DE4213274A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Materialseparation metallhaltiger Verbundmaterialien, insbesondere bestückter Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Materialseparation metallhaltigen Verbundmaterials, insbesondere bestückter Leiterplatten, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 2.

Wegen der Vielfalt der auf bestückten Leiterplatten vorkommenden Materialien bereitete die Rückgewinnung einzelner Edel- oder Buntmetalle in verwertbarer Reinheit außerordentliche Schwierigkeiten. Die Materialrückgewinnung aus verschrotteten bestückten Leiterplatten erfolgte bisher überwiegend durch Pyrolyse oder gar Verbrennung mit anschließender metallurgischer Behandlung und/oder Elektrolyse, was aufgrund der hohen Kosten zur gesetzlich vorgeschriebenen Verringerung der Umweltbelastungen nur für stärker edelmetallhaltige Leiterplatten überhaupt rentabel war Zudem sind erhebliche Mengen Primärenergie notwendig und es entstehen größere Mengen unverwertbaren Abfalls.

Die Elemente Ni und Cu wirken bei der Pyrolyse u. U. als Katalysator bei der Bildung toxischer Dioxine und Furane. Vergl. auch DE-PSen 21 30 049, 20 54 203 und DE-OSen 21 42 760, 27 39 963 und 26 26 589.

Es sind verschiedene chemische Verfahren bekannt, die ein Auflösen der Metalle mit anorganischen oder organischen Säuren sowie Laugen, eine Salzabscheidung sowie eine Reduktion der Metalle zum Inhalt haben, die zur Materialrückgewinnung aus Elektronikschrott eingesetzt werden können (Vergl. DE-OSen 15 92 499, 36 40 028 und 14 83 161). Der apparative Aufwand zur Verringerung der Umweltbelastung und zur Erzeugung der notwendigen Produktreinheit ist jedoch auch hier sehr hoch und kaum rentabel.

Wegen der vielfältigen Nachteile thermischer und chemischer Verfahren und des inzwischen nur noch sehr geringen Gehaltes an Edelmetallen, des stark gestiegenen Aufkommens an elektronischen Abfällen und der gestiegenen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Recyclingverfahren wird in einem mechanischen Verfahren eine Feinzerkleinerung der vorzerkleinerten bestückten Leiterplatten mit dem Ziel vorgenommen, möglichst viele unterschiedliche Materialien in hoher Reinheit voneinander zu trennen.

Es sind bereits mechanische Verfahren zur Feinzerkleinerung von Leiterplattenschrott bekannt, die jedoch verschiedene Nachteile aufweisen.

Verschiedene Materialeigenschaften der bestückten Leiterplatten führen sehr schnell zu Störungen oder zu geringen Werkzeugstandzeiten. Kabel und Leitungen können sich um Maschinenelemente wickeln, Kupfer neigt zudem zum Reibschweißen, was zu erheblichen Problemen beim Einsatz von Hammermühlen führen kann. Keramikteile, die als Trägermaterial von Widerständen und Schaltkreisen Verwendung finden, Ferritkerne von Spulen sowie Eisen- und Stahlteile führen zu starkem Verschleiß bei schneidenden Zerkleinerungsverfahren. Die Zähigkeit der armierten Laminate sowie duktile Metalle erschweren Prall- und Schlagzerkleinerungsverfahren. Zudem kommt es häufig zu einer Erhitzung des Materials während der Zerkleinerung, was zu einer Erweichung der Thermoplaste und damit zum Verschmieren führen kann. Zur Verbesserung der Zerkleinerungsfähigkeit dieses Materials wurde z. B. vor der Zermahlung mit flüssigem Stickstoff eine Versprödung herbeigeführt (z. B. System Carl Schenk), was mit hohem Energieaufwand verbunden ist.

Ein weiterer Nachteil ist die inhomogene Korngrößenverteilung und die kantige Kornstruktur nach der Zerkleinerung durch Unterkühlung versprödeten Materials, was eine nachfolgende Separation erschwert und deshalb zumindest die Kunststofffraktion weiterhin Abfall darstellt und auch die Metallfraktionen einer metallurgischen Aufbereitung bedürfen. Zudem kondensiert Wasser aus der Umgebungsluft an dem unterkühlten Material.

Problematisch sind auch die in den Leiterplatten enthaltenen Schadstoffe. Das Leiterplattengrundmaterial besteht meist aus Phenolharzplasten, Melaminharzplasten oder Epoxydharzen, in welche ein Träger aus Mineralfasern, textilem Grundmaterial oder Papier eingegossen ist. Zur Erfüllung der vorgeschriebenen Flammwidrigkeit wurden teilweise halogenierte Flammschutzmittel untergemischt. Von diesen Flammschutzmitteln sind die bromhaltigen verstärkt eingesetzt worden. Polybromierte Diphenylether (PBDE) können bei unkontrollierter thermischer Zersetzung toxische Verbindungen, z. B. Dioxine, freisetzen. Es muß somit gewährleistet werden, daß in den Metallfraktionen nach der Separation keine nennenswerten kontaminierten Kunststoffreste mehr enthalten sind und daß die Kunststoffe nicht über die Zersetzungstemperatur der Schadstoffe erhitzt werden, zumal PBDE schon bei relativ niedriger Temperatur zu den eigentlich flammwidrigen Gasen zerfällt.

In den elektronischen Bauelementen können u. U. ebenfalls toxische Bestandteile enthalten sein. Besonders zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang das als Dielektrikum und Isoliermittel verwendete Askarel (Polychlorierte Biphenyle PCB). Umfangreiche Recherchen führten jedoch zu dem Ergebnis, daß PCB in den 60er bis Anfang der 80er Jahre überwiegend in Leistungskondensatoren für die Blindstromkompensation elektrischer Arbeitsmaschinen und Leuchtstofflampen verwendet wurde, jedoch in Kleinkondensatoren, die auf Leiterplatten montiert sind, nicht enthalten ist. Ausnahmen sind u. U. Schaltnetzteile von elektronischen Geräten höherer Leistung. Größere Kondensatoren sollten im Zweifelsfall generell ausgebaut und wie PCB-Abfall entsorgt werden.

Bei der Zerkleinerung auftretende Stäube sollten generell wie krebserregende Stäube behandelt werden, da sie zumindest faserige Bestandteile, Phenolverbindungen und Halogene enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt angesichts der gesetzlichen Auflagen zur Rest- und Abfallstoffvermeidung eine wesentlich preiswertere und umweltverträglichere Alternative zu den thermischen und chemischen Leiterplattenschrottverwertungsverfahren dar, das zudem eine verbesserte Ausbeute an verwertbaren Sekundärrohstoffen hoher Qualität gewährleistet.

Es wurde festgestellt, daß sich für die Feinzerkleinerung von Leiterplatten bei Zimmertemperatur eine Mikrowirbelsichtermühle (auch bezeichnet als Turborotor oder Ultrarotor), wie sie in den DE-OSen 35 43 370 und 35 45 828 beschrieben wird, hervorragend eignet.

Das auf eine Korngröße unter 8 mm vorzerkleinerte Elektronikmaterial wird in der Mühle durch die darin erzeugten hohen Luftturbulenzen und Pralleinwirkungen schnell und schonend zerkleinert und kontinuierlich über den Luftstrom aus der Mühle ausgetragen. Eine solche Mühle eignet sich zur Zerkleinerung von harten, mittelharten, spröden, zähen und weichen Stoffen gleichermaßen gut. Selbst temperaturempfindliche, fetthaltige, feuchte und klebrige Stoffe lassen sich verarbeiten, ohne daß die Mühle verklebt oder das Produkt thermisch Schaden nimmt. Sie wird häufig in der Lebensmittelindustrie und für die Zelluloseherstellung eingesetzt. Vorteilhaft wirkt sich auch die hohe Verdampfungsleistung der Mühle aus, so daß sie auch als Mahltrockner eingesetzt werden kann, wie das z. B. in der DE-OS 38 11 910 beschrieben wurde.

Aufgrund der Miniaturisierung der Elektronik ist eine Feinmahlung erforderlich, so daß vor allem Kupfer und das aufgelötete Zinn-Blei- Gemisch weitestgehend voneinander getrennt werden. Durch das Zerkleinerungsprinzip der Mikrowirbelsichtermühle erfolgt eine saubere Trennung der Materialverbunde und eine Verkugelung der Metallteilchen, die mit bekannten Separationseinrichtungen nachfolgend sehr gut voneinander separiert werden können. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, daß die kohäsiven Anziehungskräfte der Moleküle bzw. Atome eines Materials meist größer sind als die adhäsiven Kräfte zwischen unterschiedlichen Stoffen. Materialien mit einer kristallinen Struktur, wie viele Metalle, werden zudem an den Kristallkorngrenzen bevorzugt zerkleinert, was zum Herauslösen eines gewissen Anteils an Legierungsbeimengungen aus der Metallstruktur zur Folge hat und die Reinheit der erzeugten Metallpulver positiv beeinflußt. Durch Pralleinwirkungen erfolgt eine Verkugelung der Teilchen, was eine starke Verkleinerung der bisherigen Kristallkornstruktur zur Folge hat und damit die Festigkeit des Mikrokorns bedeutend erhöht wird. Aus der Pulvermetallurgie sind ebenfalls verschiedene Verfahren bekannt, die Kornstruktur des erzeugten Pulvers zu verringern. Außerdem erfolgt in gewissem Maße (mit zunehmendem Zerkleinerungsgrad) wieder ein Einarbeiten feiner, auf der Kornoberfläche angelagerter, spezifisch härterer Teilchen in das Korn. Zementide, Nitride, Boride und andere keramische Bestandteile in der Mikrostruktur eines Metalls verbessern signifikant die Standzeiten von Sinterwerkstoffen für gebräuchliche Anwendungen. Das in der Mikrowirbelsichtermühle erzeugte Metallpulver, insbesondere Kupfer und Nickeleisen, besitzt aufgrund seiner mikrofeinen kristallinen Struktur hervorragende Eignung für den Einsatz als Sinterwerkstoff, insbesondere als Intermetallics-Werkstoff.

Der kontinuierliche Luftstrom, über den das Gut nach oben aus der Mühle geführt wird, sorgt dafür, daß Material mit spezifisch geringerer Dichte weniger zerkleinert wird, als Material mit hoher Dichte und daß eine saubere Überkornbegrenzung einer jeden einzelnen Materialfraktion stattfindet. Somit läßt sich durch einfaches Sieben eine Materialanreicherung erzielen. Ein nachfolgend geschalteter Sichter, der mit den einzelnen Siebfraktionen beschickt wird, gestattet eine sehr saubere Trennung der einzelnen Materialien auf trockenem Wege, sofern Dichteunterschiede bestehen.

Die Korngrößenverteilung von zähem, elastischem und duktilem Material, insbesondere Kupfer, Aluminium, Zinn/Blei (Lot), Gold, Nickeleisen und Thermoplasten ist zudem sehr homogen jeweils in einem engen Bereich. Dagegen ist dieser Bereich bei harten, spröden Werkstoffen wie Keramik, Glas, Silizium, Duroplaste, etwas größer, da diese Materialien sehr schnell zerkleinert werden und deshalb beim Zerplatzen des Materials ein größerer Feinkornanteil entsteht, bevor es aus der Mühle ausgetragen wird. Die Überkornbegrenzung findet jedoch in jedem Fall statt.

Da bestückte Leiterplatten in sehr vielen elektronischen Bauelementen ferromagnetisches Nickeleisen (an dem oft auch Goldschichten haften) enthalten, ist eine Magnetabscheidung nach der Granulierung vor der Feinzerkleinerung wenig sinnvoll. Durch geeignete Luftführung kann der Siebprozeß mit einer Windsichtung gekoppelt werden bzw. eine oder mehrere Siebfraktionen nach Verlassen der Siebeinrichtung einer Windsichtung zugeführt werden, wie es z. B. in Fig. 1 dargestellt ist, wo nur der Siebüberlauf einer Sichtung unterzogen wird. In der dargestellten Variante lassen sich auf diese Weise einfach stückige Metallklumpen (insbesondere Eisen in Form von Schrauben und Potentiometerwellen, falls noch im Gut vorhanden) mit einer Mindestgröße von etwa 3-4 mm von dem übrigen Verbundmaterial trennen.

Es ist bekannt, daß man den Einfluß der Kornform auf das Separationsergebnis erhöhen kann, indem man die Anfangsgeschwindigkeit der Teilchen vor Eintritt in die trennende Luftströmung erhöht. Stückige Materialteilchen benötigen gegenüber solchen mit größerem Luftwiderstand (größere Oberfläche) eine längere Wegstrecke, bis sie durch die Luftströmung abgebremst sind. Auf diese Weise läßt sich in gewissem Maße eine Trennung von Stoffen mit unterschiedlichem Bruchverhalten, z. B. Laminate mit schuppenförmigem Zerkleinerungsergebnis von runden Teilchen ähnlicher spezifischer Dichte, erreichen.

Ein Zickzack-Sichterkanal minimiert den Einfluß der Kornform weitestgehend.

Durch die notwendige Feinmahlung der Hauptbestandteile Kupfer, Lötzinn und Nickeleisen kommt es jedoch prinzipbedingt zu einer noch feineren Vermahlung der Edelmetalle, so daß deren Abscheidung dadurch erschwert wird, daß diese mikrofeinen Teilchen sich an andere Teilchen wieder anlagern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß die Wertstoffe mit hoher spezifischer Dichte (Edelmetalle) nicht so fein zermahlen werden, daß eine Abscheidung dieser Teilchen aufgrund der dann verstärkt eintretenden Anlagerung durch adhäsive und elektrostatische Kräfte an andere Materialteilchen stark erschwert wird.

Diese Aufgabe wird beim gattungsmäßigen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Mikrowirbelsichtermühle zur Feinzerkleinerung vorzerkleinerter bestückter Leiterplatten eingesetzt und durch einen Bypaß Material aus der Mühle entnommen, über eine Separationsvorrichtung eine oder mehrere Stofffraktionen heraussortiert und das übrige Material der Mühle wieder zugeführt. Die Separation unterschiedlicher Materialien kann nach der Korngröße, der Kornform, der spezifischen Dichte (Sieben und Sichten) und nach der Elastizität des Materials (Sprungverhalten), ggf. auch eine magnetische Abscheidung ferromagnetischer Teile, erfolgen. Der Materialaustrag über die Sichterluft wird dadurch nicht berührt. Für die Leiterplattenverarbeitung ist aufgrund der Miniaturisierung der elektronischen Bauelemente und der geringen Schichtdicken von Kupfer und Zinn eine Feinmahlung erforderlich, bei der das Kupfer auf etwa 80-100 µm Korngröße zerkleinert wird. Kupfer, Nickeleisen, Lötzinn und Aluminium, welche den größten Metallanteil auf bestückten Leiterplatten darstellen, sollten noch über die Sichterluft ausgetragen werden. Die Siebbarkeisgrenze engt den Bereich einer Materialabsiebung jedoch ein. Eine Sieblochung von 50-70 µm als feinstes Sieb in der Separationsvorrichtung des Bypasses führt zu akzeptablen Ergebnissen. Werden die vorzerkleinerten Leiterplatten mit hoher Gasumlaufrate zuerst grob gemahlen, die Kunststofffraktion abgetrennt und danach nur die Metallfraktion fein gemahlen, läßt sich die Produktreinheit verbessern.

Edelmetall, insbesondere Gold und Platin, ist in Steckkontakten, Kontaktstiften, Relais, etc. enthalten, meist massiv oder als Schicht.

Mit zunehmender Entwicklung der Herstellungstechnologien wurden später die Edelmetalle nur noch direkt auf die Kontaktflächen aufgebracht, wo sie als 0,02-0,5 mm dicke Schichten zu finden sind. Außerdem sind in elektronischen Bauelementen, insbesondere Halbleiterchips und Transistoren, Bonddrähtchen aus Gold mit etwa 20 µm Durchmesser und feinste aufgedampfte Goldschichten zu finden. In einigen Spezialkondensatoren ist Tantal enthalten.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen vornehmlich in der Senkung der Verluste bei der Rückgewinnung der vorstehend genannten Edelmetalle und in der Erhöhung des Materialdurchsatzes durch vorzeitiges selektives Abscheiden von Materialstücken, deren weitere Zerkleinerung nicht erwünscht ist. Zudem ist die Herstellung verschiedener Metallpulver bzw. Metallgranulate möglich, die sich aufgrund homogener Korngrößenverteilung hervorragend für eine qualitativ hochwertige Separation der einzelnen Metalle eignen. Verbundmaterialien werden sauber voneinander getrennt. Die Metallteilchen werden verkugelt. Allein schon durch die mögliche Herstellung hochwertigen Kupfer- und Nickeleisenpulvers, welches als Sinterwerkstoff direkt einsetzbar ist, wird das Verfahren rentabel. Eine energieaufwendige Versprödung des Materials z. B. durch flüssigen Stickstoff ist nicht notwendig. Ebenso kann aus dem Zinngranulat sehr leicht neuwertiges Lötzinn hergestellt werden, indem es geschmolzen und gefiltert wird. Durch die schonende Zerkleinerung treten keine chemischen Materialveränderungen auf. Es kann auch feuchtes Material verarbeitet werden, was beim Mahlprozeß sehr schnell getrocknet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit mehreren Steuer- und Regelmechanismen ausgestattet werden, so daß sie mit verschiedensten Materialien beschickt werden kann, so z. B. mit Autoshredderrückständen, Hochofenschlacken und anderen metallhaltigen Verbundmaterialgemischen sowie zur Feinstmahlung bereits gereinigter Metallpulver , etc. Auch das "Entmischen" von Legierungen ist begrenzt möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Mikrowirbelsichtermühle mit in den Bypaß eingebauter Separationsvorrichtung sowie dazugehörige Feststoffabscheidezyklone und Filter,

Fig. 2a, 2b, 2c die Prallkante zur Regulierung der Mahlgutentnahme aus der Mühle,

Fig. 3 Drehschieber zur Verschiebung der Ausgangsöffnung der Mühle zur Steuerung der mittleren Korngröße des Mahlgutes bei konstantem Luftdurchsatz.

Der Bypaß an der Mühle (1) wird so ausgebildet, daß durch einen Kanal (11) Material aus der Mahlkammer aus dem Bereich der Mahlbahn, d. h. dem Zwischenraum zwischen Rotor (16) und Stator (15), durch dessen eigene kinetische Energie, unterstützt durch den Luftstrom, herausgeführt wird und dieser Kanal einen geschlossenen Kreislauf bildet (11, 2, 19), indem er von unten im Bereich der Rotorachse wieder in die Mühle mündet (19). Die Anordnung des Bypasses in dieser Form gewährleistet eine hohe Luftdruckdifferenz zwischen Materialentnahme- (11) und -zuführungspunkt (19) und die problemlose Förderung des Mahlgutes, da in diesem Zusammenhang die Mühle (1) als Radialgebläse fungiert. Der Materialentnahmekanal (11) kann beliebig zur Mahlbahn angeordnet sein, so z. B. tangential, sekantiell oder senkrecht. Durch Vergrößerung des Winkels zwischen Materialentnahmekanal (11) und Mahlbahn läßt sich der dynamische Luftdruck im Bypaß sowie die kinetische Energie des Mahlgutes und der Materialdurchsatz verringern. Bei nicht tangentialer Anordnung des Kanales (11) ist die Kante, auf die das Gut aus der Mahlbahn vor Eintritt in den Kanal mit hoher Geschwindigkeit trifft, als Prallkante (9) auszubilden. Wird diese Kante (9) von außen verstellbar ausgebildet, so daß man den Reflektionswinkel des auftreffenden Mahlgutes variieren kann, ist eine Regelung des Materialdurchsatzes auf diesem Wege begrenzt möglich, ohne den Luftdurchsatz stark zu beeinflussen. Außerdem kann auf diesem Wege verhindert werden, daß größere, noch unzerkleinerte Teile in den Bypaß gelangen, indem man das aufprallende Mahlgut in Richtung des Mahlraumes lenkt und in den Bypaß nur kleinere Teilchen durch die Luftströmung mitgerissen werden. (Siehe Fig. 2a, 2b und 2c)

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in dem Bypaß eine Separationsvorrichtung (2) vor. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt eine Separation nach der Korngröße und der spezifischen Dichte. Diese Separationsvorrichtung besteht aus einem Festkörperabscheidezyklon (13), einer Siebmaschine (14, 22) und einem Windsichterkanal (21). Der Zyklon (13) sorgt dafür, daß das Mahlgut von dem tragenden Gasstrom getrennt wird und auf ein darunter angeordnetes Sieb (14) rieselt und somit über der Siebfläche eine gasströmungsberuhigte Zone besteht. Das Sieb (14) wird durch einen Vibrationsmotor (22) bewegt. Der Siebüberlauf wird in einen Sichter (21) mit der in dem Bypaß herrschenden Gasströmung einem weiteren Trennprozeß unterzogen, wobei größere, schwerere kompakte Partikel (z. B. aus Stahl oder Kupfer) von dem durch den Materialrückführungskanal (19) in die Mühle zurückbeförderten Verbundmaterial abgeschieden werden. Diese Form der Metallabscheidung erhöht den Materialdurchsatz beträchtlich und verhindert die energetisch aufwendige, verschleißintensive und unsinnige Feinzerkleinerung von Stahlstücken in der Mühle. Der gesamte Bypaß mit eingebauter Separationsvorrichtung bildet ein gasdicht geschlossenes System. Aussortiertes Material wird über Druckschleusen (23), z. B. Zellenradschleusen, ausgetragen. Durch die Rotation der Mühle (1) entsteht ein geschlossener Gaskreislauf. Durch Rückführung der Sichterluft vom Materialaustrag (12) der Mühle nach erfolgter Mahlgut- (3) und Staubabscheidung (4) über einen Kanal (25) kann ein weiterer Gaskreislauf geschlossen werden, was dazu führt, daß in dem Windsichter (21) und dem Materialrückführungskanal (19) der höchste Gasdurchsatz des gesamten Systems herrscht und außerdem der Abgasvolumenstrom bedeutend verringert werden kann.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung setzt voraus, daß ein Teil des zerkleinerten Materials über einen konstanten Trägergasstrom nach oben aus der Mühle ausgetragen wird, wie das vom Prinzip der Sichtermühle vorgesehen ist. Dazu dienen ein Radiallüfter (5) und ein Kanal (12), der zu den Abscheidezyklonen (3, 4) führt. Dadurch ist der Feinkornanteil im Bypaß sehr gering und beschränkt sich überwiegend auf die Stoffe mit hoher spezifischer Dichte (Edelmetalle). Durch geeignete Wahl der Sieblochung im untersten Sieb ist nun ein Abtrennen dieser Feinkornfraktion möglich. Unterstützt werden kann die Ausbildung der von unten nach oben gerichteten Trägergasströmung in der Mühle (1) durch den Einsatz eines weiteren Radiallüfterrades (18) unter der ersten Mahlstufe, was gleichzeitig zu einer besseren Verteilung des über eine Schnecke (17) in den Bereich der Rotorachse eingebrachten Mahlgutes führt. Einseitiger Verschleiß der Statormahlplatten (15) tritt somit nicht mehr auf.

Es sind verschiedene Variationen der Siebvorrichtung möglich. In Fig. 1 ist ein einfaches Rundsieb (14) mit zwei Siebdecks, mit einem Vibrationsmotor (22) ausgestattet, dargestellt. Es ist der Einsatz mehrerer Siebdecks möglich. Auch die Beschickung des Siebes über eine Druckschleuse ist eine Variante.

Zur Flexibilität des Systems, auch zum Durchsatz veränderten Ausgangsmaterials werden verschiedene Steuermechanismen vorgesehen. Mit der Drosselklappe (10) im Materialentnahmekanal (11) lassen sich Gasvolumenstrom und Materialdurchsatz im Bypaß begrenzen. Die Gasströmung zum Materialaustrag und (damit die mittlere Korngröße) aus der Mühle ist über die Drehzahl des Lüfters (5) und über eine weitere Drosselklappe (24) steuerbar. Ggf. kann durch kontinuierliche Messung des dynamischen Druckes ein Regelkreis aufgebaut werden. Der komplette Gasstrom wird über eine Klappe (20) im Windsichter (21) gesteuert, wobei die Trenngrenze des Sichters eingestellt wird. Zur Beeinflussung der Korngröße des Mahlgutes, unabhängig von der Windströmung im Austragskanal (12), wird die Austragöffnung so ausgebildet, daß ihr Abstand zur Rotorachse verstellbar ist. Das kann mit einem Drehschieber (7) mit spiralförmiger Öffnung erreicht werden. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Der Drehschieber (7) wird so angeordnet, daß das Mahlgut zuerst die am Rotor (16) befestigten Sichterfinger (8) passieren muß und dann durch eine radial angeordnete Öffnung im Deckel des Mühlengehäuses (15) und durch die Aussparung des Drehschiebers (7), der jeweils nur einen Teil des Mühlenausgangs freigibt, in den Austragskanal (12) geblasen wird.

Eine weitere Möglichkeit der Separation ist die Ausbildung eines Feinkornsiebes als Luftherd, indem die Luft von unten durch das Sieb strömt, das daraufliegende Material selektiv in Schwebe gehalten wird und durch geeignete Schwingbewegungen des leicht geneigten Siebes eine selektive Förderung von Materialien unterschiedlicher spezifischer Dichte erfolgt und schweres Feinkorn (z. B. Edelmetall) durch die Siebmaschen fällt.

Bei der Ausbildung des Sichterraums sind verschiedene Variationen möglich. In jedem Fall kann die Windsichtung durch die im Bypaß vorhandene Luftströmung erfolgen. Der einfachste Fall wird in Fig. 1 dargestellt. Ein Zick-Zack-Kanal (12) wird so angeordnet, daß von unten die Luftströmung in den Kanal eintritt, durch ihn hindurch über den Materialrückführungskanal (14) in die Mühle (1) strömt, während das Material von oben in den Zick- Zack-Kanal (21) fällt und dort selektiv von der Luftströmung mitgerissen wird.

Wird nur trockenes Material verarbeitet, ist ein geschlossener Luft- oder Schutzgaskreislauf möglich, was den Bedarf an Filtertechnik (6) stark begrenzt. Die thermische Belastung wird damit jedoch auch höher und es erfolgt häufig dennoch eine Dampfanreicherung in der Luft. Beides zusammen kann bei entsprechendem Material zur Bildung von Säuren oder Laugen führen. Aus diesem Grund sollte auf einen begrenzten Gasaustausch nicht verzichtet werden. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel sieht eine Regulierung der Frischluftzufuhr (27) des Systems vor. Rückschlagklappen (28) sind vorgesehen, wenn staubbelastete Frischluft aus einer Absauganlage dem System über den Frischluftkanal (29) zugeführt wird. Wird mit Luft als Trägergas gearbeitet, muß die Mahlanlage gegen Staubexplosionen und Brände abgesichert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kommt eine druckstoßfeste Ausführung mit Schnellschlußschiebern (26) und Zellenradschleusen (23) zur Anwendung. Es sind auch andere explosions- und brandunterdrückende Maßnahmen möglich.

Claims (13)

1. Verfahren zur Materialseparation metallhaltiger Verbundmaterialien, insbesondere bestückter Leiterplatten, unter Verwendung einer Mikrowirbelsichtermühle, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Bypaß kontinuierlich oder diskontinuierlich Mahlgut aus der Mühle entnommen und einer Separationsvorrichtung zugeführt wird, um Materialien mit hoher spezifischer Dichte, die, über die Sichterluft ausgetragen, für eine nachfolgende Abscheidung zu fein zermahlen werden würden und/oder andere Materialfraktionen, die nicht weiter zerkleinert werden sollen, aus der Mühle zu entfernen und das übrige Material mittels einer in dem Bypaß herrschenden Luftströmung der Mühle wieder zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß so gestaltet wird, daß an einer Stelle im Bereich der Mahlbahn der Mühle (1) Material durch eigene kinetische Energie und/oder eine durch die Mühle (1) erzeugte Luftströmung über einen Kanal (11) in eine, auch mehrstufige, Separationsvorrichtung (2) geleitet wird, die in diesen Kanal eingebaut ist, das herauszusortierende Material durch Druckschleusen (23) diesem System entnommen wird, und das übrige Material in der Nähe der Rotorachse im unteren Bereich der Mühle wieder zugeführt wird (19).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Materialentnahmestellen im Bereich der Mahlbahn existieren und/oder mehrere Separationseinrichtungen in diese Kanäle eingebaut sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Separationseinrichtung ein Siebsichter ist, bei dem der Siebüberlauf eines mit einem Vibrationsmotor (22) angetriebenen Siebes (14) einer Windsichtung mit der im Bypaß herrschenden Luftströmung zugeführt wird und auf dessen Siebfläche (14) das Mahlgut mittig beschickt wird und eine gasströmungsberuhigte Zone besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gasströmungsberuhigte Zone durch einen über dem Sieb (14) angeordneten Zyklonabscheider (13) geschaffen wird, in dessen oberen Bereich das Material tangential eingeblasen wird, so daß ein nach unten strebender Wirbel entsteht und sich das Material in dem trichterförmigen Auslauf sammelt und durch die dortige Öffnung auf das Sieb (14) rieselt, während das Trägergas und leichter Feinstaub nach oben und an der Siebvorrichtung (14, 22) vorbei strömt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Siebdecks vorhanden sind und das ausgesiebte Material der Vorrichtung mittels Druckschleusen entnommen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich am trichterförmigen Auslauf des Zyklonabscheiders (13) eine Druckschleuse befindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereich der Mahlbahn in der Mühle (1) vor dem Materialentnahmekanal (11) eine verstellbare Prallkante (9) oder Prallfläche eingebaut wird, mit der es möglich ist, den Reflektionswinkel des auftreffenden Mahlgutes zu verändern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Separationsvorrichtung aus mehreren Stufen besteht, in denen jeweils ein Teil des Materials abgeschieden wird und die im Bypaß herrschende Luftbewegung den Abscheideprozeß unterstützt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypaß Drosselmechanismen zur Regulierung des Luftdurchsatzes (10) und/oder der Sichterluftgeschwindigkeit (20) vorhanden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Sichterstufen im Bypaß jeder Sichterkanal einzeln in seiner Windgeschwindigkeit reguliert werden kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Mühlenausgangsöffnung zur Rotorachse durch geeignete Schieber (7) verändert werden kann.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (7) aus einem runden Blecheinsatz mit einer spiralförmigen Öffnung besteht, der direkt auf dem Deckel des Stators vor dem Materialentnahmekanal (12) aufsetzt wird und immer nur einen Teil der radial angeordneten, sich über einen großen Teil des Radiuses der Mühle erstreckenden, Auslaßöffnung freigibt.