DE3600537A1

DE3600537A1 - Verfahren zum verdichten und verfestigen von festen abfallmaterialien, geraet zum durchfuehren des verfahrens und gesamtsystem zum befestigen derartiger abfallmaterialien

Info

Publication number: DE3600537A1
Application number: DE19863600537
Authority: DE
Inventors: Saburo Tokio/Tokyo Kita; Hiroshi Yamato Kanagawa Kuribayashi; Kenzo Sauda; Yoshihiko Yokosuka Kanagawa Uchida; Takuro Yokohama Kanagawa Yagi; Akitoshi Yokota
Original assignee: JGC Corp; Owl Co Ltd
Current assignee: JGC Corp; Owl Co Ltd
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1986-07-17
Also published as: US4772430A; IT8619059A0; ES551407A0; FR2575943B1; FR2575943A1; GB8600435D0; IT1204431B; GB2171638A; ES8700980A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verdichten und Verfestigen verschiedener fester Abfallmaterialien, um deren Volumenverminderung gleichzeitig mit ihrer Verfestigung mit thermoplastischen Harzen zu bewirken, die in den Abfallmaterialien enthalten sind, und um nötigenfalls thermoplastische Harze von außen diesen Materialien zuzuführen, um dadurch die zwischenzeitliche Lagerung oder die Endbeseitigung der Abfallmaterialien zu erleichtern. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Gerät zum Ausführen des Verfahrens und auf ein Gesamtsystem für die Beseitigung von Abfallmaterialien. Verschiedene feste

20 Materialien, einschließlich Papierhandtücher, Lumpen, Arbeitshandschuhe, Furnierteile und Verpackungsseile; unbrennbare Gegenstände, wie elektrische Leitungen, Aluminiumfolien und Betonblöcke; sowie weitere Abfallstoffe, wie aus Kusntstoff hergestellte Planen

und Seile, aus Gummi bestehende Schläuche, Handschuhe und Seile, Kunststoffe, wie beispielsweise thermoplastische Harze, wie z.B. PE (Polyäthylen) und PVC (Polyvinylchlorid) und andere Abfallmaterialien werden im häuslichen Bereich wie auch in Fabriken weggeworfen.

Zu den festen Abfallmaterialien, auf die Bezug genommen wird, zählen auch Abfallstoffe, wie Ionenaustauscherharze, Betonbruchteile und Isolationsmaterialien, die möglicherweise aufgrund ihrer Benutzung in Atomkraftwerken radioaktiv verseucht sind,wobei zu diesen Abfallmaterialien ferner gefährliche, Schwermetalle enthaltende

-r-

Ionenaustauscherharze zählen, die von allgemeinen industriellen Fertigungsanlagen als Abfall weggeworfen werden.

Der städtische Müll, einschließlich der verschiedenen Kunststoffe, Metalle, Gläser und Gummis, der von den Haushaltungen wie auch von den Fabriken weggeworfen wird, besteht aus sogenannten "zur Verbrennung ungeeigneten Abfallmaterialien", deren man sich durch Verbrennung, Ablagerung oder Rohstoffwiedergewinnung entledigt. Diese Abfallarten bedingen jedoch verschiedene Schwierigkeiten und Ärgernisse. Die aus verschiedenen Kunststoffen bestehenden Abfallmaterialien bereiten hauptsächlich Ä'rger durch Verbackungen in den Verbrennungsanlagen aufgrund von geschmolzenen Kunststoffen, Ee- Schädigungen der Verbrennungsanlagen durch örtliche Überhitzungen und durch die Erzeugung gefährlicher Gase, wie beispielsweise Chlorin und Dioxin. Beim Ablagern auf Müllkippen hat man es häufig mit sperrigen, raum-einnehmenden Abfallmaterialien, wie geschäumten Polystyrol, Polyäthylenfolien und Polyäthylentaschen, zu tun. Diese sperrigen Abfallmaterialien bedingen hohe Transportkosten und tauchen gelegentlich aus den tieferen Schichten auf, nachdem sie einmal vergraben worden sind, um daraufhin durch den Wind verblasen zu werden, wodurch die Umwelt verschmutzt wird. Verschiedene Verfahren zum Wiederverwerten und Nutzbarmachen verschiedener Abfallkunststoffe unter dem Blickwinkel der Wiederverwendung von Rohmaterialien wurden in der letzten Zeit vorgeschlagen. Trotz dieser Vorschläge wurde jedoch nicht e'er Nachteil beseitigt, daß das Aussortieren städtischer Abfallmaterialien viel zu teuer ist, wenn diese Materialien erst mit verschiedenartigen anderen Materialien vermischt sind.

35 Es wurde bereits ein Verfahren zum Herstellen

grober oder grobkörniger, tablettenförmiger verdichte-

-z-

ter Mischungen durch Zufügen von speziellen anorganischen Materialien vorgeschlagen (wie beispielsweise von Sand, Kies und Verbrennungsasche), die dem Stadtmüll mit Hilfe der darin enthaltenen thermoplastischen Harze zugefügt werden (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 57-11273). Das vorgeschlagene Verfahren ist dahingehend nicht zufriedenstellend, daß Metallstücke, Lumpen und dgl. nicht tablettenförmig aufbereitet werden können und daß daher diese Materialien nach dem Sortieren der städtischen Abfallmaterialien behandelt werden müssen.

Andererseits ist es üblich, thermoplastische Harzfolien (wie beispielsweise PE und PVC-Folien, Papierlumpen, Lumpen sonstiger Art,Betonteile, Stahlteile, Filter mit hohen Filterwerten, Isolationsmaterialien, Ionentauscherharze und dgl., die mit radioaktiven Materialien aufgrund ihrer Handhabung in Atomkraftwerken verseucht sind) in thermoplastische Harzbeutel oder Kunststoffbeutel verpackt werden, oder daß andere Materialien hierin verpackt werden, nachdem die verseuchten Abfallmaterialien in verbrennbare Stoffe, nichtverbrennbare Stoffe und zur Verbrennung ungeeignete Stoffe unterteilt worden sind, woraufhin die einzelnen Beutel, die derartige gefüllt sind, in

25 trommeiförmigen Behältern zum Gebrauch und für die Lagerung verpackt werden.

Beispielsweise wird in dem Fall, in dem vergleichsweise große verseuchte Abfallmaterialien weggeworfen werden sollen, wie beispielsweise Filter mit hohem Wirkungsgrad, die einstückig aus Holz, Filtermaterial (anorganischem Material), Metallplatten u.dgl. bestehen, die Abfallmaterialien zertrennt und die auseinandergenommenen Teile sortiert, was die Beseitigung kompliziert macht und die Gefahr erhöht, daß der Arbeiter der radio-

aktiven Strahlung ausgesetzt wird. Daher wurden spezielle Geräte zum Auseinandernehmen großförmiger Abfallmaterialien vorgeschlagen, um eine radioaktive Gefährdung des Arbeiters zu vermeiden und um die Be-

5 seitigung der Abfallmaterialien zu erleichtern

(japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung 59-^2720). Allerdings sind die nichtverbrennbaren Teile (mit Ausnahme von Holz) der zerlegten Einzelteile dazu bestimmt, in trommeiförmige Behälter für die Endlagerung eingekapselt zu werden.

Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels werden Ionentauscherharze nunmehr beispielsweise zum Reinigen von kondensiertem Wasser oder zum Beseitigen von Abwasser in atomaren Fabriken, wie beispielsweise Atomkraftwerken eingesetzt. Die derart gebrauchten Ionentauscherharze bedingen Abfallbeseitigungsprobleme, da sie radioaktiv verseucht sind.

Wenn beispielsweise einige der derart gebrauchten Ionentauscherharze eine Radioaktivität in der Größenordnung von 10 bis 10" pCi/cc haben, und wenn diese Harze die Elemente Cs und Sr mit einer langen Halbwertzeit enthalten, müssen sie in einer geschützteren Form für eine lange Zeit aufgewahrt werden. Diesbezüglich wurde ein Verfahren zur Volumenverminderung durch Vebrennung oder Naß-Ablagerung erforscht und entwickelt, wobei ferner auch ein Verfahren zum Direktverfestigen mittels Beton, Asphalt oder Kunststoff eritwickelt wurde, wobei sämtliche dieser Verfahren bereits praktisch angewendet worden sind. Allerdings hat das Verfahren zur Volumenverminderung einen dahingehenden Nachteil, daß Austauschergruppen mit Kationen-Harzen unter den Ionenaustauscherharzen zerfallen, indem sie SO -Gas abgeben, da die Ionentauscherharze bei hoher

-s-

Temperatur behandelt werden, wodurch das Problem der Behandlung derartig entweichender SO -Gase bei den Verarbeitungsstellen auftritt, die mit deren Wiederherstellung u.dgl. befaßt sind. Ferner ist die Volumenverminderungsmethode unter Verwendung der Naß-Ablagerung dahingehend nachteilig, daß nicht nur eine Nachbehand-

2_ lung einschließlich eines Neutralisierens von SO₁.

nötig ist, das in der zersetzten oder abgebauten Lösung mit ätzendem Soda oder dgl. verbleibt und das nachfolgende Verdampfen der derartig neutralisierten Lösung zum Konzentrieren der Lösung erfordert, sondern erfordert gleichfalls ein teueres Zersetzungsmittel für die Naß-Zersetzung, woraus sich ein Wirtschaftlichkeitsproblem ergibt. Die Direktverfestigungsverfahren sind beispielsweise bezüglich der mäßigen Volumenverminderung und der teueren Behandlungsstätten und Verarbeitungsstätten nachteilig.

Ferner müssen derartige Ionentauscherharze in ein Gehäuse eingebracht werden oder als radioaktive Materialien in sogenannte "HIC'-Hochsicherheitscontainer zur Abfallablagerung in den USA eingekapselt werden, selbst wenn diese Materialien kaum schädlich aufgrund der niedrigen Stärke der Radioaktivität sind. Die Hochsicherheitsbehälter sind jedoch zum Einkapseln von Ionentauscherharzen mit mittlerer Radioaktivitätsstärke aus der wirtschaftlichen Sicht zu teuer, so daß derartige Harze üblicherweise in Tanks oder in wenigen Fällen an Endablagerungsstätten gelagert werden.

Gebrauchte oder verbrauchte Ionentauscherharze aus dem Bereich der allgemeinen Industrie und nicht aus dem Bereich von atomaren Fabriken können einfach behandelt werden und werden daher wiederaufbereitet,

aufgestapelt oder auf Deponien gelagert. Ionentauscher-

harze mit gefährlichen Schwermetallen bereiten jedoch nach wie vor Schwierigkeiten aufgrund der Bodenverseuchung, der Verschmutzung von Flüssen und Strömen bei der Abfallbehandlung.

Trommeiförmige Behältnisse zum Einkapseln fester Abfallamterialien werden in Lagerhäusern aufgestapelt. Da jedoch die verfügbaren Speicherbereiche schneller abgenommen haben als dies erwartet wurde, werden feste Abfallmaterialien, die verbrennbar sind, einer Verbrennungsbehandlung unterworfen, woraufhin die Verbrennungsasche in den Trommeln eingelagert wird oder zusammen mit Zement in Form von stabilen Festkörpern eingelagert wird. Eine derartige Verbrennungsbehandlung wird bei sperrigen Materialien, wie thermoplastischen Kunststoffolien, Beuteln und Abfallpapier angewendet und ist weit verbreitet bei der Behandlung von festen Abfallmaterialien aus nuklearen Kraftwerken, Instituten für Radioisotopie und dgl. 20

Die Verbrennungsbehandlung hat jedoch den Nachteil, daß bei der Verbrennung von festen Abfallmaterialien mit einem hohen Kunststoffanteil ein Ofen beschädigt werden würde, so daß es nötig ist, ein Abfallgasbehandlungsgerät als Zusatz zur Verbrennungsanlage für die Verbrennungsbehandlung vorzusehen, so daß Abfallmaterialien der zweiten Stufe aus dem Zusatzgerät entstehen, und daß ferner zusätzliche Kosten für die Installation des Zusatzgerätes nötig werden. 30

Ferner wird bei der üblichen Behandlung zur Volumenverminderung durch Erhitzen oder Einäschern nicht nur eine spezielle Wärmequelle benötigt, sondern es besteht ebenfalls ein Problem in Bezug auf die unzureichende Volumenverminderung beim Druck-Abpacken von

1 volumenverminderten Abfallmaterialien in Containern.

Gemischte Abfallmaterialien können ebenfalls zur Volumenverminderung durch Verdichten mittels einer Presse behandelt werden,wobei in diesem Zusammenhang Volumenverminderungsgeräte mit hohem Druck entwickelt worden sind, dje einen Oberflächendruck von 1000 bis 3000 kg/cm² erzeugen. Diese Geräte ermöglichen eine Verdichtung von thermoplastischen Kunststoffolien oder Harzfolien und Beuteln, Papierlumpen od.dgl. im wesentlichen ohne zwischen den Materialien übrigbleibende Spalte, so daß dies ein wirksames Verfahren zur Volumenverminderung darstellt. Der mit diesem Verfahren erzeugte Körper ist ein nicht-homogenes Aggregat aus gemischten Abfallmaterialien und eignet sich daher nicht für eine Langzeitlagerung.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in dem Schaffen eines Verfahrens zum Verdichten von festen Abfallmaterialien ohne Erzeugen von Abfallmaterialien zweiter Stufe oder zweiter Ordnung, wobei die Abfallmaterialien verschiedene aus Haushaltungen oder Fabriken stammende Kunststoffe oder radioaktive Feststoffe, wie beispielsweise gebrauchte Ionentauscherharze, als Abfall von Atomkraftwerken, Radioisotopieinstituten und dgl. einschließt, um die Abfallmaterialien mit einem thermoplastischen Harz oder Kunststoff zu verfestigen, um stabförmige Massen zu erhalten, die für die Endablagerung geeignet sind.

Ein weiteres Ziel liegt in der Schaffung eines Gerätes zum Ausführen des obigen Verfahrens.

Wiederum ein anderes Ziel liegt in dem Schaffen 35 eines Gesamtsystems für die Abfallbeseitigung von

-ß-

festen Abfallmaterialien, das einen Shredder zum Schneiden und Zerkleinern verschiedener fester Abfallmaterialien aufweist, die thermoplastische Kunststoffe, wie beispielsweise Polyäthylen und Polyvinylchlorid enthalten, einen Mixer zum im wesentlichen gleichförmigen Mischen des geschnittenen und zerkleinerten Abfallmaterials aufweist, ein Schraubenextrusions-Formgerat zum Druckformen der sich ergebenden Mischung enthält, um daraus stabförmige Körper zu erzeugen, ein Schneidwerk zum Schneiden der derartig erhaltenen stabförmigen Körper aufweist, um hieraus Tabletten zu schneiden und ein Packgerät enthält, um die so erhaltenen Tabletten in Container, wie beispielsweise Trommelkannen, zu verpacken.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise festes Abfallmaterial fein geschnitten oder zerquetscht. Da das Verdichten und Verfestigen vorzugsweise durch Extrusionsformen durchgeführt wird, ist es nötig, letztlieh die verfestigten Abfallmaterialien zu unterteilen, so daß die letzlich unterteilten Abfallmaterialien in ihrer Größe dem Durchmesser des verwendeten Extruders entsprechen, wobei es ferner wünschenswert ist, ferner das Abfallmaterial nach dem letztlichen Zerteilen oder

25 Zerquetschen zu pulverisieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden thermoplastische Harze oder Kunststoffe als Verfestigungsmittel verwendet, die bezüglich ihrer Art und ihrer Eigenschaften unbegrenzt sind, jedoch nur dazu geeignet sein sollen, die festen Abfaümaterialien zum Zeitpunkt ihrer Verfestigung fest zu gestalten. Diese thermoplastischen Harze oder Kunststoffe können üblicherweise Polyäthylen (PE) oder Polyvinylchlorid (PVC) enthalten, wobei diese Kunststoffe ursprünglich in den festen Abfallmaterialien

-Sf-

enthalten sind, wobei ein Teil dieser Kunststoffe von außen zugeführt werden kann, wenn dies nötig sein sollte. Die derart von außen zugeführten thermoplastischen Harze oder Kunststoffe können neue Kunststoffe sein, regenerierte Kunststoffe sein oder allgemein für den Abfall vorgesehene Abfallkunststoffe sein, da sie lediglich als Verfestigungsmittel gebraucht werden.

Jegliches thermoplastisches Harz kann als Verfestigungsmittel verwendet werden, wobei derartige Kunststoffe, die bei Temperaturen zwischen 120 und 26O⁰C weich werden oder schmelzen, als allgemein am geeignetsten angesehen werden und auch unter dem Gesichtspunkt des elektrischen Leistungsbedarfs und des Energieverbrauchs des Extrusionsformgerätes zum Zeitpunkt der verfestigenden Behandlung bevorzugt werden. Jedoch sollten thermoplastische Kunststoffe, die als Verfestigungsmittel bei der Behandlung von gebrauchten Ionentauscherharzen verwendet werden, solche Kunststoffe sein, die

20 zwischen 100 und 19O⁰C schmelzen, wie dies bei PE,

PVC und ähnlichen Kunststoffen der Fall ist. Wenn eine Mischung von gebrauchten Ionentauscherharzen und festen Abfallmaterialien bei dieser Temperatur unter Druck verformt werden, werden keine SO -Gase erzeugt, da die Temperaturen, bei denen SO -Gase erzeugt werden, in dem Bereich zwischen 200 und 35O⁰C liegen, wobei das in den Abfallmaterialien enthaltene Wasser verdampft wird, so daß die Formstücke im wesentlichen wasserfrei sind, wodurch die Verwendung von teueren HIC-Behältern

30 überflüssig wird.

Vorzugsweise werden die gebrauchten Ionentauscherharze für eine gewisse Dehydrierung getrocknet.

Selbstverständlich ist es möglich, die festen Ab-

-JO-

fallmaterialien zu verdichten und zu verfestigen, selbst wenn sie ursprünglich derartige gebrauchte Ionentauscherharze enthalten.

Für eine Verfestigung ist es nötig, daß die festen Abfallmaterialien einen Anteil an thermoplastischen Harzen oder Kunststoffen von 10 Gew.-% oder mehr enthalten, wobei eine Verfestigung der festen Abfallmaterialien bei einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 30 Gew.-% möglich ist, obwohl vorzugsweise der Gehalt an Feuchtigkeit so niedrig wie irgendmöglich sein soll. Diesbezüglich wird auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiel verwiesen. In der obengenannten Menge von wenigstens 10 Gew.-% an thermoplastischen Harzen oder Kunststoffen ist die Menge an von außen zugeführten Harzen enthalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verfestigung durch eine Extrusionsformmaschine bewirkt, wobei keine äußere Beheizung oder lediglich eine Zusatzbeheizung benötigt wird, da Reibungshitze erzeugt wird, wenn sich die festen Abfallmaterialien entlang der Innenwände der Extrusionsformmaschine oder Extrusionspresse und entlang der Verdichtungsschraube der Presse gleitend

25 bezüglich der Wände und der Schraube bewegen.

Ein Gerät zum Verdichten fester Abfallmaterialien enthält einen Shredder bzw, ein Zerkleinerungsgerät zum Zerschneiden und Zerquetschen der verschiedenen festen Abfallmaterialien einschließlich der verbrennbaren Stoffe, wie PE, PVC und anderer thermoplastischer Harze und der nichtverbrennbaren Materialien, einen Mischer zum im wesentlichen gleichförmigen Mischen des zerschnittenenen und zerquetschten Abfallmaterials, falls dies nötig ist, ein Schraubenextrusionsgerät zum Druckformen

der derartig zerquetschten und gemischten Abfallmaterialien zum Erzeugen von stangenförmigen Körpern, ein Schneidegerät zum Schneiden der derartig erhaltenen stangenförmigen Körper zum Herstellen von tablettenartigen oder scheibenförmigen Körpern sowie ein Verpackungsgerät zum Verpacken der aif diese Weise erzeugten tablettenförmigen Körper in Behälter, wie z.B. in trommeiförmige Büchsen oder Dosen.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die bei- "Tt liegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert.Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm der Verarbeitungsschritte eines Gesamtsystems zum Beseitigen von festen Abfallmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Verdichtungs- und Verfestigungs-Gerätes in Form einer Extrusionsformmaschine, die ein Hilfsgerät oder Hilfsmittel innerhalb des erfindungsgemäßen Gesamtsystems darstellt;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verdichtungs- und Verfestigungs-Gerätes in Form einer Extrusionsformmaschine, die ein weiteres Hilfsmittel oder Hilfsgerät darstellt;

Fig. 4 eine detaillierte Seitenansicht einer typischen Extrusionsformmaschine, die in dem Abfallbeseitigungs-Gesamtsystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung der in Fig.4 gezeigten Extrusionsformmaschine längs der Schnittlinie A-A;

-Vt-

Fig. 6A und 6B Vorderansichten von Strangpreßforrnen, die in der Extrusionsformmaschine verwendet werden;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften, im Extrusionsformverfahren hergestellten stangenförmigen Produktes, das in Teile geschnitten ist;

Fig. 8 eine schematische allgemeine Darstellung eines Abfallbeseitigungsgesamtsystems der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung eines in dem Abfallbeseitigungsgesamtsystem verwendeten Shredders; 15

Fig. 10 eine Draufsicht auf den in Fig. 9 gezeigten Shredder;

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung eines Paddelrührers oder Schaufelmischers, wie er in dem Abfallbeseitigungsgesamtsystem zum Einsatz kommt; und

Fig. 12 eine Draufsicht auf den Paddelmischer oder Schaufelrührer gemäß Fig. 11.

Gemäß dem Flußdiagramm nach Fig. 1 werden feste Abfallmaterialien, wie z.B. verschiedene feste Abfallmaterialien mit niedrigem radioaktivem Strahlungspegel als Abfallstöffe von Atomkraftwerken od.dgl. in einen Trichter eingebracht, in einen Shredder oder ein Brechwerk zum Zerquetschen der Abfallmaterialien befördert, in ein Gerät zum Pulverisieren zugeführt, wenn dies nötig ist und in ein Verteilungsgerät für pulverisierte Abfallmaterialien zugeführt, indem die

35 pulverisierten Abfallstoffe in festen Anteilen in

eine Extrusionsformmaschine ausgegeben werden, in der

die pulverisierten Abfallmaterialien verdichtet und verfestigt werden, um stangenförmige oder stabförmige oder ähnlich geformte Massen zu erzeugen, die daraufhin gegebenenfalls in tablettenförmige Körper zerschnitten werden, wenn dies nötig ist, und in Behälter, wie z.B. Trommelbehälter, zur Lagerung verpackt werden. In dem Falle der Zuführung von zusätzlichen thermoplastischen Harzen oder Kunststoffen von außen werden diese durch das Verteilungsgerät zur Extrusionsformmaschine zugeführt, wo diese Harze mit den Abfallmaterialien verknetet und daraufhin zu den verdichteten und verfestigten Körpern geformt werden. Bei diesem Verdichtungsund Verfestigungs-Verfahrensschritt ist es möglich, die thermoplastischen Harze aufgrund der Reibungshitze

15 zu erweichen oder anzuschmelzen, indem auf geeignete

Weise das Verdichtungsverhältnis für die Abfallmaterialien in der der Extrusionsformmaschine gewählt wird. Daher ist es entweder nicht notwendig, die Strangpresse oder die benachbarten Teile der Strangpresse aufzuheizen, wenn man von einer anfänglichen Betriebsstufe der Extrusionsformmaschine absieht oder lediglich notwendig, von außen eine zusätzliche Wärme zu diesen Teilen der Extrusionsformmaschine zuzuführen, was auch unter dem Gesichtspunkt der Energieersparnis zu bevorzugen ist.

Die Verfestigung in der Extrusionsformmaschine geschieht bei ungefähr 120 bis 26O⁰C (und bei ungefähr 100 bis 19O⁰C im Falle der Verfestigung von gebrauchten Ionentauscherharzen ohne Erzeugung von SO -Gasen).

Die auf diese Weise verfestigten Abfallmaterialien sehen aus, als ob sie in thermoplastisches Harz eingegossen wären und sind extrem kompakt und bei Eintauchen in Wasser stabil. Die verfestigten Abfallmaterialien sind erheblich in ihrem Volumen bezüglich der Ausgangsstoffe vermindert. Da die üblicherweise in den festen

1 Abfallmaterialien enthaltenen thermoplastischen Harzmengen ausreichend für die Verfestigung sind, wird ein synergistischer Volumenverminderungseffekt erreicht.

Beispiel 1

Es wurden feste Abfallmaterialien mit den in der Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt, 10 wobei sich sämtlichen numerischen Werte auf das Gewicht beziehen.

Tabelle 1

15 Zusammensetzung der Nachgeahmtes _R . · ι ι Abfallmaterialien Abfallmaterial Beispiel

Zellulose	Lumpen (Baumwoll stoff	22.1
Polyäthylen	Polyäthylenfolie	39-7
Polyvinylchlorid	Polyvinylchlorid- folie	2.1
Gummi	Gummihandschuhe	1.1
Gesamtanteil von verbrennbaren Stoffen		65.0

Metall Aluminiumfolie 9-0

(0,5 mm dick)

Glas-Asbeststoffe Wärmeisolationsmaterial (Pearlite) 5.0

(Perlit)
Beton Beton 6.0

Gesamtanteil an

nichtverbrennbaren 20.0

Stoffen

Feuchtigkeit (Wasser) 15.0

" ~ "

Gesamtsumme 100.0

Die nachgeahmten Abfallmaterialien, bei denen das Wasser vorab in den Lumpen absorbiert wurde, wurden in Stücke mit einer Größe von nicht mehr als 4 mm im Quadrat oder im Kubus mittels einer Schneidmühle zerquetscht und zerschnitten und daraufhin in die in Fig.2 angedeutete Extrusionsformmaschine eingebracht. In dieser Figur bezeichnet das Symbol A einen Trichter, das Symbol B ein Verteilungsgerät, das Bezugszeichen 3 eine Druckschraube und das Bezugszeichen 5 eine Strangpreßform.

Der vordere Abschnitt (nahe der Stragpreßform 5) der Kompressionsschraube 3 ist in der Form eines Schneidegerätes und arbeitet als Mischer zum ausreichenden Durchmischen des geschnittenen Gutes und zum Pulverisieren der Abfallmaterialien.

Die nachgeahmten Abfallmaterialien wurden über den Trichter A und das Verteilungsgerät B zur Kompressionsschraube 3 zugeführt, die mit 150 Umdrehungen/min angetrieben wird, wo diese Materialien unter Druck durchknetet werden und Reibungswärme mit dem Rohr der Extrusionsformmaschine erzeugen, woraufhin die thermoplastjsahen Kunststoffe oder Harze in den Abfallmaterialien aufgeweicht oder geschmolzen werden. Anschließend werden die Abfallmaterialien zum offenen Ende der Kompressions-

25 schraube gedrückt und den Scherkräften des schneide-

gerätförmigen Teils unterworfen sowie durch die Strangpreßform 4 gedrückt, um ständig 20 stangenförmige oder seilartige bzw. kabeiförmige Körper mit jeweils 12 mm 0 zu erzeugen, die absichtlich bündelweise abgebrochen werden, wenn die Länge der Körper, die aus der Strangpreßform abgezogen werden, eine geeignete Größe erreicht hat. Die abgebrochenen Körper werden abgekühlt, ohne daß diese miteinander durch Schmelzen verklebt werden, um auf diese Weise ausreichend verdichtete und verfestig-

35 te Körper zu erhalten.

1 Beispiele 2 bis 5

Die nachgeahmten Abfallmaterialien mit der in der in der Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung werden in Einzelteile mit einer Abmessung von nicht mehr als 4 cm im Quadrat oder im Kubus zerkleinert, durch ein Verteilungsgerät C des Types mit 150 mm 0,zwei Achsen und schraubenförmigen Flügeln, die sich mit 16 Umdrehungen/min bewegen, hindurchbewegt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist und der in Fig. 3 ebenfalls gezeigten Extrusionsformmaschine zugeführt, um auf diese Weise die ebenfalls sicher und gleichmäßig verfestigten Körper zu erhalten, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erzeugt wurden. In diesem Fall liegt die Heiztemperatur der Strangpreßform (130 mm 0 χ 35 mm) mit 62 Löchern oder Durchgängen (von je 8 mm 0) bei 17O⁰C. Jedoch war eine Beheizung mit Ausnahme einer anfänglichen Betriebsstufe der Extrusionsformmaschine nicht nötig.

Tabelle 2

Nachgeahmte Ab- Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel fallmaterialien 2 3 4 5

Polyäthylen 37.7 9.4 30.8 43.4

Lumpen 20.8 49.1 16.9 23-9

Polyvinylchlorid 1.9 1.9 1.5 2.2

Gummi 0.9 0.9 0.8 1.1

Holzschnitzel 5.7 5.7 4.6 6.5

Aluminiumfolie 8.5 8.5 6.9 9.9

Pearlite (Perlit) 4.7 4.7 3.9 5.4

Beton 5.7 5.7 4.6 6.5

Kupferdraht 0.9 0.9 0.8 1.1

Feuchtigkeit 13-2 13.2 29.2 0.0

Summe 100.0 100.0 100.0 100.0

Wie oben angedeutet, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Abfallmaterialien zum Zwecke ihrer Volumenreduktion zu verdichten und zu verfestigen. Die Volumenverminderungswirkung ist deutlich gesteigert gegenüber der Wirkung,die mittels der üblichen Ballenpreßmethode erreicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise zum Verdichten und Verfestigen von radioaktiven festen Abfallmaterialien verwendet werden, welche anderenfalls besonders schwierig zu behandeln sind.

Das Verdichten und Verfestigen gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise mit einer Extrusionspreßmaschine oder Extrusionsformmaschine ausgeführt.

Verschiedene Abfallmaterialien mit thermoplastischen Harzen, wie beispielsweise PE und PVC werden zerschnitten und zerkleinert und daraufhin einer Extrusionsformmaschine zugeführt, wo diese Materialien durch die Löcher der Strangpreßform oder die Formlöcher unter Druck hindurchgepreßt werden, wobei Reibungshitze zwischen den Abfallmaterialien und der inneren Wandung der Strangpreßlöcher erzeugt wird, wodurch stangenförmige Formkörper gleichzeitig mit dem Schmelzen der thermoplastischen Kunststoffe erzeugt werden, die in den äußeren Teilen der auf diese Weise erhaltenen stangenförmigen Formkörpern enthalten sind, so daß eine mit Kunststoff imprägnierte Schicht in den äußeren Abschnitten gebildet wird. Die bei der Ausführungsform verwendete Extrusionsformmaschine enthält ein Formkörpergehäuse und eine Extrusionsschraube, die miteinander einen Verdichtungsraum bilden, ein Schneidegerät zum weiteren Zerquetschen und Behandeln der durch die Extrusionsschraube verdichteten Abfallmaterialien und eine Strang-

35 preßform zum Formen der Abfallmaterialien, die durch

-je-

die Schraube unter Druck eingebracht werden zu einem stangenförmigen Körper, wobei die Strangpreßform Formlöcher aufweist, die einen ausreichenden Durchmesser

aufweisen und lang genug sind bezüglich des öffnungs-Verhältnisses, damit das in den Außenbereichen der stangenförmigen Körpern enthaltene thermoplastische Harz unter der Reibungswärme schmilzt, die zwischen der Innenwandung der Löcher der Strangpreßform und den Abfallmaterialien erzeugt wird.
10

Beispiele 6 bis 12 und Vergleichsbeispiel

Bei den Beispielen 6 bis 12 werden gebrauchte lonentauscherharze, die entwässert worden sind,

(der Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten Harzes liegt bei 42 Gew.%) mit nachgeahmten Abfallmaterialien oder Polyvinylchlorid in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen gemischt, um Mischungen zu bilden,die daraufhin der Verdichtungs- und Verfestigungs-Behandlung gemaß Tabelle 3 unterworfen werden. Wie man bei den Beispielen 6 bis 12 sehen kann, liegt das Volumen der ursprünglichen Abfallmaterialien einerseits bei etwa 50 1, dasjenige der bereits behandelten Abfallmaterialien andererseits bei 10 1, so daß das letztgenannte Volumen ein Fünftel (1/5) des erstgenannten Volumens beträgt.

Die Behandlung nach den Ausführungsbeispielen 6 bis 12 geschieht folgendermaßen:

30 Die in Tabelle 3 angegebenen Abfallmaterialien

werden in Teile mit einer Größe von nicht mehr als 4 mm im Quadrat oder im Kubus zerkleinert oder zerquetscht und daraufhin über den Trichter A und das Verteilungsgerät B in die Extrusionsformmaschine 1 eingeführt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, wobei die Abfallmaterialien

in der Extrusionsformmaschine unter Druck zu dem vorderen Ende nach Art eines Schneidgerätes der Kompressionsschraube 3 geführt, welche sich mit 150 Umdrehungen/min dreht, um diese Teile zu zerkleinern und um die zerklei-5nerten Abfallmaterialien fest miteinander zu vermischen und um diese daraufhin durch die Strangpreßform 5 hindurchzuquetschen, um 20 verfestigte Körper mit 12 mm 0 in Form einer Stange oder eines Taues zu bilden, wobei diese Körper an ihrer Außenfläche mit einer Schicht umhüllt

lOsind, die mit thermoplastischem Harz verfestigt ist. Die verfestigten Körper, die auf diese Weise gewonnen werden, werden in Teile mit einer geeigneten Länge zerschnitten und daraufhin abgekühlt, um auf diese Weise ausreichend verfestigte Teile zu erhalten, ohne daß diese Teile untereinander durch Schmelzen verbunden werden, wie dies bei den Teilen nach dem Vergleichsbeispiel der Fall ist.

Die auf diese Weise hergestellten verfestigten Körper haben einen Feuchtigkeitsgehalt von 2 Gew.-% oder weniger. Die Oberflächenqualität der verfestigten Teile steigt mit ansteigendem Harzmischungsverhältnis. Die Teile werden in Wasser mit Raumtemperatur über einen Zeitraum von 3 Monaten eingetaucht, was nach dem Ein-

25tauchen dazu führt, daß weder bezüglich der Form noch bezüglich des Gewichtes an den Körpern irgendwelche Veränderungen auftreten, was als Beweis dafür zu werten ist, daß die Körper eine zufriedenstellende Wasserbeständigkeit aufweisen.

Die Kosten für die Beseitigung von festen Abfallmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung liegen in der Größenordnung zwischen einer Hälfte bis weniger als einem Zehntel (von 1/2 bis weniger als 1/10) der üblichen

35Kosten, die für die Verwendung von Hochsicherheitsbehältern,

deren Einlagerung und Nachbehandlung sowie die Direktverfestigung benötigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können bereits gebrauchte Ionentauscherharze einfach bezüglich des Volumens mit derart niedrigen Kosten vermindert werden. Der Grund für diese Vorteile liegt darin, daß die anfänglich aufzuwendenden Kosten für den Einbau, den Betrieb, die Ablagerungsmittel, die Verfestigungsmittel und dgl. niedrig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls auf radioaktive oder gefährliche Schwermetalle enthaltende Ionentauscherharze angewendet werden, bei denen insbesondere große wirtschaftliche Schwierigkeiten in der Beseitigung auftreten. Die durch das prfindungsgemäße Verfahren verdichteten und verfestigten Körper weisen ausreichende Eigenschaften auf und verhindern im wesentlichen ein Austreten von radioaktiven oder gefährlichen Substanzen aus den Körpern.

20 Beispiel 13

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzte Extrusionsformmaschine wird nachfolgend noch detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 beschrieben.

25

In der Fig. 4 ist eine Extrusionsformmaschine 1

gezeigt, die im wesentlichen ein Formkörpergehäuse 2, eine Extrusionsschraube 3, ein Schneidgerät H und eine Strangpreßform 5 aufweist.

Das Formkörpergehäuse 2 hat mehrere Vorsprünge

2a, deren Querschnitt in der Fig. 5 dargestellt ist, die sich in Längsrichtung an dessen innere Fläche erstrecken. Bei der Extrusionsschraube 3 nimmt die Schraubensteigung kontinuierlich von rechts (Abfall-

co
ο

fcO

CJl

to ο

Tabelle 3

	1	Mengen	der	zu	50	-	0)	behandelnden Abfal !..stoffe	2 Polyvinyl* Chlorid	Gebrauchte ^ Ionentauscherhar-	-	*4	(5.	0)	Mengen	der	(5.0)
	2	Nachgeahmte Abfallstoffe	50	-	0)	5	50 (5.0)		(0.5)		(5.	0)	Abfallstoffe nach dem Be händ lungsverfahr	(4.9)
	3	1	50	-	0)		45 (4.5)	0.6	(1.0)	Summe	(5.	0)	8.3	(4.7)
			50	-	0)		40 (4.0)	1.2	(1.5)	50	(5.	0)	8.2	(4.5)
Vergleichs-Beispif	5		(5.		35 (3.5)	1.8	(0.56)	45.6	(5.	56)	7.8	(5.3)
Beispiel	6		(5.		-	0.7	(1.25)	41.2	(6.	25)	7.4	(5.7)
Beispiel	7	(5.		-	1.5	(2.14)	36.8	(7.	14)	8.8	(6.3)
Beispiel	(5.		-	2.6	(5.0)	50.7	(10	.0)	9.6	(8.0)
Beispiel			-	6.1	51.5		10.5
Beispiel			52.6		13.3
Beispiel		56.1
Beispiel

Beachte:*1 Polyäthylen 49 Gew.-%, Polyvinylchlorid 8 Gew.-%, Gummi 8 Gew.-%,

Lumpen 6 Gew.% und 19 Gew.-%
*2 Herculit 80
*3 Feuchtigkeitsgehalt 42 Gew.-%

*4 Die Angaben beziehen sich auf das Volumen in Litern
sowie bei den in Klammern gesetzten Angaben auf das
Gewicht in kg

einlaßseite) nach links (Abfallauslaßseite) ab, wobei die Schraubenachse 3a kontinuierlich bezüglich des Durchmessers nach links (zur Abfallauslaßseite) zunimmt. Daher nimmt das Volumen einer durch das Formkörpergehäuse 2 und die Extrusionsschraube 3 festgelegten Kompressionskammer kontinuierlich nach links ab, wodurch ein Verdichten der Abfallstoffe ermöglicht wird. Die Kompressionskammer 2b kann ebenfalls bezüglich des Volumens zur linken Seite hin durch Vermindern des inneren Durchmessers des Formkörpergehäuses 2 zur linken Seite hin abnehmen, anstatt einen Durchmesseranstieg der Schraubenachse 3a nach links vorzusehen.

Das Schneidegerät 4 ist an der linken Spitze vorgesehen, die nahe an der Strangpreßform 5 der Schraubenachse 3a liegt und gegenüber dem linken Ende hervorsteht.

Die Strangpreßform 5 ist mittels eines Klemmbolzens 6 an die Spitze des Formkörpergehäuses 2 angepaßt, wobei dessen Mittelteil eine Lagerung für die Schraubenachse 3a darstellt.

Wie man aus Fig. 6A sieht, hat die Strangformpresse 5 eine Vielzahl von Löchern oder Durchtritten 5a zum Formen des Abfallmaterials. Das Verhältnis der gesamten Fläche der Löcher zur Gesamtfläche der Strangformpresse 5 (dieses Verhältnis wird nachfolgend als "Öffnungsverhältnis" bezeichnet) kann vorzugsweise angehobenverden, wenn der Anteil an thermoplastischen Harzen, wie beispielsweise PE oder PVC ansteigt. Ein geeignetes Öffnungsverhältnis liegt in der Größenordnung zwischen 10 und 20%. Wie aus Fig. 6B zu sehen ist, können die Formlöcher 5a eine Kombination von Löchern mit verschiedenen Größen oder Durchmessern sein. In

diesem Fall werden ungefähr gleichförmige Druckkräfte und Reibungskräfte erhalten, indem die verwendete Strangformpresse Formlöcher mit kleinem Durchmesser und entsprechend kleiner Länge und Formlöcher mit großem Durchmesser und entsprechend großer Länge aufweist. Die Formlöcher oder Durchtritte 5a können ebenfalls kegelstumpfförmig sein, so daß sie auf der Einlaßseite einen hohen Durchmesser und auf der Auslaßseite einen kleinen Durchmesser aufweisen.
10

In der Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 7 ein Kegelrollenlager und das Bezugszeichen 8 eine Kupplung zur Antriebswelle eines Motors.

Nachfolgend wird das Verfahren zum Extrusionsformen der festen Abfallmaterialien unter Verwendung des obenbeschriebenen Extrusionsformgerätes näher erläutert.

Bei einer anfänglichen Betriebsstufe wird das Extrusionsformgerät 1 auf geeignete Weise erhitzt, damit die Temperatur der Strangpreßform bei ungefähr 100 bis 130° C liegt. Hiebei wird eine äußere Heizeinrichtung verwendet, die nicht dargestellt ist und die während des üblichen Betriebes des Extrusionsformgerätes 1 nicht in Betrieb ist. Gemischte feste Abfallmaterialien, die zu bearbeiten sind, werden geschnitten und zerquetscht und zerkleinert und daraufhin mittels einer Mischvorrichtung zusammengemischt, wie dies vor

30 dem Zuführen zu einem Extrusionsformgerät nötig ist. Das Mischen ist in dem Fall nicht nötig, in dem die Abfallmaterialien vollständig oder fast vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen oder Harzen bestehen.

Die zum Extrusionsformgerät 1 zugeführten Abfallmaterialien werden zur Strangpreßform 5 zugeleitet, während sie durch die Extrusionsschraube 3 verdichtet werden. Zu diesem Zeitpunkt erzeugen die Abfallmaterialien aufgrund ihrer Verdichtung in der Verdichtungskammer 2b Wärme sowie aufgrund der Reibung mit der Extrusionsschraube 3, der Scherkräfte zwischen den Vorsprüngen 2a und der Extrusionsschraube 3 und dgl., wodurch PE und PVC in den Abfallmaterialien erweicht oder geschmolzen werden. Die zum vorderen Ende der Extrusionsschraube 3 beförderten Abfallmaterialien werden geschnitten und durch das Schneidgerät 4 behandelt, um weiter in feine Teile unterteilt zu werden, und daraufhin unter Druck zu den Formlöchern 5a der Strangpreßform 5 geschickt, während deren Temperatur ansteigt.

In den Formlöchern 5a verursacht das auf diese Weise verdichtete Abfallmaterial Reibung mit der Innenwand der Löcher 5a, woraufhin der Anteil der Abfallmaterialien, der nahe an der inneren Wand liegt, weiter in der Temperatur ansteigt. Daher werden PE und PVC , die in den äußeren Abschnitten der Abfallmaterialien enthalten sind, und die in stangenförmige Körper geformt sind, weiter durch die Reibungswärme angeschmolzen, um dadurch auf sichere Weise die stangenförmigen Körper zu verfestigen.

Die stangenförmigen Körper 10 in den äußeren Abschnitten, in denen PE und PVC geschmolzen sind, bilden eine kunststoff-verfestigte Schicht 9, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, und werden entweder zwangsweise an dem Auslaß der Strangformpresse 5 durch einen Kühler herabgekühlt oder an der offenen Luft gekühlt, wodurch das in den äußeren Abschnitten der Körper enthaltene, geschmolzene PE und PVC schrumpt und aushärtet,

-»δι um auf diese Weise die Körper 10 zu ummanteln, so daß stabile, hoch-dichte stangenförmige Körper 10 erhalten werden, die daraufhin, wenn dies erwünscht ist, in Tabletten unterteilt werden können. Falls die Strangformpresse 5 mit Formlöchern 5a mit unterschiedlichem Durchmeser ausgestattet sind, ist es möglich, gleichzeitig Tabletten von verschiedenen Ausmaßen in einem festen Mischungsverhältnis zu erzeugen.

Wie sich aus der obigen Beschreibung bereits ergibt, sind die Wirkungen und Vorteile des speziellen Extrusionsformverfahrens folgende:

(1) Die in den äußeren Abschnitten der stangenförmigen, geformten Körper enthaltenen thermoplastischen Harze oder Kunststoffe werden durch die Reibungswärme auf sichere Art geschmolzen, die zwischen den Körpern und der Innenwand der Formlöcher der Strangformpresse entsteht, woraufhin die stangenförmigen Körper an ihren äußeren Abschnitten mit einer mit Kunststoff verfestigten Lage verstärkt werden, als ob sie mit einer Kruste ummantelt wären, woraus sich stabile, hochdichte Formkörper ergeben.

25 (2) Die sichere, mit Kunststoff verfestigte

Schicht kann durch Auswählen der Durchmesserwerte der Formlöcher der Strangformpresse, durch Auswählen des Öffnungsverhältnisses der Strangformpresse, durch Festlegen der Länge der Löcher (Durchtritte) und dergleichen,

30 in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Abfallmaterialien ausgewählt werden.

(3) Hochqualitative Formkörper können äußerst einfach mit billigen Geräten, ,wie beispielsweise Extrusionsschrauben und Strangpressen hergestellt werden.

1 Beispiel 14

Ein Gesamtsystem zur Beseitigung von festen Abfallmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.

In der Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen leicht zu öffnenden und leicht verschließbaren Deckel, der derart eingepaßt ist, daß er die Zuführungsöffnung 12a bedeckt, die am unteren Ende eines Liftgerätes oder Fördergerätes 12 vorgesehen ist. Das Liftgerät 12 beinhaltet einen Lift 13, der nach oben und unten bewegbar ist. An dem oberen Ende des Liftgerätes 12 ist eine erste Zuführkammer 14 vorgesehen, in der ein Druckgerät 15 in lateraler Richtung bewegbar ist.

An dem linken Auslaßende der ersten Zuführungskammer 14 ist ständig ein Zuführungstrichter 16 vorge- sehen, in dem ein erstes Tor 17 und ein zweites Tor 18 eingepaßt sind. Die Tore 17 und 18 führen der Reihe nach abwechselnd Schließ- und Öffnungs-Betriebsweisen zwischen den durchgezogenen Linien und den gepunkteten Linien aus.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, enthält ein Shredder 19 im wesentlichen ein Gehäuse 20, eine Drehklinge 21, eine feste Klinge 22 und einen Schirm oder ein Gitter 23. Die Drehklinge 21 ist an einer Welle 24 befestigt, die mit einem Motor in Verbindung steht und sich in der durch das Pfeilsymbol angedeuteten Richtung dreht. In Fig. 10 ist dies Gerät in Längsrichtung aufgeteilt. Dessen Blattspitzen 21a stellen ein sogenanntes schraubenförmiges Schneidgerät dar, das schräg angeordnet ist, so daß es sowohl nach links als auch nach rechts

1 nach hinten läuft.

Die feste Klinge 22 ist in ein Gehäuse 20 eingepaßt, das sich um die Drehklinge 21 erstreckt und feste Abfallmaterialien zusammen mit den Blattspitzen 21a der Drehklinge 21 schneidet. Der Schirm oder das Gitter 23 erstreckt sich um die untere Hälfte des Drehbereichs der Drehklinge 21, wobei dessen Enden jeweils an die festen Klingen 22 (Fig. 9)angepaßt sind.

In der Fig. 8 ist ein Schraubenzuführgerät 25 dargestellt, das aus zwei parallelen Schraubenachsen besteht und unterhalb oder im Materialfluß hinter dem Shredder 19 angeordnet ist. Die Auslaßseite des Schraubenzuführgeräts ist mit der Einlaßseite des unteren Endes eines Schwenkkehrenliftes 26 verbunden, der aus vielen Förderbechern besteht, die mittels einer Kette durch Stifte getragen werden. Ein Vorratstank 27 ist unterhalb des Auslasses an dem oberen Ende des Schwenkkehrenliftes 26 angeordnet und speichert zeitweise die Abfallmaterialien.

Ein Paddelmischer 28 liegt unterhalb oder im Sinne der Abfallbewegung hinter dem Vorratstank 27.

Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, sind in dem laddelmischer 28 zwei Schraubenachsen 30 mit einer Vielzahl von Flügeln 29 versehen, wobei die Achsen parallel zueinander liegen und jeweils in die durch die Pfeilsymbole angedeuteten Richtungen drehbar sind. In diesem Fall sind die Flügel oder Fahnen 29 derart an den Schraubenachsen 30 befestigt, daß sie schräg zur axialen Linie der Schraubenachse 30 liegen und daß die an einer Schraubenachse 30 befestigten Flügel 29 mit den an der anderen Achse 30 befestigten Flügeln 29 über-

35 lappen (Fig. 11).

-gfr-

Erneut bezugnehmend auf Fig. 8 liegt ein Extrusionsformgerät 1 unterhalb oder strömungsmäßig hinter dem Paddelmischer 28. Das Extrusionsformgerät, das in diesem Gesamtsystem zum Beseitigen von festen Abfallmaterialien verwendet wird, entspricht dem in Fig.4 gezeigten Gerät. Der Aufbau, die Funktionsweise und andere Charakteristika des Extrusionsformgerätes 1 wurden bereits detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.
10

Ferner bezugnehmend auf Fig. 8 liegt im Sinne des Materialstroms hinter dem Formgerät 1 ein Kühlgerät 40 und daraufhin ein Schneidegerät 41 mit Schneidklingen oder Schneidblättern 42. Im Sinne des Materialstroms hinter dem Schneidgerät 41 liegt ein Fördergerät 43. Das Fördergerät 43 kann von der horizontal arbeitenden Art sein, die dargestellt ist, oder ein vertikal arbeitendes Fördergerät, wie z.B. ein vertikaler Schraubenförderer oder ein Becherlift sein. 20

Das Bezugszeichen 44 bezeichnet ein Entladetor, hinter dem eine Trommel 46 auf einem sogenannten Vibropacker 45 befestigt ist. Der Vibropacker 45 soll die Trommel 46 schütteln oder vibrieren lassen. 25

Die um den Zuführungstrichter 16, das Schneidegerät 41 und das Auslaßtor 44 liegende Luft wird durch einen Ventilator 48 angesaugt und durch einen Filter 47 gefiltert, um zum Auslaß zur Umgebungsluft gereinigt zu sein.

Die oben erwähnten verschiedenen Geräte und Einheiten werden von einer Steuertafel 50 aus bedient und gesteuert, die in einem Steuerraum 49 angeordnet ist. 35

Diese Geräte und Einheiten sind in einem geschlossenen Raum angeordnet, der gegenüber der Umgebung isoliert ist, wobei diese Geräte und Einheiten in einem g Körper in dem Bereich von Gebäuden, wie beispielsweise Atomkraftwerken, bewegbar sind. Das Gesamtsystem für die Abfallbeseitigung gemäß der vorliegenden Erfindung ist von einer derartig abgeschlossenen Art, wie sie oben beschrieben worden ist, so daß ein Austritt von ,Q Staub und dgl. zu dem Außenbereich des Systems verhindert wird. Da das System innerhalb eines Körpers beweglich ist, kann es an gewünschten Stellen oder Plätzen verwendet werden.

. c Unter spezieller Bezugnahme auf die Fig. 8 und 4 wird nachfolgend die Betriebsweise für die Abfallbeseitigung unter Verwendung des obenerwähnten Gesamtsystems erläutert.

2Q Derartige gemischte feste Abfallmaterialien, wie sie bereits beschrieben worden sind, werden in einer geeigneten Menge in einem thermoplastischen Kunstharzbeutel P verpackt. In diesem Fall werden zu lange elektrische Anschlußleitungen, Steine, Betonmassen und Metallgegenstände, wie Schrauben und Muttern von dem Abfallmaterial entfernt , falls sie in diesem enthalten sind, um das Abfallbeseitigungssystem wirksam zu nutzen. Die zuzuführenden Abfallmaterialien werden bezüglich ihrer Art, Größe und Mischungsverhältnisse gesteuert. Die

_g0 Abfallmaterialien werden derart eingestellt, daß sie ungefähr 10-20 Gew.-% von thermoplastischem Harz enthalten, wobei dies nötigenfalls von außen zuzuführen ist.

O₅ Die derart gesteuerten und eingestellten Abfallmaterialien können auf stabile Art und Weise verdichtet

1 und verfestigt werden.

Der auf diese Weise bepackte und gefüllte Kunststoffbeutel P wird bei der öffnung 12a auf den Lift 13 gebracht, woraufhin die Klappe 11 geschlossen wird. Der Lift 13 bewegt sich daraufhin aufwärts und bringt den Beutel P in die erste Zuführkammer 14, in der der Beutel P durch die Drückeinrichtung 15 bis zu dem zweiten Tor 18 geschoben wird, das an der ausgezogenen durch· gehendenLinie liegt.Nachdem der Beutel das zweite Tor 18 erreicht hat, geht die Drückeinrichtung 15 in ihre Ausgangslage zurück, woraufhin das erste Tor 17 aus der Lage herausschwenkt, die durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist in die Lage, die durch eine gestrichelte Linie gezeichnet ist, um auf diese Weise die erste Zuführungskammer 14 von dem Zuführungstrichter 16 zu trennen.

Wenn das erste Tor 17 geschlossen ist, wird das zweite Tcr 18 in die durch die gestrichelte Linie gezeigte Lage verschwenkt, woraufhin es sich öffnet, um den Kunststoffbeutel P zu dem Shredder 19 zuzuführen. Wenn der Beutel P auf diese Weise herausgezogen ist, nimmt das zweite Tor 18 seine ursprüngliche, durch die durchgezogene Linie angedeutete Lage ein, woraufhin sich das erste Tor 17 in die durch die durchgezogene Linie angedeutete Lage für ein nachfolgendes Zuführen öffnet. Der Betrieb der Tore 17 und 18 in der zeitlichen Abfolge wird automatisch durch Grenzwertschalter od.dgl. gesteuert, wobei sich der Lift 13 seinerseits entsprechend herabbewegt.

Der zu dem Shredder 19 zugeführte Kunststoffbeutel P wird in Teile von einer geeigneten Größe zwisehen der Drehklinge 21 und der festen Klinge 22 zer-

schnitten, zerquetscht und zerkleinert, woraufhin die Teile durch den Schirm oder das Gitter 23 zu dem Schraubenzuführgerät 25 gelangen.

Die Drehklinge 21 ist ein schraubenförmiges Schneidgerät und kann daher einen weiten Bereich von Abfallmaterialien, beginnend mit weichen Materialien, wie beispielsweise Stoff und Papier, bis zu harten Materialien, wie beispielsweise Metall und Beton, zerkleinern,

10

Die auf diese Weise zerquetschten, zerkleinerten und geschnittenen Abfallmaterialien werden in der horizontalen Richtung zu der Zuführungsöffnung gebracht, die an dem unteren Ende des Schwenkkehrenliftes 26 liegt, woraufhin die Teile nach oben durch den Lift zur zeitweiligen Lagerung in dem Vorratstank 27 ge-· bracht werden. Die zeitweise in dem Vorratstank 27 gespeicherten Abfallmaterialien werden auf geeignete Art dosiert und dem Paddelmischer 28 zugeführt, wo die geschnittenen und zerkleinerten Abfallmaterialien miteinandervermischt werden, um das PE und das PVC mit den übrigen Abfallmaterialien zu vermischen, während sie unter dieser Einwirkung durch die Flügel 29 zum Auslaß für ein Zuführen zu der Extrusionsformmaschine 1 befördert werden. Wenn die Abfallmaterialien vollständig oder überwiegend aus thermoplastischen Harzen bestehen, wie beispielsweise PE und PVC, kann die Mischbetriebsweise des Paddelmischers 28 fortgelassen werden.

30

Die Extrusionsformmaschine 1 wird auf ungefähr bis 13O⁰C durch eine geeignete äußere Heizvorrichtung (nicht dargestellt) während einer anfänglichen Betriebsstufe der Extrusionsformmaschine aufgeheizt. Das Auf- heizen wird während des normalen Betriebes mit Ausnahme

des Betriebes einer anfänglichen Betriebszeit fortgelassen.

Die zu der Extrusionsformmaschine 1 zugeführten 5

Abfallmaterialien werden unter Druck zu der Strangpresse 5 durch die Extrusionsschraube 3 gefördert. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt das Abfallmaterial Wärme aufgrund der Kompressionskräfte, der Reibungskräfte mit der Extrusionsschraube 3 und der Scherkräfte, die zwischen den Vorsprüngen 2a und der Extrusionsschraube 3 er- ,· zeugt werden, wodurch das PE und PVC in den Abfallmaterialien zu erweichen oder zu schmelzen beginnt.

Die Abfallmaterialien mit den aufgeweichten oder

15

geschmolzenen thermoplastischen Harzen , die zu dem vorderen Ende der Extrusionsschraube 3 befördert werden, werden weiter zerschnitten und zerkleinert durch die Einwirkung der Schneidvorrichtung 4 und daraufhin unter

Druck zu den Formlöchern 5a der Strangpreßform 5 beon

fördert , während deren Temperatur ansteigt. Durch die

Einwirkung, das Mischen, das Zerkleinern, die Hitzeerzeugung und das Schmelzen, das auf diese Weise in dem Schneidgerät 4 geschieht, werden hoch-dichte geschmolzene Körper aus den Abfallmaterialien erzeugt. 25

In den Formlöchern oder Durchgängen 5a bewirken die verdichteten Abfallmaterialien eine Reibung mit der Innenwand der Löcher 5a zum Erzeugen von Reibungswärme, wobei der Anteil der Abfallmaterialien in der

30

Nähe der Wandung weiter in der Temperatur ansteigt und wobei PE und PVC insbesondere in den äußeren Abschnitten der Abfallmaterialien, die zu stangenförmigen Körpern durch die Formlöcher 5a geformt werden, auf sichere Weise schmelzen, so daß diese Kunststoffe als Verkokungsmittel oder als Verbindungsmittel für die Abfall-

materialien beim Schmelzen dienen. Die Auswahl des Öffnungsverhältnisses der Formlöcher 5a ermöglicht die Erzielung von hochdichten Formkörpern, wobei die vorliegende Erfindung auf die Beseitigung einer großen Vielzahl von Abfallmaterialien anwendbar ist.

Die stangenförmigen geformten Körper , die auf diese Weise erhalten werden, und insbesondere solche, die an ihren äußeren Abschnitten mit geschmolzenen PE PVC usw. ummantelt sind, werden durch das Kühlgerät 40, das am Ausgang der Strangpreßform 5 angeordnet ist, abgekühlt, um die Harze zu schrumpfen und zu verhärten, um auf diese Weise stabile, hoch-dichte, stangen-

förmige Formkörper zu erhalten, die daraufhin zu dem Schneidegerät 41 geschickt werden. Der zusammen mit den stangenförmigen Formkörpern aus der Extrusionsformmaschine 1 austretende Wasserdampf wird kondensiert und als Wasser in einem Behälter gesammelt.

Die stangenförmigen Formkörper werden durch das

Schneidgerät 41 geführt, wo sie in Tabletten mit einer Länge von beispielsweise 15 bis 25 mm durch die Schneidklinge 42 geschnitten werden und daraufhin von dem Förderer 43 entnommen werden. Die auf diese Weise von dem Förderer 43 entnommenen Tabletten werden unter der Steuerung des Auslaßtores 44 in Trommeln 46 verpackt und daraufhin einer Vibration durch den Vibro-Packer 45 unterworfen, um eine hohe Verdichtung zu erreichen.

Bei dieser Gelegenheit nimmt nicht nur das

Spaltverhältnis zwischen den Tabletten ab, sondern es wird ebenfalls die Wirksamkeit des Verpackens in dem Fall erhöht, in dem Tabletten von verschiedener Größe in einem geeigneten Verhältnis gemischt werden und verpackt werden im Vergleich zu dem Fall, in dem Tablet-

ten identischer Größe verpackt werden. Zu diesem Zweck ist es nötig, wie in der Fig. 6B gezeigt ist, daß die Strangpreßform 5 mit Formlöchern 5a von unterschiedlichen Durchmessern ausgestattet ist. Somit können auf diese Weise Tabletten verschiedener Größe in einem gewünschten Mischungsverhältnis erhalten werden.

Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel werden die verfestigten Formkörper, die von der Extrusions· formmaschine entnommen werden, zwangsgekühlt. Jedoch ist eine derartige Zwangskühlung nicht immer nötig, wobei in diesem Falle eine Abkühlung der Formkörper ohne Zwangskühlung auf die Umgebungstemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist.

15

20

25 30 35

Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE JGC CORPORATION 2-1, 2-chcme, Otemachi , Chiyoda-ku, Tokyo, Japan ^ G BEi-CC .. ' DS μ BC-BODENHAUSE' nwi rn UWL L-υ., 1-1 , 2-chome Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan P 19 956-505 Verfahren zum Verdichten und Verfestigen von festen Abfallmaterialien, Gerät zum Durchführen des Verfahrens und Gesamtsystem zum Beseitigen derartiger Abfallmaterialien j* Patentansprüche *

1. Verfahren zum Verdichten und Verfestigen von

festen Abfallmaterialien, gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens eines thermoplastischen Harzes oder Kunststoffes als Verfestigungsmittel für die Abfallmaterialien.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es ich bei den festen

Abfallmaterialien um radioaktive Abfallmaterialien handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die festen Abfallmaterialien gebrauchte Ionentauscherharze sind.

1

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e -

kennzeichnet , daß die radioaktiven festen Abfallmaterialien radioaktive Ionentauscherharze sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet , daß das Verfestigungsmittel in einem Gewichtsbetrag von wenigstens 10% der festen Abfallmaterialien enthalten ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet , daß sämtliche Verfestigungsmittel ursprünglich in den festen Abfallmaterialien enthalten sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sämtliche Verfestigungsmittel ursprünglich in den festen Abfallmaterialien enthalten sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Verfestigungsmittel ursprünglich in den festen Abfallmaterialien enthalten sind und der Rest des Mittels von außen zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Verfestigungsmittel ursprünglich in den festen Abfallmaterialien enthalten ist und daß der Rest des Mittels von außen

30 zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Abfallmaterialien fein unterteilt werden,

35um Stücke gleicher Größe zu erhalten und daß die auf

diese Weise erhaltenen Stücke daraufhin verdichtet und bei einer Temperatur von 120 bis 26O⁰C durch eine Extrusionsformmaschine verdichtet und verfestigt werden.

ii. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die festen Abfallmaterialien gebrauchte Ionentauscherharze enthalten und daß die Teile bei Temperaturen zwischen 100 und 19O⁰C verdichtet und verfestigt werden.
10

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die thermoplastischen Harze oder Kunststoffe wenigstens Polyäthylen und/oder Polyvinylchlorid ent-

15 halten.

13. Verfahren zum Extrusionsformen fester Abfallmaterialien mit thermoplastischen Harzen, gekennzeichnet durch das Schneiden und Zer- kleinern fester Abfallmaterialien, die thermoplastische Harze oderKunststoffe enthalten, in Stücke und durch das darauffolgende Extrusionsformen der Stücke unter Druck durch Formlöcher zum Erhalten von stangenförmigen Körpern gleichzeitig mit der Erzeugung von Reibungswärme durch die Reibung der auf diese Weise erhaltenen stangenförmigen Körper mit der Innenwand der Formlöcher zum Schmelzen der thermoplastischen Harze oder Kunststoffe, die in dem Außenbereich der stangenförmigen Körper enthalten sind, um auf diese Weise eine mit Kunststoff verfestigte Schicht in dem Außenbereich zu bilden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Harze oder Kunststoffe wenigstens Polyäthylen und/oder

35 Polyvinylchlorid enthalten.

15. Extrusionsformgerät , gekennzeich net durch ein Formkörpergehäuse (2), das eine Kompressionskammer zum Verdichten von thermoplastische Kunststoffe enthaltende feste Abfallmaterialien in geschnittener und zerkleinerter Form aufweist,

eine Extrusionsschraube (3) zum Zusammendrücken und Bewegen der geschnittenen und zerkleinerten Abfallmaterialien zu dem Auslaß des Extrusionsformgerätes,

ein Schneidgerät (4) zum weiteren Zerkleinern und zum Einwirken auf die verdichteten, zerkleinerten Abfallmaterialien, und

eine Strangpreßform (5) zum Formen der zwangsweise duch die Extrusionsschraube (3) in die Strangpreßform (5) geschickten zerkleinerten Abfallmaterialien zu stangenförmigen Körpern, wobei die Strangpreßform (5) Formlöcher (5a) aufweist, die eine ausreichende Länge bei einem ausreichenden Öffnungsbehältnis aufweisen, um Reibungswärme durch die Reibung der stangenförmigen Körper mit der Innenwand der Formlöcher zu erzeugen, um dadurch die thermoplastischen Kunststoffe zu schmelzen , die in den Außenbereichen der stangenförmigen Körper enthalten sind.

16. Extrusionsformgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß das Öffnungsverhältnis bei 10 bis '20% liegt.

17. Extrusionsformgerät nach Anspruch 15 oder 16 , dadurch gekennzeichnet , daß die thermoplastischen Kunststoffe wenigstens Polyäthylen oder Polyvinylchlorid enthalten.

18. Gesamtsystem zum Beseitigen fester Abfallmaterialen mit thermoplastischen Harzen oder Kunststoffen, gekennzeichnet durch

einen Shredder zum Schneiden und Zerkleinern 5 fester Abfallmaterialien, die thermoplastische Harze oder Kunststoffe enthalten,

ein Extrusionsformgerät (1) vom Schrauben-Typ zum Kompressionsformen der geschnittenen und zerkleinerten Abfallmaterialien zu stangenförmigen Körpern, ein Schneidegerät (4) zum Schneiden der stangenförmigen Körper, um Tabletten zu erhalten, und

ein Verpackungsgerät zum Verpacken der auf diese Weise erhaltenen Tabletten in Behälter.

19- Gesamtsystem für die Abfallbeseitigung nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch einen Mischer zum im wesentlichen gleichförmigen Mischen der geschnittenen und zerkleinerten Abfallmaterialien, welcher im Sinne des Materialflusses unmittelbar hinter

20 dem Shredder angeordnet ist.

20. Gesamtsystem für die Abfallbeseitigung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,

daß das Extrusionsformgerät (1) vom Schraubentyp derart ausgebildet ist, daß die zerkleinerten und geschnittenen Abfallmaterialien unter Verdichtung in die Formlöcher (5a) gebracht werden, die in der Strangpreßform (5) vorgesehen sind, die an der Auslaßseite des Extrusionsformgerätes vorgesehen ist, um stangenförmige Körper aus den Abfallmaterialien zu bilden, während thermoplastische Harze oder Kunststoffe, die in den äußeren Abschnitten der stangenförmigen Körper enthalten sind, aufgrund der Wärme schmelzen, die durch die Verdichtung und Reibungswärme bedingt werden, die durch das Extrusionsformgerät erzeugt werden.

-6-

21. Gesamtsystem für die Abfallbeseitigung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Abfallmaterialien thermoplastische

Harze oder Kunststoffe in einer Menge von wenigstens b

10 Gew.% enthalten.

22. Gesamtsystem für die Abfallbeseitigung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Abfallmaterialien thermoplastische Harze oder Kunststoffe in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-% enthalten.

23. Gesamtsystem für die Abfallbeseitigung nach

einem der Ansprüche 18, 19 oder 21, dadurch g e 15

kennzeichnet , daß die thermoplastischen

Harze oder Kunststoffe wenigstens Polyäthylen oder Polyvinylchlorid enthalten.