DE4328091A1 - Verfahren zur Vorbereitung von Altbatterien für eine chemische Aufbereitung und Trennung der Batteriebestandteile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorberei­ tung von Altbatterien für eine nachfolgende chemisch/phy­ sikalischen Aufbereitung und Trennung der Batteriebestand­ teile, bei dem die Batterien mittels eines Inertgases ge­ kühlt und in mindestens zwei durch mindestens eine Ab­ scheideeinrichtung voneinander getrennten Zerkleinerungs­ einrichtungen zerkleinert und die Reststoffe abgeschieden werden.

In der Bundesrepublik Deutschland fallen derzeit jährlich etwa 25 000 t verbrauchte Altbatterien - darunter sind Haus­ halts- und Gerätebatterien sowie für diese Einsatzzwecke verwendete Akkumulatoren zu verstehen - an, die entweder direkt auf dem Müll landen oder von umweltbewußten Bürgern gesammelt und später auf besonderen Deponien gelagert wer­ den. Aufgrund ihrer toxischen Bestandteile stellen die de­ ponierten Altbatterien jedoch eine nicht unbeachtliche Um­ weltbelastung dar. Andererseits enthalten die verbrauchten Altbatterien wertvolle Rohstoffe, die bei der Deponierung verloren gehen.

Um diese Umweltbelastung zu vermeiden und die Rohstoffe der verbrauchten Altbatterien zurückzugewinnen, wurde vor­ geschlagen, die Altbatterien zu zerkleinern, die sogenann­ ten Reststoffe wie Eisen, Aluminium, Buntmetalle, Kunst­ stoffe und Papier abzutrennen und das verbleibende, pul­ verförmige Produkt, welches dann hauptsächlich nur noch Zink, Nickel, Cadmium, Kupfer und Mangan sowie gegebenen­ falls Graphit enthält, einer chemischen Aufbereitung zu­ zuführen, bei der diese Wertstoffe als neue Rohstoffe zu­ rückgewonnen werden.

Für die mechanische Aufbereitung der gesammelten Altbat­ terien werden zunächst die sogenannten Knopfzellen, die einer getrennten Wiederverwertung zugeführt werden, abge­ schieden und die verbleibenden Rundzellen und Nickel-Cad­ mium-Akkus mittels eines Inertgases, beispielsweise flüs­ sigem Sauerstoff, auf eine Temperatur von etwa -180°C ab­ gekühlt und dabei versprödet. Nach einer sogenannten Vor­ zerkleinerung wird das gemahlene Produkt einer Abscheide­ einrichtung zugeführt, in der die hauptsächlich aus den Batteriemänteln bestehende Grobfraktion abgesiebt wird. Nach einer besonderen Wäsche werden die als Grobfraktion vorliegenden Batteriemäntel mittels Magnetscheidung, Bunt­ metallabtrennung und Siebeinrichtung für Papier- und Kunst­ stoffanteile in marktfähige Rohprodukte getrennt. Der nach der Abscheidung bzw. Siebung verbleibende, grobkörnige Teil der Altbatterien wird durch eine Kombination unterschied­ licher Zerkleinerungseinrichtungen und Siebeinrichtungen in ein feines Pulver mit definierter Korngröße zerkleinert und anschließend einer chemischen Aufbereitung zugeführt. Die Abkühlung der verbrauchten Altbatterien auf eine Temperatur von -180°C ist mit verhältnismäßig hohen Betriebskosten verbunden. Bei der Zerkleinerung der verbrauchten Altbat­ terien werden Quecksilber- und Ammoniakdämpfe frei, die zu einer nicht unbeachtlichen Belastung der Umwelt führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren aufzuzeigen, mit dem die Betriebskosten bei der Vorbereitung von Altbatterien für eine nachfolgende che­ misch/physikalische Aufbereitung reduziert und der Über­ gang von emittierenden, gasförmigen Schadstoffen an die Umluft vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorge­ schlagen, daß die Altbatterien während ihrer gesamten Be­ handlung in den weitgehend gasdicht geschlossenen Behand­ lungseinrichtungen auf eine Temperatur von etwa +10°C bis -100°C gekühlt werden und daß aus den Behandlungseinrich­ tungen die das Inertgas und die emittierenden, gasförmigen Schadstoffe enthaltende Luft abgezogen und einer Abluft­ behandlungsanlage zugeführt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Betriebs­ kosten einer diesbezüglichen Vorrichtung erheblich redu­ ziert. Versuche haben ergeben, daß die Abkühlung der Alt­ batterien auf eine Temperatur von etwa +10°C bis -100°C vollkommen ausreichend ist. Die weitgehend gasdicht ge­ schlossenen Behandlungseinrichtungen ermöglichen es, die emittierenden, gasförmigen Schadstoffe mit der Abluft ab­ zusaugen und in einer getrennten Abluftbehandlungsanlage zu reinigen. Gasförmige Schadstoffe, insbesondere Queck­ silber- und Ammoniakgas, gelangen somit nicht mehr in die Umluft, so daß deren Belastung mit diesen Schadstoffen vermieden wird.

Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung so­ wie einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2-11 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist als sogenanntes Blockschaltbild eine Vorrichtung gezeigt, mit der Altbatterien zur Vor­ bereitung für eine nachfolgende chemische Aufbereitung und Trennung der Batteriebestandteile zerkleinert und die Reststoffe wie Eisen, Aluminium, Buntmetalle, Kunst­ stoffe und Papier, abgeschieden werden. Diese Vorrichtung besteht zunächst aus einem Aufgabebehälter 1, in den die von sogenannten Knopfzellen befreiten Altbatterien - es sind dies Batterien und Akkumulatoren, die in Haushalts- und anderen elektrischen Geräten verwendet wurden und ver­ braucht sind - eingefüllt werden. Über eine nicht darge­ stellte, beispielsweise als Zellenrad ausgebildete Do­ siereinrichtung gelangen diese Altbatterien über eine Lei­ tung 2 in eine Vorzerkleinerungseinrichtung 3, in der die Altbatterien mittels einer Walze oder dgl. auf eine Korn­ größe von etwa 2-10 mm zerkleinert werden. Die Zerklei­ nerungseinrichtung 3 ist dabei von einer weitgehend ge­ schlossenen Kammer umgeben, die sicherstellt, daß bei der Zerkleinerung emittierende, gasförmige Schadstoffe nicht nach außen gelangen können. An die Kammer der Zerkleine­ rungseinrichtung 3 ist ferner eine nicht dargestellte Lei­ tung angeschlossen, über die ein Inertgas, beispielsweise flüssiger Stickstoff, in die Kammer eingeleitet wird. Die­ ses Inertgas hat die Aufgabe, einerseits die Altbatterien vor und während ihrer Zerkleinerung auf eine Temperatur von etwa +10°C bis -100°C, vorteilhaft auf etwa -20°C bis 30°C abzukühlen. Dadurch ist es möglich, die Dampfdrücke der Schadstoffe, insbesondere von Quecksilber und Am­ moniak, gering zu halten.

An die Kammer der Zerkleinerungseinrichtung 3 ist ferner eine Leitung 4 angeschlossen, über die die das Inertgas und die gasförmigen Schadstoffe enthaltende Luft mittels eines Ventilators 5 abgesaugt und einer Abluftbehand­ lungsanlage 6 zugeführt wird.

Die in der Zerkleinerungseinrichtung 3 vorhandenen Zer­ kleinerungswerkzeuge, beispielsweise Walzen, sind mit Ka­ nälen versehen, über die ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, geführt wird. Durch dieses Kühlmittel wird ein großer Teil der bei der Zerkleinerung der Altbatterien entstehenden Wärme abgeführt, so daß sich die zerkleiner­ ten Batterien nicht nennenswert erwärmen.

Von der Zerkleinerungseinrichtung 3 gelangen die verhält­ nismäßig grob zerkleinerten Batterien über eine Leitung 5 zu einer Abscheideeinrichtung 8, die beispielsweise als Magnetabscheider ausgebildet ist. Hier werden die Eisenbe­ standteile der zerkleinerten Batterien abgetrennt. Auch diese Abscheideeinrichtung 8 ist von einer weitgehend gas­ dichten Kammer umgeben, die hier ebenfalls ausschließt, daß gasförmige Schadstoffe nach außen gelangen können. Auch die Kammer der Abscheideeinrichtung 8 ist an die Lei­ tung 4 angeschlossen, so daß auch hier die die gasförmigen Schadstoffe enthaltende Abluft von dem Ventilator 5 abge­ saugt und der Abluftreinigungsanlage 6 zugeführt werden kann.

Der Abscheideeinrichtung 8 ist eine weitere Abscheideein­ richtung 9 nachgeordnet, die über eine Leitung 10 mit der Abscheideeinrichtung 8 verbunden ist. In der Abscheideein­ richtung 9, die beispielsweise als Siebförderrinne ausge­ bildet sein kann, werden Aluminium und Buntmetalle sowie Kunststoffe und Papier abgetrennt. Die abgetrennten Stoffe werden über eine Leitung 11 einem Behälter 12 zugeführt. Auch die Abscheideeinrichtung 9 ist an die Leitung 4 ange­ schlossen, über die die die schädlichen Gase enthaltende Ab­ luft abgesaugt und der Abluftreinigungsanlage 6 zugeführt werden kann. Dies setzt auch hier voraus, daß die Abschei­ deeinrichtung 9 in einer weitgehend geschlossenen Kammer untergebracht ist.

Von der Abscheideeinrichtung 9 führt eine Leitung 13 zu einer weiteren Zerkleinerungseinrichtung 14, in der die verbleibenden Batteriestoffe auf eine Korngröße von 1 mm bis 5 mm zerkleinert werden. Auch diese Zerkleinerungsein­ richtung 14 ist in einer geschlossenen Kammer unterge­ bracht, die ihrerseits an die Leitung 4 angeschlossen ist, so daß auch die hier emittierenden, gasförmigen Schadstof­ fe abgesaugt und der Abluftreinigungsanlage 6 zugeführt werden können.

Hinter der Zerkleinerungseinrichtung 14 befindet sich eine weitere Abscheideeinrichtung 15, die über eine Leitung 15a mit der Zerkleinerungseinrichtung 14 verbunden ist und in der noch vorhandene Reste von Aluminium und Buntmetallen sowie von Kunststoffen und Papier abgeschieden werden kön­ nen. Diese Reste werden dann über eine Leitung 16 eben­ falls dem Sammelbehälter 12 zugeführt. Auch diese Abschei­ deeinrichtung 15 ist in einer weitgehend geschlossenen Kammer untergebracht, an die ebenfalls die Leitung 4 zur Absaugung der die gasförmigen Schadstoffe enthaltenden Luft angeschlossen ist. Die Zerkleinerungswerkzeuge der Zerkleinerungseinrichtung 14 sind mit Kanälen versehen, über die ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, ebenfalls im Kreislauf geführt werden kann. Dies verhindert auch hier, daß sich die zerkleinerten Batterieteile in uner­ wünschter Weise erwärmen. Bedarfsweise kann im Bereich der Zerkleinerungseinrichtung 14 erneut ein Inertgas, bei­ spielsweise flüssiger Stickstoff, zugeführt werden, das sicherstellt, daß die angestrebte Kühltemperatur der zer­ kleinerten Batterieteile erhalten bleibt.

Die Abscheideeinrichtung 15 ist über eine Leitung 17 mit einer Zerkleinerungseinrichtung 18 verbunden, in der die noch übrigen Batterieteile zu Feinkorn gemahlen werden. Dazu kann diese Zerkleinerungseinrichtung 18 ebenfalls mit Walzen bestückt sein. Auch in diesen Walzen bzw. Zer­ kleinerungswerkzeugen können Kanäle vorgesehen sein, die von einem geführten Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchströmt werden. Auch dadurch wird eine zu große Er­ wärmung der restlichen Batteriebestandteile vermieden. Bedarfsweise kann auch hier nochmals ein Inertgas, bei­ spielsweise flüssiger Stickstoff, zur weiteren Kühlung zu­ geführt werden. Auch die Zerkleinerungseinrichtung 18 ist in einer geschlossenen Kammer untergebracht, die ebenfalls an die zur Abluftreinigungsanlage 6 führende Leitung 4 an­ geschlossen ist. Dies ermöglicht es, auch hier alle emit­ tierenden, gasförmigen Schadstoffe abzusaugen.

Über eine Leitung 22 schließt sich an die Zerkleinerungs­ einrichtung 18 noch eine weitere Abtrenneinrichtung 19 an, mit der aus dem Feinkorn der Altbatterien noch restlicher Kunststoff abgetrennt werden kann. Diese Abtrenneinrich­ tung 19 ist ebenfalls in einer geschlossenen Kammer ange­ ordnet, die auch mit der Leitung 4 zur Absaugung der Ab­ luft verbunden ist. Das die Abscheideeinrichtung 19 über eine Leitung 20 verlassende Feinpulver wird dann einer chemischen Aufbereitungsanlage zugeführt.

Die Abluftreinigungsanlage 6 besteht in vorteilhafter Wei­ se aus mindestens einem Filter und mindestens einem Gaswä­ scher. Der Filter, der als schwefeldotierter Aktivkohle­ filter ausgebildet sein kann, dient zur Entfernung des in der abgesaugten Abluft vorhandenen Quecksilberdampfes, während über den Gaswäscher, der als Schwefelsäurewäscher ausgebildet sein kann, das vorhandene Ammoniakgas ausgewa­ schen wird. Es ist ferner vorteilhaft, eingangs der Ab­ luftreinigungsanlage 6 zusätzlich noch eine Staubabschei­ devorrichtung vorzusehen.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel sind alle Zerklei­ nerungs- und Abscheideeinrichtungen in jeweils einer ge­ trennten, weitgehend gasdicht geschlossenen Kammer unter­ gebracht. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, mehrere oder alle Behandlungseinrichtungen in einer gemeinsamen Kammer unterzubringen und nur diese eine Kammer an die Ab­ luftreinigungsanlage 6 anzuschließen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Vorbereitung von Altbatterien für eine nachfolgende chemisch/physikalischen Aufbereitung und Trennung der Batteriebestandteile, bei dem die Altbat­ terien mittels eines Inertgases gekühlt und in minde­ stens zwei durch mindestens eine Abscheideeinrichtung voneinander getrennten Zerkleinerungseinrichtungen zer­ kleinert und die Reststoffe abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Altbatterien während ihrer gesamten Behand­ lung in weitgehend gasdicht geschlossenen Behandlungs­ einrichtungen auf eine Temperatur von etwa +10°C bis -100°C gekühlt werden und daß aus den Behandlungsein­ richtungen die das Inertgas und die emittierenden, gas­ förmigen Schadstoffe enthaltende Luft abgezogen und einer Abluftbehandlungsanlage zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Altbatterien während ihrer gesamten Behandlung auf eine Temperatur von etwa -20°C bis -30°C gekühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungswerkzeuge in den Zerkleinerungs­ einrichtungen zusätzlich mittels eines flüssigen Kühl­ mittels gekühlt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Wasser verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abluftbehandlungsanlage die abgesaugte Luft entstaubt sowie Quecksilberdampf und Ammoniakgas ent­ fernt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorhandene Quecksilberdampf mittels Filter, beispielsweise eines schwefeldotierten Aktivkohlefil­ ters, aus der Abluft entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vorhandene Ammoniakgas mittels eines Gaswä­ schers, beispielsweise eines Schwefelsäurewäschers, ausgewaschen wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach min­ destens einem der Ansprüche 1-7, bestehend aus min­ destens zwei Zerkleinerungseinrichtungen und mindestens einer zwischen zwei Zerkleinerungseinrichtungen ange­ ordneten Abscheideeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Behandlungseinrichtungen (3, 8, 9, 14, 15, 18, 19) in mindestens einer weitgehend gasdicht ge­ schlossenen Kammer angeordnet sind und an die Kammern eine zu einer Abluftbehandlungsanlage (6) führende Ab­ saugleitung (4) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den geschlossenen Kammern geschlossene Verbindungsleitungen (7, 10, 13, 17) ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungswerkzeuge mit Kühlkanälen aus­ gestattet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftbehandlungsanlage (6) aus mindestens einem Filter und mindestens einem Gaswäscher gebil­ det ist.