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Verfahren zur Dekontaminierung von kontaminiertem Metall-
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schrott Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mittels dessen Metallschrott
in einem Behälter dekontaminiert werden kann, indem in derselben Richtung der Schrott
und ein heißes Gas gleichzeitig durch den Behälter hindurchgeführt werden, und zwar
unter Wärmeübergang von dem heißen Gas an den Schrott.
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Im Wege bestimmter Verfahren zur Dekontaminierung von Schrott wird
dieser durch einen Drehofen hindurchgeführt, der in seinem Inneren auch einen Brenner
zur Aufheizung des Ofeninneren aufweist. Bei der Durchführung dieses Verfahrens
wird der Schrott an seiner Oberfläche direkt mit der Flamme in Berührung gebracht.
Dies ist jedoch nachteilig, weil die der Flamme ausgesetzten Teile des Schrotts
über das Ausmaß hinaus erhitzt werden, das zum Abbrennen des Schrotts notwendig
ist, und sogar soweit erhitzt werden, daß eine Oxidation oder ein Aufschmelzen des
Metallschrotts stattfindet.
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Bei einem anderen Dekontaminierungsverfahren wird der Schrott in Trögen
oder Haufen innerhalb eines Ofens angeordnet. Der Schrott wird indirekt aufgeheizt,
indem die Wände des Ofens oder Gase im Inneren des Ofens aufgeheizt werden. Der
Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem vorstehend beschriebenen Verfahren besteht
darin, daß die Oberfläche des Schrotts nicht direkt durch die Flamme berührt wird;
da der Schrott entweder in einem Behälter oder in einem Haufen angeordnet ist,
kann
der Schrott im Inneren des Behälters oder in dem Haufen tatsächlich nur aufgeheizt
werden durch Wärme, die mittels der Umgebung des Schrotts diesem-zugeführt wird.
Um den Schrott im Inneren des Haufens in einer zu seiner Dekontaminierung ausreichenden
Weise aufzuheizen, wird der Schrott am Äußeren des Haufens über das Ausmaß hinaus
aufgeheizt, das zu seiner Dekontaminierung notwendig ist, was zu einer Oberflächenoxidation
führt. Dieses Verfahren besitzt also in der Tat eine gewisse Analogie zur Zubereitung
eines Bratens in einem Ofen. Bevor die Mitte gar ist, ist die Außenseite gebräunt.
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Bei einem dritten Verfahren wird der Schrott durch einen Drehofen
hindurchgeführt, und wird heißes Gas im Gegenstrom zum Schrott geführt. Ein Beispiel
für dieses Verfahren ist aus der US-PS 40 10 935 bekannt. Bei diesem Verfahren besitzt
der Schrott beim Verlassen des Ofens seine höchste Temperatur, und steilt das Verlassen
des Ofens gleichzeitig diejenige Stelle dar, an dem der Schrott der maximalen Gastemperatur
ausgesetzt ist. Am Einlaßende des Ofens ist der Schrott relativ kühl, d. h. er besitzt
beispielsweise Umgebungstemperatur, und das das. Einlaßende des Ofens verlassende
Gas ist kühler als das in den Ofen am Schrottauslaßende desselben eingeführte Gas,
da es Wärme an den Schrott abgegeben hat. Zur Dekontaminierung des Schrotts muß
dieser auf eine Temperatur erhitzt werden, die den Zerfall der Verunreinigungen
bewirkt. Des weiteren muß der Schrott für eine ausreichende Zeit auf dieser Temperatur
gehalten werden, um so den vollständigen Zerfall zu gewährleisten. Da der den Ofen
verlassende Schrott mit dem in seiner Temperatur heißesten Gas unmittelbar vor dem
Verlassen des Ofens in Berührung kommt, tritt die eine oder andere der nachfolgend
beschriebenen Erscheinungen ein. Wenn der Schrott nur auf die Oxidationstemperatur
im Augenblick des Austritts aus dem Ofen aufgeheizt wird, wird er auf dieser Temperatur
nicht für eine ausreichend lange Zeitspanne gehalten, um die vollständige Oxidation
der Verunreinigungen zu gewährleisten. Wenn der Schrott die eigentliche Oxidationstemperatur
etwas vor seinem Austritt aus dem Ofen erreicht, wird er, wenn
er
im Ofen für eine ausreichend lange Zeitspanne verbleibt, um die vollständige Oxidation
zu gewährleisten, weil er weiter mit Hochtemperaturgas in Berührung kommt, bevor
er aus dem Auslaßende des Ofens austritt, auf eine Temperatur höher als die optimale
Dekontaminations-Oxidationstemperatur aufgeheizt und einer Temperatur ausgesetzt,
die eine Metalloxidation zur Folge haben kann.
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Die meisten für die Menschheit brauchbaren Metalle kommen auf der
Erde in der Form von Erzen vor. Um diese Erze in freie Metalle umzuwandeln, muß
Energie aufgewandt werden. Es ist auch möglich, Altmetalle, wie beispielsweise Schrott,
zu sammeln und zurückzugewinnen oder sie zu wiederraffinieren bzw. wieder aufzufrischen
zu einem neuen Ausgangsmaterial für Verbraucherprodukte. Bei bestimmten Metallen,
für die Aluminium ein repräsentatives Beispiel ist, erfordert die Umwandlung von
Erz zu reinem Metall einen größeren Energieaufwand als die Umwandlung von wiederbehandelten
oder Schrottmetallen zurück in ursprüngliche Ausgangsmaterialien. In Hinblick auf
die Notwendigkeit zur Energieeinsparung hat die Wiederverarbeitung von Schrott und
Altmetallen eine überragende Bedeutung gewonnen.
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In Hinblick auf die Bedeutung der Wiederbehandlung von Metallschrott
und in Hinblick auf die Nachteile der hierzu bisher bekannten Verfahren ist festzustellen,
daß ein Bedürfnis für verbesserte Verfahren zur Wiederaufbereitung von Schrott besteht.
In Hinblick auf dieses Bedürfnis ist die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Aufgabenstellung im weitesten Sinne in der Schaffung eines entsprechenden Verfahrens
zu sehen. Diese Aufgabenstellung umfaßt die Zurverfügungstellung eines Verfahrens,
das geeignet ist für die Bearbeitung von Schrott unterschiedlicher Größen und Dicken,
von mit einer Vielzahl unterschiedlicher Verunreinigungen verunreinigtem Schrott
und auch von sowohl mit anorganischen als auch organischen Verunreinigungen, wie
beispielsweise Farbpigmenten und Ölen, verunreinigtem Schrott. Des weiteren ist
der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe in der Schaffung eines Verfahrens
zu verstehen, bei dem der Schrott nicht direkt mit einer Flamme in Berührung kommt
oder für eine anormal lange Zeit übermäßig heißen Gasen ausgesetzt wird.
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Diese und auch weitere sich aus dem nachfolgenden Teil der Beschreibung
ergebende Aufgabenstellungen werden gelöst durch die Schaffung eines Verfahrens
zur Dekontamination von verunreinigtem Metallschrott, welches Verfahren Gebrauch
macht von der Hindurchführung des Schrotts durch einen Behälter von dessen Einlaßende
aus zu dessen Auslaßende hin und von der im Gleichstrom hierzu gerichteten Hindurchführung
eines sauerstoffhaltigen heißen Gases durch den Behälter hindurch.
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Während seines Aufenthalts in dem Behälter wird der Schrott vermischt
und gerührt, was dazu dient, den Schrott dem heißen Gas auszusetzen und zusätzlich
zu bewirken, daß der Schrott auf sich selbst auftrifft, wodurch die an der Oberfläche
des Schrotts anhaftenden Verunreinigungen abblättern. Kleine Verunreinigungspartikel
und/oder Abrieb, die im Schrott enthalten sind, werden von der Oberfläche des Schrotts
mittels des Heißgasstroms pneumatisch entfernt und weitertransportiert.
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Der Heißgasstrom überträgt Wärme an den Schrott, während gleichzeitig
seine Temperatur sinkt. Dies führt zu einer Aufheizung des Schrotts während einer
ersten Temperaturphase, in der niedrig siedende oder temperaturempfindliche Verunreinigungen
verflüchtigt und/oder zum Zerfall gebracht werden; der Schrott wird weiter aufgeheizt
auf eine zweite Temperaturphase in der hoch siedende Verunreinigungen zum Zerfall
gebracht werden und der in dem Heißgasstrom enthaltene Sauerstoff die restlichen
oxidierbaren Verunreinigungen, die noch am Schrott anhaften, oxidiert. Der Schrott
verbleibt in dieser zweiten Temperaturphase für eine ausreichende Zeit, um eine
vollständige Oxidation aller oxidierbaren Verunreinigungen sicherzustellen; danach
wird der Schrott aus dem Behälter entfernt.
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Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend
unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigen: Figur 1 eine schematische
Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Figur 2 eine schematische Darstellung
der Temperaturphasen dieses Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Behälter 10 mit einem
Einlaßende 12 und einem Auslaßende 14 durchgeführt.
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Gemäß Darstellung in Figur 1 wird am Einlaßende 12 (nicht dargestellter)
verunreinigter Metallschrott in den Behälter 10 zusammen mit einem sauerstoffhaltigen
heißen Gas eingebracht. Der Schrott wird vom Einlaßende 12 zum Auslaßende 14 hin
bewegt, und zwar parallel innerhalb des Heißgasstroms, und während dieser Bewegung
wird der Schrott auch innerhalb des Innenraums des Behälters 10 bewegt, dies derart,
daß er kontinuierlich vermischt und umgerührt wird. Durch dieses Vermischen und
Umrühren wird der Schrott dem sich durch das Innere des Behälters hindurchbewegenden
Heißgas ausgesetzt und des weiteren bewirkt, daß die Schrottstücke aufeinander auftreffen
oder sich aneinander scheuern und schrappen. Nachdem das Verfahren abgeschlossen
ist, wird der Schrott vom Auslaßende 14 des Behälters 10 aus abgegeben, und wird
das Abgas ebenfalls abgegeben. Wenn der Schrott am Auslaßende 14 abgegeben wird,
ist er auf eine Temperatur ausreichend zur Bewirkung der Dekontamination erhitzt
worden, jedoch nicht überhitzt worden in einem Ausmaß, bei dem eine bedeutende Oxidation
oder Aufschmelzung des Schrotts selbst stattfinden würde.
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Die Temperatur des aus dem Behälter 10 austretenden Abgases ist auf
ein solches Ausmaß abgesenkt worden, daß das Abgas und der dekontaminierte Schrott
die gleiche Temperatur oder nahezu die gleiche Temperatur besitzen.
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Das jetzt geschaffene Verfahren findet zur Dekontaminierung von Metallschrott
Verwendung, der mit einer großen Vielzahl
unterschiedlicher Verunreinigungsarten
verunreinigt ist.-Diese große Vielzahl von Verunreinigungen umfaßt Späne und Schlämme,
die bei der spanabhebenden Bearbeitung oder beim Schleifen von Teilen anfallen und
dergleichen, wobei diese Schrottart hauptsächlich mit Ölen und anderen Schmiermitteln,
die bei der spanabhebenden Bearbeitung oder beim Schleifen Verwendung finden, verunreinigt
ist. Eine andere Herkunft für verunreinigten Schrott zur Verwendung im Rahmen des
vorliegenden Verfahrens besteht in Aluminiumschrott, beispielsweise Aluminiumdosen
und anderen Aluminiumbehältern, die zur Lagerung und zum Transport von Flüssigkeiten
und Nahrungsmitteln verwendet worden sind. Diese Art von Schrott ist hauptsächlich
durch Farben, Lacke rund organische Reste verunreinigt.
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In Abhängigkeit von der vorausgehenden Behandlung dieses Schrotts
kann dieser auch große Mengen von Schmutz und anderen kleinen Partikeln enthalten.
Metallschrott, d. h. hauptsächlich eisenhaltiger Art, kann auch mit Oxiden verunreinigt
sein.
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Das vorliegende Verfahren umfaßt auch die gegenständliche abreibende
Berührung zwischen den Schrottstücken, was die Dekontaminierung dieser Verunreinigungsart
unterstützt.
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Wenn der Schrott in dem Behälter 10 am Einlaßende 12 eingeladen wird,
wird er Kräften ausgesetzt, die drei Bewegungen innerhalb des Behälters 10 zur Folge
haben. Die erste Bewegung ist eine allgemeine Bewegung des Schrotts vom Einlaßende
12 aus zum Auslaßende 14 des Behälters 10 hin. Diese Bewegung kann dadurch erreicht
werden, daß der Behälter 10 unter einem schrägen Winkel oder anderweitig geneigt
angeordnet wird, wodurch sich der Schrott vom erhöht angeordneten Einlaßende 12
aus zum tiefergelegenen Auslaßende 14 hin nach unten bewegt. Des weiteren kann der
Behälter 10 mit inneren Hebeschaufeln oder anderweitigen Einrichtungen ausgestattet
sein, die den Schrott innerhalb des Behälters 10 vom Einlaßende 12 aus in Richtung
zum Auslaßende 14 weiterbewegen bzw. fördern.
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Die zweite Bewegung des Schrotts innerhalb des Behälters 10 ist die
Bewegung innerhalb des Behälters quer zur Längsbewegung
des Schrotts
durch den Behälter 10 hindurch. Diese Querbewegung innerhalb- des Behälters 10 führt
zu einer Vermischung und zum Umrühren des Schrotts in örtlichen Bereichen im Behälter
10. Das Vermischen und Umrühren dient zwei unterschiedlichen Zwecken. Der erste
Zweck besteht darin, daß der Schrott kontinuierlich dem heißen Gas ausgesetzt wird,
das sich zusammen mit dem Schrott parallel zu diesem durch den Behälter 10 hindurch
bewegt. Diese Berührung mit dem heißen Gas führt zu einem Wärmeübergang vom heißen
Gas auf den Schrott, wie weiter unten noch beschrieben werden wird. Der zweite Zweck
besteht darin, daß der Schrott auf sich selbst auftrifft. Dieses Auftreffen führt
bei dem Schrott dazu, daß er als Reib- bzw. Scheuermittel an sich selbst wirkt.
Diese abreibende bzw. scheuernde Wirkung bricht sowohl große als auch kleine Stücke
der anhaftenden Verunreinigungen ab, wie beispielsweise Farbtupfen bzw. -schuppen
und/oder Rostflecken.
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Es dient des weiteren zur Modulierung oder Normalisierung der Temperatur
dadurch, daß das Schrottbett kontinuierlich umgerührt wird und die heißeren Stücke
kontinuierlich in Hinblick auf die kalten Stücke neu angeordnet werden, so daß eine
wirksame Wärmeübertragung von den heißeren Schrottstücken auf die kälteren Schrottstücke
stattfindet.
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Die dritte Bewegung innerhalb des Behälters 10 ist eine pneumatische
Bewegung der kleinen Partikel unter der Einwirkung des Gasstroms im Behälter 10.
Diese pneumatische Bewegung findet ihren Ausdruck sowohl in einer Bewegung der kleinen
Partikel der Verunreinigungen und/oder der den Schrott verunreinigenden Feinteile
als auch in der Bewirkung einer Bewegung der kleineren Schrottstücke in einem im
Vergleich zu den größeren Schrottstücken beschleunigten Ausmaß. In Abhängigkeit
vom Schrott und der Verunreinigung an diesem gibt es ein unterschiedliches Ausmaß
der kleinen Verunreinigungspartikel im Schrott. Wenn der Schrott eine große Menge
Schmutz oder andere an seiner Oberfläche anhaftende Verunreinigungen enthält, werden
diese Verunreinigungen, die im allgemeinen 100 % anorganisch sind und somit keinen
Zerfall bei niedriger Temperatur
unterliegen, aus dem Behälter
herausgefördert mittels des sich bewegenden Gasstroms, da sie kontinuierlich dem
Gasstrom durch die Querbewegung des Schrotts innerhalb des Behälters 10 ausgesetzt
werden. In Abhängigkeit von dem zu dekontaminierenden Schrott und seiner letzten
Verwendung kann diese Entfernung der kleinen anorganischen Partikel, d. h.
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von etwa 100 um oder weniger, in weniger Abfall oder Schlacke resultieren,
die anfällt, wenn der den Behälter 10 verlassende Schrott in einer Schmelzeinrichtung
aufgeschmolzen wird.
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Die pneumatische Wirkung des Heißgases an den kleineren Schrottstücken
leistet einen Beitrag zur Erzielung der Temperaturregelung des vorliegenden Verfahrens
dadurch, daß die kleineren Schrottstücke im Vergleich zu den größeren Schrottstücken
ein großes Oberflächenverhältnis besitzen und somit zu einer schnelleren Aufheizung
tendieren. Da diese kleineren, schnell aufgeheizten Schrottstücke pneumatisch innerhalb
des Behälters 10 zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Bewegungen weitergefördert
werden, tendieren sie zu einer schnelleren Vorwärtsbewegung vom Einlaßende 12 aus
zum Auslaßende 14 hin als die voluminöseren Stücke, die nicht pneumatisch weitergefördert
werden. Dies führt dazu, daß die kleineren Stücke dem durch den Behälter 10 hindurchströmenden
Heißgas insgesamt weniger ausgesetzt werden, was letztlich zu einer Einschränkung
der Oxidation an der Oberfläche dieser kleinen Schrottstücke führt.
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Des weiteren führt, wie weiter unten noch weiter ins einzelne gehend
erläutert werden wird, ein Teil der aufheizenden Behandlung innerhalb des Behälters
10 zu einer Oxidation bestimmter Komponenten der Verunreinigungen. Da diese Verunreinigungen
oxidiert werden, werden sie im allgemeinen zu CO/C02 umgesetzt, die durch den pneumatischen
Fördereffekt des Heißgases entfernt werden. Ein Teil der verbleibenden anorganischen
Partikel wird von der Oberfläche des Schrotts wie oben beschrieben durch die beim
Aufeinandertreffen bewirkte ab-reibende Behandlung entfernt, wodurch sie von der
Oberfläche des Schrotts gelöst werden.
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Das vorliegende Verfahren führt typischerweise zu einer Dekontamination
von Schrottstücken in der Größenordnung von etwa 9,5 mm Dicke bis etwa 0,1 mm Dicke.
Die größeren Schrottstücke können typischerweise im Bereich zwischen etwa 305 mm
mal 305 mm im Quadrat oder 9,5 mm im Kubik messen, und die kleineren Stücke sind
kleine Späne oder Sdnitzel oder Schlämme, die bei Bearbeitungen, wie beispielsweise
Zermahlen oder Zerquetschen, von zurückgeführten Dosen entstehen. Die größeren Schrottstücke
verbleiben typischerweise im Inneren des Behälters 10 für eine längere Zeitspanne
als die kleineren Stücke. Normalerweise liegt die Verweilzeit des Schrotts im Inneren
des Behälters 10 im Bereich von etwa 3 Minuten bis etwa 20 Minuten. Für homogenere
Schrottmischungen liegt die typische Verweilzeit im Bereich von etwa 5 Minuten bis
15 Minuten. Diese Verweilzeiten im Behälter 10 hängen von einer Vielzahl von Faktoren
ab, einschließlich der erörterten Schrottgröße, der Gesamtdichte der Schrottmenge
im Behälter 10, d. h. der in den Behälter 10 hinein und aus diesem herausgeführten
Schrottmenge, und der Einlaßtemperatur des Heißgases. Darüber hinaus beeinflußt
auch die Art des Metalls des Schrotts die Verweilzeit; d. h. Aluminiumschrott hat
seine eigenen Parameter, die die Extrema seiner Verweilzeit innerhalb des Behälters
10 bestimmen, während andere Metalle ihre eigenen Parameter haben.
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Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Temperatur des Schrotts
und des heißen Gases im Inneren des Behälters 10. Bei Anwendung des vorliegenden
Verfahrens kann die Temperatur des das Auslaßende 14 des Behälters 10 verlassenden
Schrotts derart gesteuert werden, daß seine Ausgangstemperatur in einen engen Bereich
einer Temperaturvariation fällt. Durch das vorliegende Verfahren wird der Schrott
einem besonderen Aufheizzyklus unterworfen, der die Dekontamination des Schrotts
ermöglicht, jedoch den Schrott keiner solch übermäßigen Temperatur aussetzt, bei
der Schrott in erheblichem Ausmaße oxidieren und/oder schmelzen würde.
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Der Schrott wird zunächst am Einlaßende 12 des Behälters 10 angeordnet,
wobei er normalerweise Umgebungstemperatur oder etwa Umgebungstemperatur besitzt.
Das in das Einlaßende 12 des Behälters 10 eintretende heiße Gas besitzt im allgemeinen
eine Temperatur von etwa 5930C bis etwa 10930C, vorzugsweise von etwa 676 0C bis
etwa 871 0C. In der Nähe des Einlaßendes 12 des Behälters 10 wird der Schrott schnell
während einer ersten Temperaturphase aufgeheizt, bei der der Schrott im allgemeinen
eine Temperatur zwischen 230C und 399 0C besitzt.
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Während dieser ersten Temperaturphase werden jegliches Wasser oder
anderweitige Flüssigkeiten, die an der Oberfläche des Schrotts anhaften, zu Dampf
oder einem aus den anderen Flüssigkeiten erreichbaren geeigneten Gas verdampft.
Gleichzeitig hierzu werden die leicht zu verflüchtigenden oder sich bei niedriger
Temperatur zersetzenden Verunreinigungen ebenfalls verflüchtigt und/oder zersetzt
zu flüchtigen Gasen. Das Äufcracken großer Moleküle kann während dieses Verfahrens
stattfinden zur Erzeugung sekundärer flüchtiger Produkte. Die durch die Verflüchtigung
oder Zersetzung der Verunreinigungen erreichten Gase werden in den rund um den Schrott
strömenden Heißgasstrom abgegeben. Die zuvor bereits angesprochene Vermischung und
Rührung trägt zur Sicherstellung einer schnellen Verdünnung und/oder Abführung der
so in dem Gasstrom erzeugten verflüchtigten oder zersetzten Produkte bei.
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Nach Durchlauf durch die erste Temperaturphase gibt das Heißgas weiter
Wärme an den Schrott ab unter Absenkung seiner Temperatur und Anhebung der Temperatur
des Schrotts. Der Schrott wird von der Temperatur der ersten Temperaturphase durch
eine mittlere Phase hindurch aufgeheizt, bis er eine Temperatur von 0 etwa 454 C
erreicht, bei der der Schrott in die zweite Temperaturphase eintritt. Normalerweise
sind jegliche Verdampfung und nichtjoxidative Zersetzung zu der Zeit bewirkt, zu
der der Schrott eine Temperatur von 3990C erreicht hat.
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Wenn der Schrott die mittlere Temperaturphase durchläuft, die im allgemeinen
zwischen 399 0C und 4540C liegt, absorbiert er weiterhin Wärme. Während der ersten
Temperaturphase und
auch während der mittleren Temperaturphase
erfolgt der Wärmeübergang von dem heißen Gas an den Schrott sehr schnell. Dies führt
zu einer schnellen Ausbildung eines Temperaturgleichgewichts zwischen dem heißen
Gas und dem Schrott.
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Wenn der Schrott eine Temperatur von etwa 4540C bis 482 0C besitzt,
tritt er in -die zweite Temperaturphase ein, und ist die Oxidation der nicht flüchtigen
oder nicht zersetzbaren Bestandteile der Verunreinigungen normalerweise die überwiegende
Reaktion. Diese Oxidation wird weiter durch die Zusammensetzung des Heißgasstroms
geregelt bzw. bestimmt, wie weiter unten noch beschrieben werden wird. Im allgemeinen
ist der Schrott mit Verunreinigungen verunreinigt, die unterhalb von etwa 649 0C
vollständig oxidierbar sind. Es wird angenommen, daß während der zweiten Temperaturphase
die Oxidation die überwiegende Reaktion ist, und zwar in Abhängigkeit von den Verunreinigungen
des Schrotts; zusätzlich zu der Oxidationsreaktion können eine Verdampfung bzw.
Verflüchtigung oder andere nicht oxidative Gasbildungen von hochsiedenden Harzen,
Teeren, Pechen oder anderen ähnlichen Verunreinigungen während der zweiten Temperaturphase
stattfinden. Wenn diese Art hochsiedender oder thermisch stabiler Verunreinigungen
verflüchtigt bzw. verdampft oder zersetzt wird in ein berennbares Gas während der
zweiten Temperaturphase, wird das so erzeugte Gas in derselben Weise wie die während
der ersten Temperaturphase erzeugten ähnlichen Gase entfernt.
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In Abhängigkeit von der genauen Verunreinigung, die vom Schrott entfernt
wird, wird dieser auf eine abschließende Temperatur von etwa 454ob bis etwa 649
0C in der zweiten Temperaturphase aufgeheizt. Vorzugsweise liegt die Temperatur
0 dieser zweiten Temperaturphase im Bereich von etwa 482 C bis etwa 566 0C. Wenn
die Temperatur des Schrotts einmal die geeignete zweite Temperaturphase erreicht
hat, wird der Schrott auf dieser Temperatur für eine ausreichende Zeit gehalten,
um eine vollständige Entfernung der Verunreinigungen zu erreichen, die der thermischen
Zersetzung und/oder Oxidation
ausgesetzt werden. Die Einlaßtemperatur
des Heißgases wird aus dem vorstehend angegebenen Bereich so ausgewählt, daß während
der zweiten Temperaturphase sowohl der Schrott ate auch das Heißgas etwa dieselbe
Temperatur annehmen. Dies gestattet eine kontinuierliche Aussetzung des Schrotts
dem Heißgas gegenüber, um den Schrott auf der endgültigen Dekontaminierungstemperatur
zu halten, ohne den Schrott höheren Gastemperaturen auszusetzen, die den Schrott
weiter aufheizen würden, nämlich über die gewünschte abschließende Temperatur der
zweiten Temperaturphase hinausgehend. Normalerweise liegt die Zeit, die notwendig
ist, um eine vollständige Dekontamination des Schrotts zu gewährleisten, im Bereich
von etwa 2 bis etwa 18 Minuten. Somit wird während des größeren Teils der oben angegebenen
Verweilzeit der Schrott auf der festgelegten abschließenden Temperatur gehalten,
um die vollständige Dekontamination zu gewährleisten, wobei die festgelegte abschließende
Temperatur ausreichend niedrig ist, um zu gewährleisten, daß weder eine übermäßige
Oxidation des Metalls selbst noch eine Schmelzung des Metalls auftritt.
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Während dieser Verweilzeit im Behälter 10 wird der Schrott aufgeheizt
durch eine Kombination von Strahlung, Konvektion, Leitung vom Gasstrom her und Absorption
eines Teils der in den exothermen Reaktionen erzeugten Wärme, die mit dem Cracken
und/oder. der Oxidation der CO-Verunreinigungen verbunden sind.
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Da die Vermischung und Verrührung innerhalb des Inneren des Behälters
10 weitergeht, wird Wärme nicht nur vom Heißgas direkt an den Schrott übertragen,
sondern auch von den heißeren Stücken des Schrotts an die kälteren Stücke desselben.
Durch die Anwendung des vorliegenden Verfahrens wird die Gesamtmasse eines heterogenen
Schrotts, der aus einer Ansammlung insbesondere unterschiedlicher Größen besteht,
auf eine einheitliche Temperatur aufgeheizt, nämlich eine solche, die ausreicht,
die Dekontamination des Schrotts ohne Überhitzung desselben zu bewirken.
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Die Aufheizung des Schrotts innerhalb des Behälters 10 ist eine im
wesentlichen flammenlose Aufheizung. Diese flammenlose Aufheizung wird durch eine
Kombination einer Verdünnung berennbarer! flüchtiger Bestandteile innerhalb des
Heißgasstroms, eine Auswahl der Temperatur des Heißgasstroms und Regelung des Wasserstoffgehalts
des Heißgasstroms erreicht.
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Um eine Flammbildung zu unterbinden, wird der Sauerstoffgehalt des
in den Behälter 10 am Einlaß 12 eintretenden Heißgasstrom zwischen einem Minimalwert
von 2 % und einem Maximalwert von 8 % gehalten. Um die vollständige Oxidation der
oxidierbaren Verunreinigungen Zu gewährleisten, muß Sauerstoff vorhanden sein. Wenn
jedoch der Sauerstofflevel in der ersten Temperaturphase des Verfahrens zu groß
ist, wenn der größere Teil der normalen entflammbaren Verunreinigungen verflüchtigt
wird, begünstigt dieser hohe Sauerstoffgehalt die Entflammung dieser flüchtigen
Bestandteile innerhalb des Behälters 10, und/oder sorgt er für eine Fortführung
der Entflammung. Das Verfahren liefert daher hinreichend Sauerstoff, um eine vollständige
Oxidation in der zweiten Temperaturphase sicherzustellen, jedoch nicht so hinreichend
Sauerstoff, um eine allgemeine Entflammung innerhalb des Behälters 10 unterhalten.
Der Sauerstoff des Heißgases steht also in einer Beziehung zur Temperatur desselben.
Wenn die Temperatur des in 0 das Einlaßende 12 eingeführten Heißgasstroms bei etwa
815 C liegt oder größer als 8150C ist, liegt der maximale Sauerstoffgehalt, um sich
innerhalb der Nichtentflammungsgrenze zu bewegen, bei etwa 4 % bis 6 %. Wenn die
Temperatur des in das Einlaßende 12 des Behälters 10 eingeführten Heißgases niedriger
als 815 0C ist, kann der Sauerstoffgehalt auf etwa 6 % bis 8 % ansteigen.
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Wenn die flüchtigen Bestandteile in der ersten Temperaturphase verflüchtigt
oder zersetzt werden, werden sie von der Oberfläche des Schrotts an die gasförmige
Atmosphäre innerhalb des Behälters 10 übergeben. Die Strömungsmenge des Heißgases
durch den Behälter 10 hindurch wird so eingestellt, daß diese
flüchtigen
Bestandteile in den Heißgasstrom hinein derart verdünnt werden, daß sie in Verbindung
mit den oben beschriebenen Sauerstoffgrenzen unterhalb der Konzentrationsgrenze
bleiben, durch die die Entflammung unterhalten werden kann.
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Eine stark lokalisierte Entflammung kann direkt an der Oberfläche
des Schrotts auftreten; jedoch kann diese Entflammung nicht weiterbestehen, da die
Produkte, die diese Entflammung tragen bzw. unterstützen, schnell unter ihre Entflammbarkeitsgrenze
in der geregelten Atmosphäre innerhalb des Behälters 10 mit den Sauerstoffgrenzen
wie beschrieben und den Temperaturgrenzen wie ebenfalls beschrieben verdünnt werden.
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Normalerweise strömt das Heißgas durch den Behälter 10 hindurch vom
Einlaßende 12 zum Auslaßende 14 mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,13 bis 3,65
m/s. Der mit dieser Geschwindigkeit verbundene Massenstrom führt zu einer Beschränkung
der Konzentration der entflammbaren Kohlenwasserstoffe je Mengeneinheit des durch
den Behälter 10 hindurchströmenden Gases.
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Im allgemeinen liegt diese Konzentration unterhalb der 25 % Entflammbarkeitsgrenze,
wie durch bestehende Feuerrichtlinien festgelegt ist. Für Ofen mit geeigneten Sicherheitsüberwachungseinrichtungen
kann die Konzentration auf die 50 % Grenze angehoben werden. Diese Grenze kann ausgedrückt
werden als die Größe des Heizwertes des erzeugten entflammbaren Gases pro Gewichtseinheit
des Heißgases im Behälter 10. In Abhängigkeit selbstverständlich von der besonderen
Kohlenwasserstoffverunreinigung, auf die das entflammbare Gas zurückgeht, liegt
der Bereich für die 25 % Grenze zwischen etwa 348 568 J/kg und 418 282 J/kg mit
einem Durchschnittswert von etwa 371 806 J/kg.
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Das im Verfahren verwendete Heißgas kann insbesondere innerhalb des
hier beschriebenen Levels der Temperatur und des Sauerstoffgehalts erzeugt werden.
Zur Unterstützung der Vermischung und Verrührung kann der Behälter 10 mit inneren
Hebeschaufeln oder anderen äquivalenten mechanischen Bauteilen ausgestattet und
in Umdrehung versetzt sein, um so die Vermischung
und das Verrühren
zu bewirken.
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Das Ausmaß der Weiterbewegung des Schrotts durch den Behälter 10 wird
durch die Größe und Gestalt seiner Stücke in Verbindung mit dem Prozentsatz und
der Art der Verunreinigungen des Schrotts bestimmt. Typischerweise besitzt in der
Hauptsache aus Dosen bestehender Schrott Verunreinigungen in der Größenordnung von
etwa 1 bis 3 Gew.-%, während aus Fabrikationsbetrieben stammende Drehspäne oder
anderweitige Späne Verunreinigungen in der Größenordnung von 5 bis 15 Gew.-% besitzen.
Da Schrott der letztgenannten Art zu einer größeren Erzeugungsmenge an flüchtigen
und entflammbaren Gasen führt, sollte das Ausmaß seiner Weiterbewegung durch den
Behälter 10 hindurch entsprechend langsamer sein als im Falle einer gleichen Gewichtsmenge
von Dosenschrott und/oder sollte das Ausmaß der Hindurchführung der Heißgase für
den aus Spänen bestehenden Schrott größer sein.
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Zur Gewährleistung der Aufrechterhaltung der eigentlichen gasförmigen
Umgebung im Inneren des Behälters 10 in Hinblick sowohl auf die Temperatur als auch
den Sauerstoffgehalt der gasförmigen Umgebung ist der Behälter 10 im allgemeinen
gegen das Eindringen von Umgebungsgasen in sein Inneres abgedichtet.
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