DE4120842A1 - Verfahren zur behandlung von rueckstaenden mit organo-toxischen anteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Rück­ ständen mit organo-toxischen Anteilen, vorzugsweise von zer­ kleinerten Gebrauchsgegenständen mit insbesondere Metallan­ teilen, durch Pyrolyse, bei dem die Pyrolyseabgase und die Feststoff-Pyrolyserückstände getrennt weiterbehandelt werden.

Es ist bekannt, vornehmlich aus Metallen hergestellte Ge­ brauchsgegenstände, wie z. B. Kühlgeräte, Waschmaschinen, Au­ tomobile od. dgl. zwecks Wiederverarbeitung mechanisch zu zerkleinern, zu sichten und zu induzieren (Abscheidung von metallischen Anteilen, wie z. B. Eisen und Kupfer). Aus dieser Art der Wiedergewinnung verbleibt eine Restkomponente aus vornehmlich Kunststoffen, Gummi, Glas, Holz, Keramik, Tex­ tilien und anderen Einzelstoffgruppen.

Diese Einzelstoffgruppen der Restkomponente sind zum Teil selbst oder durch Anlagerung von Flüssigkeiten, wie z. B. Kühl- oder Kältemitteln, Ölen aller Art und anderen Kohlen­ wasserstoffverbindungen kontaminiert. Als Kontaminationen liegen u. a. polychlorierte Kohlenwasserstoffverbindungen, chlorierte Phenylverbindungen sowie sog. Dioxine und Furane vor.

Aus der Veröffentlichung von Lieselotte Becker "Das umstrit­ tene Konzept der Pyrolyse" in "Süddeutsche Zeitung vom 16. März 1987, Seite 11" ist die Behandlung von Rückständen mit organo-toxischen Anteilen durch Pyrolyse (bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 100°C unter Sauerstoff-Ausschluß) und eine thermische Nachbehandlung der Pyrolyseabgase (bei Tempe­ raturen über 1000°C) bekannt. Für die Feststoff-Pyrolyserück­ stände wird eine Deponierung vorgeschlagen.

Da Feststoff-Pyrolyserückstände der genannten Art nach den gesetzlichen Bestimmungen als Sonderabfall zu behandeln sind, müssen diese gesondert deponiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Feststoff-Pyrolyserückstände so dekon­ taminiert und entsorgend aufbereitet werden, daß wesentliche Mengenanteile ihren Sonderabfallcharakter verlieren und nicht mehr deponiert werden müssen, sondern zu wirtschaftlich nutz­ baren Wertstoffen bzw. Wirtschaftsgütern umgewandelt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Feststoff-Pyrolyserückstände unmittelbar nach dem Pyroly­ seprozeß und noch in der Pyrolyseatmosphäre (Inertatmosphäre, Sauerstoffmangel) in wenigstens zwei Komponenten mit unter­ schiedlichen Korngrößen aufgeteilt werden, wobei bei der feinkörnigen Komponente der Kohlenstoffanteil und bei der grobkörnigen Komponente die Inertanteile überwiegen, und daß die Komponenten dann gesondert einer Temperaturabsenkung ausgesetzt und weiterbehandelt werden.

Die Restkomponenten aus der Metallwarenzerkleinerung weisen Korngrößen im Bereich von einigen Mikron bis zu mehreren hun­ dert Millimetern auf. Insbesondere ihre Feinstkornkomponenten sind leicht entflammbar. Sie beinhalten die Bildungselemente für organo-toxische Belastungen, z. B. Halogene wie Chlor als Spurelemente, die in Nachreaktionen mit anderen Spurstoffen, wie z. B. nur angecrackten Kunststoffen neue organo-toxische Belastungen wie z. B. Dioxine bilden können. Die Restkom­ ponenten verfügen über erhebliche Metallanteile, die nur teilweise induzierbar sind. Weiterhin weisen die Restkompo­ nenten erhebliche Anteile an Kohlenstoff auf. Diese Eigen­ schaften und Zusammensetzungen unterliegen auch nach dem Py­ rolyseprozeß ständigen breiten Schwankungen. Die Feststoff- Pyrolyserückstände sind keinesfalls mit Aschen, z. B. mit korndefinierter, in ihrer Zusammensetzung homogener und ihrem Verhalten gleichartiger Flugasche, vergleichbar.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Feststoff-Pyroly­ serückstände noch in der Pyrolyseatmosphäre, beispielsweise durch Siebung unmittelbar anschließend an den Fördervorgang während des Pyrolyseprozesses, beispielsweise in einer Dreh­ trommel, erfolgt eine Aufteilung in eine grobkörnige und eine feinkörnige Komponente. Die feinkörnige Komponente weist si­ gnifikant höhere Kohlenstoffanteile auf, während bei der grobkörnigen Komponente die Inertanteile überwiegen. Die Trennung erfolgt in dem heißen und fließfähigen Zustand des Feststoff-Pyrolyserückstandes, wobei die inerte Atmosphäre eine Zündung bzw. Entflammung des Feinkorns verhindert. An­ schließend erfolgt dann eine gesonderte Weiterbehandlung der Komponenten.

Für die Weiterbehandlung der grobkörnigen Komponente ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß diese gasdicht aus der Pyrolyseatmosphäre ausgeschleust und dann schlagartig von der Pyrolysetemperatur auf eine solche Temperatur abge­ kühlt wird, die unterhalb des eine regenerative Bildung von organo-toxischen Belastungen bei Sauerstoffanwesenheit ermög­ lichenden Temperaturbereiches liegt und daß dann eine Auftei­ lung in einen Metallanteil und einen metallarmen Inertanteil erfolgt.

Die Schockkühlung von der allgemein höher als 600°C liegenden Pyrolysetemperatur in einen Temperaturbereich von vorzugs­ weise unter 100°C erfolgt dabei in nur wenigen Sekunden. Die Kühlung kann beispielsweise mittels Frischwasser und/oder gereinigtem Prozeßwasser durch direkte Kühlung erfolgen.

Durch diese Schockkühlung wird die regenerative Bildung von organo-toxischen Belastungen bei Sauerstoffanwesenheit im Grobkorn vermieden. Diese Regeneration kann nur in einem Tem­ peraturbereich zwischen ca. 400 und 150°C stattfinden und benötigt mehrere Minuten Reaktionszeit. Bei Temperaturen un­ ter ca. 100°C findet sie nicht mehr statt.

Das gekühlte, nasse Grobkorn wird anschließend beispielsweise über ein Entwässerungssieb geleitet und dabei weitgehend vom Kühlwasser befreit. Das abgeschiedene Wasser kann in den Pro­ zeß zurückgegeben werden.

Das entwässerte Grobkorn kann über Wirbelstrommagnete indu­ ziert werden, und es können so die induzierbaren Metallan­ teile extrahiert werden. Die Metallanteile werden einer Me­ tallflotation zugeführt, die die Metalle nach Sorten auf­ trennt. Der verbleibende metallarme Inertanteil des Grobkorns wird vorzugsweise zur Weiterverarbeitung gebunkert. Der Inertanteil stellt eine der gewünschten wirtschaftlich nutzbaren Endkomponenten dar.

Hinsichtlich der Weiterbehandlung der feinkörnigen Komponente ist in Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß diese in der Pyrolyseatmosphäre langsam von der Pyrolysetemperatur auf eine solche Temperatur abgekühlt wird, die unterhalb des eine regenerative Bildung von organo-toxischen Belastungen bei Sauerstoffanwesenheit ermöglichenden Temperaturbereiches liegt, und daß die feinkörnige Komponente dann gasdicht aus der Pyrolyseatmosphäre ausgeschleust wird und dann ggf. eine weitere Aufteilung in eine hochkalorige Brennstoffkomponente und eine inerte Komponente erfolgt.

Die Abkühlung erfolgt dabei vorzugsweise in einem Wärmetau­ scher indirekt auf einen Temperaturbereich von unter 100°C. Durch diese Maßnahme wird der fließfähige Charakter der fein­ körnigen Komponente bewahrt, aber es wird die regenerative Bildung von organo-toxischen Belastungen infolge des Sauer­ stoffmangels in der Pyrolyseatmosphäre verhindert.

Der feinkörnigen Komponente kann vor ihrer Kühlung abgeschie­ dener heißer Staub aus einer ggf. vor der thermischen Nach­ verbrennung des Pyrolysegases vorgesehenen Pyrolysegasent­ staubung zugegeben werden. Dabei verläßt der Staub die Pyro­ lyseatmosphäre nicht.

Nach dem Kühlvorgang wird die feinkörnige Komponente bzw. der Staub gasdicht aus der Pyrolyseatmosphäre ausgeschleust. Eine Entflammung und eine regenerative Bildung von organo-toxi­ schen Belastungen in der gekühlten feinkörnigen Komponente sind wegen der dann niedrigen Temperatur nicht mehr möglich.

Die gekühlte feinkörnige Komponente bzw. der Staub werden ei­ ner nochmaligen Korntrennung (Trennkorn weit unterhalb 1 mm) unterworfen. Diese Trennung wird beispielsweise durch Mikro­ siebung oder vorzugsweise durch Sichter vorgenommen.

Bei der Sichtertrennung kann als Sichtergas abgekühltes Pro­ zeßgas im Kreislauf verwandt werden. Die Nachkorntrennung spaltet vom Feinkorn eine Feinstkornkomponente ab, die wie­ derum erheblich höhere Kohlenstoffanteile aufweist als die größere Restfeinkornkomponente, bei der die inerten Anteile überwiegen.

Der gröbere inerte Feinkornstrom kann dann einem Bunker für inertes Grobkorn zugeführt werden. Der kohlenstoffreiche Feinstkornstrom kann ebenfalls siliert werden. Er hat den Charakter eines Festbrennstoffes und stellt die andere ge­ wünschte, wirtschaftlich nutzbare Endkomponente dar.

Beide Feinkornströme können vor ihrer Silierung einer Me­ tallinduzierung unterworfen werden, wobei der abgetrennte Me­ tallanteil in einer Metallflotation sortenmäßig zerlegt wer­ den kann.

Somit wird im Ergebnis - abgesehen von den abgeschiedenen Me­ tallen - der Feststoff-Pyrolyserückstand in zwei wirtschaft­ lich nutzbare Stoffgruppen zerlegt, nämlich in eine kohlen­ stoffreiche Feinstkornfraktion und eine kohlenstoffarme in­ erte Fein- und Grobfraktion. Beide sind weitgehend von indu­ zierbaren Metallen befreit. Es ergeben sich dadurch wirt­ schaftlich nutzbare Reststoffe aus der Abfallentsorgung. Das Grobkorn bzw. grobe Feinkorn kann beispielsweise zur Verwen­ dung als Füll- oder Baustoff im Straßen- und Tiefbau einge­ setzt werden. Hierbei wird durch den Pyrolysevorgang und die Schockkühlung gewährleistet, daß das Material frei von orga­ nischen Anteilen und organo-toxischen Belastungen ist und In­ ertcharakter aufweist. Durch die kornstufende Trennung der kohlenstoffarmen Komponenten ist eine Kohlenstoffarmut ge­ währleistet (obere Grenze des Kohlenstoffgehaltes ca. kleiner bzw. gleich 5%).

Durch die kornstufende Trennung ist weiterhin eine Begrenzung des Gehaltes an quellfähigen Feinstkorn-/Staubanteilen ge­ währleistet.

Durch die Metallinduktion wird sichergestellt, daß der Stoff arm an induzierfähigen Metallen ist.

Die Feinstkorn-Restkomponente kann beispielsweise zur Verwen­ dung als Festbrennstoff in ascheführenden, direkten Staub­ feuerungen eingesetzt werden.

Dabei ist durch die gezielte Korntrennung der kohlenstoffrei­ chen Komponente ein ausreichend hoher Heizwert gewährleistet. Durch die Metallinduktion und die Feinstkornextraktion ist gewährleistet, daß der Stoff arm an den Mahlverschleiß erhö­ henden Metallen und möglichst feinkörnig ist.

Durch die Kühlung in der inerten Pyrolyseatmosphäre wird er­ reicht, daß der Stoff frei von das Verbrennungsabgas bela­ stenden organo-toxischen Anteilen ist.

Durch den Pyrolysevorgang wird ein die Produktqualität beein­ flussendes, definierfähiges, gleichartiges Ascheverhalten er­ reicht.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung die Feststoff-Pyrolyserückstände ihren Abfall- und Schadstoffcharakter verlieren und in weiterver­ wendbare Nutzstoffe aufgespalten werden, und daß regenerative Bildungen von organo-toxischen Anteilen in den Feststoff-Py­ rolyserückständen vermieden werden.

Die beigefügte Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Rückstände mit organo-toxischen Anteilen aus z. B. Metallzer­ kleinerungsanlagen werden einer schematisch dargestellten Py­ rolysetrommel zugeführt und in dieser unter Pyrolyseatmo­ sphäre (Sauerstoffmangel, Inertatmosphäre) einem Verschwel­ vorgang ausgesetzt. Die Feststoff-Pyrolyserückstände sind mit 2 bezeichnet. Die Pyrolyseatmosphäre ist mit 3 gekennzeich­ net. Das mit 4 bezeichnete Pyrolyseabgas wird einer mit 5 be­ zeichneten Zyklonentstaubung zugeführt. Das mit 6 bezeichnete entstaubte Pyrolysegas wird beispielsweise einer thermischen Nachverbrennung zugeführt. Mit 7 ist abgeschiedener Staub be­ zeichnet. In einer mit 8 bezeichneten Siebmaschine erfolgt in der Pyrolyseatmosphäre 3 eine Aufteilung der Feststoff-Pyro­ lyserückstände in eine grobkörnige Komponente 9 und eine feinkörnige Komponente 10. Die feinkörnige Komponente 10 wird in der Pyrolyseatmosphäre 3 mittels eines schematisch mit 11 bezeichneten Wärmetauschers indirekt gekühlt. Die grobkörnige Komponente wird aus der Pyrolyseatmosphäre 3 in heißem Zu­ stand ausgeschleust und dann mittels Kühlwasser 12 und damit durch direkte Kühlung schockgekühlt. Die mit 13 bezeichnete gekühlte grobkörnige Komponente wird über ein Entwässerungs­ sieb 14 geleitet. Mit 15 ist die entwässerte grobkörnige Kom­ ponente bezeichnet. Das Kühlwasser 16 wird in den Prozeß zu­ rückgeleitet. Eine sich anschließende Wirbelstrominduzierung wird mit 17 bezeichnet. Die abgeschiedenen induzierbaren Me­ talle 18 werden einer Flotation zugeführt. Metallarmes iner­ tes Grobkorn 19 wird einem mit 20 bezeichneten Bunker für die Inertfraktion zugeführt.

Die im Gegensatz zu der grobkörnigen Komponente 9 langsam in der Pyrolyseatmosphäre 3 abgekühlte feinkörnige Komponente 10 wird anschließend aus der Pyrolyseatmosphäre 3 ausgeschleust und mittels Sichtergas (beispielsweise abgekühltes Prozeßgas) einem Sichter 23 zugeführt. Mit 24 ist die Mischung von Pro­ zeßgas und Feinstkorn bezeichnet. Eine Sichtergas-Feinstkorn­ trennung erfolgt mittels eines Textilfilters 25. Feinstkorn­ freies Sichtergas 26 wird in den Prozeß zurückgeführt. Mit 27 ist kohlestoffreiches Feinstkorn bezeichnet, und ein gröberes inertes Feinkorn trägt die Bezugsziffer 28. Metallarmes grö­ beres Feinkorn 29 wird dem Bunker 20 zugeführt, während me­ tallarmes kohlenstoffreiches Feinstkorn einem Bunker 31 für die kohlenstoffreiche Feinstkornfraktion zugeleitet wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Behandlung von Rückständen mit organo-toxi­ schen Anteilen, vorzugsweise von zerkleinerten Gebrauchs­ gegenständen mit insbesondere Metallanteilen, durch Pyro­ lyse, bei dem die Pyrolyseabgase und die Feststoff-Pyro­ lyserückstände getrennt weiterbehandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoff-Pyrolyserückstände un­ mittelbar nach dem Pyrolyseprozeß und noch in der Pyroly­ seatmosphäre (Inertatmosphäre, Sauerstoffmangel) in we­ nigstens zwei Komponenten mit unterschiedlichen Korn­ größen aufgeteilt werden, wobei bei der feinkörnigen Kom­ ponente der Kohlenstoffanteil und bei der grobkörnigen Komponente die Inertanteile überwiegen, und daß die Kom­ ponenten dann gesondert einer Temperaturabsenkung ausgesetzt und weiterbehandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die grobkörnige Komponente gasdicht aus der Pyrolyseatmo­ sphäre ausgeschleust und dann schlagartig von der Pyroly­ setemperatur auf eine solche Temperatur abgekühlt wird, die unterhalb des eine regenerative Bildung von organo­ toxischen Belastungen bei Sauerstoffanwesenheit ermögli­ chenden Temperaturbereichs liegt, und daß dann eine Auf­ teilung in einen Metallanteil und einen metallarmen Inertanteil erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnige Komponente in der Pyrolyseatmosphäre langsam von der Pyrolysetemperatur auf eine solche Tempe­ ratur abgekühlt wird, die unterhalb des eine regenerative Bildung von organo-toxischen Belastungen bei Sauerstoff­ anwesenheit ermöglichenden Temperaturbereiches liegt, und daß die feinkörnige Komponente dann gasdicht aus der Pyrolyseatmosphäre ausgeschleust wird und dann ggf. eine weitere Aufteilung in eine hochkalorige Brennstoffkompo­ nente und eine inerte Komponente erfolgt.