DE4127575C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung
von Kunststoffteilchen eines Kunststoffgemenges von
Kunststoffen chemisch unterschiedlicher Art, die
jedoch in einem sich überschneidenden Dichtebereich
liegen, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) und
Polyvinylchlorid (PVC), durch ein elektrostatisches
Trennverfahren mittels eines Freifallscheiders.
In vielen Ländern fallen riesige Mengen an vermischten
Kunststoffabfällen an. Ein bekanntes Beispiel
dafür sind gebrauchte Einwegkunststoffgetränkeflaschen.
Diese Flaschen bestehen aus PVC bzw.
PET. Zusätzlich weisen die Flaschen in der Regel
einen Polyethylenschraubdeckel auf, und die PET-Flaschen
sind mit einem Bodenteil aus Polyethylen
(PE) versehen. Bei der Sammlung dieser Flaschen
fällt ein gemischter Kunststoffabfall an, bestehend
aus PET, PVC und PE.
Eine direkte Wiederverwertung der vermischten Flaschenkunststoffe
ist nicht möglich, da PET erst
bei 260°C schmilzt, während PVC sich bereits oberhalb
der Erweichungstemperatur von 160°C unter HCl-Abspaltung
zersetzt und PE schon bei 105-135°C
schmilzt.
Für solche vermischten Kunststoffe gibt es daher
keine nennenswerten Wiederverwertungsmöglichkeiten,
so daß die Abfallkunststoffe bislang meist nicht
gesammelt, sondern über den Hausmüll entsorgt werden,
d. h., letztlich verbrannt oder deponiert werden.
Wegen des knapp werdenden Deponieraumes und des
Widerstandes der Bevölkerung gegen die Errichtung
neuer Müllverbrennungsanlagen wird diese Art der
Entsorgung in Zukunft stark eingeschränkt werden,
u. a. durch behördliche Vorschriften zur Wiederverwertung.
Für vermischte PVC-haltige Kunststoffe lassen sich
in der Regel auch keine Erlöse erzielen; vielmehr
verlangt der Verwerter häufig noch eine Gutschrift,
die sich an den eingesparten Deponiekosten orientiert.
Demgegenüber gibt es für sortenreine Recyclingkunststoffe
seit langem einen Markt, wobei sich die
Preise hierfür an den Preisen für die Neuware ausrichten.
Je nach Qualität wird für Recyclingware
bis zu 60% des Wertes der Neuware erzielt. Es besteht
daher ein großes Interesse an Verfahren zur
Trennung von PVC-haltigen vermischten Kunststoffen.
Für die Trennung von Kunststoffen unterschiedlicher
Dichte ist bereits der Einsatz von Hydrozyklonen
bekannt. Dieses Verfahren versagt allerdings dann,
wenn die zu trennenden Kunststoffe, wie hier vorgesehen,
im gleichen Dichtebereich liegen.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt geworden, das
die unterschiedlichen Schmelzpunkte der Kunststoffe
eines Gemenges zur Trennung ausnutzt. Das Kunststoffgemenge
wird gemahlen und erhitzt, wobei die zuerst
schmelzenden PVC-Teilchen an einer rotierenden
Walze haften und aus dem Gemenge ausgetragen werden.
Da der Vorgang des Ausschmelzens sehr langsam vor
sich geht, ist dieses Verfahren nur für geringe
Durchsätze geeignet und kommt daher für eine großtechnische
Anwendung nicht in Frage.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt geworden, das
mit Röntgenstrahldetektor arbeitet. Nach diesem Verfahren
werden die PVC-Flaschen aus spektroskopischem
Wege identifiziert und mechanisch sortiert. Solche
Anlagen weisen einen geringen Durchsatz auf. Das
Verfahren ist auf ganze Flaschen beschränkt.
Aus der DE-PS 30 35 649 ist ein Verfahren der eingangs
genannten Art bekannt.
Hierbei wird das Kunststoffgemenge bis auf eine
einheitliche Teilchengröße von 3-7 mm gebracht,
dann triboelektrisch aufgeladen und in einem Freifallscheider,
zwischen dessen Elektroden ein elektrostatisches
Feld von 3-5 KV/cm aufrechterhalten
wird, eingeführt.
Hierbei wird ein Teil des Gutes entsprechend der
Ladung an der jeweiligen Elektrode abgeschieden,
während ein weiterer Teil des Gemenges als sogenanntes
Mittelgut durch den Freifallscheider fällt,
da es auf Grund mangelhafter elektrostatischer Aufladung
von keiner Elektrode angezogen wird. Außerdem
waren Kunststoffe gleicher Dichte der elektrostatischen
Trennung bisher nicht zugänglich.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, daß
hierbei erhebliche Mengen an Mittelgut anfallen.
Aus der DE-OS 32 27 874 ist ein elektrostatisches Trennungsverfahren
bekannt, bei dem die triboelektrische Aufladung im
Temperaturbereich von 25°C bis 80°C erfolgt, allerdings
befaßt sich dieses Verfahren lediglich mit der Trennung von
Kunststoffen, schon gar nicht solchen, die einen sich überschneidenden
Dichtebereich aufweisen. Einzelne Kunststoffarten
werden hier nicht erwähnt.
Es wurde nun herausgefunden, daß eine Erhöhung des
Abscheidungsgrades dadurch erreicht werden kann
bzw. bei bestimmten Kunststoffgemengen überhaupt
eine wirksame Trennung ermöglicht wird, daß vor
der triboelektrischen Aufladung das Kunststoffgemenge
einer Temperaturbehandlung bei 70-100°C
über einen Zeitraum von mindestens 5 min unterworfen
wird.
Hierdurch erfolgt gleichzeitig eine Trocknung des
Gemenges, wenn das Kunststoffgemenge einen Restwasseranteil
ausweisen sollte. Nunmehr ist auch
die Trennung von Kunststoffen gleicher bzw. sehr
ähnlicher Dichte möglich.
Es wird angenommen, daß durch diese Wärmebehandlung
eine Veränderung in der Oberfläche des Kunststoffes
bewirkt wird, der eine bessere elektrostatische
Aufladung ermöglicht.
Die anschließende triboelektrische Aufladung des
Kunststoffgemenges erfolgt vorteilhaft bei einer
Temperatur von 15-50°C, vorzugsweise von 20-35°C,
in einer relativen Feuchte der umgebenen
Luft von 10-40%, vorzugsweise 15-20%. Für
ein unter diesen Bedingungen konditioniertes
Kunststoffgemenge reicht es auch, wenn im Freifallscheider
eine Feldstärke von 2-3 KV/cm
aufrechterhalten wird.
Bei derart geringen Feldstärken vermindert sich
die Gefahr sogenannter Sprühentladungen; die Sprühentladungen
können eine Entzündung der Kunststoffteilchen,
bzw. eine Staubexplosion, bewirken.
Vorteilhaft hat das Kunststoffgemenge eine Teilchengröße
von unter 10 mm, vorzugsweise von unter
6 mm, wobei das Kunststoffgemenge, das beispielsweise
aus zerschnittenen Einwegflaschen besteht,
vor der Wärmebehandlung von Stoffen, wie z. B. Papier
oder Getränkeresten, durch Aufschlämmen in
Wasser gereinigt wird. Die Reinigung erfolgt beispielsweise
in einer Waschmühle oder mit Hilfe
eines Turbowäschers, wobei je nach Grad der Verschmutzung
mehrere Reinigungsvorgänge erforderlich
sein können. Die Entwässerung dieses gewaschenen
und damit nassen Gemenges erfolgt durch eine Entwässerungsvorrichtung,
wie z. B. durch eine Zentrifuge,
auf einen Restwasseranteil von ca. 2%.
Nach der Wärmebehandlung kann zur triboelektrischen
Aufladung das Kunststoffgemenge in einen
Fließbetttrockner eingebracht werden. Zusätzlich
kann das trockene Kunststoffgemenge zur besseren
triboelektrischen Aufladung auch durch eine Spiralschnecke
ausreichender Länge geschickt oder pneumatisch
über eine bestimmte Strecke befördert
werden.
Falls die durch einmalige Trennung erhaltene Mittelgutmenge
noch zu hoch sein sollte, kann selbstverständlich
die Mittelgutmenge das Verfahren nochmals
durchlaufen, wobei üblicherweise ein nochmaliger
Waschvorgang nicht anfällt.
Zur weiteren Trennung können die Vorkonzentrate
einem weiteren nachgeschalteten Freifallscheider
zugeführt werden, wobei zuvor das Mittelgut in einem
zweiten Fließbetttrockner nochmals triboelektrisch
aufgeladen wird.
Die Restfraktion kann dem ersten Fließbetttrockner
zugeführt werden, wobei - falls es mit Feuchtgut
vermischt wird - die fehlaufgeladenen Kunststoffteilchen
vor der Neuaufladung entladen werden,
was sich positiv auf die Erzielung einer hohen
Ausbeute in bezug auf die nachfolgende Trennung im
Freifallscheider auswirkt.
Das nachfolgende Beispiel mit der Darstellung des
Verfahrens in einem Ablaufdiagramm dient der Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein eingesetztes Getränkeflaschengemenge wies ohne
Berücksichtigung des Getränkerestes folgende Zusammensetzung
auf:
19,8% PVC,
76,9% PET,
2,1% PE,
1,2% Papier.
76,9% PET,
2,1% PE,
1,2% Papier.
Das Flaschengemenge wurde über eine Dosierungseinrichtung
kontinuierlich einer naß arbeitenden
Schneidmühle zugeführt und unter Wasserzugabe auf
eine Teilchengröße von ca. 6 mm zerkleinert.
Die auch Papier enthaltende Schmutzlösung wurde
abgezogen.
Danach wurde das Gut in einem Wäscher kräftig gerührt
und in einem Friktionsabscheider überführt
und die im Kunststoff befindlichen restlichen
Schmutzstoffe, wie Papier, Sand und andere Verunreinigungen,
abgetrennt.
Das Kunststoffschnitzelgemenge wurde erneut mit
Wasser aufgenommen und zur Abtrennung der Polyolefine
einem Hydrozyklon zugeführt. Das resultierende
PVC-PET-Gemisch wurde auf einem Vibrationssieb
von der Flüssigkeit getrennt, geschleudert
und in einem Fließbetttrockner 6 min bei 70-100°C
wärmebehandelt und getrocknet.
Im Fließbett lassen sich eventuell noch vorhandene
letzte Papierreste mit der Abluft austragen und
mittels eines Zyklons aus der Abluft abtrennen. Das
vorgetrocknete Gut wurde danach in einem weiteren
Fließbetttrockner noch 3 min bei 30°C kontaktiert
und dabei aufgeladen.
Das aus dem Fließbett auslaufende Gut wurde kontinuierlich
einer aus zwei Freifallscheidern
bestehenden Trennanlage zugeführt. Das in der ersten
Trennstufe erhaltene PVC-Konzentrat wurde
mittels einer Spiralschnecke zum zweiten Freifallschneider
befördert, wobei sich erneut eine selektive
Aufladung der Kunststoffteilchen ausbildete.
Das so aufgeladene Kunststoffgemenge wurde in dem
Nachtrennscheider in ein hochprozentiges PVC-Konzentrat,
eine Mittelgutfraktion und eine ca. 53%
PET enthaltende Abreicherungsfraktion aufgetrennt.
Letztere wurde gemeinsam mit dem Mittelgut der
ersten Trennstufe zur Neuaufladung in das Fließbett
rezykliert.
Alles in allem ließ sich das Flaschengemisch in
eine PVC-Fraktion mit 99,3% PVC-Gehalt,
eine PET-Fraktion mit 99,4% PET-Gehalt,
eine PE-Fraktion mit 97,6% PE-Gehalt,
eine PET-Fraktion mit 99,4% PET-Gehalt,
eine PE-Fraktion mit 97,6% PE-Gehalt,
auftrennen.
Der Reinheitsgrad liegt somit weit über 95%,
so daß von im wesentlichen sortenreinen Gemengen
gesprochen werden kann, deren Wiederverwertung
problemlos möglich ist.
Die Ausbeute (absolute Menge) beträgt:
96,2% PVC,
94,6% PET,
89,7% PE.
94,6% PET,
89,7% PE.
Claims (9)
1. Verfahren zur Trennung von Kunststoffteilchen
eines Kunststoffgemenges von Kunststoffen chemisch
unterschiedlicher Art, die jedoch in einem
sich überschneidenden Dichtebereich liegen, z. B.
Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid
(PVC) durch ein elektrostatisches Trennverfahren
mittels eines Freifallscheiders, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der triboelektrischen
Aufladung das Kunststoffgemenge einer Wärmebehandlung
bei 70-100°C über einen Zeitraum
von mindestens 5 min unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffgemenge während der triboelektrischen
Aufladung bei einer Temperatur von 15-50°C,
vorzugsweise von 20-35°C, in einer relativen
Feuchte der umgebenen Luft von 10-40%,
vorzugsweise von 15-20%, gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Freifallscheider bei Feldstärken von
2-3 KV/cm arbeitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffgemenge eine Teilchengröße von
unter 10 mm, vorzugsweise von unter 6 mm, aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffgemenge vor der Wärmebehandlung
von Fremdstoffen, wie z. B. Papier, durch Wasser
gereinigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemenge durch eine Entwässerungsvorrichtung,
wie z. B. Zentrifuge, auf einen Restwasseranteil
von unter 2% entwässert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur triboelektrischen Aufladung das Kunststoffgemenge
in einen Fließbetttrockner eingebracht
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffgemenge durch eine Spiralschnecke
ausreichender Länge geschickt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffgemenge pneumatisch über eine
bestimmte Strecke gefördert wird.
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