DE3513664A1

DE3513664A1 - Verfahren und vorrichtung zum aussondern von nichteisenmetallen aus festen abfallstoffen

Info

Publication number: DE3513664A1
Application number: DE19853513664
Authority: DE
Inventors: Garry R. College Grove Tenn. Kenny; Mark E. Nashville Tenn. Shepard; Edward J. Sommer Jun.
Original assignee: National Recovery Technologies Inc
Current assignee: National Recovery Technologies Inc
Priority date: 1982-07-12
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1986-10-16
Also published as: DE3513664C2; US4541530A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussondern von Nichteisenmetallen aus festen Abfallstoffen wie beispielsweise Hausmüll oder dergleichen.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Konzentration eines metallischen Bestandteils der Abfallstoffe, worauf vorzugsweise ein Verwertungsverfahren zur Wiedergewinnung des Metalls in hochreiner Form, beispielsweise von hochreinem Aluminium, folgt_r

Bekannte Systeme zur Aufbereitung von festen

Abfallstoffen arbeiten nach dem Zerkleinern und Vorklassieren der Abfallstoffe im a¹lgemeinen mit einer Reihe von Schritten zum Aussondern von Metall und Glas aus den Abfallstoffen. Bisher gibt es jedoch noch keine einfachen Verfahren oder Vorrichtungen zur möglichst reinen Aussonderung eines Metalls aus Müll.

• G-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Bewältigung dieses Problems zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die Gewinnung eines konzentrierten Nichteisenmetall-Bestandteils aus homogenisiertem und vorzugsweise magnetisch behandeltem Hausmüll oder ähnlichen festen Abfallstoffen, die sowohl Eisenmetalle als auch Nichteisenmetalle sowie nichtmetallische Stoffe enthalten. Aus diesem konzentrierten Nichteisenmetall-Bestandteil kann dann ein konzentrierter Aluminiumbestandteil gewonnen werden, beispielsweise durch eine Wirbelstrombehandlung nach der US-PS 4 069 145.

Die Erfindung ermöglicht dies ohne Notwendigkeit der Durchführung der zahlreichen Vorbehandlungsschritte wie beispielsweise Schlamm- oder Pließbettaufbereitung, fotoelektrisches Trennen und dgl.,die bei bekannten, beispielsweise aus der US-PS 3 650 396 bekannten Müllaufbereitungsverfahren notwendig sind. Dies wird gemäß der Erfindung ohne Verwendung von Magneten bewerkstelligt, indem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Anzahl von Detektoren verwendet wird, um die Nichteisenmetalle festzustellen, die Eisenmetalle jedoch außer Betracht zu lassen, v/obei das Aussondern und Sammeln der Nichtmetallteile mittels einer elektronischen Steuereinrichtung gesteuert wird.

Gemäß der Erfindung v/erden also mit Hilfe einer elektronischen Detektor- und Steuereinrichtung, welche eisenhaltige elektrisch leitende Partikel ignoriert.

-,er-

Nichteisenmetallteile aus den nichtmetallischen Bestandteilen und den Eisenmetallbestandteilen des Mülls ausgesondert. Das Sammeln der Nichteisenmetallteile erfolgt vorzugsweise mittels einer pneumatischen Vorrichtung. Jedoch kann auch eine mechanische Vorrichtung, beispielsweise ein elektromagnetisch arbeitender Mechanismus oder eine Fallklappenanordnung Anwendung finden, um die gewünschten Metallstoffe zu konzentrieren und den metallfreien Rest zurückzulassen, Durch ein entsprechendes Trennverfahren, beispielsweise nach der US-PS 4 069 145, kann dann hochreines Aluminium abgeschieden werden. Vor dem oben beschriebenen Aussonderungsvorgang wird der feste Müll vorzugsweise im Zuge einer Homogenisierungsphase vorbehandelt, auf welchen eine magnetische Aussonderung des größten Teils der Eisenmetallbestandteile folgt. Die Homogenisierung kann durch Zerkleinern, beispielsweise in Hammermühlen, Mischen, Siebklassieren oder dgl. erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Hausmüll, nachdem er einer Homogenisierung und Magnetabscheidung unterzogen worden ist und der ursprünglich etwa 1 Vol.-% an elektrisch leitenden Bestandteilen in Form von metallenen Getränke- und Konservendosen enthält, die mit elektrisch nicht-oder schlecht leitenden Stoffen wie beispielsweise Papier, Steinen, Keramik, Textilien und Kehricht vermischt sind, über einen Förderer horizontal zugeführt. Am austragseitigen Ende des Förderers fallen die vermischten metallischen und nichtmetallischen Stoffe vom Förderer auf eine Rutsche herab, die unter einem Winkel von etwa 45 mit Bezug auf die Vertikale geneigt ist. Diese Rutsche trägt eine Anzahl von

Detektorspulen, die an der Unterseite der Rutsche quer über deren Breite angeordnet sind. Jede Detektorspule ist in unmittelbarer Nähe einer ihr zugeordneten Druckluftdüse angeordnet. Der Müll gleitet auf der Rutsche nach unten, wobei er den mit den Detektorspulen versehenen Bereich passiert. Gleitet ein elektrisch leitender Bestandteil des Mülls über einen vorgegebenen, einer Detektorspule zugeordneten Bereich, bewirkt die Detektorspule das Einschalten eines Druckluftventils während einer Dauer von etwa 20 ms, so daß ein Druckluftimpuls erzeugt wird, der aus der betreffenden Druckluftdüse austritt und etwa senkrecht zur Gleitfläche der Rutsche gerichtet ist-Dieser Druckluftimpuls ist auch einen vorgegebenen Bereich mit einer Breite von beispielsweise 1 5 cm beschränkt und bläst damit einen entsprechend breiten und durch die Impulsdauer und die Rutschgeschwindigkeit in seiner Länge bestimmten Materialbereich von der Rutsche herunter. Das durch diesen Druckluftimpuls weggeblasene Materialvolumen hält sich in einem Größenbereich, der sicherstellt, daß der prozentuale Anteil des leitenden Materials in dem weggeblasenen Materialvolumen erheblich höher als in dem zugeführten Materialstrom ist» Es hat sich gezeigt, daß bei einem Luftdruck von etwa 8 bar bis 9 bar unter Verwendung handelsüblicher Druckluftventile Luftstrahlgeschwindigkeiten von etwa 5 m/s bis 10 m/s mit einer Strahlkonzentration innerhalb eines Winkelbereiches von etwa 25°, bezogen auf eine zur Gleitfläche senkrechte Linie, erreicht werden können. Der Druckluftbedarf beträgt etwa 0,15 m Druckluft pro Minute je Stundentonne Beschickungszustrom bei einem Aluminiumgehalt von etwa 0,5 * in dem augeführten Material. Dabei läßt sich eine Volumenverringerung des Druckluftbedarfs von mindestens 90 % erzielen, wenn die Detektorspulen so betrieben werden, daß sie eisenmetallische elektrische Leiter außer Betracht lassen.

Ein anderes Detektorsystem ist in der US-PS 2 045 beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig* 1 in schematischer Darstellung den

Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 den Ablauf des erfindungsgemäßen

Verfahrens in Form eines Flußdiagramms, und 15

Fig. 3 ein Blockschaltbild der elektronischen

Einrichtung zum Aussondern der Nichteisenmetall-Bestandteile des Mülls.
20

Gemäß Fig. 1 der Zeichnungen wird fester Müll, der aus nichtmetallischen Bestandteilen 10, Eisenmetall-Bestandteilen 13 und Nichteisenmetall-Bestandteilen besteht, entlang eines Förderers 14 zugeführt und gleitet dann eine Rutsche 16 hinunter, wobei der Müll an Detektorspulen 18 vorbeigleitet, die Teil einer elektronischen Detektor- und Steuereinrichtung 20 sind, Diese elektronische Einrichtung betätigt einen Aussonderungsmechanismus 22, der vorzugsweise als pneumatische Vorrichtung ausgebildet ist, aber auch als mechanischer oder sonstiger Mechanismus ausgebildet sein kann. Bei pneumatischer Ausbildung kann der Aussonderungsmechanismus 22 eine Druckluftzufuhr aufweisen, mittels welcher Druckluft zu einem Ventil und einer Druckluftdüse zugeführt wird, die bei Feststellung von Nichteibenmetallteilen in Tätigkeit gesetzt wird und

diese Nxchteisenmetallteile 12 wegbläst, so daß sie auf einen Förderer 32 zum Abfördern der ausgesonderten Nichteisenmetall-Bestandteile fallen. Dabei gelangen nur sehr wenig nichtmetallische Bestandteile 10 auf den Förderer 32, und der weitaus größte Teil der nichtmetallischen Bestandteile 10 fällt auf einen Förderer zum Abfördern der nichtmetallischen Restbestandteile des Mülls. Dieser Förderer 28 ist durch eine Trennwand von dem Förderer 32 für die Nichteisenmetall-Bestandteile getrennt.

Wie das Flußdiagramm nach Fig. 2 zeigt, wird der feste Müll 36 zuerst in einem Homogenisator 38 aufbereitet und dann in einen Magnetabscheider 40 befördert, in welchem Eisenteile magnetisch von den nichtmetallischen und nichteisenmetallischen Bestandteilen abgeschieden werden, Das dann verbleibende Gemisch aus nichtmetallischen Bestandteilen und Nichteisenmetall-Bestandteilen wird dann durch eine Vorrichtung 42 der oben beschriebenen Art zur Absonderung der Nichteisenmetall-Bestandteile hindurchgeleitet. Das abgeschiedene konzentrierte Nichteisenmetall kann dann durch einen Wirbelstrom-Aluminiumabscheider 40 hindurchgeleitet v/erden* beispielsweise nach der US-PS 4 069 145, in welchem die Metallteile elektromagnetisch behandelt werden, mit dem Ergebnis, daß ein Aluminiumprodukt, das oftmals eine Reinheit von mindestens 95 % aufweist, erhalten wird. Damit erreicht man gewöhnlich eine mehr als 90-%ige Rückgewinnung der Aluminiumbestandteile im festen Müll, der dort einen Gewichtsanteil von etwa 0,5 % bis 1 % ausmacht.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der elektronischen Detektor- und Steuereinrichtung 20. Die Schaltung umfaßt eine Phasensychronisier-

schleife 50, eine Detektorspulen-Treiberschaltung 52, die Detektorspulen 54, ein Ausgangsfrequenzfilter 56, einen Verstärker 58 und ein Verzögerungsglied 60. Die Phasensynchronisierschleife 50 und die Detektorspulenschaltung bilden eine Rückführungsschleife, die einen Betrieb der Detektorspulen mit der natürlichen elektrischen Resonanzfrequenz erlaubt, die sich aus der Induktanz der Detektorspulen und einer Parallelschwingkreiskapazität ergibt. Die so gebildete Detektorschaltung ist selbsteinstellend und unempfindlich gegen elektrische Verstimmungen, die durch normale temperaturbedingte Änderungen der elektrischen Werte der Schaltungsbauelemente hervorgerufen werden.

Wenn der Wert der Spuleninduktanz aufgrund der Annäherung eines elektrischen Leiters sich ändert, ändert sich die Arbeitsfrequenz der Phasensynchronisierschleife 50 und folgt der natürlichen Resonanzfrequenz. Während des Frequenzänderungsintervalls erzeugt die Phasensynchronisierschleife 50 ein Fehlersignal, das ein Hochpaßfilter 56 durchläuft und im Verstärker 58 verstärkt wird. Dieses Signal dient zur Betätigung des Druckluftventils, wie schon oben beschrieben worden ist. Da das Fehlersignal mit dem Druckluftventil wechselstromgekoppelt ist, können langsame Änderungen der Schwingkreisfrequenz aufgrund einer Temperaturdrift der Schaltung und von Schaltungsbauelementen mittels des elektrischen Filters unterdrückt werden. Außerdem können, da nur schnelle Frequenzänderungen eine Betätigung des Druckluftventils bewirken, in der Nähe befindliche ortfeste elektrische Leiter, wie beispielsweise das Druckluftventil, die Empfindlichkeit der Detektoranordnung nicht wesentliche beeinträchtigen. Die Empfindlichkeit

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der Detektorschaltung ist ausreichend groß, um Aluminiumdosen noch in einer Entfernung von 20 cm über der Gleitfläche der Rutsche zuverlässig feststellen zu können.

Ferromagnetische Materialien wie beispielsweise Stahl und Eisen erhöhen die Induktanz der Detektorspulen bei Annäherung an deren Position. Elektrische Leiter aus Nichteisenmetallen, beispielsweise Aluminium, Zink und Kupfer senken die Induktanz der Detektorspulen und erhöhen dadurch die Resonanzfrequenz des aus der Detektorspule und einer Kapazität gebildeten Schwingkreises. Hierfür sind Wirbelstromeffekte verantwortlich. Bei einer Frequenzerhöhung hat das Fehlersignal eine andere Polarität wie bei einer Frequenzverringerung. Infolgedessen kann die Detektorschaltung so ausgelegt werden, daß sie zwischen Leitern aus Eisenmetall und Leitern aus Nichteisenmetallen gleicher Größe unterscheiden kann. Durch geeignete Filterung des Fehlersignals kann das Druckluftventil dann selektiv nur beim Feststellen entweder von Eisenmetall oder von Nichteisenmetallen betätigt werden. Infolgedessen können mittels der Erfindung Nichteisenmetalle aus einem Materialzustrom, der hauptsächlich eisenmetallische Metallbestandteile enthält, ausgesondert werden.

Zwischen dem Ausgang der Detektorschaltung und dem elektrischen Eingang des Druckluftventils kann das Verzögerungsglied 60 eingeschaltet werden, wenn die Detektorspule und die Druckluftdüse nicht unmittelbar beieinander liegen. In diesem Fall befindet sich die Detektorspule natürlich stromaufwärts vom Druckluftventil, und die Zeitverzögerung des Ausgangssignals ist entsprechend der Zeitspanne bemessen, die das Material für das Zurücklegen der Distanz zwischen der Detektorspule und der Druckluftdüse benötigt.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

i U Verfahren zum Aussondern von Nichteisenmetallen

aus festen Abfallstoffen, die nichtmetallische Bestandteile und sowohl Eisenmetalle als auch Nichteisenmetalle umfassende metallische Bestandteile enthalten, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abfallstoffe durch eine Detektorstation hindurchtransportiert werden, an welcher mittels elektrischer Detektorspulen, die so betrieben werden, daß sie eisenmetallische elektrisch leitende Stoffe außer Betracht lassen, die Nichteisenmetalle elektronisch festgestellt und in Abhängigkeit davon mittels eines Aussonderungsmechanismus aus dem Abfallstoffgemisch ausgesondert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallstoffgemisch an einer Mehrzahl von Detektorsäulen vorbeibefördert wird, die jeweils die Aussonderung festgestellter Nichteisenmetalle aus dem vorbeibeförderten Abfallstoffgemisch steuern.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallstoffgemisch auf eine Rutsche befördert wird,

an deren Unterseite die Detektorspulen quer über die Rutschenbreite verlaufend angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die festgestellten Nichteisenmetalle

pneumatisch aus dem Abfallstoffgemisch ausgesondert werden.

ORIGiNAL INSPECTED
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Aussonderung der festgestellten Nichteisenmetalle dadurch erfolgt, daß die betreffenden Detektorspulen ihnen zugeordnete Druckluftventile ansteuern, die aus in der Nähe der Detektorspulen angeordneten Druckluftdüsen austretende Druckluftimpulse erzeugen,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3_C dadurch gekennzeichnet, daß die Aussonderung der festgestellten Nichteisenmetalle mechanisch erfolgt.
7. Vorrichtung zum Aussondern von Nichteisenmetallen aus festen Abfallstoffen , die nichtmetallische Bestandteile und sowohl Eisenmetalle als auch Nichteisenmetalle umfassende metallische Bestandteile enthalten, mit einer Transportvorrichtung zum Zuführen des Abfallstoffgemisches zu einer Aussonderungsstation und mit einer Transportvorrichtung zum Abführen der ausgesonderten Nichteisenmetalle, gekennzeichnet durch:

a) ein durch die Aussonderungszone hindurchführendes Transportorgan (16) zum Hindurchtransportieren des Abfallstoff gemisches durch die Aussonderungszone,

b) eine elektrische Detektoreinrichtung mit einer Anzahl von dem Transportorgan (16) zugeordneten Detektorspulen (18) zum Aufspüren der Nichteisenmetalle,

c) ein an dem Transportorgan (16) angeordneter Aussonderungsmechanismus zum Aussondern der festgestellten Nichteisenmetalle, und

d) eine elektronische Steuereinrichtung zum Ansteuern des Aussonderungsmechanismus, wenn die Detektoreinrichtung Nichteisenmetalle in dem Abfallstoffgemisch feststellt. ;
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportorgan eine Rutsche (16) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch

gekennzeichnet, daß der Aussonderungsmechanismus (22) pneumatisch arbeitet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Aussonderungsmechanismus (22) eine Druckluftzufuhr, in der Nähe der Detektorspulen (18) an dem Transportorgan (16) ausmündende Druckluftdüsen und deren Druckluftzufuhr steuernde Druckluftventile aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussonderungsmechanismus mechanisch arbeitet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 _e dadurch gekennzeichnet, daß ein Trennorgan (30) die ausgesonderten Nichteisenmetalle von dem verbleibendem Abfallstoffgemisch getrennt hält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung für das ausgesonderte Nichteisenmetall ein Förderband (32) ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Detektor- und Steuereinrichtung eine Phasensynchronisierschaltung (50), eine Detektorspulen-Treiberschaltung (52), die zusammen mit den Detektorspulen (54) eine Rückführungsschleife bilden, und ein Ausgangsfrequenzfilter (56) aufweist, wobei die Detektorspulen mit der natürlichen elektrischen Resonanzfrequenz betrieben werden können, die sich auf der Spuleninduktanz und einer Parallelkapazität ergibt, und wobei

die Phasensynchronisierschaltung (50) beim Auftreten von Nichteisenmetallen ein Fehlersignal erzeugt, das nach Hochpaßfilterung und Verstärkung zum Ansteuern des Aussonderungsmechanismus dient.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalausgang der Detektor- und Steuereinrichtung ein Verzögerungsglied (60) enthält,