DE4222119A1 - Vorrichtung und Verfahren zur naßmechanischen Aufbereitung von Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur naß­ mechanischen Trennung von Feststoffgemischen, insbesondere von Kunst­ stoffgemischen, nach ihrer Dichte in einer Trennflüssigkeit - wobei die Dichte der Trennflüssigkeit so gewählt ist, daß sie zwischen den Dichten der zu trennenden Feststoffe liegt, so daß ein Schwimmgut und ein Sinkgut erhalten wird - im Zentrifugalfeld mit einem rotierenden Behälter, der mit Öffnungen für den Eintrag des zu trennenden Feststoffgemisches und für den Austrag der getrennten Feststoffe und der Trennflüssigkeit versehen ist, und mit einer im Behälter angeordneten rotierenden Austragsvorrich­ tung für die Feststoffe, vorzugsweise einer rotierenden Transportschnecke.

Die naßmechanische Trennung von Feststoffen nach ihrer Dichte in einem Zentrifugalfeld eines rotierenden Behälters ist aus der US-PS 2,528,974 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden Erze nach ihrer Dichte in einer als Zentrifuge ausgebildeten Vorrichtung getrennt, wobei durch Varia­ tion der Trennflüssigkeitsdichte das Erz in mehrere Dichtestufen zwischen den Endwerten von kleiner 4,0 g/cm³ bis größer 7,2 g/cm³ getrennt wird. Die hierzu verwendete Zentrifuge besitzt als Austragsvorrichtung zwei auf einer Welle angeordnete gegenläufig gewendelte Transportschnecken, die das Schwimmgut zu einer Seite und das Sinkgut zur anderen Seite der Zen­ trifuge fördern. Die Austrittsöffnung für die Trennflüssigkeit befindet sich neben der Austrittsöffnung für das Schwimmgut gleichfalls an einem Ende der Zentrifuge.

Nachteilig bei dieser durch die US-PS 2,528,974 bekannten Trennvorrich­ tung ist die aufwendige Konstruktion der Austragsvorrichtung, die durch die gleichzeitige gegenläufige Wendelung der Transportschnecken zu un­ erwünschten Turbulenzen in der Trennflüssigkeit führt sowie die Fehlaus­ träge an Schwimmgut am Sinkgutaustrag, bedingt durch die örtliche Nähe der Aufgabeöffnung für die Erzsuspension zur Austrittsöffnung für das Sinkgut, sowie die Fehlausträge an Schwimmgut am Trennflüssigkeitsaus­ trag, der unmittelbar neben dem Schwimmgutaustrag angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur naß­ mechanischen Trennung von Feststoffen nach der Dichte in einem Zentri­ fugalfeld zu schaffen, die bzw. das bei hoher Trennschärfe die genannten Nachteile des bekannten Verfahrens mindert.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 und verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsmäßige Ausgestaltung der Austragsvorrichtung mit einer Stauscheibe, die den Bereich des Sinkgutaustrags vom Bereich des Schwimmgutaustrags räumlich trennt und mit der Maßnahme, die Stau­ scheibe zwischen der Aufgabeöffnung für das zu trennende Feststoffge­ misch und der Austragsöffnung für das Sinkgut anzuordnen, wird eine voll­ ständige Trennung des Schwimmguts vom Sinkgut erreicht.

Durch die Anordnung der Austragsöffnung für die Trennflüssigkeit in den Bereich des Austrags für das Schwimmgut wird der Schwimmguttransport in Richtung seiner Austragsöffnung durch die Strömungskräfte der in die gleiche Richtung strömenden Trennflüssigkeit unterstützt. Der bei dieser Anordnung in der bekannten Trennvorrichtung der US-PS 2,528,974 auf­ tretende Nachteil, daß Schwimmgut mit in den Trennflüssigkeitsaustrag gelangt, wird jedoch durch die erfindungsgemäße Anordnung eines konus­ förmigen Siebteils, das den Sortierbereich vom Bereich des Trennflüssig­ keitsaustrags trennt, verhindert.

Durch das zusätzliche Einbringen von Trennflüssigkeit, die erfindungsge­ mäß auf das Schwimmgut aufgedüst wird, wird erreicht, daß das Schwimmgut erneut in die Trennflüssigkeit eintaucht, so daß anhaftendes Sinkgut abgewaschen wird. Daneben werden durch die somit vergrößerte Menge an Trennflüssigkeit die den Schwimmguttransport unterstützenden Strömungskräfte verstärkt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Austragsvorrichtung - vorzugsweise eine Transportschnecke - geteilt und jeder Teil der Trans­ portschnecke mit unterschiedlicher Wendelung versehen, so daß bei glei­ cher Drehrichtung und Drehzahl der Austragsvorrichtung ein weitgehender turbulenzfreier Transport der getrennten Feststoffe zu den in entgegenge­ setzter Richtung angeordneten Austragsöffnungen erreicht wird. Es ist aber auch möglich, die geteilte Austragsvorrichtung mit unterschiedlicher Rota­ tionsdrehzahl anzutreiben, um auch bei unterschiedlichen Masseverhältnis­ sen von Sinkgut und Schwimmgut die Trennung optimal ohne Verlust an Trennschärfe und Durchsatz durchführen zu können.

Weiterhin ist es gemäß der Erfindung auch möglich, die dem Bereich des Schwimmgutaustrags zugeordnete Transportvorrichtung zunächst ohne und erst dort, wo das Schwimmgut über den konusförmigen Siebteil ge­ führt wird, mit Schneckenwendeln auszugestalten. Der Schwimmguttrans­ port wird dann nur durch Verdrängung aufrechterhalten. Gleichzeitig kön­ nen anstelle der Schneckenwendeln erfindungsgemäß pflugscharförmige Paddel mit der Schneckentrommel verbunden sein, die mit ihren Spitzen in die Suspension aus Trennflüssigkeit und Feststoffgemisch eintauchen, und dabei das Schwimmgut erfassen und erneut in die Suspension drücken, wodurch am Schwimmgut anhaftendes Sinkgut zusätzlich abgetrennt wer­ den kann.

Durch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die voneinander getrennten Feststoffe vor ihrem Austrag aus der Trennvorrichtung durch eine Waschung mit einer geeigneten Flüssigkeit von der anhaftenden Trennflüssigkeit zu reinigen. Zu diesem Zweck ist die Austragsvorrichtung mit Einlaßöffnungen für die Einleitung einer Wasch­ flüssigkeit versehen und die äußere Mantelfläche des rotierenden Behälters der Trennvorrichtung unmittelbar vor den Feststoffaustragsöffnungen als Sieb ausgebildet, durch dessen Öffnungen die von der Waschflüssigkeit verdrängte Trennflüssigkeit hindurchtreten kann. Die ausgewaschene Trennflüssigkeit, die mit der Waschflüssigkeit verdünnt ist, wird dann über entsprechend angeordnete Austräge getrennt von der übrigen Trennflüssig­ keit ausgetragen.

Erfindungsgemäß kann sowohl der Behälter als auch die Austragsvorrich­ tung nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzt sein. Auf diese Weise kann die Trennvorrichtung unterschiedlichen Betriebsbedingungen - verursacht durch unterschiedliche Feststoffgemische, Änderung des Fest­ stoffgehaltes der Aufgabesuspension und Änderung der Aufgaberate durch Verlängerung, Verkürzen oder auch Weglassen einzelner Arbeitsbereiche, wie beispielsweise Aufgabebereich, Bedüsungsbereich, Waschzone - opti­ mal angepaßt werden. Dabei ist es auch möglich, zusätzlich neue Bauteile einzufügen, wie beispielsweise ein konisches Siebteil in den Austragsbe­ reich des Sinkgutes, so daß der Trennbehälter über seine gesamte Länge zylindrisch gebaut werden kann.

Beim Betrieb der Trennvorrichtung üben hohe Zentrifugalbeschleunigungen, die mehr als 300×g vorzugsweise mehr als 800×g betragen, extreme Kräfte auf die Feststoffteilchen aus, wobei die resultierenden Kräfte je nach der Dichte der Feststoffteilchen radial nach innen oder nach außen wirken. Auf diese Weise werden nicht nur die Feststoffe voneinander getrennt, sondern es werden auch feinste Gasblasen und auch feinstkörniger Schmutz, die eventuell an den Oberflächen der Feststoffteilchen haften, von diesen abgerissen. Auch die Trennflüssigkeit wird weitgehend von Schwebeteilchen befreit, so daß bei der Rückführung der Trennflüssigkeit stets saubere Trennflüssigkeit vorhanden ist und keine unerwünschten Kreisläufe von feinsten Schwebeteilchen, die die Dichte der Trennflüssig­ keit verändern, entstehen können. Hierdurch ergeben sich Reinheiten der getrennten Produkte, die bisher mit mechanischen Methoden nicht erzielt werden konnten.

Nachfolgend wird die Erfindung an einer möglichen Ausführungsform an­ hand einer schematischen Zeichnungsfigur näher erläutert.

Die Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine als Voll­ mantel-Schneckenzentrifuge mit Siebteilen ausgebildete Trennvorrichtung.

Gemäß der Zeichnungsfigur besteht die Trennvorrichtung (10) aus einem zylindrischen an einem Ende konischen Behälter (11). Innerhalb des Behäl­ ters (11) befindet sich eine zweiteilige Transportschnecke (12, 12′) mit Schneckenwendeln (23′, 23) zum Austrag des Sinkgutes (13) und mit Schneckenwendeln (17) zum Austrag des Schwimmgutes (25). Durch un­ terschiedliche Gestaltung der Schneckenwendel (äußere Durchmesser und gegenläufige Wendeln) werden das Sinkgut (13) und das Schwimmgut (25) zu entgegengesetzt angeordneten Austragsöffnungen (14, 15) transpor­ tiert: das Sinkgut (13) zu einer oder mehreren Austragsöffnungen (14), das Schwimmgut (25) zu einer oder mehreren Austragsöffnungen (15). Die vom Sinkgut und vom Schwimmgut abgetrennte Trennflüssigkeit (18) wird über eine oder mehrere Überlaufrohre (19) im Bereich des Schwimmgutaus­ trags (15) ausgetragen.

Eine Stauscheibe (20) verhindert, daß während des Trennvorgangs Schwimmgut in den Austragsbereich für das Sinkgut gelangen kann. Damit die vor der Stauscheibe (20) für den Transport des Sinkgutes angeordneten Wendeln (23′) nur Sinkgut und kein Schwimmgut erfassen, sind diese Wendeln (23′) ringförmige ausgebildet mit Durchlässe für das Schwimm­ gut. Das Schwimmgut (25) wird durch die Strömungsverhältnisse in der Trennvorrichtung und durch die Schneckenwendel (17) über ein konusför­ miges Siebteil (16) geführt, wodurch das Schwimmgut von anhaftender Trennflüssigkeit weitgehend befreit wird und wodurch verhindert wird, daß auch Schwimmgut (25) in der unterhalb des konischen Siebteils (16) ange­ ordneten Austragsöffnung (19) für die Trennflüssigkeit gelangt.

Zwischen der Austragsöffnung (15) für das Schwimmgut (25) und der Aufgabeöffnung (22) in der Schneckentrommel für das zu trennende Fest­ stoffgemisch befinden sich Öffnungen (21) in der Schneckentrommel, durch die auf das Schwimmgut zusätzlich Trennflüssigkeit gedüst wird.

Unmittelbar vor den Feststoffaustragsöffnungen (14, 15) ist die Mantelflä­ che des Behälters (11) als Sieb (26, 26′) ausgebildet. In diesem Bereich be­ finden sich Öffnungen (27, 27′) in der Schneckentrommel, durch die Waschflüssigkeit zugeführt werden kann.

Im Betrieb der Trennvorrichtung (10) wird die aus den zu trennenden Fest­ stoffen (13, 25) und der Trennflüssigkeit (18) gebildete Suspension über ein axial angeordnetes Aufgaberohr (in der Zeichnung nicht dargestellt) durch eine oder mehrere in der Schneckentrommel angeordnete Öffnun­ gen (22) in den Behälterinnenraum aufgegeben. Durch die Rotation des Be­ hälters (11) und der Transportschnecke (12), wobei die Transportschnecke mit einer von der Behälterdrehzahl abweichenden Drehzahl angetrieben wird, wird die Suspension in Rotation versetzt und in der Suspension ein Zentrifugalfeld erzeugt. Infolge des Dichteunterschieds der Feststoffe und der Trennflüssigkeit sowie der wirkenden Zentrifugalkraft findet in sehr kurzer Zeit eine Trennung des Feststoffs statt, wobei der leichte Feststoff [Schwimmgut (25)] sich auf der Trennflüssigkeit (18) anordnet und der schwere Feststoff [Sinkgut (13)] zur äußeren Mantelfläche des Behäl­ ters (11) absinkt.

Das Sinkgut (13) wird nun zunächst von der Schneckenwendel (23′, 23) erfaßt und infolge des konischen Verlaufs der äußeren Mantelfläche des Behälters (11) aus der Trennflüssigkeit herausgehoben und über das zylin­ drisch ausgebildete Siebteil (26) geführt. Hierdurch findet eine weitgehende Befreiung des Sinkgutes (16) von anhaftender Trennflüssigkeit statt. Zu­ sätzlich kann das Sinkgut (13) durch Zuführung von Waschflüssigkeit über die Öffnungen (27) gewaschen werden. Anschließend wird das Sink­ gut (13) durch die Schneckenwendel (23) zur Austragsöffnung (14) geför­ dert und dort aus der Trennvorrichtung ausgetragen.

Das Schwimmgut (25) wird zunächst unmittelbar nach seinem Auf­ schwimmen mit Trennflüssigkeit (18) aus den Öffnungen (21) bedüst, so daß es teilweise wieder in die Trennflüssigkeit eingetaucht wird, wodurch anhaftendes Sinkgut abgetrennt werden kann. Anschließend wird das Schwimmgut (25) nun von der Schneckenwendel (17) erfaßt und über den konusförmigen Siebteil (16) geführt und dadurch aus der Trennflüssigkeit herausgehoben. Es findet somit eine weitgehende Abtrennung von anhaf­ tender Trennflüssigkeit statt, die durch eine nachfolgende Waschung auf dem zylindrischen Siebteil (26′) durch Zuführung einer Waschflüssigkeit über die Öffnungen (27′) weiter optimiert werden kann. Die mit Trennflüs­ sigkeit versehene Waschflüssigkeit (18) wird getrennt aufgefangen und ausgetragen (in der Zeichnung nicht näher dargestellt).

Alternativ zum Eintrag als Suspension kann auch der Feststoff mittels einer Fördereinrichtung (zum Beispiel einer Förderschnecke) in den Behälterinnen­ raum eingebracht werden, so daß er erst dort und unmittelbar vor der Trennung mit der Trennflüssigkeit vermischt wird. Es ist aber auch mög­ lich, das Aufgaberohr so zu verlängern, daß es bis in die Trennflüssigkeits­ schicht (18) reicht, falls Eigenschaften der Suspension oder der Feststoffe dies erfordern.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Trennflüssigkeit über eine oder mehrere Überlaufrohre ausgetragen. Es ist aber auch möglich, die Flüssig­ keit über stationäre oder verstellbare Wehre, wie sie in üblichen Zentrifu­ gen eingesetzt werden, auszutragen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur naßmechanischen Trennung von Feststoffgemischen, insbesondere von Kunststoffgemischen, nach ihrer Dichte in einer Trennflüssigkeit - wobei die Dichte der Trennflüssigkeit so gewählt ist, daß sie zwischen den Dichten der zu trennenden Feststoffe liegt, so daß ein Schwimmgut und ein Sinkgut erhalten wird - im Zentrifugal­ feld mit einem rotierenden Behälter, der mit Öffnungen für den Eintrag des zu trennenden Feststoffgemisches und für den Austrag der ge­ trennten Feststoffe und für die Trennflüssigkeit versehen ist und mit einer im Behälter angeordneten rotierenden Austragsvorrichtung für die Feststoffe, vorzugsweise einer rotierenden Transportschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) in axialer Richtung zwischen der Eintragsöffnung (22) für das zu trennende Feststoffgemisch und der Austragsöffnung (14) für das Sinkgut (13) eine Stauscheibe (20) angeordnet ist;
• b) in axialer Richtung zwischen der Eintragsöffnung (22) für das zu trennende Feststoffgemisch und der Austragsöffnung (15) für das Schwimmgut (25) ein konusförmiges Siebteil (16) angeord­ net ist, das den Sortierbereich vom Bereich des Trennflüssig­ keitsaustrags mit der Austragsöffnung (19) trennt;
• c) in axialer Richtung zwischen der Eintragsöffnung (22) für das zu trennende Feststoffgemisch und der Austragsöffnung (19) für die Trennflüssigkeit (18) Düsen (21) zum Einbringen einer Teilmenge Trennflüssigkeit (18) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ tragsvorrichtung so geteilt ist, daß der eine Teil der Austragsvorrich­ tung (12) mit ihrer Schneckenwendel (23′, 23) das Sinkgut (13) zur Austragsöffnung (14) an das eine Ende der Trennvorrichtung (10) und der andere Teil der Austragsvorrichtung (12′) mit ihrer Schnecken­ wendel (17) das Schwimmgut (25) zur Austragsöffnung (15) an das andere Ende der Trennvorrichtung (10) fördert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die bei­ den voneinander getrennten Teile der Austragsvorrichtung (12, 12′) mit voneinander unterschiedlicher Rotationsdrehzahl angetrieben sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung der Feststoffe vor der Austragsöffnung (15) für das Schwimmgut (25) und/oder vor der Austragsöffnung (14) für das Sinkgut (13) die Mantelfläche des Trennbehälters (11) als Sieb (26, 26′) ausgebildet ist und daß in diesem Bereich in der Schnecken­ trommel der Austragsvorrichtung (12, 12′) Öffnungen (27, 27′) für das Einbringen einer Waschflüssigkeit angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwendel (17) der Austragsvorrichtung (12′) nur in dem Bereich des Schwimmgutaustrags angeordnet ist, in dem das Schwimmgut (25) über das konusförmige Siebteil (16) und über das zylindrische Sieb (26′) geführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung zwischen der Eintragsöffnung (22) und der Schneckenwen­ del (17) pflugscharförmige Paddel mit der Schneckentrommel verbun­ den sind, die mit ihren Spitzen in die Suspension aus Trennflüssigkeit und zu trennendem Feststoffgemisch eintauchen.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) und/oder die Aus­ tragsvorrichtung (12, 12′) segmentweise nach einem Baukastenprin­ zip zusammengesetzt sind.

8. Verfahren zur naßmechanischen Trennung von Feststoffen, insbeson­ dere von Kunststoffen, nach ihrer Dichte in einer Trennflüssigkeit nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Behälters (11) so groß ist, daß im Bereich des größten radialen Abstandes der äußeren Mantelfläche des Behälters (11) von der Rotationsbehälterachse (24) eine Zentrifugalbeschleunigung von mindestens 300×g vorzugsweise von mindestens 800×g vorhanden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmgut (25) unmittelbar nach seinem Aufschwimmen mit Trenn­ flüssigkeit (18) bedüst wird, so daß es erneut in die Trennflüssig­ keit (18) eintaucht und von anhaftendem Sinkgut (13) befreit wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es ver­ wendet wird zur Trennung von Kunststoffen aus Altkunststoffgemi­ schen, die aus Hausmüll, Gewerbemüll, Elektronikschrott, Pkw-Schrott in grobstückiger Form und/oder in Form von Folien und/oder Granulaten gewonnen werden und beispielsweise Kunststoffe aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol enthalten, wo­ bei einzelne Kunststoffe oder Gruppen von Kunststoffen je nach ihrer Dichte mit Hilfe einer geeigneten Trennflüssigkeit (18), deren Dichte zwischen den Dichten der zu trennender Kunststoffe liegt, als Schwimmgut (25) oder als Sinkgut (13) aus der Trennvorrichtung (10) ausgetragen werden.