NO156456B - Fremgangsmaate ved fjerning av belegg fra skrapaluminium. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fjerning av organiske belegg, såsom malinger, lakker og lignende fra skrapaluminium (innbefattende aluminiumlegeringer).

For å gjenvinne belagt aluminiumskrap blir metallet vanligvis knust, oppmalt eller oppkuttet til mindre stykker. Skrapmetallet blir deretter befridd for belegget og smeltet

og gjenvunnet. Ønskeligheten av å fjerne belegg før smelt-ning er velkjent. Fjerning av belegg forhindrer voldsom gassutvikling under smelting. Det forhindrer også avgivelse av for meget røk og flamme som ellers ville utsette røkfjerne-systemene for intermittent tung belastning. Smelting av belagt skrap medfører også store metalltap som kan utgjøre så meget som 13 vekt%.

Det er kjent et antall prosesser for å fjerne belegg fra skrapmetall. F.eks. behandling av det belagte skrapmetall i ovner, spesielt roterende ovner er velkjente.Selv cm det er kjent å fjerne organiske belegg fra skrapaluminium i ovner så utviser de visse ulemper med hensyn til effektivitet av varmeoverføring og relativt lange oppholdstider. For oppmalt skrapmetall skjer hoveddelen av varmeoverføringen til satsen av malt skrapemetall under ihellingen av materialet gjennom luften før det faller ned i sjiktet. Relativt lite varmeoverføring finner sted i sjiktet. Som et resultat derav vil oppmalt skrapmetall komme opp i temperatur på vanligvis 550°C med forskjellige hastigheter og lettere materialer er lettere utsatt for overoksydering som følge av den lange oppholdstid for skrapemetallet ved forhøyet temperatur inne i ovnens varme sone. En annen kjent type behandling for fjerning av belegg fra skrap innebefatter anvendelse av et vertikalt, bevegelig pakket sjikt. Et vertikalt, bevegelig pakket sjikt fører til bedre og mere effektiv varmeover-føring, men den er imidlertid termisk ustabil. En ytterligere vanskelighet med vertikale, bevegelige sjiktprosesser er at høye temperaturer, eksempelvis over 600°C forårsaker rask oksydasjon av aluminium/magnesiumlegeringer og må derfor unngås. Betydelig oksydasjon kan også finne sted og større mengder varme kan genereres hvilket fører til en des-

truktiv propagering av reaksjonsfronten gjennom sjiktet.

Fra GB-PS 1 226 755 og 944 623 er det kjent å innføre alu-miniumavfall på en resiprosiserende transportanordning og underkaste skrapmetallet vann- hhv. oijebehanuling og føre materialet i en roterende trommel, hvor det holdes i kontinuerlig bevegelse. Trommelen tilføres luft, spesielt varme gasser, for å forbrenne det uønskede belegg. Forbren-ningen skjer på overflatesjiktet, idet luften tilføres trommelens tilførselsende. I henhold til GB-PS 944 623 inn-føres luften i motstrøm til skrapets transportretning og temperaturen bringes opp til 300 - 450 °C. Denne lave temperatur fører til lang oppholdstid for en tilfredsstillende fjerning av belegget. Ved motstrømsbehandling kreves en temperatur på ca. 1 000 °C for en tilfredsstillende fjerning, og ved denne temperatur vil små aluminiumpartikler oksydere Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte

for å fjerne organiske belegg fra aluminium og hvilken fremgangsmåte tilveiebringer de følgende fordeler: prosessen resulterer i en nøye kontroll av temperaturen i metallskrapet og følgelig nås en meget sikker og reproduserbar fjerning av organiske belegg. Med hensyn til effektivitet er den mellomliggende mellom vertikalsjiktprosesser og ovnsproses-sene, men er mere driftsstabil enn begge disse prosesser. Ytterligere vil den raske varmeoverføringshastighet som oppnås ved foreliggende fremgangmsmåte fordampe organisk materiale fra hulrom i en slik grad at det er mulig å fjerne belegg effektivt fra knuste vaeskedrikkbokser og kuber av folie i baller, eksempelvis opptil en tykkelse av 2,5 cm for å fjerne organiske bestanddeler mellom lagene i de malte metall^laminater.

Oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for rask og kontinuerlig fjerning av vedheftende organiske materialer såsom lakker, maling eller andre belegg fra skrap inneholdende aluminium og for gjenvinning av skrapmetall befridd for sådant belegg.

I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for å fjerne organiske belegg fra skrapaluminium som innbefatter å, føre et sjikt av skrapmetallet båret på en gasspermeabel transportør gjennom en pyrolysesone og føre en oksygeninneholdénde varm gass ned gjennom skrapmetall-sjiktet, idet den varme gass er ved en temperatur som vil heve den øvre overflatetemperatur av skrapsjiktet til en temperatur i området 500-600°C, og hvor temperaturen og til-før selshastigheten og oksygeninnholdet i en slik gass, samt bevegelseshastigheten for sjiktet av skrapmetall justeres for å sikre en reaksjonsfront ved hvilken det organiske materialet pyrolyseres og gjenværende karbon brennes av, beveger seg fra topp til bunn i sjiktet inne i pyrolysesonen i løpet av et. slikt tidsrom at skrapmetallet tillates å forbli i pyrolysesonen i et tidsrom på opptil 10 min. etter at reaksjonsfronten har nådd sjiktets bunn.

Anvendelse av en nedad rettet gass-strøm er et viktig trekk ved foreliggende fremgangsmåte. Anvendelse av en nedad-rettet gass-strøm vil nesten øyeblikkelig heve skrapets temperatur når dette innføres i pyrolysesonen til en reak-sjonstemperatur ved toppen av sjiktet til å initiere en reaksjonsfront. Når en oppadrettet gass-strøm anvendes er det nødvendig å heve temperaturen av transportøren til reak-sjonstemperaturen før beleggfjerningsreaksjonen kan initieres. I mellomtiden vil en viss oppvarmning av det belagte materialet finne sted hvilket har den effekt at det forsinker passasje av reaksjonsfronten gjennom skrapsjiktet. Ved lang-som oppvarmning av skrapet vil mere pyrolyse av belegget finne sted på skrapet og således må mere karbon brennes av fra dette.

Fortrinnsvis skyldes oppvarmningen av toppoverflaten av sjiktet ved inngangen til pyrolysesonen varmeoverføring fra gass-strømmen. Imidlertid i visse tilfeller kan den eksterne varmetilførsel til sjiktet supplementeres med over-stående strålevarmere. I et slikt tilfelle kan gass-temperaturen være en del lavere enn den nødvendige temperatur på overflaten av sjiktet, eksempelvis opptil 50°C under temperaturen som er ønsket på sjiktets overflate.

De ovenfor nevnte temperaturbetingelser gjelder for behandling av belegg av materialet som foreligger i en "som mottatt" tilstand. Foreliggende fremgangsmåte muliggjør en effektiv fjerning av belegg, uavhengig av et eventuelt kjemisk for-behandlingstrinn. Den vedlagte tegning viser et forenklet skjematisk sideriss av et horisontalt bevegelig, pakket sjiktapparat anordnet for utførelse av foreliggende fremgangsmåte som en illustrerende utførelsesform derav.

I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte hvorved skrapaluminium som er belagt eller delvis dekket av et organisk materiale eller materialer såsom maling eller lakk eller oljer, kontinuerlig og raskt kan befries for belegget. Skrapmetallet kan deretter gjenvinnes for etterføl-gende omsmeltning og nyanvendelse. Fremgangsmåten er gene-relt nyttig for aluminiumskrap, eksempelvis tomme leskedrikkbokser, aluminiumbygningsplater, aluminiumfolie og andre produkter hvori aluminium er en hovedbestanddel eller bland-inger bestående av et annet metall bundet til aluminium.

I henhold til foreliggende fremgangsmåte knuses det belagte aluminiumskrap eller oppmales eller på annen måte bringes til (eksempelvis ved oppkutting eller hakking), til mindre stykker i henhold til vanlig praksis innen skrapgjenvinnings-industrien. Under henvisning til tegningen innmates skrapet 10 kontinuerlig fra en tilførselsrenne 12 på en horisontalt bevegelig, porøs transportør såsom en porøs sikt eller en bevegelig endeløst vevet metallduk 14 slik at det dannes et pakket sjikt 16 av skrapmetall på denne. Alternativt kan det anvendes en åpenmasket vibrerende duktransportør.

Transportøren 14 fører det pakkede sjiktet av skrapmetall gjennom pyrolysesonen 18, hvori skrapet bringes i kontakt med varm gass som blåses nedad gjennom sjiktet 16 fra varm-lufttilførselshuset 22. Avløpsgasser føres nedover og bort fra sjiktet gjennom utløp definert av det omgivende hus 26.

Transportøren 14 utviser en betydelig resistens mot gass-strømmen, sammenlignet med resistensen for det pakkede sjikt 16, slik at det ikke oppstår en kanalisering av gass-strømmen gjennom eventuelt frie arealer av beltet som følge av av-brudd i tilførselen av skrap til sjiktet 16. Under drift har det pakkede sjikt av belagt skrapmetall en tykkelse på 4-40 cm og beveges gjennom varmesonen med en hastighet til å gi en oppholdstid på 2-20 min. Når det pakkede sjikt beveges gjennom pyrolysesonen blir varm gass kontinuerlig blåst eller trukket nedover gjennom det pakkede sjikt i eh retning som i det vesentlige er perpendikulær på bevegelsesretningen for det pakkede sjikt av skrapmetall. Den varme gass som anvendes ved foreliggende fremgangsmåte bør fortrinnsvis inneholde tilstrekkelig oksygen for forbrenning av alt belegningsmate-riale. I praksis vil vanligvis varm luft anvendes.

Inne i det pakkede sjikt av belagt skrapmetall vil en pyro-lysereaksjon initieres. Kontakt med varm gass forårsaker en delvis spaltning og destillering av det organiske materialet på metallskrapet, hvilket fører til fjernelse av det organiske belegget. Denne spaltningsreaksjon er av eksoterm natur og forårsaker en progressiv forøkning av sjiktets temperatur. Når den eneste varmetilførsel skyldes den varme gass må den tilførte gasstemperatur for å oppnå den ønskede reaksjonsgrad ligge i området 500-600°C, fortrinnsvis i området 510-570°C og en temperatur på minst 540°C er spesielt foretrukket. Utenfor 500-600°C området vil tilfredstillende resultater ikke så lett oppnås.

Lavere temperaturer vil ikke tilveiebringe en tilfredsstillende fjerning av det organiske materialet når skrapmetall-tilførselen inneholder skrap belagt med de mere resistente belegg som vanligvis anvendes ved belegning av aluminium. Høyere temperaturer fører til oksydasjon av skrapmetallet. Selv om visse belegg kan fjernes ved lavere temperaturer

er det ikke tilfredsstillende å operere et skrapgjenvinnings-system på det grunnlag at ingen av de mere resistente belegg vil komme inn i skrapmetall-tilførselen.

Posisjonen for reaksjonssonens stabile tilstand inne i sjiktet er i tegningen indikert med den stiplede linje 28. Under og til venstre for denne sone,(slik det sees på tegningen) vil metallet i sjiktet fremdeles være belagt, mens metallet over og til høyre for reaksjonssonen vil være befridd for belegget. Skrapet som er befridd for belegg utføres gjennom en renne

32, eksempelvis for transport til en omsmeltningsovn.

Det er spesielt foretrukket at strømningshastigheten for den varme gass gjennom sjiktet er 10-60 Nm 3 /min./m 2av sjiktet.

En gasshastighet mindre enn 10 Nm 3 /min./m 2 kan i visse tilfeller være potensielt farlig. Selv om gass-strømningshas-3 2

tigheter overskridende 60 Nm /min./m kan anvendes ved fremgangsmåten vil gass-strømmer av denne størrelsesorden føre til et forøket behov for varm gass for en gitt skrapmasse. Derfor vil brennstoffbehovét og også omkostningene for opp-varming av gassen bli større. Innen området 10-60 Nm 3/min./ m 2 vil den optimale strømningshastighet være avhengig av na-turen og densiteten for skrapmetallet SOm befris for belegg, samt sjiktets tykkelsé.

Da temperaturen for sjiktet av skrapmetall varierer med strøm-ningshastigheten av den varme gass som strømmer derigjennom må sjiktets tykkelse begrenses for å sikre at temperaturene inne i sjiktet forblir under ca. 600°C og for å sikre at for meget oksydasjon av metallet unngås. For de gass-strømnings-hastigheter som anvendes, nemlig i området 10-60 Nm 3 /min./m 7 bør sjiktets tykkelse holdes under 40 cm. Den spesifikke sjiktdybde er avhengig av skraptype og sjiktets densitet.

I de fleste tilfeller oppvarmes luften ved passasje gjennom en varmeveksler hvori den oppvarmes av en gass-strøm fra en etterbrenner, i hvilken flyktige bestanddeler fra pyrolysesonen brennes med supplementær gass eller oljebrennstoff. Tilførselen av supplementært brennstoff til etterbrenneren kontrolleres passende avhengig av responsen til et forhånds-innstillbart temperaturmåleinstrument anordnet for å måle temperaturen av luften nedstrøms for varmeveksleren.

V<y>

Under anvendelser av de sjiktdybder, temperaturer og gass-strømningshastigheter og lignende som angitt ovenfor kan foreliggende fremgangsmåte anvendes for en rask og kontinuerlig beleggfjerning av aluminiumskrap. Under optimale betingelser vil oppholdstiden for skrapet i pyrolysesonen være 3-10 min. En slik oppholdstid vil være tilstrekkelig for en i det vesentlige fullstendig fjernelse av organisk materiale fra skrapemetallet, men vil ikke forårsake overdreven oksydasjon av skrapemetallet. Oppfinnelsen skal ytterligere be-lyses ved de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

Skrapaluminium leskedrikkbokser med et.organisk (dvs. lakk eller maling), belegg ble opprevet og satset på en bevegelig transportør av vevet wire av rustfritt stål til å gi et pakket sjikt på transportøren med en dybde på 7,5 cm, bredde på 243 cm og en lengde på 57Q cm og som hadde en densitet på ca. 250 kg/m 3.. Sjiktet av opprevet skrap ble deretter beveget gjennom pyrolysesonen hvor varmluft ved en temperatur på ca. 550°C blåses ned mot sjiktet. Om ønsket kan sug anvendes på undersiden av den bevegelige transportør for å fremme bevegelse av varmluft gjennom det pakkede sjikt. Den blåste luft beveger seg gjennom sjiktet med en hastighet på ca. 30 m/min. og varmefrontens hastighet er ca. 35 mm/min. ( i vertikal retning). Den varme gjennomblåste luft passerer sjiktet og mottar varme som følge av forbrenning av karbonrester av det organiske belegg og forlater sjiktet ved en temperatur på ca. 580°C. Hvis det antas at det opprevede metallskrap krever ett minutt for å fjerne belegget vil den nødvendige oppholdstid være 3 min. og transportørens hastighet vil være ca. 1,9 m/min. En i det vesentlige fullstendig fjerning av det organiske belegg fra det opprevede skrapmetall vil erholdes.

Eksempel 2

I en maskin konstruert slik som indikert i den vedlagte tegning var lengden av pyrolysesonen 12 m og sjiktets bredde 1 m.

Maskinen ble drevet med en prosesstilførselslufttemperatur

i området 500^600°C ved strømningshastigheter i området 140-420 Nm 3/min. Sjiktets dybde var i området 5-30 cm.

Forsøk ble utført med belagte leskedrikkbeholdere (ikke-opprevede). som var knust til å gi et sjikt med en densitet på 120-17 0 kg/m 3på beltet. Andre forsøk ble utført med opprevet belagt aluminiumskrap som dannet et sjikt med en densitet på 170-250 kg/m<3>.

Dette materialet ble tilfredsstillende befridd for belegg når det forelå i tørr tilstand, ved en oppholdstid på 6-6,5 min. i pyrolysesonen ved en sjiktdybde på 30 cm for de uopp-revne bokser og en mindre sjiktdybde på ca. 20 cm for tilfelle hvor det ble anvendt et opprevet materiale. Den anvendte luftstrømningshastighét var 280 Nm"Vmin. ved 550°C.

I ytterligere forsøk på å simulere levering av anvendte skrapbokser, eventuelt inneholdende betydelige rester av det organiske innhold ble skrapboksene neddykket i vann over natten og ført til en opprivningsanordning i en tilstand hvor 72% av den totale vekt utgjordes av vann.

Det våte opprevne materialet ble innmatet til transportøren ved en hastighet som ga en sjiktdybde på 10-15 cm. Luft ble tilført ovenifra med en hastighet pa 280 Nm 3/min. ved en temperatur på 54 0°C. Det ovenfor nevnte materialet ble funnet å tørke tilfredsstillende og befridd for belegg ved en oppholdstid på ca. 7 min.

Når det var kjent at belegningsmaterialet for en større sats av materialet som skulle behandles var en av de mere lett pyroliserbare belegningsmaterialer var det mulig å befri hele satsen for belegget ved en så meget kortere oppholdstid som 2 min. ved en temperatur for tilførsels-luften på ca. 550°C.

Ved andre forsøk med maskinen inneholdt gasstilførselen

en betydelig andel av resirkulert gass fra avløpet fra pyrolysesonen slik at den hadde et nedsatt oksygeninnhold av størrelsesorden 10%. Det ble funnet at oppmalt belagt skrapaluminium og ikke oppmalt sammentrykt belagt aluminiumskrap kunne befries for belegget på en tilfredsstillende måte med en oppholdstid av størrelsesorden av 10 min.

En sammenligning med fjerning av belegget i en roterende ovn og foreliggende fremgangsmåte kan utføres. Ovnsforsøk har gitt tilfredsstillende fjernelse av belegg fra oppmalt skrapmetall i flere tilfeller. Med hensyn til kvaliteten av beleggfjerningen så vil selv under de beste betingelser det indre av de foldede skrap inneholde karbon. En økning av ovnens behandlingstemperatur har forårsaket at aluminium-skrapbokslokk bryter opp til et fint pulver. Kvaliteten av det oppmalte skrap erholdt i henhold til foreliggende oppfinnelse var bedre. De gylne farver på skrapet befridd for belegg indikerte en mindre total oksydasjon. Det indre av brettet skrap var befridd for belegg uten noen ødeleggende effekt på bokslokkene. Overoppvarmning forårsaket blære-dannelse og i ekstreme tilfeller nedbrytning av det oppmalte skrap men ingen pulverisering fant sted.

Av større betydning så krevet ovnsprosessen en nøyaktig kontroll over massestrømhastigheten av det oppmalte skrapmetallet til ovnen for å oppnå en riktig beleggfjerning. Selv moderate forandringer i densiteten, eksempelvis innen området 210-260 kg/m<3> av skrapmetall med relativt kon-stant kvalitet forårsaket problemer med kontroll av ovnens temperatur. I motsetning ved forsøk med foreliggende fremgangsmåte ble det funnet at den var tilpasset også betydelige forandringer i skrapets densitet såvel som til forand-ring fra Kantskrapmetall og rene belagte folieskrap uten noen påvisbar forskjell i den utgående kvalitet.

Ovner har en definert begrensning med hensyn til mengde av materialvolumet som kan satses. Lavdensitetsprodukter inne-bærer en lav kapasitet. I tilfelle for foreliggende fremgangsmåte kan det for lavdensitetsskrap kompenseres for kun ved å forøke sjiktets tykkelse. Sluttligen kan oppholdstidene og behandlingstemperaturene i en ovn kun bestemmes indirekte. Foreliggende fremgangsmåte skiller seg ved at behandlingstemperaturene og oppholdstidene er direkte kon-trollerbare. Under- produksjonsbetingelser er det lett å lære operatøren hvorledes prosessen skal gjennomføres og det er mulig å oppnå en høy styringsgrad for prosessen.

I tillegg til opprevet eller knust skrap fra leskedrikkbokser og aluminiumbygningsplater kan andre aluminiuminne-holdende sammensatte materialer befries for belegg under anvendelse av foreliggende fremgangsmåte. Således kan fremgangsmåten anvendes for å befri et sammensatt materiale for et belegg når dette materialet omfatter et materiale bundet til aluminium ved hjelp av et organisk belegg, samt også

å fjerne belegg fra "Dampfaluminium" som er et lyddempende, tredelslaminat sammensatt aluminiumspiralprodukt bestående av en aluminiumbase belagt med et viskoelastisk klebende dempemiddel inneholdt i et tynt aluminiumskinn. "Dampfaluminium" har mange forskjellige anvendelser innebefattende mobile hjem, fly, garasjedører, vegg og takbelegning, samt vindusposter.

Claims (9)

1 . Fremgangsmåte ved fjerning av organisk belegg fra skrapaluminium ved at skrapaluminiumet føres gjennom en roterende trommel som gjennomblåses med varm gass, f.eks. luft, slik at oljerester forbrennes, karakterisert ved å føre et sjikt av skrapmetallet, båret på en gasspermeabel transportør, gjennom en pyrolysesone og føre en oksygeninneholdende varm gass ned gjennom skrapmetallet, og hvor den varme gass har en temperatur tilstrekkelig til å heve temperaturen av den øvre overflate av sjiktet til 500-600°C, idet temperaturen og til-førselshastigheten og oksygeninnholdet i gassen, samt bevegelseshastigheten for sjiktet av skrapmetall justeres for å sikre at en reaksjonsfront, ved hvi]ken det organiske materialet pyrolyseres og resckarbon avbrennes, beveger seg fra topp til bunn i sjiktet inne i pyrolysesonen, samt tillate at skrapmetallet bibeholdes i pyrolysesonen i opptil 10 min. etter at reaksjonsfronten har nådd sjiktets bunn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den eneste eksterne kilde for å varme den øvre overflate av skrapsjiktet er en strøm av oksygeninneholdende gass ved en temperatur i området 500-600°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert v e d at det som oksygeninneholdende gass anvendes luft.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at gassens temperatur holdes i området 510-570°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at dybden av skrapsjiktet holdes i området 4-40 cm.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at den varme gass føres gjennom sjiktet med en strøm-ningshastighet på 10-60 Nm<3>/min./m<2>.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at sjiktet av skrapmetall føres gjennom pyrolysesjiktet med en oppholdstid på 2-10 min.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den varme luftstrøm oppvarmes til den ønskede temperatur i en varmeveksler hvori gassene som føres fra pyro-lysen, inneholdende forbrennbare bestanddeler brennes i blan-ding med et tilleggsbrennstoff.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at tilførselen av ytterligere brennstoff kontrolleres av et temperaturavfølende instrument avhengig av lufttempe-raturen nedstrøms for varmeveksleren.