DE69402081T2

DE69402081T2 - Verfahren zur materialrückgewinnung

Info

Publication number: DE69402081T2
Application number: DE69402081T
Authority: DE
Inventors: Bruno Buluschek; Eberhard Kertscher
Original assignee: Kertscher E SA
Current assignee: Kertscher E SA
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2014-06-17
Also published as: FR2708374A1; ATE149881T1; DE69402081D1; US5772041A; EP0711207A1; WO1995003127A1; EP0711207B1; FR2708374B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Materialrückgewinnung, und insbesondere ein Verfahren zur Rückgewinnung von Materialpaaren vom Typus Kunststoff/Metall ausgehend von Abfällen.
Genauer betrifft diese Erfindung ein Verfahren, das ausgehend von Ausschussteilen oder Abfällen von ummantelten Kabeln und/oder von neuen oder gebrauchten isolierten Drähten sowohl die Rückgewinnung des die Seele des Kabels oder des Drahtes umhüllenden isolierenden Hüllrohrkunststoffes als auch die Rückgewinnung des die eigentliche Seele bildenden metallischen Materials ermöglicht.
Eines der bekannten Verfahren zur Rückgewinnung dieser Materialien, die die Ausschussteile oder Abfälle von ummantelten Kabeln und isolierten Drähten bilden, besteht darin, den den Mantel bildenden Kunststoff unter Flammeneinwirkung, d.h. im wesentlichen durch Verbrennung, zu entfernen, und dann die gleichsam abgemantelte Seele zurückzugewinnen.
Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass der Kunststoff beim Verbrennen zersetzt wird, sodass es dann unmöglich ist, ihn zurückzugewinnen und wiederzuverwerten. Ausserdem führt dieses Verfahren das Entweichen von verunreinigenden Gasen mit sich, welche gemäss Umweltschutzgesetzgebung vor ihrem Freilassen in die Atmosphäre durch industriell schwerfällige und teure Installationen behandelt werden müssen, was zu einem wenig rentablen Verfahren führt.
Ein zweites bekanntes Verfahren besteht darin, dass die Kabel oder Drähte mit Hilfe mechanischer Operationen, welche durch eine geeignete Maschine ausgeführt werden, mechanisch abgemantelt werden. Dieses Verfahren kann leider nicht ganz befriedigen, denn man stellt fest, dass auf den abgemantelten Kabeln oder Drähten Rückstände des den Mantel bildenden Materials zurückbleiben, und dass metallische Partikel, welche die Seele des Kabels bilden, im Kunststoff vorzufinden sind. Die abgemantelten Abfälle und der Kunststoff, die man so erhält, weisen einen geringeren Handelswert auf und deren wiederverwertungsmöglichkeit ist klar vermindert.
Die Erfindung hat also zum Hauptziel, die Nachteile des oben erwähnten Standes der Technik zu beheben, indem sie ein Verfahren zur Materialrückgewinnung liefert, das ermöglicht, die behandelten Materialien vollständig in ihrer möglichst reinsten Form, d.h. ohne gegenseitige Verunreinigung, zurückzugewinnen.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren zur Materialrückgewinnung zum Gegenstand, ausgehend von zu behandelnden Teilen, wie Ausschussteilen oder Abfällen von ummantelten Kabeln und/oder isolierten Drähten, neu oder gebraucht, dadurch gekennzeichnet, dass es besteht aus:
- (a) Einsetzen der Teile in einen abgedichteten Raum und Deponieren derselben auf einem Support, der mit Ablaufmitteln versehen ist,
- (b) Entfernen des in dem Raum enthaltenen Sauerstoffs zum Erzeugen in demselben einer neutralen nicht-oxidierenden Atmosphäre,
- (c) Erhöhen der Temperatur im Inneren des Raumes bis zum Erreichen einer Temperatur des Aufschmelzens eines der Materialien, welche die Teile bilden, und bis das genannte Material über die Ablaufmittel abfliesst,
- (d) Sammeln des geschmolzenen Materials in einem Rekuperator, der auf einer Temperatur unterhalb oder gleich der genannten Schmelztemperatur gehalten wird,
- (e) nachfolgendes weiteres Erhöhen der Temperatur im Inneren des Raumes, um das genannte Material, das an den Teilen verblieben ist, in Dampf- oder Gasform zu zersetzen, und
- (f) Zurückgewinnen, nach Abkühlung, einerseits des in den Rekuperator abgeflossenen Materials und andererseits des oder der auf dem Support verbliebenen Materialien.
Dieses Verfahren unterscheidet sich von der Verbreitung des Dokumentes CH-A-549 887 durch den Schritt (e), der dazu beiträgt, die Wirkungskraft für die Trennung der metallischen Materialien von den Kunststoffen der behandelten Teile zu optimieren.
Es versteht sich, dass dank diesem Verfahren nur eine geringe Veränderung des Materials entsteht, insbesondere des im Rekuperator aufgefangenen geschmolzenen Kunststoffs, welches Material vollständig wiederverwertbar ist, indem es danach in Granulat zerlegt wird und in einem ausgewählten Verhältnis einem "neuen" Material zur Herstellung von neuen Teilen, zum Beispiel von neuen ummantelten Kabeln oder neuen isolierten Drähten, beigemischt wird.
Es versteht sich desweitern, dass es dank diesem Verfahren möglich ist, erhebliche Materialvolumen zu behandeln, wobei die verschmutzenden Auswirkungen beachtlich eingeschränkt werden. Dieses Verfahren kann im übrigen dank einer geeigneten Programmierung der Zeiten und der Heizniveaus des Raumes in Abhängigkeit von den zu behandelnden Kunststoff/Metall-Materialpaaren einfach durch einen Bedienungsmann ausgeführt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich jedoch klarer aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielshalber aufgeführten Ausführungsform der Erfindung auf dem Hintergrund der beigefügten Figur 1, die eine schematische Darstellung einer Installation ist, die die Ausführung des Verfahrens zur Materialrückgewinnung gemäss der Erfindung ermöglicht.
Unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur wird nachstehend eine Installation beschrieben, die die Ausführung des Rückgewinnungsverfahrens gemäss der Erfindung ermöglicht, wobei diese Installation insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
Die Installation 1 umfasst einen abgedichteten Raum 2, in welchem eine Behandlungskammer 4 eingearbeitet ist, die durch eine mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnete Öffnungs- /Verschlusstüre abgeschlossen wird. Die Einrichtung der Türe 6 und des Raumes 2 wird hier nicht ausführlicher beschrieben, da sie von herkömmlicher Struktur ist.
Es soll jedoch präzisiert werden, dass diese Einrichtung genügend hermetisch konzipiert ist, damit das Abdichtungsniveau der Kammer 4 das Erreichen eines geeigneten Vakuums im Innern derselben ermöglicht, und noch allgemeiner, damit das Vorliegen und das Eindringen von Sauerstoff in das Innere des Raumes 2 verhindert wird.
In der Kammer 4 des Raumes 2 ist ein Support 8 angeordnety auf welchem zu behandelnde Teile deponiert werden können, und zwar vorteilhafterweise Ausschussteile oder Abf älle von neuen oder gebrauchten ummantelten Kabeln und/oder isolierten Drähten mit einer mindestens bimateriellen Struktur Kunststoff/Metall.
Diese zu behandelnden Teile, die in diesem Beispiel mindestens eine Seele aus metallischem Material, wie zum Beispiel Kupfer, und mindestens einen sie überdeckenden isolierenden Mantel aus Kunststoff umfassen, sind hier insgesamt mit dem Bezugszeichen P gekennzeichnet.
Der Support 8 ist Ablaufmitteln zugeordnet und besteht aus diesem Grund beispielsweise aus einer durchbrochenen Struktur, wobei dieser Support ferner einem Auffangbehälter 10 zugeordnet ist, der beispielsweise aus unmittelbar unter dem Support 8 angeordneten Ausgussrinnen besteht.
Wie dies nachstehend verständlich wird, ermöglicht der Auffangbehälter 10 das Auffangen des geschmolzenen wiederzuverwertenden Materials in flüssigem oder halbviskosem Zustand, beispielsweise des Mantels aus Kunststoff, um es zu einem Rekuperator 12 zu transportieren.
Der Rekuperator 12 ist dazu bestimmt, das geschmolzene Material direkt durch Abfliessen aufzufangen, wobei dieses Material mit Bezugszeichen F bezeichnet ist und sehr schematisch von einer Gruppe von Pfeilen dargestellt ist.
Dieser Rekuperator 12 ist ferner so beschaffen, dass er nach Abschluss des Verfahrens für den Benutzer zugänglich ist. Er weist zu diesem Zweck eine Verbindungsschleusenkammer (nicht dargestellt) auf, sowie klassische Manipulationsorgane, wie zum Beispiel die Griffe.
Der Raum 2 umfasst ferner Aufheizmittel 14, die zur Erhöhung der Temperatur (Bezugszeichen T) im Innern der Kammer 4 des Raumes 2 ausgebildet sind, und dies in einer ersten Phase bis auf eine Temperaturstufe, bei der ein aus den zu behandelnden Teilen ausgewähltes Material, und zwar insbesondere der isolierende Kunststoff schmilzt und sich progressiv und anhaltend von diesen Teilen in flüssigem, viskosem oder halbviskosem Zustand löst.
Es soll präzisiert werden, dass diese Aufheizmittel ferner dazu ausgebildet sind, die Temperatur T in einer zweiten Phase auf eine noch höhere Temperaturstufe zu erhitzen, d.h. auf eine Temperaturstufe, bei der sich der auf den Teilen verbliebene Kunststoff in Dampf- oder Gasform zersetzt.
Die Aufheizmittel 14 können auch aus Ausstrahlungsmitteln für einen Infrarotstrahl bestehen, die fähig sind, die Kammer 4 des Raumes 2 durch thermische Strahlung aufzuheizen, sowie die zu behandelnden Teile P.
Die Aufheizmittel 14 können auch aus einem Netz von Widerständen bestehen, die der Wandung des Raumes 2 (nicht dargestellt) zugeordnet sind, um die Temperatur im Innern der Kammer 4 auf die gewünschten Temperaturen und während den gewünschten Zeitabschnitten zu erhöhen.
Man kann hier also feststellen, dass sich die Temperaturerhöhung, welcher die zu behandelnden Teile P im Innern der Kammer 4 des Raumes 2 ausgesetzt sind, ohne Flammeneinwirkung und ohne direkte Hitzeeinwirkung auf diese Teile vollzieht. Wie dies später verständlich wird, wird dieses Erhitzen vorteilhafterweise in neutraler, nichtoxidierender Atmosphäre ausgeführt.
Auf diese Art und Weise überführt man, und zwar ohne irgendwelche Verbrennung, wenigstens eines der Materialien der zu behandelnden Teile in seinen geschmolzenen Zustand, wobei dieses Material im beschriebenen Beispiel ein thermoplastisches Polymer ist, und allgemeiner, ein organisches synthetisches Material, wie die Materialien, welche in herkömmlicher Weise für die Einhülsung/Ummantelung der elektrischen Kabel und Drähte verwendet werden.
Im Innern der Kammer 4 des Raumes 2 kann die Temperatur T zum Beispiel bis auf einen Wert von 500ºC gebracht werden und auf geeignete Weise in Abhängigkeit von den wiederzuverwertenden Materialtypen und den Kunststoff/Metall- Materialpaaren, welche die zu behandelnden Teile bilden, gewählt werden.
Am Ausgang des Raumes 2 ist eine Auspuffleitung 16 angeordnet, die direkt mit der abgedichteten Kammer 4 in Verbindung steht. Die Auspuffleitung 16 fängt Ausströmungen in Dampf- und/oder Gasform auf, die von dem zuerst geschmolzenen Material und von den zersetzten Überresten stammen, und die während der oben erwähnten Temperaturerhöhung erzeugt werden.
Stromab der Auspuffleitung 16 ist ein erster Filter 18 angeordnet, in welchem ein zweiter Teil der Abfälle des oder der geschmolzenen wiederzuverwertenden Materialien gesammelt wird.
In diesem Stadium sammelt man die Gasausströmungen, die von dem oder den die Ummantelung der zu behandelnden Teile P bildenden Polymeren ausgehen.
Zwischen der Auspuffleitung 16 und dem Filter 18 ist eine Leitung 20 angeordnet, über welche eine Kühlflüssigkeit zum Filter 18 vorwärtsschleudert, welche das Ausfällen der Gasausströmungen ermöglicht, wobei diese Flüssigkeit vorteilhafterweise aus Wasser besteht.
Somit werden die Gasausströmungen, welche von der oder den zuerst geschmolzenen wiederzuverwertenden Materialien und dann von deren danach zersetzten Überresten stammen, ausgefällt und zu einer Vakuumpumpe 22 befördert, die beispielsweise aus einer Wasserringpumpe von herkömmlicher Struktur besteht.
Diese Wasserringpumpe, die eine Ausführungsform von Absaunmitteln der Installation 1 darstellt, mündet in eine Abzweigung 24 ein, die das Ausfällfluid zu einem Sedimentationsgefäss 26 befördert, während die Residualgasausströmungen, welche von der die Ausfällung sicherstellenden Kühlflüssigkeit transportiert werden, zu einem Katalysator 28 befördert werden, an dessen Einlass ein Warmluftluftventilator angeordnet ist. Man verfügt somit am Ausgang der Vakuumpumpe 22 über Mittel zur Behandlung der Gase, wobei diese Mittel derart ausgebildet sind, dass sie den Umweltschutzbedingungen entsprechen.
Es ist festzuhalten, dass das Sedimentationsgefäss 26 mit einer Umlaufpumpe 34 in Verbindung steht, die die dem Sedimentationsgefäss 26 zugeführte Kühlflüssigkeit wieder in Umlauf setzt, um sie zur Vakuumpumpe 22 vorwärtszuschleudern und um so Wasserumlaufmittel am Ausgang der Vakuumpumpe 22 zu bilden.
Das Verfahren zur Materialrückgewinnung gemäss der Erfindung, das durch die oben beschriebene Installation 1 ausgeführt wird, ist folgendes.
Nachdem man die Türe 6 des Raumes 2 geöffnet hat, führt man zu allererst die zu behandelnden Teile ins Innere der Behandlungskammer 4 ein und deponiert sie auf einem Support 8.
Dann, nachdem man den Raum 2 hermetisch abgeschlossen hat, entfernt man in einem zweiten Schritt den in dem Raum 2 enthaltenen Sauerstoff, indem man die in der Behandlungskammer 4 enthaltene Luft absaugt, bis man dank der Vakuumpumpe 22 ein ausreichendes Vakuumniveau in dieser Kammer erreicht.
In einer Verf ahrensvariante speist man in die Behandlungskammer 4 ein neutrales Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, ein. Es versteht sich, dass man so im Raum 2 und genauer in der Behandlungskammer 4 eine neutrale, nichtoxidierende Atmosphäre erzeugt.
Dann, indem man diese nicht-oxidierende Atmosphäre in der Behandlungskammer 4 durch ein durch die Pumpe 22 erzeugtes fortlaufendes Absaugen aufrechterhält, erhöht man in einer ersten Phase die Temperatur T im Innern dieser Kammer bis zum Erreichen und dann Beibehalten dieser Temperatur auf einer Temperatur Tf, der sogenannten Schmelztemperatur, bei welcher eines der die zu behandelnden Teile bildenden Materialien in einen flüssigen, viskosen oder halbviskosen Zustand übergeht und von diesen Teilen abfliesst, genauer gesagt erhöht man die Temperatur auf eine Temperatur des Aufschmelzens des oder der Kunststoffe, die die besagten Teile bilden. Diese Temperatur Tf liegt für thermoplastisches Materialien zwischen 200ºC und 300ºC.
Man führt diesen Schritt fort, bis das aufgeschmolzene Material über Ablaufmittel des Supportes 8 abfliesst.
Während diesem Schritt wird das aufgeschmolzene Material, nämlich der Hüllrohr- und Isolationskunststoff der Ausschussteile oder Abf älle der behandelten Kabel oder Drähte, gesammelt, indem es durch den Auffangbehälter 10 zum und in den Rekuperator 12 abfliesst.
Dann wird die Temperatur T im Innern der Kammer 4 des Raumes 2 in einer zweiten Phase auf einen höheren Wert Tv erhöht, der zum Beispiel bei einer Grössenordnung von 500 ºC liegt und derart gewählt wird, dass sich der Kunststoff, welcher an den Teilen haften bleibt, in Dampf- und/oder Gasform zersetzt. Es soll hier präzisiert werden, dass der Rekuperator 12 nicht diesen Temperaturerhöhungen unterliegt, denn er ist in der Installation 1 unter dem Support 8 mit thermischem Kontakt nach aussen angeordnet, so dass er nicht der Ausstrahlung der Aufheizmittel 14 unterworfen ist. Der Rekuperator 12 verhält sich also wie eine kalte Falle, in welcher das abgeflossene Material vor Zersetzung geschützt ist und dann erstarrt. Es versteht sich also, dass der Rekuperator 12 während der Behandlung der Teile P auf einer tieferen oder gleichen Temperatur wie die Schmelztemperatur Tf gehalten wird.
Wenn das Verfahren abgeschlossen ist, d.h. wenn sich das oder die synthetischen organischen Materialien von dem oder den metallischen Materialien losgelöst haben, welche Materialien somit abgemantelt auf dem Support verbleiben, dann setzt man die Temperatur im Innern der Behandlungskammer 4 herab, indem man sie auf den atmosphärischen Druck zurückführt, oder indem man in diese letztere wieder eine ausreichende Quantität an Aussenluft einspeist.
Dann öffnet man die Verbindungstüre 6, um das sich auf dem Support 8 befindliche Material zurückzuerlangen, welches hier aus dem metallischen Teil der Seele der behandelten Kabel oder Drähte besteht. Dann verschafft man sich durch die nicht dargestellte Schleusenkammer des Raumes 2 zum Rekuperator 12 Zugang, den man herausnimmt. Somit entnimmt man den Kunststoff, der zuvor geschmolzen worden ist, und der sich in Form eines wiederverwertbaren "Kuchens" verfestigt hat.
Nach Abkühlung gewinnt man also einerseits den in den Rekuperator 12 abgeflossenen Kunststoff und andererseits das oder die auf dem Support 8 verbliebenen metallischen Materialien zurück.
Es soll hier präzisiert werden, dass der über den Rekuperator 12 zurückgewonnene Block aus verfestigtem Kunststoff dann wiederverwertet werden muss, indem er zerlegt wird und in Granulatform umgewandelt wird. Dieses wiederzuverwertende Material kann also zur Herstellung von anderen industriellen Teilen einem "neuen" Material beigemischt werden.
Es soll präzisiert werden, dass man in einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens im Innern der Behandlungskammer 4 des Raumes 2 während den Schritten der Behandlung der Materialien dank den Absaugmitteln, welche aus einer Vakuumpumpe 22 bestehend, ein Vakuum erzeugt.
Ferner erhitzt man im Laufe dieser Schritte die zu behandelnden Teile durch thermische Strahlung.
Es soll ebenfalls erwähnt werden, dass man in einer anderen Ausführungsform den Sauerstoff in der Kammer 4 des Raumes 2 durch Einspeisen eines nicht-oxidierenden Gases, wie zum Beispiel Stickstoff, eliminiert.
In diesem Verfahren gewinnt man darüber hinaus am Ausgang des Raumes 2 das geschmolzene Material zurück, das in Form von Gasausströmungen entweicht, welche während der Temperaturerhöhung des Raumes und während dem Beibehalten dieser Temperatur mindestens auf der Schmelztemperatur eines der zurückzugewinnenden Materialien gebildet worden sind, indem man diese Gasausströmungen über die Leitung 16 durch den Rückgewinnungsfilter 18 zirkulieren lässt. Wie dies zuvor erklärt worden ist, wird in diesem Schritt das anfänglich in Gasform auftretende Material über ein Kühlfluid ausgefällt, welches von der Leitung 20 vorwärtsgeschleudert wird und von der Wasserringpumpe 22 abgesaugt wird.
Somit wird das gasförmige Material stromab der Absaugmittel 22 ausgefällt und in das Sedimentationsgefäss 26 überführt, welches stromauf dieser Absaugmittel 22 angeordnet ist. Dieser Schritt wird ausgeführt, indem die Kühlflüssigkeit zwischen den Absaugmitteln 22, dem Sedimentationsgefäss 26 und der Umlaufpumpe 34 wieder in Umlauf gesetzt wird.
Schliesslich soll noch präzisiert werden, dass die verbleibenden Gase am Ausgang der Absaugmittel 22 behandelt werden, indem sie durch Mittel 32 zur Behandlung der Gase in Umlauf gesetzt werden, wobei diese Mittel den Katalysator 28 umfassen.

Claims

1. Verfahren zum Materialrückgewinnen von Materialien, ausgehend von zu behandelnden Teilen&sub1; wie Ausschußteilen oder Abfällen von ummantelten Kabeln und/oder isolierten Drähten, neu oder gebraucht, dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:

- (a) Einsetzen der Teile (P) in einen abgedichteten Raum (2) und Deponieren derselben auf einem Support (8), der mit Ablaufmitteln versehen ist,

- (b) Entfernen des in dem Raum (2) enthaltenen Sauerstoffs zum Erzeugen in demselben einer neutralen nichtoxidierenden Atmosphäre,

- (c) Erhöhen der Temperatur (T) im Inneren des Raumes bis zum Erreichen einer Temperatur (Tf) des Aufschmelzens eines der Materialien, welche die Teile (P) bilden, und bis das genannte Material über die Ablaufmittel abfließt,

- (d) Sammeln des geschmolzenen Materials in einem Rekuperator (12), der auf einer Temperatur unterhalb oder gleich der genannten Schmelztemperatur (Tf) gehalten wird,

- (e) nachfolgendes weiteres Erhöhen der Temperatur im Inneren des Raumes (2), um das genannte Material, das an den Teilen verblieben

ist, in Dampf- oder Gasform zu zersetzen, und

- (f) Zurückgewinnen, nach Abkühlung, einerseits des in den Rekuperator (12) abgeflossenen Materials und andererseits des oder der auf dem Support (8) verbliebenen Materialien.

2. Rückgewinnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (b) man ein Vakuum in dem Raum (2) erzeugt und dann dieses Vakuum mindestens während der Schritte (c) bis (e) mit Hilfe von Absaugmitteln (22) aufrechterhält.

3. Rückgewinnungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugmittel (22) eine Vakuumpumpe umfassen.

4. Rückgewinnungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugmittel (22) eine Was serringpumpe umfassen.

5. Rückgewinnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schritten (c) und (e) man den Raum (2) durch thermische Strahlung aufheizt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt (b) den Sauerstoff durch Einspeisen eines nicht-oxidierenden Gases in den Raum (2) eliminiert.

7. Rückgewinnungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-oxidierende Gas Stickstoff ist.

8. Wiedergewinnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Schritte (c) bis (e) man in einem Schritt (g) an einem Auslaß des Raumes (2) das geschmolzene Material zurückgewinnt, das in Gasform entweicht, welches während der Erhöhung der Temperatur gebildet worden war und während des Aufrechterhaltens der Schmelztemperatur.

9. Rückgewinnungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt (g) das Material in Gasform über ein Kühlfluid ausfällt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt (g) das gasförmige Material stromab der Absaugmittel (22) ausfällt und daß man das ausgefällte Material in ein Sedimentationsgefäß (26) überführt, das stromauf dieser Absaugmittel angeordnet