DE4317066A1 - Verfahren zur Dekontaminierung von zerkleinerten Kunststoffabfällen für Recyclingprozesse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontaminierung von zerkleinerten Kunststoffabfällen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, die aus gefüllten und ungefüllten Thermo- und Duroplasten sowie aus Elasten bestehen können und mit Waschprozessen behandelt werden. Im Fall der Füllung dieser Werkstoffgruppen mit in der Regel chemisch inerten Stoffen aus Mineralien, Glasfasern, karbonisierten Fasern u. a., können diese für die Applikation des Verfahrens eingesetzt werden. Hierbei werden physikalisch­ chemische Prozesse angewendet, welche die anhaftenden Umweltschadstoffe und für recycelte Produkte qualitätsmindernde Komponenten von den Oberflächen größtenteils entfernen. Das Einsatzgebiet betrifft vor allem die erwähnten Werkstoffgruppen, die weitgehend sortenrein vorliegen und für die Recyclingverfahren zur Herstellung neuer Gebrauchsgüter genutzt werden sollen. Die Vorteile liegen vor allem darin, aus organischen Abprodukten neue Wertstofformulierungen erzeugen zu können, die den Neueinsatz für hochwertige Gebrauchsgüter begründen.

Es ist bekannt, daß Kunststoffabfälle der beschriebenen Art mit und ohne ober­ flächenaktive Stoffe diskontinuierlich in Großbehältern auch bei höherer Tempera­ turbeaufschlagung gewaschen werden. Hierbei werden größtenteils die mechanisch anhaftenden Stoffe entfernt. Die teilweise Entfernung organischer Schad- und techno­ logisch bedingter Hilfsstoffe ist nur auf der Basis einer mehrmaligen Wiederholung des Waschprozesses möglich, wobei der Wascheffekt nur in einer geometrischen Verdünnung der zu separierenden Komponenten verfahrensbedingt möglich ist.

Es ist einsichtig, daß eine derartige Prozeßführung hochaufwendige Arbeitsschritte bei der Be- und Entladung der Waschgüter erfordern. Da die Waschprozesse hierbei aus zeitlichen und chemischen Gründen bei Temperaturen bis 80°C durchgeführt und auch mehrmals wiederholt werden müssen, ist ein hoher Einsatz von Wärmeenergie notwendig. Es sind Waschanlagen bekannt, deren Behältervolumina bis zu einigen Hundert m³ betragen.

Die Notwendigkeit der Organisierung von Recyclingprozessen ist besonders auf den Kunststoffsektoren geboten, da hier größtenteils Mineralölprodukte eingesetzt werden. Der derzeitige Stand der Technik ist leider immer noch davon betroffen, daß sich Produkte aus recycelten Materialien als teuerer erweisen als der Einsatz von Neu­ grundmaterialien, wenn ein höherer Qualitätsanspruch besteht. Als besonders störend erweist sich hierbei ferner, daß die mechanischen, thermischen, chemischen und ästhetischen Eigenschaften von Recycelprodukten nicht an diejenigen von Neu­ produkten heranreichen. Die Folge ist, daß recycelte Kunststoffe zur Zeit nur für Produkte mit einem geringen Gebrauchswert eingesetzt werden können.

Es bleibt zu erwähnen, daß die Verwendung von organischen Lösungsmitteln aus den naheliegenden Gründen des Umweltschutzes und der hohen Kostenlage nicht in Betracht kommt.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die dem beschriebenen Stand der Technik anhaftenden Mängel technischer und ökonomischer Art in der Weise zu mindern oder zu beseitigen, daß die Produkte aus recycelten Kunststoffen einem hohen Qualitäts­ niveau entsprechen. Dieses Ziel soll durch die Anwendung besonderer technischer Maßnahmen bei den Recyclingprozessen erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird das Aufgabenziel dadurch erreicht, daß die in mm- und cm- Bereichen zerkleinerten Kunststoffe thermoplastischer, duroplastischer und elastischer Art im Gegenstromprinzip kontinuierlich mit einer Waschlösung behandelt werden, die oberflächenaktive Eigenschaften sowohl tensidiver als auch emulgierender Art aufweist und daß der Transport der Kunststoffe vermittels einer zur Austragsseite höher gestellten gekapselten Förderschnecke erfolgt. Etwa mittig der gekapselten Förderschnecke erfolgt die Waschmittelzuführung, die der Schwerkraft folgend zum unteren Kapselende abfließt und das Gegenstromprinzip begründet. Oberhalb der Waschmittelzuführung wird die Wendelsteigung kontinuierlich verkleinert, wodurch das Waschgut verdichtet und somit entwässert wird. In diesem Bereich ist die Kapselwan­ dung in der Art peribriert, daß praktisch nur die Waschlösung mit den hier noch verbliebenen Kontaminaten in ein Gefäßsystem abfließen kann. Diesem Gefäßsystem wird auch die im Gegenstrombereich abfließende kontaminierte Waschlösung zu­ gefügt.

Die belastete Waschlösung wird durch die Methoden der Koagulation, Demulgierung, Ausflockung, Ausschäumung und Ultrafiltration von den Schadstoffen befreit und mit den tensidiven und emulgierenden Substanzen auf das Ausgangsniveau geimpft und in den Kreislauf rückgeführt.

Das Einzugsende der gekapselten Förderschnecke ist trichterförmig erweitert und nimmt aus einem kastenförmigen Vorratsbehälter die zerkleinerten Kunststoffteilchen auf.

Auf die Vorteile des Gegenstromwaschprinzips soll hier nur hingewiesen werden. Durch die etwa mittig der gekapselten Förderschnecke angeordnete Waschmittel­ zuführung erfolgt immer der Zufluß der reinen Waschlösung, die während des Waschprozesses zunehmend durch die ausgewaschenen Kontaminate belastet wird, so daß die eingangs erwähnten exponentiellen Verdünnungsvorgänge der Gefäßwa­ schung hier nicht wirksam werden. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren baut sich ein dynamisches Konzentrationsgefälle entlang der Gegenstromwaschstrecke in bezug auf die Kontaminate auf, welches an der Waschmitteleinleitstelle "0" und am Materialeinzug "maximal" beträgt. Diese relative Angabe bezieht sich auf den Grad der jeweiligen Kontaminationshöhe.

Bei der nachfolgenden Erörterung der Recyclingmöglichkeiten bestehen bedeutende Unterschiede bezüglich der aufgeführten Werkstoffgruppen. Am einfachsten gestaltet sich das Recycling bei der umformbaren Klasse der Thermoplaste. Diese kann mit sinnvollen Verfahren der Vorplastifizierung und Granulierung zu einem wertvollen Werkstoff geführt werden, der unter Umständen keinen Neuzusatz eines analogen Neugranulates notwendig macht.

Die Klasse der urformbaren Duroplaste stellt nach entsprechender Gestaltung ein kompatibles Füllmaterial für Thermoplasterzeugnisse dar. Für die Klasse der Elaste wird außer der Wirkung der Dekontamination und somit der umweltfreundlichen Entsorgungsmöglichkeit kein sinnvoller Einsatzzweck gesehen, wenn von den Metho­ den der thermischen Energiegewinnung abgesehen wird.

Das vorgeschlagene Verfahren soll einen entscheidenen Beitrag zu wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Recyclingprozessen darstellen, wobei die kontinuierliche Verfahrensweise eine ganze Reihe von Prozeßregelungsmöglichkeiten beinhaltet. Deren wichtigste sind:

• - Minimaler Energieeinsatz durch die geometrisch kleine Waschzone mit kurzen Temperaturregelzeiten,
• - Regelmöglichkeit des Materialdurchsatzes zur Zeitachse,
• - Regelung der Waschmittelzuführung zur Zeitachse,
• - Einstellungsmöglichkeit der oberflächenaktiven Substanzen im Wasser, wobei immer gleiche Konzentrationen an der Waschmittelzuführung vorliegen.

Ausführungsbeispiel

Als Ausführungsbeispiel wird ein Recycling von Thermoplastfolien gewählt, da hier bezogen auf die Masse eine große Oberfläche vorliegt. Ein Großeinsatz von PE- Folien (Polyethylen) erfolgt bei der Müllentsorgung, in der Landwirtschaft, Industrie, Handel u. a., so daß das in Beutel bis Sackform vorliegende Material unterschiedliche und starke Verschmutzungen (Kontaminationen) aufweisen kann.

Mit einer Shredderanlage wird das Folienmaterial in Flakes der mm- bis cm-Bereiche geteilt und mit einem Spülprozeß von groben Verunreinigungen befreit. Die noch feuchten Flakes werden in ein kastenförmiges Vorratsgefäß überführt, in welches die aufgeweitete Kapselung einschließlich der Transportschnecke eintaucht.

Für den technologischen Waschprozeß gelten die in der Beschreibung dargelegten Fakten, weshalb hier konzeptierte und auf Berechnungsgrundlagen basierende Angaben zur Effektivität gemacht werden.

Für eine Stundenleistung von 10 t geflaktes PE-Material wird hiernach ein ca. 14 m langes Kapselrohr mit einem Durchmesser von ca. 65 cm eingesetzt, welches eine zum Transport angepaßte Schnecke umfaßt. Das Nettovolumen beträgt unter Berück­ sichtigung des Schneckenvolumens ca. 4 m³. Bei der Annahme einer 50%igen Waschgutfüllung ergeben sich hieraus 2 m³ mit einer Masse von 1,67 t. Bei einem 1 min. Durchsatz von 167 kg Flakes ergibt sich die angegebene Stundenleistung bei einer effektiven Waschzeit von 5 min, wenn etwa mittig des Kapselrohres die Waschmittelzuführung erfolgt.

Der Waschtrakt des Kapselrohres wird mit Dampf bis 80°C temperiert. Pro Minute sind diesem System ca. 80 l Waschmittellösung an der Eintragsstelle zuzusetzen. Diese Lösung fließt im Gegenstrom entgegen der Flaketransportführung, wobei der beschriebene Waschprozeß abläuft, und wird über ein Grobfilter separiert. Der größte Teil des über die Eintragsstelle mitgeführten Waschmittels wird durch die oberhalb der Waschmittelzuführung verringerte Wendelsteigung der Schnecke ausgepreßt und rückgeführt.

Über die Möglichkeiten der notwendigen Separierung der Kontaminate wurde in der Beschreibung berichtet, so daß an dieser Stelle zu vermerken bleibt, daß ein stabiler Waschwasserkreislauf gewährleistet ist und wesentlich zur Ökonomie des Verfahrens beiträgt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Dekontaminierung von zerkleinerten Kunstoffabfällen, die aus gefüllten und ungefüllten Thermoplast-, Duroplast- und Elastwerkstoffen aus Abfall­ produkten und technologisch bedingten Um- und Urformresten bestehen und mit Schadstoffen aller Art und technologisch bedingten Hilfsstoffen belastet sind durch pysikalisch-chemische Waschprozesse auch bei erhöhten Temperaturen mit einer wäßrigen Lösung mit sensidiven und emulgierenden Eigenschaften, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zerkleinerten Kunststoffabfälle mit einer gekapselten und zur Austragsseite höher gestellten Förderschnecke bewegt und im Gegenstromprinzip gewaschen werden und daß oberhalb der etwa mittig angeordneten Waschmittelein­ leitung eine Verringerung der Wendelsteigung der Förderschnecke vorgesehen ist, die das Waschgut verdichtet und somit weitgehend entwässert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige und mit Schadstoffen ausgepreßte Lösung und die im Gegenstrom ablaufende Waschlösung im Kreislauf geführt wird, und hierbei in einer separaten Einrichtung durch Koagula­ tion, Demulgierung, Ausflockung, Ausschäumung oder Ultrafiltration von den Schad­ stoffen befreit und mit sensidiven und emulgierenden Substanzen auf das Ausgangs­ niveau geimpft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekapselte För­ derschnecke am Einzugsende trichterförmig erweitert ist und die kontaminierten zer­ kleinerten Kunststoffabfälle aus einem kastenförmigen Vorratsbehälter aufnimmt und daß oberhalb der etwa mittig angeordneten Waschmittelzuführung die Förderschnec­ kenkapselung in den Bereichen der Wendelsteigungsverringerung in der Form perforiert ist, daß nur die Waschlösung für den Kreislaufprozeß abfließen kann.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach den kennzeichnenden Merkmalen der genannten Ansprüche ein Spülprozeß mit Klarwas­ ser durchgeführt wird und das Spülwasser analog im Kreislauf geführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sepa­ rierten Schadstoffe biologischen Abbauprozessen zugeführt und die Reststoffe gemäß den Umweltschutzverordnungen entsorgt werden.