großflächigen Kunststoffolien und Textilien
bestehende Restfraktion verzopft im Strömungswirbel des Pulpers - und kann als Zopf
mittels der gegenläufig angetriebenen Walzen 65, 66 aus dem Behälter 50
entfernt
werden. Nach Ablösung der in dem Zopf enthaltenen Drähte,mit denen die Ballen 59
verpackt sind, stellt dieser das Ausgangsprodukt für das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren
dar.
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Es versteht sich, daß anstelle der Leichtfraktion in dem Behälter
12 auch andere, papierhaltige Abfallstoffe, insbesondere Altpapier, dem Pulper 50
zugeführt werden können.
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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, der die aus dem Pulper (Fig. 2) abgezogenen Spuckstoffe zugeführt werden.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 umfaßt einen zylindrischen Behälter 130, der auf einem
Grundgestell 100 ruht, in welchem ein Antriebsmotor 200 in Richtung a-b achsial
verstellbar angeordnet ist. Dessen Nabe 300 reicht durch eine Dichtung 140 und den
Behälterboden 120 in das Behälterinnere. An der Nabe 300 der Motorwelle befestigte
Zerkleinerungsorgane besitzen die Form von Schlagarmen 400, auf denen Schlagleisten
500 mittels Klemmplatten 600 befestigt sind.
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Etwa in gleicher Höhe wie die Zerkleinerungsorgane sind am Umfang
des zylindrischen Teils des Behälters 130 feststehende Zerkleinerungsorgane 80 in
Form von Platten oder Stiften vorgesehen. Sie sind vorteilhaft radial in
Richtung
c-d verstellbar und lassen sich durch eine Klemmleiste 70 in der gewünschten Lage
arretieren.
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Im Behälterdeckel 101 ist eine gegebenenfalls verschließbare Füllöffnung
110 vorgesehen, deren Durchmesser ein bestimmtes Maß nicht überschreiten darf, um
die durch Schlagwirkung während des Zerkleinerns und Agglomerierens hochgeschleuderten
Abfallteile am Austritt zu hindern.
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Ein Auslaß 90 ist am zylindrischen Teil des Behälters 130 unmittelbar
oberhalb des Behälterbodens 120 vorgesehen.
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Er ist durch eine Klappe 180 verschließbar. Für die Zugabe von Flüssigkeit
zum Kühlen sind im Behälterdeckel 101 mehrere Einspritzdüsen 150 angebracht. Entsprechende
Düsen 150 für das Einblasen eines Kühlgases sind im Behälterboden 120 vorgesehen.
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Zum Abziehen der Brüden während des Kühlvorganges ist ein Auslaß 160
vorgesehen, an den ein nicht dargestellter Ventilator angeschlossen sein kann. Zur
Beobachtung des Agglomeriervorganges dient ein Thermometer 170, das so angebracht
ist, daß es in die Gutfüllung eintaucht.
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Die in den Behälter 130 chargenweise eingebrachten Spuckstoffe werden
zunächst durch die Zusammenwirkung der umlaufenden Zerkleinerungsorgane 400, 500
und der feststehenden
Zerkleinerungsorgane 80 in kleine Schnitzel
zerteilt. Die bei der Zerkleinerung der aufgegebenen Spuckstoffe entstehende Reibungswärme
führt zu deren Erwärmung, wodurch sich nur die Kunststoffbestandteile der Abfallstoffe
verdichten und agglomerieren. Die Menge der zugeführten Wärme ist dabei von der
Drehzahl des Antriebsmotors 200 abhängig und wird erfindungsgemäß so gewählt, daß
die Abfallstoffe auf eine der Plastifizierungstemperatur der am stärksten vertretenen
Kunststoffkomponente, insbesondere Polyäthylen, entsprechende Temperatur erwärmt
werden. Diese Maßnahme gewährleistet eine sichere Regenerierung der am stärksten
vertretenen Kunststoffkomponente sowie derjenigen Kunststoffkomponenten mit geringerer
Plastifizierungstemperatur. Die Nicht-Kunststoffbestandteile der aufgegebenen Spuckstoffe
werden bei der Agglomerierung der Kunststoffbestandteile in die Kunststoffagglomerate
eingeschmolzen. Im Anschluß an die Agglomerierung wird über die Einspritzdüsen 150
in den Behälterdeckel 101 eine Kühlflüssigkeit und über die Einspritzdüsen 150 in
den Behälterboden 120 ein Kühlgas zugeführt und die Gutfüllung innerhalb des Behälters
130 abgekühlt. Die Kühlung kann auch auf andere Weise als vorstehend beschrieben
vorgenommen werden; beispielsweise genügt die alleinige Zufuhr von Kühlflüssigkeit,
die anstelle über Einspritzdüsen 150 auch über Bohrungen in der Behälterwand oder
in dem Behälterdeckel
101 oder auch manuell durch kurzzeitiges
öffnen des Behälterdeckels 101 der Gutfüllung zugegeben werden kann.
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Es ist günstig, wenn die Energiezufuhr in das agglomerierte Gut mittels
der Zerkleinerungsorgane 400, 500 und 80 während des Kühlens durch eine entsprechende
Verringerung der Drehzahl des Antriebsmotors 200 reduziert wird. Die bei der Abkühlung
entstehenden Dämpfe (Brüden) werden, wie bereits erwähnt, über den Auslaß 160 abgezogen.
Die .Abkühlung wird so lange fortgesetzt, bis die agglomerierten Kunststoffbestandteile
der Spuckstoffe granuliert sind. Durch nochmalige Energiezufuhr durch die Zerkleinerungsorgane
400, 500 und 80 wird die aus einer Mischung von Kunststoffgranulat und zerkleinerten
Restbestandteilen (Papier und Textilien oder nur Textilien) bestehende Gutfüllung
in dem Behälter 130 getrocknet und anschließend durch öffnen der Klappe 180 aus
dem Behälter 130 entfernt.
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