DE4300784C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung von zu entsorgenden Geräten, die Hartschaum- oder Hartkunststoffe aufweisen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung von zu entsorgenden Geräten, die Hartschaum- oder Hartkunststoffe aufweisen

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DE4300784C2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von zu entsorgenden Ge­ räten, die Hartschaum- oder Hartkunststoffe aufweisen, ins­ besondere zur emissionsfreien Rückgewinnung von Fluorkoh­ lenwasserstoff aus Polyurethanschaumisolierungen und ande­ ren Bestandteilen, insbesondere von Kühlgeräten und Kühl­ schränken, wobei der Hartschaum- oder die Hartkunststoffe zusammen mit den übrigen Geräteteilen in einer Zerkleine­ rungseinrichtung zerkleinert werden und wobei die Zerklei­ nerung in einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen Raum erfolgt.
In der DE 39 33 811 A1 ist ein derartiges Verfahren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens beschrie­ ben.
Aus Umweltschutzgründen wird bei diesem vorbekannten Stand der Technik das entweichende Fluorkohlenwasserstoff­ gas, kurz FCKW genannt, aufgefangen, in einer Kondensie­ rungseinrichtung verflüssigt und auf diese Weise umwelt­ freundlich zurückgewonnen. Das darin beschriebene Verfah­ ren und die Anlage hierzu ist jedoch noch relativ aufwen­ dig.
Aus der EP 0 433 638 A2 sind ein Verfahren und eine Anlage zum Entsorgen von teilentsorgten Kühlgeräten be­ kannt. Dazu ist ein gasdicht schließbares, unter Unter­ druck betreibbares Entsorgungssystem vorgesehen, in dem eine mehrstufige Zerkleinerungsanlage zur Zerkleinerung der Kühlgeräte sowie ein Mahlwerk zur getrennten Vermah­ lung des in den Kühlgeräten enthaltenen und bei der Erst­ zerkleinerung freigesetzten Schaums vorgesehen sind.
Der für Kühlgeräte hier zu treibende Zerkleinerungs­ aufwand ist erheblich.
Aus der DE 39 11 596 A1 ist eine Hammermühle bekannt, die ein etwa zylindrisches Mühlengefäß mit vertikal darin angeordnetem Rotor aufweist. Der Rotor trägt eine Serie übereinander jeweils an dem Rotor beweglich gelagerter Schlagwerkzeuge, die in mehreren Etagen übereinander an­ geordnet sind. Jedes Schlagwerkzeug ist für sich beweglich gelagert, wobei die Schlagwerkzeuge untereinander nicht verbunden sind.
Eine solche Hammermühle bewirkt die Zermahlung des Mahlguts durch Zerschlagen desselben.
Außerdem ist aus der DE 35 45 828 A1 eine Mühle bekannt, bei der das Mahlgut in einem Mühlengefäß durch Trägergas so stark verwirbelt wird, dass die gegenseitigen Zusammen­ stöße des Mahlguts eine Vermahlung desselben bewirken.
Diese Mühle kommt ohne Schlagwerkzeug aus. Allerdings muss die Mahlenergie über einen Trägergasstrom aufgebracht wer­ den.
Aus der US-PS 3356016 ist außerdem eine Hammermühle mit einem Rotor bekannt, dessen Drehachse horizontal orientiert ist. An dem Rotor hängen über seinen gesamten Umfang und seine gesamte axiale Länge verteilt jeweils kurze Kettenabschnitte, die den gesamten Innenraum des Mühlengefäßes durchstreifen.
Diese Art von Mühlen stößt auf Probleme bei sehr grobstückigem Mahlgut, das weder durch die von den Ketten­ gliedern definierten Öffnungen noch durch Zwischenräume hindurch treten kann, die die Kettenglieder mit der Wan­ dung des Mühlengefäßes festlegen. Das Zerkleinern von gan­ zen, nicht vorzerkleinerten Kühlschränken oder derglei­ chen, ist mit dieser Mühle nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, auf umweltfreundliche und rationelle Weise, eine Zer­ kleinerung des zu entsorgenden Gesamtproduktes für eine nachfolgende Trennung bzw. Sortierung zu erreichen.
Außerdem soll bei Vorhandensein von Polyurethan oder anderen Kunststoffen auch eine saubere Rückgewinnung der dabei entstehenden Gase, insbesondere von Fluorkohlenwas­ serstorf, möglich sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zerkleinerungseinrichtung nach dem Mühlensystem arbeitet, wobei die Zerkleinerung unter anderem durch eine Bewegung des Mahlgutes untereinander erfolgt, und wobei im wesentlichen die folgenden Verfahrensschritte vorgenommen werden:
  • a) Befüllen der Zerkleinerungseinrichtung mit dem zu zermahlenden Gut;
  • b) Inertisieren des Innenraumes der Zerkleinerungs­ einrichtung;
  • c) Vermahlen des zu zerkleinernden Gutes;
  • d) Evakuieren des Inertgases und von bei der Vermah­ lung entstehenden Gasen;
  • e) Austragen des zerkleinerten Mahlgutes.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt auf ra­ tionelle Weise und sehr umweltschonend eine emissionsfreie Zerkleinerung des zu entsorgenden Gesamtgutes.
Im Unterschied zu bekannten Verfahren und Vorrichtun­ gen, bei denen die Zerkleinerung von zu entsorgenden Gerä­ ten durch Schneideeinrichtungen und durch eine Siebung erfolgt, wird nunmehr unter anderem eine Zerkleinerung durch eine Bewegung des Mahlgutes untereinander und eine daraus resultierende Reibung vorgenommen.
Neben einer Zerkleinerung von Hartschaumkunststoffen, wie insbesondere Polyurethanhartschaum, kann das erfin­ dungsgemäße Verfahren auch zum Granulieren von Hartkunst­ stoffabfällen, z. B. Joghurtbechern, Blumentöpfen, Compu­ tergehäusen, Polystyrol oder anderen Hartkunststoffformteilen erfolgen, welche z. B. mit Metall im Verbund sind und nicht mit bekannten Zerkleinerungseinrichtungen zer­ kleinert werden können.
Versuche in der Praxis haben gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die auftretenden unter­ schiedlichen Bruchcharakteristiken des Mahlgutes unter­ schiedliche Bruchstücke mit den verschiedensten Größen entstehen, wodurch z. B. eine nachfolgende Sortierung durch Siebung und/oder Windsichtung möglich wird. So hat sich z. B. herausgestellt, dass Polyurethane auf Korngrößen von weniger als 0,2 mm vermahlen werden können, auch wenn sie durch Fremdstoffe, wie z. B. Metalle, Steine, Schmutz oder dergleichen verunreinigt sind, wobei dies in einem ein­ zigen Arbeitsgang erfolgen kann.
Die Vermahlung erfolgt durch Schlagwerkzeuge und die Bewegung des Mahlgutes untereinander, wobei gleichzeitig auch eine Zentrifugalbewegung ausgenutzt wird.
Die Vermahlung selbst erfolgt in einem geschlossenen Raum, wobei z. B. durch einen erwärmten, gasförmigen Stickstoff eine Inertisierung des Innenraumes der Zer­ kleinerungseinrichtung erfolgt. Die Vermahlung selbst kann unter erhöhten Temperaturen, z. B. zwischen 50 bis 80°C vorgenommen werden, wodurch eine bessere Ausgasung er­ reicht wird. Andererseits sind diese Temperaturen noch zu niedrig, als dass die Gefahr eines Auftretens von schädli­ chen Zersetzungsprodukten besteht
In vorteilhafter Weise wird man eine Vermahlung der Polyurethanbestandteile auf weniger als 2 mm, noch mehr bevorzugt auf Korngrößen von kleiner als 0,5 mm vornehmen. Beste Werte haben sich bei einer Korngröße von unter 0,2 mm ergeben.
Grundsätzlich ist eine Vermahlung der Kunststoffe auf eine Größe, die kleiner oder gleich der Zellgröße der Kunststoffstruktur entspricht, am vorteilhaftesten, denn dabei lässt sich eine Ausgasung, z. B. bei Polyurethan, am besten durchführen.
Bei einer derartigen Vermahlung lässt sich auch hin­ terher eine einfache und rationelle Trennung des Polyu­ rethangranulates von den übrigen Mahlgut, z. B. durch einen Windsichter, vornehmen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens be­ steht darin, dass hierfür eine Mühle als Zerkleinerungs­ einrichtung mit Schlagwerkzeugen vorgesehen ist, wobei die Mühle gegenüber der Umgebungsluft ab geschlossen ist, mit einer Beschickungsöffnung für das Mahlgut, einem Austrags­ schacht für das vermahlene Gut und mit einer Absaugleitung für Inertgas und gasförmiges Mahlgut, insbesondere von Fluorkohlenwasserstoff.
In der erfindungsgemäßen konstruktiven Gestaltung ist vorgesehen, dass die Schlagwerkzeuge aus einer Vielzahl von biegsam oder gelenkig miteinander verbundenen Einzel­ schlaggliedern bestehen.
Als Schlagglieder sind z. B. Ketten geeignet, die mit einem Ende im Bereich einer zentralen rotierenden Nabe angeordnet sind.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass im Inneren der Mühle eine Mem­ brane angeordnet ist, die den Platz der abzusaugenden Inertluft einnimmt. Die Membrane dient dazu, einen zu ho­ hen Unter druck sowie eine Verdünnung der Abluft durch Spülgas bzw. nachströmende Luft auszuschließen. Hierzu wird aus einer gesonderten Kammer eine Membrane einge­ saugt, welche den Platz der abzusaugenden Inertluft ein­ nimmt.
Um einen sauberen Austrag des zerkleinerten Mahlgutes zu erhalten, ohne die Gefahr eines Herausschleuderns von Material, kann in einer Weiterbildung der Erfindung vor­ gesehen sein, dass sich an die Austragsöffnung eine Prall­ wand anschließt. Die Prallwand fängt die Stopenergie ab und sorgt dafür, dass das Mahlgut seine Geschwindigkeit verliert und dann - gegebenenfalls nach einer entsprechen­ den Umleitung - nach unten ausgetragen werden kann.
Im allgemeinen wird man an die Zerkleinerungseinrich­ tung einer Sortiereinrichtung anschließen, wobei man diese mehrstufig ausbilden wird, um eine saubere und möglichst sortierte Trennung der unterschiedlichen Materialien zu erreichen.
Der Betrieb kann zyklisch bzw. chargenweise erfolgen.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Zer­ kleinerungseinrichtung, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 eine weitere Seitenansicht der Zerkleinerungs­ einrichtung nach der Fig. 1 aus anderer Rich­ tung.
Die Zerkleinerungseinrichtung ist nach Art einer Mühle als doppelwandiger Behälter 1 aufgebaut, der durch ei­ nen Deckel 2 druckdicht verschlossen werden kann. Zur Schallisolierung kann der Behälter 1 mit einer Schall­ isolierungsauflage 3 versehen sein. Der Behälter 1 be­ sitzt eine zylinderförmige Gestalt mit einer vertika­ len Längsachse, wobei der Deckel 2 sich auf der Ober­ seite befindet.
Von der Unterseite her ist eine Antriebswelle 4 in den Behälter eingeführt, wobei an dessen Ende ein Aufnah­ mekopf 5 in Form einer Nabe koaxial zur Längsachse des Behälters 1 angeordnet ist.
Die Antriebswelle 4 ist über einen Keilriemenantrieb 6 mit einem Antriebsmotor 7 verbunden, der an einer Mo­ toraufhängung 8 befestigt ist.
Der Behälter 1 ist mit Standbeinen 9 versehen, wobei zur Vibrationsdämpfung Schwingmetalle 10 zwischen den Standbeinen 9 und dem Boden vorgesehen sind.
Der Behälter 1 ist weiterhin mit einem Anschlußstutzen 11 zur Einführung von gasförmigem Stickstoff, einem Torrmeter 12 mit einem Sicherheitsventil zur Behälter­ drucküberwachung, mit einer Absaugleitung 13 zur Eva­ kuierung des Inertgases und mit einem Austragsschacht 14 versehen. Über eine hermetisch verriegelbare Be­ schickungsöffnung 15 erfolgt die Beschickung des Be­ hälters mit den zu zerkleinerten Geräten, z. B. einem Kühlschrank.
Über eine Andruckeinrichtung 16 mit einem Hebelgestän­ ge läßt sich der Deckel 2 druckdicht verschließen. Über das Gestänge der Andruckvorrichtung 16 läßt sich der Deckel im Bedarfsfalle auch wieder öffnen, wozu zur Erleichterung auch eine Deckelführung vorgese­ hen sein kann.
An dem Aufnahmekopf 5 sind als Schlagwerkzeuge wenig­ stens zwei sich gegenüberliegende Ketten 17 jeweils mit ihrem inneren Ende befestigt.
An dem Deckel ist ein Anschlußstutzen 19 angeordnet, an dem eine Membrane 18 mit ihren vorderen offenen En­ den befestigt ist. Die Membrane 18 ist an ihrem hinte­ ren Ende mit einem Seil 20 oder dergleichen verbunden. Über Umlenkrollen 21 ist das Seil zu einem Gegenge­ wicht 22 geführt, womit die Membrane 18 gespannt ist.
Die Zerkleinerungseinrichtung funk­ tioniert auf folgende Weise:
Zur Zerkleinerung und zum Zurückgewinnen von Fluorkoh­ lenwasserstoff und für ein nachfolgendes sortiertes Trennen der Bestandteile des zu zerkleinernden Gutes wird dieses in den Behälter 1 von oben her einge­ bracht. Anschließend wird über den Anschlußstutzen 11 gasförmiger Stickstoff zur Inertisierung des Behälter­ inneren eingeblasen. Nach dieser Inertisierung wird der Motor 7 aktiviert und durch die Ketten 17 wird in Verbindung mit der zentrifugischen Bewegung das einge­ brachte Mahlgut zerkleinert. Aufgrund der Wirkung der elastischen Ketten und einer Eigenbewegung und Reibung des Mahlgutes untereinander, erfolgt eine sehr weitge­ hende Zerkleinerung. Insbesondere wird eine Vermahlung von Polyurethan-Bestandteilen auf eine Korngröße von unter 0,2 mm erreicht. Die Zerkleinerung des Mahlgutes erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 50 und 80°C, wodurch eine bessere Ausgasung erreicht wird.
Nach Beendigung des Mahlvorganges bleibt die Mühle bzw. der Behälter noch geschlossen. Über die Absaug­ leitung 13 wird die Inertluft mit den freigewordenen Gasen aus der Mühle abgesaugt und zu einer nicht dar­ gestellten Kondensationseinrichtung weitergeleitet, um eine Trennung und Sammlung der gasförmigen Bestandtei­ le zu erreichen.
Um einen zu hohen Unterdruck sowie eine Verdünnung der Abluft durch Spülgas bzw. nachströmende Luft auszu­ schließen, wird über den im Deckel 2 angebrachten An­ schlußstutzen 19, an dem die Membrane 18 befestigt ist, die Membrane 18 in das Innere des Behälters 1 eingesaugt. Die Membrane 18 ist derart ausgestaltet bzw. derart elastisch, daß sie sich praktisch nahezu vollständig an die Innenwände des Behälters 1 anlegt und damit den Platz der abzusaugenden Inertluft ein­ nimmt.
Wenn das Behälterinnere auf diese Weise evakuiert ist, schaltet ein nicht dargestelltes Pumpenaggregat die Absaugung ab und das zerkleinerte Mahlgut kann über den Austragsschacht 14 nach Öffnung eines entsprechen­ den Absperrdeckels aufgetragen werden. Eine nicht dar­ gestellte Prallwand kann dabei für ein geordnetes Austragen sorgen. In einer nicht dargestellten nachge­ schalteten Sortiereinrichtung erfolgt dann die Sortie­ rung des zerkleinerten Mahlgutes durch Siebung und Windsichtung. Durch die unterschiedliche Bruchcharak­ teristik des Mahlgutes, zerkleinern sich die einzelnen Materialien zu jeweils unterschiedlichen Korngrößen. So ist eine Sortierung durch Siebung und Windsichtung möglich. Während des Austragvorganges bleibt die Mühle noch geschlossen. Lediglich der Absperrdeckel vor dem Austragsschacht ist geöffnet. Anschließend wird der Motor 7 der Zerkleinerungseinrichtung nochmals einge­ schaltet, wobei durch die Anordnung des Austrags­ schachtes 14 im unteren Bereich der Umfangswand in Folge der Zentrifugalkraft durch die Ketten 17 das zerkleinerte Material ausgetragen wird. Nach Sortieren des Rein-PUR-Pulvers aus dem Gemisch, kann dieses nochmals in einer geschlossenen Kammer auf ca. 140 bis 170°C erhitzt werden (Verweildauer ca. 1 bis 10 min.) und die dabei freiwerdenden Rest-FCKW-Gase aus der Ma­ trix (ca. 1,5 Gew.-%) abgesaugt und dem Kondensator zu­ geführt werden.
Nach einem Austrag des Mahlgutes kann das Innere des Behälters belüftet werden, wobei die Membrane 18 durch das Gegengewicht 22 wieder aus dem Inneren des Behäl­ ters 1 herausgezogen wird und in die in der Fig. 1 dargestellte Position zurückgebracht wird.
Mit der Zerkleinerungseinrichtung können die verschiedenartigsten Stoffe verarbeitet werden. Grundsätzlich ist sprödes Material selbstver­ ständlich am besten geeignet, wobei sich herausge­ stellt hat, das Verunreinigungen metallischer Art nicht besonders hinderlich sind. Derartige metallische Verunreinigungen werden im allgemeinen in größerer Form ausgeschieden, so daß sie leicht aussortiert wer­ den können.
Neben einer Verwendungsmöglichkeit zur Entsorgung von Kühlgeräten, kann die Zerkleinerungsvorrichtung auch zur Entsorgung von anderen Teilen dienen, die Polyur­ ethan aufweisen. Ein zunehmend wichtig werdendes Ein­ satzgebiet ist hierbei das Recyceln von Kfz-Teilen, wie z. B. polyurethan-geschäumte Hohlkörper mit Hart­ kunststoffhüllen, wie z. B. Armaturenbretter. Derartige Teile können ohne Vorbehandlung der darin enthaltenen metallischen Teilen verarbeitet werden, wobei gleich­ zeitig die Fluorkohlenwasserstoffe zurückgewonnen wer­ den können.
Wenn statt Polyurethan andere Hartschäume oder Hart­ kunststoffe zu entsorgen sind, kann - je nach Art der zu entsorgenden Kunststoffe - eine nachgeschaltete Kondensierungseinrichtung für die dabei entstehenden Gase entfallen. Eine Inertisierung des Inneren der Mühle wird man jedoch im allgemeinen vornehmen, um Staubexplosionen vorzubeugen. Selbstverständlich kön­ nen jedoch auch im Bedarfsfalle andere bei der Vermah­ lung entstehende gasförmigen Bestandteile zurückgewon­ nen oder entsorgt werden, wenn diese zusammen mit dem Inertgas aus dem Inneren der Mühle abgesaugt werden.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Zerkleinerung von zu entsorgenden Geräten, mit einem bezüglich einer vertikalen Längs­ achse zylinderförmigen, eine Umfangswand aufweisenden Behälter (1), der einen gegenüber der Umgebung abge­ schlossenen Raum für das Mahlgut aufweist, mit einer Antriebswelle (4), die von der Unterseite her in den Behälter (1) eingeführt ist und an deren Ende ein Aufnahmekopf (5) in Form einer Nabe koaxial zur Längsachse des Behälters (1) angeordnet ist, mit ei­ nem Antriebsmotor (7), der mit der Antriebswelle (4) verbunden ist, und mit Schlagwerkzeugen (17), die mit dem Aufnahmekopf (5) verbunden sind und die aus einer Vielzahl von biegsam oder gelenkig miteinander ver­ bundenen Einzelschlaggliedern bestehen um eine Zer­ kleinerung des Mahlgutes durch eine Bewegung des Mahlgutes untereinander und eine daraus resultierende Reibung vorzunehmen, wobei die Einzelschlagglieder auf Höhe eines unteren Bereichs der Umfangswand um­ laufen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagwerkzeuge aus wenigstens zwei Ketten (17) bestehen, die sich gegenüberliegend mit ihrem jeweils inneren Ende an dem Aufnahmekopf (5) befes­ tigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (7) mit der Antriebswelle (4) über einen Keilriementrieb (6) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Behälters (1) vertikal orientiert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) an seiner Oberseite einen De­ ckel (2) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich der Umfangswand des Behälters (1) ein Austragschacht (14) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Austragschacht (14) eine Prallwand anschließt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Innere der Mühle eine Membran (18) ein­ bringbar ist, die den Platz der abzusaugenden Inert­ luft einnimmt.
9. Verfahren zur Zerkleinerung von zu entsorgenden Gerä­ ten mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung der zu ent­ sorgenden Geräte unter Ausnutzung der von den Einzel­ schlaggliedern verursachten Zentrifugalbewegung des Mahlgutes vorgenommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei dem Mahlvorgang inertisiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas gasförmiger Stickstoff eingeblasen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Vermahlung von Polyurethanbestandteilen bei erhöhten Temperaturen auf eine Korngröße von weniger als 2 mm erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermahlung der Polyurethanbestandteile auf eine Korngröße von weniger als 0,5 mm erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermahlung in einem Temperaturbereich von ca. 50°C bis 80°C stattfindet.
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