DE4200827A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines kunststoffes oder gummi aus einem abfallgemisch - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines kunststoffes oder gummi aus einem abfallgemisch

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Kunststoffes oder Gummi aus einem Abfallgemisch, das ein oder mehrere verschiedene Kunststoffe oder Gummi und/oder andere Stoffe enthält, bei dem u. a. eine Zerkleinerung des Produkts und eine sich daran anschließende Sichtung stattfinden. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Der Wiedereinsatz (Recycling) bereits verwendeter Kunst­ stoffe oder Gummi war bereits Gegenstand zahlreicher Über­ legungen. Steigende Entsorgungskosten, wachsendes Umwelt­ bewußtsein, mittelfristig tendenziell knappe Rohstoffe auf Erdölbasis und allgemein verbesserte Technologien zur Auf­ arbeitung machen die Wiederaufbereitung von Kunststoffen immer wichtiger.
Für jeden einzelnen Kunststoff (z. B. PVC, Polyethylene niederer und höherer Dichte, Polystyrol, Polykarbonate, Polyester) sind bereits mehr oder weniger erfolgreiche Recycling-Systeme entwickelt, demonstriert und zum Teil auch schon wirtschaftlich in der Praxis betrieben worden. Dabei handelt es sich jedoch um Abfälle von Verarbeitern, d. h. Herstellern von Zwischen- oder Fertigprodukten, welche in ihren eigenen Betrieben anfallende Abfälle (z. B. Stanz­ abfälle, Randabschnitte, Absaugstäube usw.) in ihren An­ lagen sortenrein erfassen und einer anschließenden Wieder­ verwertung zuführen. In derartigen Verarbeitungsstufen ist die sortenreine Erfassung einer Kunststoffart in der Regel kein Problem.
Sind Kunststoffprodukte jedoch in die Sphäre des Konsumenten, z. B. in Form von Fertigprodukten oder Verpackungsmaterialien, gelangt, so bereitet die Wiederaufbereitung nach wie vor erhebliche technische und wirtschaftliche Schwierigkeiten, da es in der Regel nicht möglich ist, die einzelnen Bestand­ teile von Abfallgemischen, die derartige Kunststoffprodukte enthalten, sortenrein zu erfassen. Gemischte Altkunststoffe werden deshalb häufig zu minderwertigen Produkten verar­ beitet, wobei die Aufbereitung derartiger Abfallgemische um so teurer ist, je unreiner diese Gemische sind, d. h., je mehr Bestandteile diese Abfallgemische enthalten. In der Mehrzahl der Applikationen können derartig aufbereitete Recyclingprodukte Neukunststoffe nicht ersetzen. Die Schad­ stoff-Fracht des Mülls durch Kunststoffe ist deshalb nach wie vor hoch. Das Problem gemischter Kunststoffe ist ein Schlüsselproblem in der Wiederaufbereitung, das erst lösbar wird, wenn die einzelnen Bestandteile eines Abfallgemisches sortenrein erfaßt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu verbessern, und zwar derart, daß Kunststoffe oder Gummi mit hoher Sorten­ reinheit aus Abfallgemischen gewonnen werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im Zuge des Verfahrens stattfindende Zerkleinerung des Produkts dadurch erfolgt, daß es im Luftwirbel vermahlen wird. Diese Art der Vermahlung ist an sich bekannt (vgl. DE-A 35 43 370). Das Zerkleinerungsprinzip beruht darauf, daß die Mahlgutartikel innerhalb einer Vielzahl von Luft­ wirbeln, die von Mahlplatten in einem Luftstrom erzeugt werden, auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden und vorzugsweise gegenseitige Stöße ausführen. Diese gegen­ seitigen Stöße führen überwiegend zum Auseinanderbrechen der Partikel. Die Vermahlung eines Produkts im Luftwirbel hat deshalb den besonderen Vorteil, daß Feinstvermahlungen erreicht werden können, ohne daß ein maßgeblicher Anteil der Mahlgutpartikel auf die feststehenden oder rotierenden Maschinenteile der Mühle auftreffen. Aufgrund der besonders feinen Zerkleinerung und offensichtlich auch aufgrund der besonderen Art und Weise des Auseinanderbrechens der Partikel durch die gegenseitigen Stöße, wird ein "sortenreines Aus­ einanderbrechen" erreicht, so daß die gewünschte Loslösung der einzelnen Bestandteile voneinander und damit die sorten­ reine Erfassung im sich anschließenden Trennprozeß möglich ist. Da mit großen Luftmengen gearbeitet wird, wird gleich­ zeitig mit der Vermahlung auch eine wirksame Trocknung er­ reicht.
Ein besonderer Vorteil der Vermahlung von Kunststoff oder Gummi enthaltenden Abfallgemischen im Luftwirbel besteht darin, daß gezielt Einfluß auf die Mahltemperaturen genommen werden kann. Dadurch, daß mit großen Luftmengen gearbeitet wird und nur ein geringer Teil der Mahlgutpartikel die Maschinenteile berührt, wird die üblicherweise bei der Vermahlung von Kunststoffen entstehende Wärme über die Luft abgeführt. Ein Verkleben der Kunststoffe in der Mühle mit der Gefahr einer Blockierung der Mühle findet nicht statt. Bei einigen Applikationen hat es sich sogar als zweckmäßig erwiesen, daß der Mahlprozeß bei erhöhten Tempe­ raturen stattfindet. Dieses kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die von der Mühle angesaugte Umgebungs­ luft vorgewärmt wird. Die Warmluft hat unmittelbaren Kontakt mit dem Produkt, so daß die Mahlarbeit von hochfrequenten, warmen Wirbeln verrichtet wird. Die Erwärmung der Mahlluft hat außerdem noch den Vorteil einer effizienten Trocknung des zu mahlenden Produkts.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Figur, die eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, sowie anhand der Beispiele 1 bis 3, erläutert werden.
Bei der in der Figur dargestellten Mühle sind der Stator bzw. das Statorgehäuse mit 1, der Rotor allgemein mit 2, der Speisetrichter mit 3 und die Speiseschnecke mit 4 bezeichnet. Die Mühle ist mit fünf übereinanderliegenden Mahlstufen 5 ausgerüstet. Jede Mahlstufe wird von einer auf dem Umfang einer Kreisscheibe 6 befestigten Vielzahl (z. B. ca. 50) von Mahlplatten 7 gebildet. Die Mahlplatten 7 erstrecken sich jeweils radial und parallel zur Drehachse 8 des Rotors und erzeugen die hochfrequenten Wirbel. Die die Mahlplatten 7 tragenden Scheiben 6 sind an den Nabenabschnitten 9 befestigt, die ihrerseits mit der Welle 11 des Rotors 2 verbunden sind. Die Welle 11 ist oberhalb und unterhalb des Rotors 2 in Lagern 12, 13 gehaltert. Unterhalb des unteren Lagers 12 befindet sich der nicht dargestellte Antrieb.
Auf der Rotorwelle 11 ist zusätzlich das Radialgebläserad 15 befestigt, und zwar unmittelbar unterhalb der untersten Mahlstufe 5. Sein axialer Eintritt 16 ist nach unten gerich­ tet und einem Raum 17 zugewandt, in den der Zuführungsschacht für das Mahlgut mit der Schnecke 4 und ein Luftzuführungs­ kanal 18 münden. Zur besseren Führung des Mahlgutes und der Luft bei ihrem Eintritt in das Gebläserad 15 ist ein den Ein­ tritt 16 umgebender Rand 19 vorgesehen, der sich senkrecht zur Ebene des Rades 15 in Richtung des zentral gelegenen Raumes 17 erstreckt.
Das Mahlgut wird vom Luftstrom aufgenommen und im Bereich der Mahlstufen 5 durch eine Serie kleiner Luftwirbel hin­ durchgeführt. Dabei findet die bereits beschriebene Zer­ kleinerung des Mahlprodukts - vorzugsweise durch gegen­ seitige Stöße - statt.
Oberhalb der Mahlstufen 5 ist auf der Welle 11 eine Scheibe 21 befestigt, an deren Umfang die Sichterfinger 22 befestigt sind. Von den Sichterfingern zurückgehaltenes Grobgut verläßt die Mühle durch eine Überlaufklappe 20 und wird kontinuierlich in im einzelnen nicht dargestellter Weise einer Wiedervermahlung zugeführt. Oberhalb der Sichterfinger 22 befindet sich eine im wesentlichen kreisringförmige Austrittsöffnung 23, an die sich der Ringkanal 24 und die Auslaßöffnung 25 anschließen. Die Auslaßöffnung 25 ist mit Abscheidern 26 und 27 ver­ bunden, die als Zyklone ausgebildet sind. Das im Abscheider 26 angefallene Mahlgut wird mit Hilfe einer Schnecke 28 in einen Trichter 29 transportiert, in den auch das Mahl­ gut aus dem Zyklon 27 (vorzugsweise ein Filterzyklon) gelangt. Der Entleerung des Trichters 29 dient eine Zellrad­ schleuse 31.
Über den Luftzuführungskanal 18 kann entweder Umgebungsluft angesaugt werden. Eingezeichnet ist auch die Möglichkeit, dem Luftzuführungskanal 18 vom lediglich als Block darge­ stellten Wärmetauscher 22 angewärmte Umgebungsluft zuzu­ führen. Meß- und Steuereinrichtungen, die die Zuführung von Warmluft mit besonderen Temperaturen ermöglicht, sind im einzelnen nicht dargestellt.
Beispiele von Mahlergebnissen sind
  • 1) Vermahlung von PVC-Fußbodenbelag mit Textilanteilen in der Größenordnung von 5 bis 30%;
    • - Der Fußbodenbelag wird zunächst mit Hilfe von Schneid­ mühlen derart vorzerkleinert, daß die das zu ver­ mahlende Ausgangsprodukt bildenden Teilchen nicht größer sind als 10 mm;
    • - dieses Ausgangsprodukt wird auf der in der Figur dar­ gestellten Mühle vermahlen;
    • - während des Mahlprozesses wird der Mühle auf 80 bis 100° Grad Celsius erwärmte Luft zugeführt;
    • - das die Auslaßöffnung 25 verlassende Mahlergebnis ist ein trennbares Gemisch aus PVC und Fasern;
    • - sind die Zyklone 26, 27 derart eingestellt, daß sich im Trichter 29 Teilchen mit einer Körnung von 0,5 bis 1,5 mm ansammeln, dann handelt es sich bei diesem Produkt um ein reines PVC-Produkt.
  • 2) Vermahlung eines Gemisches aus PVC und Polyethylen:
    • - Das Gemisch wird gegebenenfalls wie bei Beispiel 1 vorzerkleinert;
    • - danach erfolgt die Vermahlung im Luftwirbel;
    • - Das Mahlergebnis ist ein durch Sichten trennbares Gemisch aus größeren PVC- und kleineren Polyethylen- Teilchen;
    • - die Sichtung erfolgt vorzugsweise in einem Hydrozyklon;
    • - das PVC kann sortenrein erfaßt werden.
  • 3) Vermahlung von Kabelabfällen:
    • - PVC/Kupfer-Kabel werden vorzerkleinert und ge­ sichtet (konventionelle Trennverfahren); das Endprodukt besteht aus PVC mit einem Kupfer- Restanteil von 3 bis 5 %;
    • - das PVC-Kupfer-Gemisch wird im Luftwirbel vermahlen;
    • - das Mahlergebnis besteht aus PVC und kleinen Kupfer­ teilen, die zu Kugeln zusammengeballt sind;
    • - die Trennung des Mahlergebnisses erfolgt im Wasserbad;
    • - das Ergebnis des Verfahrens ist sortenreines PVC.
  • 4) Vermahlung und Trennung von Aluminium und PVC oder PE:
    • - Das auf ca. 8 mm vorzerkleinerte, aneinanderhaftende Produkt wird der Mühle zugeführt;
    • - Vermahlung und Trennung im Luftwirbel der Mühle;
    • - das Endprodukt besteht aus Kunststoff und Aluminium­ teilchen bis zu 500 Mikron; beide Produkte haben unterschiedliche Kornstrukturen;
    • - Trennung durch Windsichtung, Siebung oder Wasserbad;
    • - Ergebnis: Sortenreiner Kunststoff oder Aluminium.
  • 5) Vermahlung und Trennung von Gummiabfall mit Textilanteil aus Autoreifen:
    • - Die metallfreien, vorzerkleinerten Gummistücke mit eingebundenem Textilanteil in einer Größe von bis zu 50 mm werden der Mühle im Luftstrom zugeführt;
    • - die Vermahlung und die Trennung der Textilfasern erfolgt durch aufeinanderprallendes Produkt im Luftwirbel der einzelnen Mahlzonen der Mühle;
    • - bei dieser Zerkleinerung wird die Textilfaser zu 100% von den Gummiteilchen getrennt;
    • - das Mahlergebnis des Gummi liegt zwischen 50 und 3000 Mikron, die Textilfaser enthält eine wollige Form;
    • - die Separierung von Gummi und Textilfaser kann mit einer Siebanlage vorgenommen werden, so daß das textil­ freie Gummi wieder recycled werden kann.
Bei allen Beispielen liegt die Umfanggeschwindigkeit der Mahlplatten 5 zweckmäßig in einem Bereich von ca. 80 bis 140 m/s.
In der Figur ist die aus den Zyklonen bestehende Sichtein­ richtung lediglich beispielsweise dargestellt. Es kann auch ein Hydrozyklon verwendet werden, der sich in vielen Fällen bei der Sichtung von Kunststoffe enthaltenden Mahlergebnissen als zweckmäßig erwiesen hat.

Claims (15)

1. Verfahren zur Erfassung eines Kunststoffes oder Gummi aus einem Abfallgemisch, das ein oder mehrere verschiedene Kunststoffe oder Gummi und/oder andere Stoffe enthält, bei dem u. a. eine Zerkleinerung des Produkts und eine sich da­ ran anschließende Sichtung stattfinden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zerkleinerung des Produkts dadurch erfolgt, daß es im Luftwirbel vermahlen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermahlung im Luftwirbel bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß PVC-haltige Produkte bei einer Temperatur von 50 bis 150°C, vorzugsweise 80 bis 100°C, im Luftwirbel vermahlen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Mahl­ platten (7) ca. 80 bis 140 m/s beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtung des Mahlergebnisses in einem oder mehreren Zyklonen (26, 27), durch Wind­ richtung oder Siebung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtung des Mahlergebnisses in einem Hydrozyklon stattfindet.
7. Verfahren zur Erfassung von PVC aus einem PVC-Fußboden­ belag mit Textilanteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußbodenbelag zunächst vorzerkleinert und dann im Luftwirbel vermahlen wird, und zwar bei einer Temperatur der der Mühle zuge­ führten Luft von 80 bis 100°C, und daß die Sichtung in einem Zyklon erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzerkleinerten Teilchen kleiner als 10 mm sind und daß zwei Zyklone (26, 27) verwendet werden, die derart eingestellt sind, daß sich im sich an die Zyklone angeschlossenen Trichter 29 Teilchen mit einer Körnung von 0,5 bis 1,5 mm ansammeln.
9. Verfahren zur Erfassung von PVC aus einem Gemisch von PVC und Polyethylen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vorzerkleinert und im Luftwirbel vermahlen wird und daß die Sichtung des PVC in einem Hydrozyklon vorgenommen wird.
10. Verfahren zur Erfassung von PVC aus Kabelabfällen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nach einem konventionellen Trennverfahren ver­ bliebene Endprodukt im Luftwirbel vermahlen und im Wasser­ bad gesichtet wird.
11. Verfahren zur Erfassung von PVC oder PE aus einem Ge­ misch von Aluminium und diesen Kunststoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das auf ca. 8 mm vorzerkleinerte Produktgemisch im Luftwirbel vermahlen wird und daß die Trennung durch Windsichtung, Siebung oder im Wasserbad erfolgt.
12. Verfahren zur Erfassung von Gummi aus einem aus Auto­ reifen bestehenden Gummiabfall mit Textilanteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorzerkleinerte Stücke in einer Größe von bis zu 50 mm im Luftwirbel vermahlen werden und daß die Separierung von Gummi und Textilfaser mit einer Siebanlage durchgeführt wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie aus einer mit mehreren Mahlstufen (5) ausgerüsteten Mühle besteht, die einen Stator (1) und einen Rotor (2) aufweist und bei der jede Mahlstufe von einer auf dem Umfang einer Kreisscheibe (6) befestigten Vielzahl von Mahlplatten (7) gebildet wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühle mit einem Luftzuführungskanal (18) ausgerüstet ist und daß ein Wärmetauscher (32) für das der Mühle zuge­ führte Gas vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Mühle Vorrichtungen zur Trennung des Mahlergebnisses anschließen und daß diese als Zyklone (26, 27) oder Hydrozyklone ausgebildet sind.
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