DE4100346A1

DE4100346A1 - Verfahren zur mechanischen aufbereitung von unsortiertem geraeteschrott

Info

Publication number: DE4100346A1
Application number: DE19914100346
Authority: DE
Inventors: Manfred Gralher
Original assignee: Preussag AG
Current assignee: Noell KRC Energie und Umwelttechnik GmbH
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1992-07-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Auf bereitung von unsortiertem Schrott aus elektrische und elektronische Bauteile enthaltenden Geräten, insbesondere aus Geräten für den Empfang, die Aufzeichnung und Wieder gabe von Bild und Ton, Geräten zur Datenverarbeitung und elektrischen Haushaltsgeräten.

Elektrische und elektronische Bauteile sind heutzutage in einer Vielzahl von Geräten vorhanden, die im privaten und gewerblichen Bereich verwendet werden. In immer kürzer wer denden Zeitabständen sind diese Geräte nicht mehr zum Gebrauch tauglich und werden verschrottet. Der hierbei anfallende Schrott enthält eine Vielzahl von Rohstoffen, deren Rückgewinnung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht werden soll. Dies ist nicht nur aus Gründen der Ressourcenschonung geboten, vielmehr enthalten vor allem die elektronischen Bauteile der Geräte eine Reihe von Stof fen, beispielsweise Schwermetalle, die bei einer unkontrol lierten Ablagerung ein Gefährdungspotential darstellen.

Verfahren zur Aufbereitung einzelner Komponenten, die in den elektrischen und elektronischen Bauteilen enthalten sind, sind bereits bekannt. So wird beispielsweise in der Zeitschrift Aufbereitungs-Technik Nr. 6/1970, Seiten 347 bis 352 ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kupfer aus Kabelabfällen mittels Kaltzerlegung beschrieben. Der Kabel schrott wird dabei in Schneidmühlen zerkleinert, wobei die Kunststoffummantelung von den Kupferdrähten entfernt und in nachfolgenden Sortierstufen von der Kupferfraktion sepa riert wird. Als Sortierverfahren wird hauptsächlich die Windsichtung in Form von Zickzacksichtern angewandt. Zur Abtrennung der feineren Kupferdrahtpartikeln wird ein elek trostatischer Walzenscheider eingesetzt. Ein weiteres Ver fahren dieser Art ist unter dem Titel "Aufbereitung von plast- und gummiisolierten Kabelschrotten mittels Elek trosortierung" in der Zeitschrift Neue Hütte, 19. Jahrgang, Heft 8, August 1974 auf den Seiten 452 ff. beschrieben. Beide bekannten Verfahren eignen sich jedoch nicht für die Aufbereitung von Geräteschrott, der aus einer großen Zahl unterschiedlichster Einzelkomponenten und einer Vielzahl von Werkstoffen besteht und nicht die vergleichsweise homo gene Struktur von Kabelabfällen hat. Eine aufwendige Vorde montage der elektrischen und elektronischen Bauteile, die für eine Anwendung der bekannten Verfahren erforderlich wäre, ist wegen der zu geringen Wertstoffinhalte in der Regel nicht wirtschaftlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mechanisches Aufberei tungsverfahren für unsortierten Schrott aus elektrische und elektronische Bauteile enthaltenden Geräten anzugeben, das mit hoher Wirtschaftlichkeit eine weitgehende Trennung des Schrotts in einzelne Rohstofffraktionen ermöglicht, die die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Rohstoffrückgewin nung bzw. eine gefahrlose Deponierung bieten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

a) manuelle Zerlegung der Geräte in ihre Hauptbestandteile und Sortierung der Hauptbestandteile nach geeigneten Fraktionen, z. B. nach der Werkstoffart sortierte Gehäu seteile, elektrische und elektronische Bauteile, Son derteile wie Bildröhren, schadstoffhaltige Bauteile etc.,
b) Vorzerkleinerung des aus den elektrischen und elektro nischen Bauteilen bestehenden Elektronikschrotts auf eine Teilegröße kleiner 2 bis 4 cm und Gewinnung der groben Metallanteile in zwei aufeinanderfolgenden Sor tierstufen, einer Magnetscheidung zur Abtrennung der groben Eisenmetall-Anteile und einer Wirbelstromschei dung zur Abtrennung der groben Nicht-Eisenmetall- Anteile,
c) Nachzerkleinerung des vorzerkleinerten Restguts auf eine Korngröße unter 1 cm und Gewinnung eines Eisenme tall-Anteils durch Magnetabscheidung und eines Nicht- Eisenmetall-Anteils durch Sichtung und/oder elektrosta tische Abscheidung,
d) Feinzerkleinerung des nachzerkleinerten Restguts auf eine Korngröße kleiner als 100 µ und anschließend Naßtrennung in eine Kunststofffraktion und eine Metall fraktion.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschemas im einzelnen näher erläutert.

Verfahrensstufe a

Für eine möglichst weitgehende Verwertung und Trennung der in den verschrotteten Geräten vorhandenen Inhaltsstoffe ist eine manuelle Vordemontage der Geräte eine wichtige Voraus setzung. Ein Fernsehgerät muß z. B. in die Fraktionen:
Bild röhre, Gehäuse und elektronische Bauteile wie Chassis, Lei terplatten, Spulen, Transformatoren etc. zerlegt werden, damit eine Verwertung des Glases der Bildröhre und des im allgemeinen thermoplastische Gehäusekunststoffs nach getrennten Verfahren möglich ist. Bei der Vordemontage sollte auch versucht werden, schadstoffhaltige Bauelemente, wie z. B. PCB-haltige Kondensatoren zu entfernen, um eine Belastung der in dem nachfolgenden Aufbereitungsverfahren gewonnenen Fraktionen mit diesen Schadstoffen möglichst gering zu halten. Soweit bei der Vordemontage größere Metallteile, wie Gehäusebleche, Kühlkörper aus Aluminium etc. zu lösen sind, werden diese ebenfalls bereits aussor tiert.

Die aus den elektrischen und elektronischen Bauteilen wie Chassis, Leiterplatten, Spulen, Transformatoren, etc. bei der Zerlegung der Geräte gewonnene Fraktion, die im folgen den als Elektronikschrott bezeichnet wird, gliedert sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in die folgenden drei Hauptstufen.

Verfahrensstufe b

Das Vorlaufmaterial Elektronikschrott wird in einem Vor schredder mit einer Leistung bis ca. 400 kW soweit vorzer kleinert, daß Stücke von einer Korngröße bis etwa 4 cm ent stehen. Hierdurch wird ein Aufschließen der gröberen Metallteile erreicht, um diese in den nachfolgenden Sor tierstufen abtrennen zu können. Die Abtrennung dieser grö beren Metallteile ist vorteilhaft, da diese sonst die nach folgenden Zerkleinerungsstufen zu sehr belasten und den Energiebedarf erhöhen. Während der Vorzerkleinerung findet eine Entstaubung statt, wodurch feinste Staubpartikel bereits abgetrennt werden.

Zuvor wird von dem vorzerkleinerten Gut durch Windsichtung und bei Bedarf zusätzlich durch Siebung eine Leichtfraktion abgetrennt. Aus der die groben Teile enthaltenden Schwer fraktion werden dann die gröberen Metallteile aussortiert. Für das Sortieren wird in dieser Verfahrensstufe auf Trenn techniken zurückgegriffen, die sich in der Praxis bei der Verarbeitung von Schaltanlagenschrott bewährt haben. Vorge sehen sind eine Schwachfeldmagnetscheidung zur Abtrennung der groben, magnetischen Metallteile, die überwiegend aus Eisen bestehen. Dieser folgt eine Wirbelstromscheidung, in der die in dem vorzerkleinerten Gut noch enthaltenen groben Metallteile mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit abgetrennt werden. Die hierbei gewonnene Fraktion enthält vorwiegend Nicht-Eisen-Metalle, da die Eisenmetallteile bereits bei der Magnetscheidung aussortiert wurden. Die kleineren Metallteile wie Drähte, Leiterplatten, Bruch stücke u.ä. werden bei der Wirbelstromscheidung nicht erfaßt.

Vor den Sortierstufen Magnetscheidung und Wirbelstromsich tung kann das vorzerkleinerte Gut noch über ein Transport band geleitet werden, wobei von Hand oder mittels eines Rechens bei der Zerkleinerung entstandene Knäuel aus Spu lendrähten u.ä. entfernt werden, damit die nachfolgenden Sortierverfahren durch diese nicht beeinträchtigt werden.

Außerdem können im Anschluß an die Wirbelstromscheidung aus dem vorzerkleinerten Restgut mit Hilfe einer Luftsetzma schine grobere Teile aus Edelstahl und anderen massiven Metallen abgetrennt werden, die in der Magnetscheidung und der Wirbelstromscheidung nicht erfaßt werden konnten.

Verfahrensstufe c

Das Restgut aus der Verfahrensstufe b einschließlich der dort abgetrennten Leichtfraktion wird in einem Feinschred der auf unter 2 mm Korngröße zerkleinert, wobei der hierbei anfallende Staub abgesaugt wird. In einer nachfolgenden Magnetscheidung wird aus dem nachzerkleinerten Material zunächst eine magnetische, vorwiegend eisenhaltige Fraktion gewonnen. Das Restgut wird dann in einem Sichtverfahren, beispielsweise einem Zickzacksichter oder einem Lufttrenn herd, in eine Schwerfraktion S und eine Leichtfraktion L getrennt. Die Schwerfraktion stellt ein Vorkonzentrat der metallhaltigen Teilchen dar, aus dem mittels eines elektro statischen Sortierverfahrens ein Nicht-Eisenmetall-Konzen trat gewonnen wird. Die elektrostatische Trennung berück sichtigt die elektrische Oberflächenleitfähigkeit der ein zelnen Partikel und sorgt dafür, daß der in der Schwerfrak tion S enthaltene, noch mit Metallen verbundene Kunststoff anteil und der Keramikanteil nicht in die Metallfraktion gelangt.

Die Leichtfraktion aus dem Lufttrennherd wird durch Sie bung in eine Feingutfraktion LF und eine Grobgutfraktion LG getrennt. Vor allem die Feingutfraktion LF kann noch einen größeren Metallanteil enthalten, der durch erneutes Aufge ben der Feingutfraktion LF in einem Lufttrennherd als schwere Leichtfraktion SLF abgetrennt und ebenfalls dem elektrostatischen Scheideprozeß aufgegeben wird. Hierzu kann entweder ein separater Lufttrennherd oder batchweise der umgestellte Lufttrennherd verwendet werden, mit dem die Leichtfraktion LF gewonnen wurde.

Verfahrensstufe d

In dieser Verfahrensstufe werden die Leichtfraktion Grobgut LG, die leichte Leichtfraktion Feingut LLF und das Mittel- oder Restprodukt aus dem elektrostatischen Scheider weiter aufgeschlossen, um die darin noch enthaltenen Metallanteile zu gewinnen. Aufgrund der bereits vorangegangenen Verfah rensschritte besteht dieses Restgut vorwiegend aus Bruch stücken von Leiterplatten, an denen noch Reste der metalli schen Leiterplattenbeschichtung haften. Um dieses Restgut aufschließen zu können, ist eine Mahlung auf eine Korngröße von kleiner als 100 µ vorgesehen. Diese Mahlung kann in einer Hammermühle erfolgen, wobei eine kryogene Vorbehand lung, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff vorteilhaft ist, um den Kunststoff zu verspröden und dadurch die Tren nung von Metall und Kunststoff zu erleichtern.

Das gemahlene Gut wird anschließend zusammen mit dem Staub, der in den vorhergehenden Verfahrensstufen bei der Entstau bung angefallen ist, einem nach dem Naßtrennverfahren ar beitenden Stoßherd aufgegeben und nach seiner Dichte in eine Kunststofffraktion und in eine Metallfraktion getrennt, die jeweils einer entwässert werden. Die gewon nene Kunststofffraktion, im wesentlichen handelt es sich hierbei um Duroplaste, für die eine Wiederverwendung nicht gegeben ist, ist weitgehend frei von Metallen, so daß eine thermische Entsorgung oder Deponierung möglich ist. Die gewonnene Metallfraktion kann ebenso wie die in den voran gegangenen Verfahrensstufen gewonnenen Metallfraktionen von Hüttenwerken weiterverarbeitet werden, um die darin enthal tenen Metalle zurückzugewinnen.

Mit dem beschriebenen Verfahren wird eine außerordentlich umweltschonende Aufbereitung von Geräteschrott ermöglicht, mit der auf wirtschaftliche Weise die in dem Geräteschrott enthaltenen Rohstoffe soweit separiert werden können, daß auch eine Rückgewinnung der verwertbaren Rohstoffe wirt schaftlich möglich ist.

Claims

1. Verfahren zur mechanischen Aufbereitung von unsortier tem Schrott aus elektrische und elektronische Bauteile enthaltenden Geräten, insbesondere aus Geräten für den Empfang, die Aufzeichnung und Wiedergabe von Bild und Ton, Geräten zur Datenverarbeitung und elektrischen Haushaltsgeräten, gekennzeichnet durch folgende Verfah rensschritte:

a) Manuelle Zerlegung der Geräte in ihre Hauptbestand teile und Sortierung der Hauptbestandteile nach geeigneten Fraktionen, z. B. nach der Werkstoffart getrennte Gehäuseteile, elektrische und elektroni sche Bauteile, Sonderteile wie Bildröhren, schadstoffhaltige Bauteile etc.,
b) Vorzerkleinerung des aus den elektrischen und elek tronischen Bauteilen bestehenden Elektronikschrotts auf eine Teilegröße kleiner 2 bis 4 cm und Gewin nung der groben Metallanteile in zwei aufeinander folgenden Sortierstufen, einer Magnetscheidung zur Abtrennung der groben Eisenanteile und einer Wir belstromscheidung zur Abtrennung der groben Nicht- Eisenmetall-Anteile,
c) Nachzerkleinerung des vorzerteilten Restguts auf eine Korngröße unter 1 cm und Gewinnung eines Eisenmetall-Anteils durch Magnetabscheidung und eines Nicht-Eisenmetall-Anteils durch Sichtung und/oder elektrostatische Abscheidung,
d) Feinzerkleinerung des nachzerkleinerten Restguts auf eine Korngröße kleiner als 100 µ und Naßtren nung in eine Kunststofffraktion und eine Metall fraktion.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Vor- und Nachzerkleinerung anfallende Staub abgesaugt und in der Naßtrennstufe aufbereitet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vorzerkleinerung durch Sichtung und/oder Siebung eine Leichtfraktion abge trennt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Sichtung das vorzerkleinerte Grobgut an einem Transportband handverlesen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß nach der Sichtung aus dem vorzerkleinerten Grobgut mit einem Rechen, einer Bürste oder dergleichen langfaserige Bestandteile abgetrennt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verfahrensstufe c durch Sichtung abgetrennte Leichtfraktion einer Sie bung unterworden wird, daß das hierbei gewonnene Fein gut erneut durch Sichtung in eine schwere Fraktion mit höherem Metallgehalt und eine leichte Fraktion mit niedrigerem Metallgehalt getrennt wird und daß aus der schweren Fraktion durch elektrostatische Abscheidung eine Metallfraktion gewonnen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinzerkleinerung in der Verfahrensstufe d durch Mahlung erfolgt, wobei das Mahlgut kryogen vorbehandelt wird.