DE3710744C3

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Publication number: DE3710744C3
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Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung und Verbesserung eines thermischen Trennverfahrens, wie es bislang beispielsweise zur Entlackung von Geräteteilen oder zur Rückgewinnung von NE-Metallen aus Leiterplatten eingesetzt wird

Hierbei wird der organische Teil (z.B. Lack, Harz, Gummi) des eingesetzten Materials durch Erhitzung unter Sauerstoffabschluß zersetzt Eine grundsätzliche Verfahrensweise ist in der DE-AS 12 20 299 aufgezeigt, bei der die Beheizung aus einem kastenförmigen Ofenaußenteil indirekt auf den eingesetzten, die zu entlakkenden Teile aufnehmenden Innenbehälter erfolgt Auch ist die indirekte Beheizung mit Rauchgas aus einer Nachverbrennung über Strahlungswände bekannt (DE-PS 22 47 861).

Nachteilig ist bei der vorgeschlagenen indirekten Beheizung der schlechtere Wärmeaustausch sowie die aufwendige Konstruktion und Sicherheitstechnik.

Die direkte Beheizung der Schwelkammer über einen in dieser installierten Brenner ist in der Veröffentlichung P 35 18 725.5 beschrieben.

Bei diesem Vorschlag hat die integrierte Anordnung des Brenners und des Umwälzvenfilators in der Schwelkammer den verfahrenstechnischen Nachteil, daß unter bestimmten Betriebszuständen Verschmutzungen auftreten und damit verbundene Reinigungsarbeiten erforderlich werden.

Der Erfindung liegen deshalb die nachfolgend beschriebenen verfahrenstechnischen und konstruktiven Verbesserungen zugrunde.

Insbesondere gehört hierzu die Anordnung einer externen Umwälzleitung, in welcher tier zur Beheizung der Schwelkammer erforderliche Brenner installiert wird. Dieser kann je nach Bedarf über einen gasdichten Schieber abgetrennt werden, um beispielsweise bei Brennerstörungen während des Chargenbetriebs gewartet werden zu können.

Ferner ist zur effektiven Kühlung des eingesetzten Materials eine zweistufige Kühlung des Schwelkammerinhalts vorgesehen, wobei im oberen Temperaturbereich mit direkter Wassereindüsung und nach Erreichen einer bestimmten Umschalttemperatur auf Flüssigstickstoff oder Luft umgeschaltet werden kann.

In Zeichnung 1 ist die Gesamtanlage zur thermischen Trennung von Verbundwerkstoffen dargestellt, die aus zwei Baugruppen besteht:

a) der Schwelkammer einschließlich Umwälzsysiem und Beheizung, Sicherheitseinrichtungen und zugehöriger Schwelbehälter;

b) der Nachbrennkammer einschließlich Stützbrenner und Nebeneinrichtungen sowie eventuell nachgeschalteter Wärmerückgewinnung und Gasreinigung.

Beide Baugruppen sind in Modulen untergebracht, die aus einem stabilen geschlossenen Rahmen bestehen und übereinander oder nebeneinander angeordnet werden können.

Da die Schwelkammerdimensionierung vom durchzusetzenden Volumen, andererseits die Leistung der thermischen Nachverbrennung vom Heizwert und vom organischen Materialanteil abhängen, ist eine Kombination unterschiedlicher Standardbaugrößen voll Schwelkammer Und Nachbrennkammer möglich.

Zum erfindungsgemäßen Betrieb wird die Schwelkammer (1) auf eine maximale Betriebstemperatur von 650⁰C ausgelegt und besteht deshalb aus einem liegenden, feststehenden Zylindermantel mit Klöpper- oder Flachboden (1.1). Die Kammertür, über welche die Be-Schickung der Kammer erfolgt (1.2), besteht ebenfalls aus einem Flachboden mit Flansch. Vorteilhafterweise wird ein Längen/Durchmesserverhältnis der Kammer von 1,0—2,0 gewählt

Zum Öffnen und Schließen der Tür ist diese an einer

ίο gleitenden Aufhängung befestigt und mit Schnellspannverschlüssen und Sicherungen versehen.

Das zu trennende Material (z. B. Elektronikteile, Stahl/Gummi-Verbindungen, lackbeschichtete Teile, koste etc.) wird in einen Schwelbehälter (13) geladen und per Transportgerät in die Schwelkammer gefahren. Die Tür wird verschlossen und das Schwelprogramm gestartet Voraussetzung ist daß die Nachbrünnkammer (2) bereits ihre vergebene Betriebstemperatur erreicht hat und aufgrund des eingesetzten Materials eine

2ö Vorwahl der Schwelpararneter Temperatur und O2-Verlauf erfolgt ist.

Aufgrund der unterschiedlichen Einsatzmateriaiien und Beladungen muß die Anlage in weiten Grenzen der Kammertemperatur, der Aufheizgeschwindigkeit sowie des Sauerstoffgehalt variabel sein.

Nach der Freigab-a wird der in der Umwälzleitung installierte Umwälzbrenner der Schwelkammer (1.4) gestartet wobei dieser auf eine stöchiometrische Verbrennung mit einem Restsauerstoffgehalt von weniger als 2% ausgelegt ist.

Der Brenner ist im Normalzustand über eine dichtschließende Klappe (1.8) vom Umgassystem abgetrennt, so daß im Kühlprogramm oder bei Störfällen keine Kondensation am Brenner auftreten kann.

Ober einen Umwälzventilator (13) wird das im System enthaltene Inertgas umgewälzt, um einen optimalen Wärmeaustausch zu erreichen.

Nach Erreichen einer bestimmte.* Mindesttemperatur setzt die Schwelgasproduktion ein. Dieses wird über eine Schwelgasleitung (1.6) zur nachgeschalteten thermischen Nachverbrennungsanlage (2) geführt.

Entsprechend der eingesetzten Materialpumpe ist der Schwelprozeß nach 3 bis 5 Stunden beendet. Es schließt sich jetzt eine Oxidation des Materials oder die direkte Kühlphase an. Bei der Oxidation wird über eine separate Luftleitung (1.7) der Sauerstoffanteil im Umgas schrittweise erhöht. Da es sich bei der Oxidation um einen exothermen Prozeß handelt, kann die Luftzuführung über die Schwelkammertemperatur einfacherweise kontrolliert werden.

Beim Erreichen der Kühlphase wird eine 2stufige Kühlung durchgeführt. Diese führt über eine Wassereindüsung von der aktuellen Schwelkammertemperatur, beispielsweise 600° C, auf eine Temperatur von ca.

150° C-200° C.

Um das Einsatzmaterial trocken zu halten und um Korrosionsprobleme zu vermeiden, schließt sich die 2. Stufe der Kühlung an, die über Flüssigstickstoff (1.18) durchgeführt wird.

Nach Erreichung einer Kammertemperatur von ca. 100⁰C schaltet die Anlage automatisch ab und das fertige Material kann entnommen werden.

Durch die verfahrenstechnische Trennung zwischen Schwelkammer und Nachbrennkammer fällt der Thermischen Nachverbrennung lediglich die Aufgabe eines einwandfreien Ausbrandes des Pyrolysegases zu.

Hierzu ist die Thermische Nachverbrennung auf eine Betriebstemperatur von ca. 1200°C Hei einer ausrei-

chenden Verweilzeit dimensioniert Der in der Nachbrennkammer installierte Stützbrenner (2.1) arbeitet mit einem Sauerstoffüberschuß entsprechend ca. 6—8% O2 im Rauchgas, wobei zusätzlich über die Sekundärluft (2.2) Frischluft dem System zugeführt werden kann, um auch bei hohem Schwelgasanfall die Temperatur einzuhalten. Damit erfolgt die Leistungsregelung der Nachverbrennung üuer die Frischluftzuführung. Je nach betriebstechnischen Anforderungen kann im System eine Wärmerückgewinnung zur Ausnutzung der im Rauchgas enthaltenen Wärme durchgeführt werden und eine nasse bzw. trockene Rauchgasreinigung nachgeschaltet werden. Aufgrund der standardisierten Baugrößen ist eine Kombination im System einfacherweise möglich.

In Zeichnung 2 ist die erfindungsgemäße Ausführung des Scbwelbehälters mit Zwangsführung des Umwälzgases dargestellt

Dazu weist die Schwelkammer einen Auflagerahmen (1.9) mit Anschlag (1.10) auf, auf welchem der Schwelbehälter mit dem zu entschichtenden Material aufgesetzt wird. Eine vordere (1.11) und hintere (1.12) Dichtleiste sorgt für die Abdichtung an den Stirnseiten d^s Behälters.

Das vom Ventilator (1.5) umgewälzte Gas wird nun zwangsläufig durch den Lochboden des Behälters (13) gedrückt und sorgt für einen optimalen Wärmeübergang am eingesetzten Material, bevor es über die Dekkenabsaugung (1.13) wieder in die Umwälzleitung abgesaugt wird.

In Zeichnung 3 ist eine Variante des Schwelbehälters dargestellt In diesem Fall bezieht sich die Erfindung auf einen zylinderischen Schwelbehälter (1.14) mit mantelseitigem Deckel, der in einer Stützkonstruktion in der Schwelkammer (1.15) drehbar gelagert ist.

Über ein in der Tür gelagertes Antriebskreuz (1.16), das von einem außen auf der Tür befestigten Getriebemotor (1.17) angetrieben wird, kann der Schwelbehälter in eine rotierende Bewegung versetzt werden, wobei die Drehzahl siiinvollerweise zwischen 0—12 Upm gewählt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur thermischen Abtrennung von organischen Stoffen, die sich auf metallischen Trägermaterialien befinden, z. B. zur Entlackung von Geräteteilen, wobei eine Verschwelung bei Temperaturen bis maximal 650⁰C und eine Nachverbrennung des entstehenden Schwelgases erfolgt, da durch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Schwelkammer auf direktem Weg mittels Rauchgas aus einem Umwälzbrenner erfolgt, der in einer aus der Schwelkammer herausgeführten Umwälzleitung mit Ventilator angeordnet ist und daß nach Beendigung des Schwelprozesses eine zweistufige Kühlung des Schwelkammerinhaltes mit direkter Wassereindüsung im höheren Temperaturbereich und Flüssigstickstoff oder Luft im unteren Temperaturbereich erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Schwelphase vor Einleiten der Kühlphase eine Oxidationsphase geschaltet wird.

3. Verfahreii nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von Wisserkühlung auf Stickstoffkühlung zwischen 100 bis 200° C erfolgt.

4.Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Schwelkammer in liegend zylindrischer Bauform und einer Nachverbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet daß die Schwelkammer mit einer extern angeordneten Umwälzleitung, in welcher sich ein Um-. wälzbrenner und ein Umgasgebläse befinden, ausgestattet ist und daß in der Schwelkammer ein Auflagerahmen mit vorderer und hinterer Dichtleiste angeordnet ist auf welchem ein darauf passender Schwelbehälter mit Lochblechboden aufgesetzt <st

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß eine zusätzliche Absperrmöglichkeit der Schwelkammerbeheizung (1.4) aus dem Umwälzstrom über einen internen Absperrschieber vorgesehen wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Schwelkammer in liegend zylindrischer Bauform und einer Nachverbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet daß in der Schwelkammer em um die horizontale Achse drehbarer Schwelbehälter (1.14), der in einer Stützkonstruktion (1.17) gelagert ist und von einem in der Kammertür gelagerten Antriebskreuz (1.16) und außenliegendem Getriebemotor (1.17) angetrieben wird, wobei die Drehzahl zwischen 0—12 Upm liegt, angeordnet ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnung en