DE3011921A1 - Verfahren und apparat zur abtrennung von russ aus glasfaserstoff - Google Patents

Description

• Verfahren und Apparat zur Abtrennung von Ruß
• aus Glasfaserstoff Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Ruß und insbesondere ein Verfahren und einen Apparat zur Wiedergewinnung von Ruß aus Glasfaserstoffsträngen, -bündeln oder -geflechten, der in der Matrix der Glasfaserstoffstränge eingeschlossen enthalten ist.
• Die Ökologie und die Wiedergewinnung von rezyklierbaren Materialien als Ersatz für den Gebrauch von natürlichen Rohmaterialien hat in der letzten Dekade in großem Ausmaß zugenommen. Als wertvoller und vorteilhafter Nebeneffekt hat es sich erwiesen, daß das Wiedergewinnen und recycling die Notwendigkeit zur Beseitigung der Abfallmaterialien eliminiert.
• Eine solche Wiedergewinnungsmethode ist in der US-PS 4 038 100 von Haberman mit dem Titel "CHAR COMPOSITION AND A METHOD FOR MAKING A CHAR COMPOSITION" beschrieben.
• In diesem Patent wird offenbart, auf welche Weise eine nützliche Kohlezusammensetzung aus Gummi, der polymere Kohlenwasserstoffe und Ruß enthält, durch Pyrolyse und Vermahlen eines solchen Gummis mit heißen Kugeln über eine ausreichende Zeitdauer hergestellt werden kann; Zweck einer solchen Behandlung ist es, die Kohlenwasserstoffe zu verdampfen und zu depolymerisieren und ein festes Kohlematerial mit einer feinen Teilchengröße herzustellen.
• Die auf diese Weise produzierte Kohle ist frei von unzersetztem Gummi und Koks und hat eine Benzinentfärbungszahl von größer als 70 %, vorzugsweise 90 t. Die Quelle für den Gummi, der für das Haberman-Verfahren primär in Betracht kommt, sind Reifen von Automobilien, Lastkraftwagen und dergleichen.
• Da die heutzutage produzierten Autoreifen vielfach Glasfaserstoff- und/oder Stahlgürtelmaterialien enthalten, enthält die nach dem Haberman-Verfahren hergestellte Kohle unerwünschte Glasfaserstoff- und Stahlpartikel, die entfernt werden müssen. Die Stahlpartikel werden durch magnetische Maßnahmen entfernt und rezyklisiert. Der Glasfaserstoff wird durch Schicken der Kohle über einem engen Maschensieb, durch welches die extrem feinen Rußteilchen durchfallen können, aber auf welchem die Glasfaserstoffpartikel aufgefangen werden, entfernt; dabei bilden die Glasfaserstoffpartikel eine Masse oder Schicht aus Glasfaserstoff mit einer Dicke von typisch 2,5 bis 10 cm (1 bis 4 inch).
• Diese Massen, wie sie vom Filtersieb des Haberman-Verfahrens entfernt werden, stellen gegenwärtig ein Abfallnebenprodukt dar, welches zwei potentiell nutzbare Komponenten enthält, nämlich Glasfaserstoff und Ruß. Die Massen enthalten typischerweise 30 bis 50 % Glasfaserstoff und 50 bis 70 % Ruß. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und einen Apparat zur Wiedergewinnung dieser zwei potentiell nützlichen Nebenprodukte und zur Eliminierung der Massen aus dem Haberman-Verfahren als Abfallnebenprodukt bereitzustellen.
• In Verfahren zur Herstellung von Ruß aus Glasfaserstoff enthaltenden Autoreifen oder dergleichen kann eine Masse aus Glasfaserstoffsträngen, die verflochten sind und in ihren Zwischenräumen Ruß eingeschlossen enthalten, hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und einen Apparat zur Herstellung von brauchbaren Glasfaserstoffen und Ruß aus solchen Massen. Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß rasche Bewegung die Masse in eine Wolke aus feinen Glasfaserstoffpartikeln und freiem Ruß aufbricht; ein Luftstrom von geringer Geschwindigkeit trägt die Partikelchen zu einer Abtrennungszone, in der der freie Ruß aus dem Luftstrom als erstes nützliches Nebenprodukt abgetrennt wird; die Glasfaserstoffpartikel werden sodann einer Verbrennung unterworfen, um den verbliebenen Ruß zu entfernen, und bilden auf diese Weise ein zweites nützliches Nebenprodukt.
• Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren und ein Apparat zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren umfaßt die Stufen des Schickens der Masse durch eine bewegende Vorrichtung, um die Masse wenigstens zum Teil in eine Wolke von Glasfaserstoffpartikeln und freie Rußpartikel zu brechen; Schicken eines Luftstroms durch die Wolke mit einer ausreichenden Geschwindigkeit, um freie Rußpartikel und im wesentlichen kohlenstoffreie Glasfaserstoffpartikel aufzunehmen und wegzutragen und Glasfaserstoffpartikel, die darin noch Ruß enthalten, nicht aufzunehmen und wegzutragen; Abtrennen der freien Rußpartikel von den im wesentlichen rußfreien Glasfaserstoffpartikeln; Sammeln der abgetrennten freien Rußpartikel als ein erstes nützliches Nebenprodukt; und Verbrennen der abgetrennten Glasfaserstoffpartikel, um jeglichen verbliebenen, mitgetragenen Ruß zu entfernen und dabei rußfreie Glasfaserstoffpartikel als ein zweites nützliches Nebenprodukt zu erhalten. Wie in der bevorzugten Auqführungsform offenbart, findet die Verbrennung der Glasfaserstoffpartikel in einem Temperaturbereich zwischen 500 und 5500C statt.
• Ein wei-- r Gegenstand der Erfindung ist ein Apparat zur Durchführung des Verfahrens. Der Apparat umfaßt ein Gefäß mit einem Einlaß und einem Auslaß in derartiger Anordnung, daß innerhalb des Gefäßes eine aufsteigende Luftsäule geschaffen wird, wenn Luft durch das Gefäß zwischen dem Einlaß und dem Auslaß strömt; eine Bewegungsvorrichtung, wie z.B. eine Vielzahl von rotierenden Messern innerhalb des Gefäßes zum Brechen wenigstens eines Teils der in das Gefäß eingebrachten Masse in eine Wolke aus Glasfaserstoffpartikeln und freien Rußpartikel ; ein Kraftaggregat zum Antrieb der Bewegungsvorrichtung, eine mit dem Gefäß verbundene Vorrichtung zur Schaffung des Luftstroms durch das Gefäß zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, wobei der Luftstrom eine ausreichend hohe Geschwindigkeit hat daß nur freie Rußpartikel und im wesentlichen rußfreie Partikel von der aufsteigenden.Luftsäule gegen die Schwerkraft angehoben werden und das Gefäß durch den Auslaß verlassen; eine damit verbundene erste Trennungsvorrichtung, die den aus dem Auslaß austretenden Luftstrom aufnimmt, zur Abtrennung der im wesentlichen rußfreien Partikel von dem Luftstrom (z.B., wie in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt, ein Wirbelabscheider); eine zweite Abtrennungsvorrichtung, die mit der ersten Abtrennungsvorrichtung verbunden ist, und den daraus austretenden Luftstrom aufnimmt, zur Abtrennung der freien Rußpartikel aus dem Luftstrom (z.B., wie in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt, ein Sackfilter); und eine Verbrennungsvorrichtung, die mit der ersten Abtrennungsvorrichtung verbunden ist, zur Aufnahme der abgetrennten rußfreien Partikel und Verbrennung der Partikel, um jeglichen verbliebenen, mitgetragenen Ruß wegzubrennen.
• Die einzige Figur zeigt einen vereinfachten teilweise weggeschnittenen Aufriß des erfindungsgemäßen Apparates zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der in der Figur gezeigte Apparat betrifft eine bevorzugte Ausführungsform.
• In der einzigen Zeichnung wird der erfindungsgemäße Apparat primär dargestellt als Gefäß 10 mit einem Einlaß 12, der an den Boden angrenzt, und einem Auslaß 14, der an das obere Ende angrenzt. Der Einlaß 12 ist dazu eingerichtet, Stücke der Glasfaserstoffmasse 16 von dem Förderband 18 aufzunehmen; das Förderband 18 ist nicht Gegenstand der Erfindung. Der Einlaß 20 des Wirbelabscheiders 22 ist mit dem Auslaß 14 verbunden. Der Wirbelabscheider 22 ist mit einem Motor angetrieben, wobei bei seinem Betrieb Luft 24 durch den Einlaß 12 des Gefäßes 10 gezogen wird und eine aufsteigende Luftsäule (wie angedeutet durch den Pfeil 26) innerhalb des Gefäßes 10 bildet; die Luft entweicht durch den Auslaß 14 in den Wirbelabscheider 22 durch den Einlaß 20.
• Eine bewegende Vorrichtung, allgemein als 28 bezeichnet, ist am Boden des Gefäßes 10 angeordnet. Die bewegende Vorrichtung 28 umfaßt eine Welle 30, die außerhalb des Gefäßes 10 mit einem Antriebsmotor 32 verbunden ist und die die Welle 30 dreht, wenn sie mit einer geeigneten Kraftquelle (nicht gezeigt) durch das Kraftkabel 34 verbunden ist. Innerhalb des Gefäßes 1o ist eine Vielzahl von rotierenden Blätter 36 an den Schaft 30 angebracht.
• Wenn sich die Welle 30 dreht, werden die daran angebrachten Blätter 36 schnell gedreht, um dadurch die in Kontakt kommenden Stücke der Glasfaserstoffmasse 16 in Glasfaserstoffpartikel 38 und freie Rußpartikel 40 zu brechen. Die freien Rußpartikel 40 und Glasfaserstoffpartikel 38', die im wesentlichen frei von irgendwelchem anhängenden Ruß sind, sind sehr leicht und werden durch die rotierenden Blätter 36 unter Bildung einer Wolke 42 aus Partikeln 38' und 40 innerhalb des Gefäßes 10 aufwärts gezwungen. Der Luftstrom 24, der beim Einlaß 12 eintritt, als Säule 26 aufsteigt und durch den Auslaß 14 entweicht, strömt durch die Wolke 42 und nimmt dabei die leichten Partikel 38' und 40 gegen die Schwerkraft auf und trägt sie durch den Auslaß 14 aus.
• Die umgebrochenen Teile der Glasfaserstoffmasse 16 und die schwereren Glasfaserstoffpartikel 38, die nicht durch den Luftstrom 24 ausgetragen werden, fallen in die rotierenden Blätter 36 zurück und werden so im Kreislauf geführt, bis sie genügend gebrochen sind, um das Gefäß 10 zusammen mit den leichten Partikeln zu verlassen. Zur Unterstützung des Verfahrens ist der untere Teil 44 des Gefäßes 10 nach innen gegen die rotierenden Blätter 36 geneigt, um die Glasfaserstoffmasse 16 zu führen und die Partikel 38 in die rotierenden Blätter 36 im Kreislauf zu führen.
• Die Luft 24, die in den Einlaß 20 des Wirbelabscheiders 22 eintritt, trägt die leichten im wesentlichen rußfreien Glasfaserstoffpartikel 38' und freie Rußpartikel 40 mit sich. Innerhalb des Wirbelabscheiders 22 werden die Glasfaserstoffpartikel 38' von der Luft 24, die die freien Rußpartikel 40 enthält, abgetrennt. Die Glasfaserstoffpartikel 38W fallen durch das Rohr 46 in einen Verbrennungsofen 48, während die Luft 24 und freie Rußpartikel 40 durch das Rohr 50 zum Einlaß des Separators 52 strömen; der Separator 52 kann z.B. ein Sackfilter sein, das geeignet ist, die freien Rußpartikel 40 als ein erstes nützliches Nebenprodukt zu entfernen und die saubere Luft 24 die im wesentlichen frei von irgendwelchen Rußpartikeln 40 ist, abzublasen.
• Der Verbrennungsofen 48 hat Vorrichtungen, im allgemeinen als 54 bezeichnet, angegliedert, um die Temperatur innerhalb des Verbrennungsofens 48 aufrechtzuerhalten, vorzugsweise auf 500 bis 5500C. Bei dieser Temperatur wird jeglicher, in den Fiberglasstoffpartikeln 38' verbliebener Ruß weggebrannt und entweicht mit den Abgasen 56, während die Glasfaserstoffpartikel 38' als ein zweites nützliches Nebenprodukt des Verfahrens ausgetragen werden.
• Auf diese Weise können durch das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Apparat zur Durchführung des Verfahrens die beim Haberman-Verfahren als Nebenprodukt anfallenden Glasfaserstoffmassen 16 vollständig wieder in ihre nützlichen Komponenten getrennt werden, wodurch das mit den Massen 16 verbundene Abfallproblem eliminiert wird und wobei Glasfaserstoff, nämlich die Partikel 38', und Ruß, nämlich die Partikel 40, als nützliche Nebenprodukte gewonnen werden.
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Claims (10)

1. Verfahren und Apparat zur Abtrennung von Ruß aus Glasfaserstoff Patentansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Ruß und Glasfaserstoffen aus einer Masse von Glasfaserstoffsträngen, die in ihren Zwischenräumen Ruß eingeschlossen enthalten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man (a) die Masse durch einen bewegenden Bauteil durchschickt, um diese Masse wenigstens teilweise in eine Wolke von Glasfaserstoffpartikeln und freien Rußpartikeln zu brechen, (b) einen Luftstrom durch diese Wolke mit genügender Geschwindigkeit schickt, daß dadurch die freien Rußpartikel und im wesentlichen kohlenstoffreie Glasfaserstoffpartikel aufgenommen und weggetragen werden und die Ruß enthaltenden Glasfaserstoffpartikel nicht auf genommen und weggetragen werden, (c) diese freien Rußpartikel von den besagten im wesentlichen rußfreien Glasfaserstoffpartikeln abtrennt, (d) die abgetrennten freien Rußpartikel als ein erstes nützliches Nebenprodukt sammelt und (e) die abgetrennten Glasfaserstoffpartikel einer Verbrennung unterwirft, um verbliebene, mitgetragene Rußpartikel zu entfernen unter Bildung von rußfreien Glasfaserstoffpartikelnals ein zweites nützliches Nebenprodukt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man zusätzlich die Ruß enthaltenden Glasfaserstoffpartikel, die von dem Luftstrom von geringer Geschwindigkeit nicht weggetragen wurden, zurück durch den bewegenden Bauteil im Kreislauf führt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Verfahrensschritt der Verbrennung der abgetrennten Glasfaserstoffpartikel, um irgendwelchen etwa verbliebenen, mitgetragenen Ruß zu entfernen, die Verfahrensstufe des Aufheizens dieser 0 Glasfaserstoffpartikel auf 500 bis 550°C für eine ausreichend lange Zeitdauer umfaßt, um jeglichen verbliebenen, mitgetragenen Ruß wegzubrennen.
4. 4. Apparat zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch (a) eine Bewegungsvorrichtung zum Brechen wenigstens eines Teils der Massen, die damit in Kontakt gebracht wurden, in eine Wolke von Glasfaserstoffpartikeln und von freien Rußpartikeln, (b) eine Vorrichtung zum Passieren eines genügend raschen Luftstroms durch diese Wolke, so daß freie Rußpartikel und im wesentlichen kohlenstofffreie Glasfaserstoffpartikel aufgenommen und weggetragen werden und Ruß enthaltende Glasfaserstoffpartikel nicht aufgenommen und weggetragen werden, (c) eine damit verbundene Vorrichtung zur Aufnahme dieses diese Partikel tragenden Luftstroms und zur Abtrennung der Rußpartikel von den im wesentlichen rußfreien Glasfaserstoffpartikeln, wobei die abgetrennten freien Rußpartikel ein erstes nützliches Nebenprodukt aus diesem Apparat sind, und (d) eine damit verbundene Vorrichtung zur Aufnahme der abgetrennten, im wesentlichen rußfreien Glasfaserstoffpartikel und zur Verbrennung dieser Partikel, um verbliebenen, mitgetragenen Ruß wegzubrennen, wobei die der Verbrennung unterworfenen, rußfreien Glasfaserstoffpartikel ein zweites nützliches Nebenprodukt aus diesem Apparat darstellen.
5. 5. Apparat nach Anspruch 4, zusätzlich g e k e n n -z e i c h n e t durch Vorkehrungen zum Führen der Teile der Massen, die für das Eintreten in die Wolke nicht genügend aufgebrochen worden sind, und der Glasfaserstoffpartikel, die durch den Luftstrom nicht in die Bewegungsvorrichtung weggetragen worden sind, wobei die Massen und die Glasfaserstoffpartikel, die durch den Luftstrom nicht weggetragen worden sind, solange im Kreislauf geführt werden, bis sie genügend aufgebrochen sind, um in die Wolke einzutreten.
6. 6. Apparat nach Anspruch 4, zusätzlich g e k e n n -z e i c h n e t durch eine mit der Verbrennungsvorrichtung verbundene Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von 500 bis 5500C in der Verbrennungsvorrichtung.
7. 7. Apparat zum Trennen von Massen aus Glasfaserstoffsträngen, die in ihren Zwischenräumen Ruß eingeschlossen enthalten, in nützlichen Ruß und Glasfaserstoff, g e -k e n n z e i c h n e t durch (a) ein Gefäß mit einem Einlaß und einem Auslaß, eingerichtet zur Schaffung einer aufsteigenden Luftsäule innerhalb dieses Gefäßes, wenn man Luft durch dieses Gefäß zwischen dem Einlaß und dem Auslaß strömen läßt, (b) einer innerhalb des Gefäßes angeordneten Bewegungsvorrichtung zum Brechen wenigstens eines Teils der in das Gefäß eingebrachten Massen in eine Wolke aus Glasfaserstoffpartikeln und freien Rußpartikeln, (c) einem Kraftaggregat zum Antrieb der Bewegungsvorrichtung, (d) eine mit dem Gefäß verbundene Vorrichtung zur Schaffung eines Luftstroms durch diese Vorrichtung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, wobei der Luftstrom eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, daß nur die freien Rußpartikel und im wesentlichen rußfreien Partikel entgegen der Schwerkraft angehoben werden, um das Gefäß durch den Auslaß zu verlassen.

   (e) eine damit verbundene erste Abtrennungsvorrichtung, um den den Auslaß verlassenden Luftstrom aufzunehmen und zur Trennung der im wesentlichen rußfreien Fiberglasstoffpartikel von diesem Luftstrom, (f) eine mit der ersten Abtrennungsvorrichtung verbundenen zweiten Abtrennungsvorrichtung zur Aufnahme des Luftstroms daraus und zur Trennung der freien Rußpartikel aus diesem Luftstrom und (g) ein mit der ersten Abtrennungsvorrichtung verbundener Verbrennungsofen zur Aufnahme der abgetrennten, im wesentlichen rußfreien Partikel und zur Verbrennung dieser Partikel, um verbliebenen, mitgetragenen Ruß wegzubrennen.
8. 8. Apparat nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Verbrennungsofen eine Heizvorrichtung einschließt, um in dem Verbrennungsofen einen Temperaturbereich von 500 bis 5500C aufrechtzuerhalten.
9. 9. Apparat nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Gefäß innen gegen die Bewegungsvorrichtung geneigt ist, wobei die Teile der in das Gefäß eingebrachten Massen, die zum Eintritt in die Wolke nicht genügend aufgebrochen worden sind, und die genügend Ruß enthaltenden Glasfaserstoffpartikel, die durch den Luftstrom nicht weggetragen werden, in die Bewegungsvorrichtung zurückgetragen werden und wobei die Massen und Partikel konstant im Kreislauf geführt werden, bis sie zum Eintritt in die Wolke genügend aufgebrochen sind.
10. 10. Verfahren zur Trennung von Massen aus Glasfasersträngen, die in ihren Zwischenräumen Ruß eingeschlossen enthalten, in nützlichen Ruß und Glasfaserstoff, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Verfahrensschritte: (a) Durchschicken der Masse durch einen bewegenden Bauteil, um die Masse wenigstens teilweise in eine Wolke aus Glasfaserstoffpartikel und freie Rußpartikel zu brechen, (b) Durchschicken eines Luftstroms durch die Wolke mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit, daß freie Rußpartikel und im wesentlichen rußfreie Glasfaserstoffpartikel aufgenommen und weggetragen werden und Glasfaserstoffpartikel, die in Kombination damit Ruß tragen, nicht aufgenommen und weggetragen werden, (c) Trennen der freien Rußpartikel von den im wesentlichen rußfreien Glasfaserstoffpartikeln, (d) Sammeln der abgetrennten freien Rußpartikel als ein erstes nützliches Nebenprodukt und (e) Verbrennen der abgetrennten Glasfaserstoffpartikel, um jeglichen verbliebenen, mitgetragenen Ruß zu entfernen, wobei rußfreie Glasfaserstoffpartikel als ein zweites nützliches Nebenprodukt erhalten werden.