EP2818250A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke - Google Patents

Verfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke Download PDF

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EP2818250A1 EP14168812.7A EP14168812A EP2818250A1 EP 2818250 A1 EP2818250 A1 EP 2818250A1 EP 14168812 A EP14168812 A EP 14168812A EP 2818250 A1 EP2818250 A1 EP 2818250A1
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slag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/02—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation
    • B03B5/10—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation on jigs

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of waste incineration slag and a device for carrying out the method.
  • waste incineration slag is first comminuted and sieved and then separated into various fractions of different densities by a vibratory settling separator.
  • the separation is preferably carried out in a heavy fraction comprising for example metals, a light fraction comprising for example mineral and a floating fraction comprising for example plastics, wood, paper or aerated concrete.
  • the vibratory settling separator can be provided, in particular in existing separation processes and separation plants, instead of or in addition to known separation mechanisms.
  • the order of the deposition mechanisms used can also be adapted to the respective task.
  • the separation of slag constituents according to the invention by a vibratory settling separator makes use of the usually higher specific density of metals compared to mineral constituents of the slag.
  • the result of the process is a metal fraction enriched with mixed metals, as well as a mineral fraction without metals.
  • the separation is preferably carried out in a water bath.
  • a water bath As a result, the physical property of solids, according to which they have different sedimentation behavior, in particular different sedimentation rates, at different density in the flowing, pulsating water is utilized.
  • the different settling behavior in a water bath is used to slow the settling of lighter particles by creating an upward flow in the water bath, to suspend and subtract them, while the heavier particles fall against the upward flow and are deposited in such a way.
  • the invention relates in addition to the method for the treatment of waste incineration slag on the use of a vibratory settling separator for the separation of metallic residues in the treatment of waste incineration slag, as well as to an apparatus for performing the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows the essential steps of an embodiment of the method according to the invention in the form of a flow chart.
  • a magnetic separator separates the magnetizable materials before the material is introduced into the vibratory jig. This has several dewatering screens in the present embodiment, see description of Fig. 2 ,
  • the separated heavy material is transported directly into a heavy goods storage, and the floating material directly into a Weggutlager, the light goods can optionally be passed through an induction separator for depositing metallic materials.
  • the remaining water can be separated into coarse sludge and fine sludge and optionally passed through a helical separator or separation hearth, and the filtered-out residual metals are also transported to a heavy goods storage.
  • the aggregates mentioned can be used in addition to the vibratory placement technique.
  • Fig. 2 shows a vibrating settling separator for use in the method according to the invention.
  • Waste incineration slag is introduced into a water-filled chamber with a sieve, wherein the chamber is pulsatingly pressurized, thereby forming a pulsating water level in the chamber.
  • the introduced slag separates according to their density in components that float at different heights in the chamber in the water bath: Denser components drift down, less dense components drift upwards.
  • the heavy material is withdrawn via a controller.
  • Fig. 3a - 3b show schematic sketches of a device according to the invention for the treatment of waste incineration slag.
  • the slag is fed by means of a wheel loader via a hopper a task conveyor belt and over this to the upper end of the jig (module 2) in approx. Transported 6.00 m height.
  • an overband magnet located after the hopper on the feed conveyor belt, and laterally dropped into a collection container for recovery.
  • the jigging machine is on a rd. 2.50 m high steel frame construction constructed (module 1), which houses the control technology and the associated switch boxes.
  • the jig itself has a height of approx. 3.50 m and consists of a water-filled box in which the water mechanically with approx. Moving 60 strokes per minute vertically up or down, whereby the water filling is placed in a vertically oscillating motion.
  • the water movement can also be done pneumatically.
  • the material flow> 1-2 mm remaining on the perforated plate is separated by the pulsating movement of the water body into particles of larger and smaller density.
  • the heavy fraction is withdrawn via a float-controlled discharge device at the end of the box of the jigging machine, the light fraction via an overlying discharge device. Both material streams, separated in such a way, are fed to the subsequent dewatering device (module 4).
  • the water treatment device (module 4) is on a rd. 2.00 m high steel frame support structure (Module 3) built.
  • the collecting container for the water arising from the drainage is installed, in which the material flow ⁇ 0.5 mm - 2 mm is also introduced from the jigging machine.
  • module 4 the sludge with a diameter of about 0.1 mm is separated by a hydrocyclone and fed to the light fraction.
  • the excess water from this treatment step is discharged into the reservoir to the water cycle.
  • the drainage facilities consist of three high-frequency vibrating drainage channels. On one of these grooves, the light fraction is abandoned, and the separated by the vibration of the gutters of the particles of water flows into the arranged below in module 3 collection container.
  • the heavy fraction On the second drainage channel, the heavy fraction is abandoned and also dehydrated as described above. From the dewatering the now reduced to two fractions material flows slide on two subsequently arranged discharge belts, one of which throws the FE and NE metal mixture in a collection troughs for further utilization and the other the further demetallized slag on the surface of the waste body. From there, this discharge is picked up by a wheel loader and installed in the landfill.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke, wobei zerkleinerte und gesiebte Müllverbrennungsschlacke durch einen Schwing-Setzabscheider in Fraktionen unterschiedlicher Dichte, vorzugsweise in eine Schwerfraktion umfassend beispielsweise Metalle, eine Leichtfraktion umfassend beispielsweise Mineralik und eine Schwimmfraktion umfassend beispielsweise Kunststoffe, Holz, Papier oder Gasbeton, separiert wird, die Verwendung eines Schwing-Setzabscheiders zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei der Aufbereitung und Metallrückgewinnung von Müllverbrennungsschlacke wird die von der Müllverbrennung verbleibende Schlacke in der Regel zerkleinert und durch Abscheidemechanismen separiert. Bekannte Abscheidemechanismen, die industriell zu diesem Zweck verwendet werden, sind etwa Magnetabscheidung, Induktionsabscheidung, NE-Abscheidung, sensorgestützte Systeme zur Abscheidung, Windsichtung oder Handsortierung.
  • Es können jedoch mit diesen derzeit verwendeten Techniken nicht alle in der Schlacke befindlichen Metalle in wirtschaftlicher Weise rückgewonnen werden. Auch kann, wenn nicht hinreichend Metalle aus der Schlacke entfernt werden, die aufbereitete Schlacke aufgrund des zu hohen Restmetallgehalts nicht als Baustoff verwendet werden.
  • Es ergibt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Aufbereitung und Metallrückgewinnung von Müllverbrennungsschlacke zu schaffen, welches einerseits in der Lage ist, Müllverbrennungsschlacke zu einem hohen Grad aufzubereiten, sodass diese als Baustoff verwendbar ist, und es andererseits ermöglicht, die in der Schlacke befindlichen Restmetalle zu einem hohen Grad auszusondern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem Müllverbrennungsschlacke zunächst zerkleinert und gesiebt wird und danach durch einen Schwing-Setzabscheider In verschiedene Fraktionen unterschiedlicher Dichte separiert wird. Die Separierung erfolgt vorzugsweise in eine Schwerfraktion umfassend beispielsweise Metalle, eine Leichtfraktion umfassend beispielsweise Mineralik und eine Schwimmfraktion umfassend beispielsweise Kunststoffe, Holz, Papier oder Gasbeton.
  • Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, vor oder nach dem Schwing-Setzabscheider zusätzliche Abscheidemechanismen, insbesondere die oben erwähnten bekannten Abscheidemechanismen für Schlacke, eingesetzt werden. Die Verwendung des Schwing-Setzabscheiders kann insbesondere bei bestehenden Abscheideverfahren und Abscheideanlagen an Stelle oder zusätzlich zu bekannten Abscheidemechanismen vorgesehen sein. Auch die Reihenfolge der eingesetzten Abscheidemechanismen kann an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst werden.
  • Die erfindungsgemäße Trennung von Schlackebestandteilen durch einen Schwing-Setzabscheider nutzt die meist höhere spezifische Dichte von Metallen gegenüber mineralischen Bestandteilen der Schlacke aus. Ergebnis des Verfahrens ist eine mit Mischmetallen angereicherte Metallfraktion, sowie eine mineralische Fraktion ohne Metalle.
  • Die Trennung erfolgt vorzugsweise in einem Wasserbad. Dadurch wird die physikalische Eigenschaft von Festkörpern, wonach diese bei unterschiedlicher Dichte im strömenden, pulsierenden Wasser unterschiedliches Sedimentationsverhalten, insbesondere unterschiedliche Sedimentationsgeschwindigkeiten aufweisen, ausgenutzt. Das unterschiedliche Absetzverhalten in einem Wasserbad wird genutzt, um das Absetzen leichterer Partikel durch die Erzeugung einer Aufwärtsströmung im Wasserbad zu bremsen, sie in Schwebe zu halten und abziehen zu können, während die schwereren Partikel gegen die Aufwärtsströmung absinken und derart abgeschieden werden.
  • Durch dieses Trennprinzip können Materialien mit einer Dichtedifferenz ab ca. 0,2 kg/dm3 voneinander separiert werden. Zusätzlich ist eine Abscheidung von Schwimmgütem an der Oberfläche des pulsierenden Wasserbades möglich. Es ist eine Trennung von Materialien mit Korngröße von 1 mm und darüber möglich.
  • Erfindungsgemäß ergibt sich bei der Verwendung eines derartigen Setzverfahrens zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke aus Abfallverbrennungsanlagen mit gewinnungswürdigen Gehalten an FE- und NE-Metallen eine hohe Effizienz, zumal die Dichtedifferenzen zwischen den Metallen (ausgenommen Aluminium) und den sonstigen Verbrennungsrückständen sehr ausgeprägt sind.
  • Die Erfindung bezieht sich neben dem Verfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke auf die Verwendung eines Schwing-Setzabscheiders zur Separierung von metallischen Rückständen bei der Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke;
    Fig. 2:
    schematische Darstellung eines Schwing-Setzabscheiders zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren;
    Fig. 3a-3b:
    schematische Skizzen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke.
  • Fig. 1 zeigt die wesentlichen Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. Zunächst erfolgt eine Vorsiebung des Schlackematerials sowie eine Zerkleinerung durch Brechen, und in Folge eine Nasssiebung.
  • Die in Fig. 1 dargestellten Trennschritte sind jedoch optional und können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in ihrer Reihenfolge verändert oder auch weggelassen werden.
  • Danach wird das Material in einen Aufgabebunker eingebracht. Ein Magnetscheider separiert die magnetisierbaren Materialien, bevor das Material in die Schwing-Setzmaschine eingebracht wird. Diese verfügt in der vorliegenden Ausführungsform über mehrere Entwässerungssiebe, siehe Beschreibung der Fig. 2.
  • Während das ausgesonderte Schwergut direkt in ein Schwergutlager, und das Schwimmgut direkt in ein Schwimmgutlager transportiert wird, kann das Leichtgut optional durch einen Induktionsabscheider zum Abscheiden metallischer Materialien geleitet werden.
  • Das verbleibende Wasser kann in Grobschlamm und Feinschlamm getrennt werden und optional durch einen Wendelscheider oder Trennherd geleitet werden, und die herausgefilterten Restmetalle werden ebenfalls in ein Schwergutlager transportiert.
  • Je nach Zustand der eingesetzten Müllverbrennungsschlacke und Aufbereitungsziel können die genannten Aggregate zusätzlich zur Schwing-Setztechnik eingesetzt werden.
  • Fig. 2 zeigt einen Schwing-Setzabscheider zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Müllverbrennungsschlacke wird in eine mit Wasser gefüllte Kammer mit einem Sieb eingebracht, wobei die Kammer pulsierend mit Druck beaufschlagt wird, wodurch sich in der Kammer ein pulsierender Wasserspiegel ausbildet. Die eingebrachte Schlacke trennt sich entsprechend ihrer jeweiligen Dichte in Komponenten auf, die in unterschiedlicher Höhe in der Kammer im Wasserbad schweben: Dichtere Komponenten driften nach unten, weniger dichte Komponenten driften nach oben. Über eine Steuerung wird das Schwergut abgezogen.
  • Fig. 3a - 3b zeigen schematische Skizzen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke. Die Schlacke wird mittels Radlader über einen Aufgabetrichter einem Aufgabeförderband zugeführt und über dieses zum oberen Ende der Setzmaschine (Modul 2) in rd. 6,00 m Höhe befördert.
  • Allenfalls in der Schlacke enthaltene größere magnetische Metallteile werden durch einen Überbandmagnet, der nach dem Aufgabetrichter über dem Aufgabeförderband angeordnet ist, entnommen und seitlich in einen Auffangbehälter zur Verwertung abgeworfen.
  • Die Setzmaschine ist auf einer rd. 2,50 m hohen Stahlrahmentragkonstruktion aufgebaut (Modul 1), welches die Steuerungstechnik bzw. die zugehörigen Schaltkästen beherbergt.
  • Die Setzmaschine selbst weist eine Höhe von rd. 3,50 m auf und besteht aus einem mit Wasser gefüllten Kasten in dem das Wasser mechanisch mit rd. 60 Hüben pro Minute vertikal nach oben gehoben bzw. nach unten abgesenkt wird, wodurch die Wasserfüllung in eine vertikal schwingende Bewegung versetzt wird. Die Wasserbewegung kann auch pneumatisch erfolgen.
  • Im oberen Drittel des Kastens im Wasser ist ein von der Materialaufgabe zum entgegengesetzten Ende abfallender, fix montierter Siebbelag (0.5mm -2 mm Lochung) angeordnet, auf den die Schlacke vom Aufgabeförderband abgeworfen wird, wobei sie gleichzeitig von oben bei der Aufgabe mit Wasser besprüht wird, was einen kontinuierlichen Wasserausgleich im Kasten sicherstellt und die hydraulische Trennung von aneinander haftenden Partikeln fördert.
  • Durch die Kraft des schwingenden Wasserbades einerseits und durch die Schwerkraft andererseits bewegen sich die Partikel größer als die Sieblochung auf dem Lochblech zur Austragsöffnung am entgegengesetzten Ende. Partikel < als 1-2 mm hingegen sinken durch den Sog, der während der Abwärtsbewegung des pulsierenden Wasserkörpers entsteht, durch das Lochblech in trichterförmige Auffangwannen im sich bewegenden Boden des Kastens ab, von wo sie hydraulisch der Entwässerungseinrichtung (Modul 4) zugeführt werden.
  • Der auf dem Lochblech verbleibende Materialstrom > 1-2 mm wird durch die pulsierende Bewegung des Wasserkörpers in Partikel größerer und kleinerer Dichte aufgetrennt. Die Partikel geringerer Dichte (Leichtfraktion = Schlacke) werden durch die Aufwärtsströmung des Wasserbades an der Oberfläche des sich vorwärts bewegenden Materialstromes angereichert, während sich Partikel höherer Dichte (Schwerfraktion = potenziell FE- und NE-Metalle) in der unteren Ebene des Materialstromes direkt über dem Lochblech konzentrieren.
  • Die Schwerfraktion wird über eine schwimmergesteuerte Austragevorrichtung am Ende des Kastens der Setzmaschine abgezogen, die Leichtfraktion über eine darüber liegende Austragsvorrichtung. Beide Materialströme werden, derart separiert, der anschließenden Entwässerungseinrichtung (Modul 4) zugeführt.
  • Durch diese physikalisch bedingten und hydraulisch-mechanisch in geeigneter Weise unterstützten Vorgänge wird die gewünschte Trennung der Leichtfraktion von der Schwerfraktion in einem kontinuierlichen Betrieb bewirkt.
  • Die Wasseraufbereitungsvorrichtung (Modul 4) ist auf einer rd. 2,00 m hohen Stahlrahmentragkonstruktion (Modul 3) aufgebaut. Im Modul 3 ist der Auffangbehälter für das aus der Entwässerung anfallende Wasser montiert, in dem auch der Materialstrom < 0,5mm - 2 mm aus der Setzmaschine eingeleitet wird.
  • Im Modul 4 wird durch einen Hydrozyklon der Schlamm mit Durchmesser etwa > 0,1mm abgeschieden und der Leichtfraktion zugeführt. Das Überschusswasser aus diesem Behandlungsschritt wird in die Vorratsbehälter zum Wasserkreislauf abgeleitet.
  • Die Entwässerungseinrichtungen bestehen aus drei hochfrequent schwingenden Entwässerungsrinnen. Auf eine dieser Rinnen wird die Leichtfraktion aufgegeben, und das durch die Schwingung der Rinnen von den Partikeln abgetrennte Wasser fließt in den unterhalb in Modul 3 angeordneten Auffangbehälter ab.
  • Auf die zweite Entwässerungsrinne wird die Schwerfraktion aufgegeben und ebenfalls wie oben beschrieben entwässert. Von der Entwässerungseinrichtung rutschen die nunmehr auf zwei Fraktionen reduzierten Materialströme auf zwei im Anschluss angeordnete Austragbänder, von denen das eine die FE- und NE-Metallmischung in eine Sammelmulden zur weiteren Verwertung und das andere die weitergehend entmetallisierte Schlacke auf der Oberfläche des Abfallkörpers abwirft. Von dort wird dieser Austrag mittels Radlader aufgenommen und in die Deponie eingebaut.
  • Allenfalls in der aufgegebenen Schlacke noch enthaltene unverbrannte Reste (z.B. Holzpartikel, Kunststofffetzen etc.) = Schwimmgut verbleiben ebenfalls an der Oberfläche des Materialstromes in der Setzmaschine, werden getrennt von den anderen Fraktionen seitlich abgezogen und einer eigenen Entwässerungseinrichtung zugeführt, die nach demselben Prinzip funktioniert, wie die oben beschriebenen. Das ausgeschleuste Schwimmgut wird einer zulässigen Behandlung (z.B. Verbrennung) zugeführt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke, dadurch gekennzeichnet, dass zerkleinerte und gesiebte Müllverbrennungsschlacke durch einen Schwing-Setzabscheider in Fraktionen unterschiedlicher Dichte, vorzugsweise in eine Schwerfraktion umfassend beispielsweise Metalle, eine Leichtfraktion umfassend beispielsweise Mineralik und eine Schwimmfraktion umfassend beispielsweise Kunststoffe, Holz, Papier oder Gasbeton, separiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Separierung in einer Flüssigkeit, vorzugsweise in einem vertikal schwingenden Wasserbad erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein im oberen Teil des Wasserbads vertikal in Richtung des Materialstroms abfallendes Lochblech mit vorzugsweise 0,5mm - 2 mm Lochung kleinere Partikel abgetrennt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Oberflächenbereich des Wasserbades schwimmendes Material separat abgeschieden wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Müllverbrennungsschlacke zur Separierung zusätzlich einen oder mehrere Magnetabscheider, Induktionsabscheider und/oder Wendelscheider durchläuft, die vor oder nach dem Schwing-Setzabscheider angeordnet sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschiedene Material zur Entwässerung eine hochfrequent schwingende Entwässerungsrinne durchläuft.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine dreistufige Auftrennung in Schwimmgut, Leichtgut und Schwergut erfolgt.
  8. Verwendung eines Schwing-Setzabscheiders zur Separierung von Bestandteilen unterschiedlicher Dichte, insbesondere zur Separierung von metallischen Rückständen, bei der Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke.
  9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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