DE4142107A1 - Verfahren zur wiedergewinnung von metallwerkstoffen aus altmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Metallwerkstoffen aus Altmaterial, insbesondere aus Kabeln, Erdkabeln, Erdkabelschrott oder dergleichen.

Die Wiedergewinnung von Werkstoffen aus Altmaterial durch Recyclingverfahren gewinnt bei abnehmenden Rohstoffvorräten und dem technisch zum Teil bereits sehr aufwendigen Verfahren zur Gewinnung von Rohstoffen an ständig zunehmender Bedeu­ tung. Hinzu kommt noch, daß der für die Endlagerung von Alt­ material notwendige Raum nur noch in begrenztem Umfang zur Verfügung steht. Die Entsorgung von Altmaterial ist kostenun­ günstig und umweltunfreundlich.

Die Abnahme und Entsorgung von Schrott aus Erdkabeln bereitet insofern technische Schwierigkeiten, als es sich bei diesen Erdkabeln um ein schweres und sperriges Gut handelt, welches bisher in der Praxis nur mit hohem Personalaufwand und unter großen technischen Problemen in seine einzelnen und für eine Wiederverwertung vorgesehenen Bestandteile zerlegbar ist. Ge­ rade bei den als Erdkabeln verwendeten Kabeln ist eine auf­ wendige Bewehrung vorgesehen, die im Regelfall aus einem Bleimantel und zusätzlichen darüberliegenden Schutzhüllen aus Kunststoff und/oder aus Stahlband besteht. Anstelle des Blei­ mantels erhalten die Kabel zum Schutz gegen Feuchtigkeit oft auch einen Mantel aus Aluminium oder Kunststoff. Zusätzlich sind meistens noch ein Gewebe sowie Fett- und Teeranteile vorhanden, die bei der Wiederaufbereitung Schwierigkeiten bereiten. Dem Verdampfen durch Erhitzen stehen auch hier wieder die Umweltbelastungen gegenüber.

Aus der DE 37 11 134 A1 ist eine Kabelschälmaschine bekannt, um beim Kabelschrott das umhüllende Kabelmaterial von dem Metallwerkstoff mechanisch zu trennen. Durch zwei gegenläufig drehende, parallele Walzen mit vorbestimmtem Abstand wird ein zu schälendes Kabel geschickt, welches durch Druck von dem Isoliermantel getrennt wird.

Bei der DE 34 10 961 A1 wird Kabelschrott einer Vorfraktionierung in Form einer Zentrifugalsedimentation zugeführt, um eine Trennung der Metall- von den Nicht-Metall- Werkstoffanteilen zu erzielen. Mittels einem nachfolgenden Schichtströmungsverfahren wird weiter fraktioniert in eine schwere metallische und in eine leichte nichtmetallische Fraktion.

Schließlich ist noch ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Zink und Blei aus Eisen- und Stahlstaub durch die DE 34 27 631 A1 bekannt. Der Eisen- und Stahlstaub wird mit seinen Anteilen von Blei und Zink in einem Drehschmelzofen einer vorläufigen Reduktion unterworfen. Durch einen Zuschlag wird Zink und Blei verdampft und später wieder zurückgewonnen.

Um die Fraktionen in einem Drehrohrofen zu unterteilen und eine Pyrolyse in dem Drehrohrofen vornehmen zu können, ist es aus der DE 32 05 366 A1 bekannt, am Austrittsende des inneren Drehrohres ein Stangensieb anzubringen. Die Abstände zwischen den Stäben sind so gewählt, daß der entstehende Schwelkoks zwischen den Stäben durchfällt und grobe Feststoffe zurückgehalten werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Wiedergewin­ nung von Metallwerkstoffen der eingangs genannten Art zu schaffen, welches weitgehend automatisch abläuft und eine Trennung der unterschiedlichen Metallwerkstoffe in einem ho­ hen Reinheitsgrad erlaubt, und welches eine Belastung der Umwelt weitgehend vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach einem mehrstufigen Zerreißen des Altmaterials in einer Shreddereinrichtung und dem Trennen der Metallwerkstoffe von den Nichtmetallwerkstoffen sowie der Trennung der Nicht-Ei­ sen- von den Eisen-Werkstoffen die auf eine gewünschte Granu­ latgröße zerkleinerten Nicht-Eisen-Werkstoffe einem Drehrohr­ ofen zugeführt werden, in welchem eine Trennung der Nicht-Ei­ sen-Werkstoffe auf der Grundlage der unterschiedlichen Schmelztemperaturen herbeigeführt wird und die flüssigen von den festen Nicht-Eisen-Werkstoffen mittels eingebauter Siebe getrennt und aus dem Drehrohrofen abgezogen werden. Mit die­ sem Verfahren läßt sich in überraschender Weise ein automati­ scher Betrieb verwirklichen und die Abscheidung der Nicht-Ei­ sen-Werkstoffe auf einfache Weise in einem an sich bekannten Drehrohrofen mit dem Einsatz von erfinderischen Sieben reali­ sieren. Es hat sich in Versuchen gezeigt, daß mit diesem Ver­ fahren tatsächlich ein einwandfreies Trennen von zwei Nicht- Eisen-Werkstoffen in einem hohen Reinheitsgrad möglich ist. Ein Rest von Bleioxyd kann mittels an sich bekannter Aufbereitung in Zusatzverfahren nachgearbeitet werden.

Die gemischten Granulate der Nicht-Eisen-Werkstoffe werden dem Drehrohrofen dosiert und wahlweise auch durch Einsatz einer Puffereinrichtung zugeführt. Die in Granulatform unterschiedlicher und vorbestimmbarer Größe den Drehrohrofen verlassenden Nicht-Eisen-Werkstoffe werden wahlweise einer mechanischen Nachbehandlung zur Entfernung eines möglichen Schmelzüberzuges zugeführt. Durch den Einsatz einer Scheuer­ trommel mit anschließendem Nachschneiden in Mühlen wird eine bessere Qualität des Endproduktes erzielt. Das Endprodukt liegt als wiedergewonnenes Metall, wie beispielsweise Blei, Aluminium oder Kupfer in hohen Reinheitsgraden vor. So ent­ hält das gewonnene Kupfer mindestens 98,5% Anteile Kupfer. Die Reinheitsgrade von Blei und Aluminium liegen mit über 99% noch höher.

Besondere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren für Kabelschrott und insbesondere Schrott von als Erdkabel ver­ wendeten Kabeln. Solche als Erdkabel verwendeten Kabel sind kunststoff- oder/und stahlummantelt und weisen als Nicht-Ei­ sen-Werkstoffe Kupfer und Blei oder Aluminium und Blei auf. Diese Nicht-Eisen-Werkstoffe sind in der Zweierkombination Kupfer und Blei oder Aluminium und Blei in vorbestimmter Korngröße dem Drehrohrofen zuzuführen und können mittels ei­ ner Beschickungseinrichtung dosiert eingegeben werden. Dabei kann der Drehrohrofen mit einer Aufheiztemperatur von etwa 400°C und einer Produktionstemperatur von etwa 340°C gefah­ ren werden, so daß jeweils Blei aufgrund der niedrigeren Schmelztemperatur im flüssigen Zustand und Aluminium bzw. Kupfer jeweils in Granulatform bzw. in festem Zustand vor­ liegt und die flüssigen Nicht-Eisen-Werkstoffe von den festen Nicht-Eisen-Werkstoffen durch eine Siebeinrichtung derart voneinander getrennt werden, daß der flüssige Nicht-Eisen- Werkstoff in einer Auffangwanne oder einem Auffangbehälter aufgefangen wird und die festen Nicht-Eisen-Werkstoffe in Granulatform den Drehrohrofen verlassen und wahlweise einer Nachbehandlung zur Trennung der Schmelzüberzüge von den Gra­ nulaten zugeführt werden.

Weitere Vorteile und ergänzende Erläuterungen sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung zusammengefaßt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Metall­ werkstoffen aus Altmaterial in stark verein­ fachter Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Drehrohrofen gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

Das in diesem Beispiel eingesetzte Altmaterial 1 ist Schrott aus Kabeln 2, welches als Erdkabel Verwendung fand. Diese Ka­ belstücke 2 sind von erheblichem Durchmesser und besitzen eine Bewehrung aus einem Blei- oder Aluminiummantel, der durch Hüllen aus Kunststoff und/oder gewickeltem Stahlband umschlossen ist. Weitere Bestandteile eines solchen Erdkabels sind Gewebe, vorzugsweise aus Kunststoff, und Fette sowie Teer. Solche Kabelstücke 2 sind aufgrund ihrer Masse und der relativ großen Biegesteifigkeit nur schwer handhabbar. Um diese Kabelstücke 2 einer Wiedergewinnung von Metallwerkstoffen zuzuführen, wurden sie bisher in der Praxis auf bestimmte Längen geschnitten, weitgehend begradigt und manuell von den Außenhüllen durch Aufschneiden und Abwickeln des Stahlbandes befreit. Erst die so gewonnenen einzelnen Me­ tallwerkstoffe und Kunststoffe wurden in den weiteren Verfah­ rensgang gegeben, wobei die Metallwerkstoffe in Tiegelöfen eingefördert wurden, um eine Metalltrennung zu erzielen.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Beispiel in Fig. 1 wird das Altmaterial 1 in eine Shreddereinrichtung 3 eingegeben, um die Kabelstücke 2 zu zerkleinern und in ihre einzelnen Bestandteile zu zerlegen. Die Zerkleinerung erfolgt in vorbestimmbare, beliebige und für das weitere Verfahren geeignete Granulatgrößen. Die Kabelstücke 2 werden durch eine Fördereinrichtung in einen Trichter 4 gegeben, wo sie mechanisch durch eine drehende Messerwalze grob zerschnitten und in Teile zerlegt werden. Diese Grobteile gelangen über eine Fördereinrichtung 6 auf einen vorbestimmten Lagerplatz und werden von dort über einen zweiten Trichter 4.1 einer weiteren drehenden Messerwalze 5.1 zugeführt. In dieser Einrichtung werden die groben Stücke weiter zerkleinert auf ein entsprechend der drehenden Messerwalze vorbestimmtes Maß und durch die Fördereinrichtung 6.1 in die zweite Position 7.1 gefördert. Je nach dem gewünschten Ausgangsmaterial für die Metall-Abscheidung können in dieser vorbeschriebenen Weise mehrere Einrichtungen zur Zerkleinerung der Kabelstücke eingesetzt werden.

Die insoweit auf eine bestimmte Größe zerkleinerten Kabel­ stücke werden schließlich über einen weiteren Trichter 4.2 und eine Fördereinrichtung 6.2 einer Station 8 zugeführt, in welcher eine Trennung der Kunststoffwerkstoffe von den Me­ tallwerkstoffen und auch eine Trennung der Eisenwerkstoffe von den Nicht-Eisen-Werkstoffen durch einen Magneten 9 er­ folgt. Die Abscheidung von Fett- und Teeranteilen kann durch Zugabe von Talkum erreicht werden, welches eingestreut wird. Kunststoffe und leichtere Materialien aus dem Kabelverbund können von den Metallwerkstoffen auch durch ein Luftbett mit­ tels eines Luftgebläses 10 getrennt werden.

Die so herausgetrennten und auf eine Granulatform bestimmter Größe geschnittenen Nicht-Eisen-Werkstoffe 12 werden durch eine Fördereinrichtung 11 auf ein Zwischenlager gebracht. Von diesem Zwischenlager erfolgt die Zuführung über eine weitere Fördereinrichtung 13 zu dem Drehrohrofen 14. Die Beschickung der in Granulatform vorliegenden Nicht-Eisen-Werkstoffe 12 geschieht durch eine Dosiereinrichtung 15 und wahlweise einen zwischengeschalteten Puffer, um eine gleichbleibende und für den Abscheidungsvorgang im Drehrohrofen 14 günstige Eingabe­ menge zu bekommen.

Der Drehrohrofen wird auf eine Aufheiztemperatur von etwa 400°C in der eingangsseitigen Aufheizzone aufgeheizt. Die in den Drehrohrofen eingegebenen Nicht-Eisen-Werkstoffe sind Blei mit einer Schmelztemperatur von etwa 327°C und Kupfer mit einer Schmelztemperatur von 1090°C oder Blei mit der vorgenannten Schmelztemperatur und Aluminium mit einer Schmelztemperatur von etwa 660°C. Nach der Aufheiztemperatur des Drehrohrofens von etwa 400°C in der Aufheizzone wird in einer nachfolgenden Abscheide- oder Trennzone auf eine Produktionstemperatur von etwa 340°C heruntergefahren. Bei dieser Schmelztemperatur wird in den genannten Werkstoff­ kombinationen immer zuerst Blei in den flüssigen Zustand übergehen, während Kupfer oder in der anderen Kombination Aluminium in Granulatform beibehalten bleibt. Nachdem die Dichten von Aluminium und Kupfer deutlich unter der Dichte von Blei liegen, werden die Granulate der Nicht-Eisen- Werkstoffe Aluminium und Kupfer immer auf der Schmelze bzw. auf dem verflüssigten Blei schwimmen. Die in den Drehrohrofen eingegebene Granulatmischung von zwei verschiedenen Nicht- Eisen-Werkstoffen wird durch die Produktionstemperatur in eine Mischung aus einem flüssigen und einem festen Werkstoff gebracht. Dabei ist zu beachten, daß der verflüssigte Werk­ stoff Blei ein nur geringes Volumen, man kann auch sagen: ein Rinnsal, einnimmt. An einer Siebeinrichtung 16 im Endbereich der Trennzone im Drehrohrofen 14 wird der flüssige Werkstoff Blei abgenommen und durch eine Ablaßleitung 17 mit einem zwischengeschalteten Schließventil 18 einer Auffangwanne 19 zugeführt. Das Blei im flüssigen Zustand wird von dieser Auffangwanne 19 in eine Formeinrichtung 20 gefördert und dort zu Bleibarren 21 gegossen.

Die Granulate des festen Werkstoffes auf der Schmelze werden über die Siebeinrichtung 16 im Drehrohrofen 14 abgenommen und im Endbereich des Drehrohrofens 14 einem Aufnahmebehälter 22 zugeleitet. Die Granulate können wahlweise direkt in bereit­ gestellte Tonnen oder Fässer 23 gefördert werden. Um den geforderten Reinheitsgrad von etwa 98,5% bzw. Aluminium von über 99% einzuhalten, werden die festen Granulate in einer Nachbehandlungseinrichtung 24 von einem möglichen Schmelz­ überzug des flüssigen Bleis mechanisch befreit. Dieser Schmelzüberzug kann dadurch partiell entstehen, wenn die Kupfer- oder Aluminium-Granulate auf dem verflüssigten Blei schwimmen, bevor die Trennung der Werkstoffe durch die Siebeinrichtung im Drehrohrofen erfolgt. Diese mechanische Trennung des Schmelzüberzugs geschieht durch eine Schneidmühle, eine Kugelmühle oder eine Scheuermühle 25. Am Ausgang dieser mechanischen Einrichtung 25 befinden sich wiederum Aufnahmetonnen oder Aufnahmebehälter 23.

Wie Fig. 2 schematisch verdeutlicht, befindet sich im Endbereich der Trennzone oder auch der Produktionszone des Drehrohrofens 14 eine Siebeinrichtung 16. Diese Siebeinrichtung 16 besteht aus einem zylindrisch oder teilzylindrisch geformten Mantel 26, der ein Teil der sich drehenden Trommel 27 des Drehrohrofens 14 ist oder ein auf einen Ausschnitt auswechselbar aufgesetzten Teil ist. Das Sieb 26 verfügt über eine Maschenweite, die jeweils unter der Granulatgröße von in diesem Falle Kupfer oder Aluminium liegt. Das Rinnsal 28 aus verflüssigtem Blei fällt durch das Sieb 26 in einen beheizten bzw. vorgewärmten Auffangbehälter 19 und wird später zu Bleibarren 21 geformt. Das Kupfer- oder Aluminium-Granulat wird aufgrund seiner Korngröße und der geneigten Lage des Drehrohrofens 14 weiter bis zum Endbereich gefördert und von dort gemäß Fig. 1 abgenommen.

Die auf diese Art gewonnenen Nicht-Eisen-Werkstoffe mit einem hohen Reinheitsgehalt von über 98% können direkt der Wieder­ verwertung in der Industrie zugeführt werden.

Die Abgase und die Abluft werden mittels Wärmeaustauscher wieder abgekühlt. Hier bietet sich der Einsatz der warmen Abgase zu Heizzwecken an. Die Freigabe der Abgase und der Abluft ins Freie erfolgt über geeignete Filtereinrichtungen.

Die Bleioxydrückstände können in Granulatform einer Bleihütte zugeführt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Metallwerkstoffen aus Altmaterial, insbesondere aus Kabeln, Erdkabeln oder derglei­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem mehrstufigen Zerreißen des Altmaterials in ei­ ner Shreddereinrichtung (3) und dem Trennen der Metallwerk­ stoffe von den Nichtmetallwerkstoffen sowie der Trennung der Nicht-Eisen- von den Eisen-Werkstoffen die auf eine ge­ wünschte Granulatgröße zerkleinerten Nicht-Eisen-Werkstoffe einem Drehrohrofen (14) zugeführt werden, in dem eine Tren­ nung der Nicht-Eisen-Werkstoffe auf der Grundlage der unter­ schiedlichen Schmelztemperaturen herbeigeführt wird und die flüssigen Nicht-Eisen-Werkstoffe von den festen Nicht-Eisen- Werkstoffen mittels eingebauter Siebe (16) getrennt und aus dem Drehrohrofen (14) abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten Granulate der Nicht-Eisen-Werkstoffe dem Drehrohrofen (14) dosiert und durch Einsatz einer Pufferein­ richtung zugeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Granulatform den Drehrohrofen (14) verlassenden Nicht-Eisen-Werkstoffe einer mechanischen Nachbehandlung (25) zur Entfernung eines möglichen Schmelzüberzuges des flüssigen Nicht-Eisen-Werkstoffes zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Altmaterial (1) Kabel-Schrott, insbesondere Schrott von als Erdkabel verwendeten Kabeln, eingesetzt wird, welches kunststoff- oder/und stahlummantelt ist und als Nicht-Eisen- Werkstoffe Kupfer und Blei oder Aluminium und Blei aufweist, daß die Nicht-Eisen-Werkstoffe in der Zweierkombination Kup­ fer und Blei oder Aluminium und Blei in vorbestimmter Korn­ größe dem Drehrohrofen (14) zugeführt und mittels einer Be­ schickungseinrichtung (15) dosiert eingegeben werden, daß der Drehrohrofen (14) mit einer Aufheiztemperatur von etwa 400°C und einer Produktionstemperatur von etwa 340°C gefahren wird, so daß jeweils Blei aufgrund der niedrigeren Schmelztemperatur im flüssigen Zustand und Aluminium bzw. Kupfer jeweils in Granulatform vorliegen und die flüssigen Nicht-Eisen-Werkstoffe von den festen Nicht-Eisen-Werkstoffen durch eine Siebeinrichtung (16) derart voneinander getrennt werden, daß der flüssige Nicht-Eisen-Werkstoff in einer Auf­ fangwanne (19) oder einem Auffangbehälter aufgefangen wird und die festen Nicht-Eisen-Werkstoffe in Granulatform den Drehrohrofen (14) verlassen und wahlweise einer Nachbehand­ lung (25) zur Trennung der Schmelzüberzüge von den Granulaten zugeführt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzüberzüge auf den Granulaten der Nicht-Eisen- Werkstoffe durch mechanische Einrichtungen, insbesondere durch Schneidmühlen, Kugelmühlen oder Scheuermühlen entfernt werden.