SE505602C2 - Förfarande för att destruera gummibaserat material och plastmaterial - Google Patents

Description

505 602 svavel.

En total destruktion eller nedbrytning av alla de ingående materialkomponenterna i bildäck kräver en högre temperatur än den som uppnås vid traditionell förbränning.

Föreliggande uppfinning erbjuder ett förfarande för att omvandla gummiskrot, såsom bildäck, till en energirik gas samtidigt som rökgasen innehåller en mycket låg halt av föroreningar.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett förfaran- de för att destruera gummibaserat material och plastmaterial under utnyttjande av en metallsmälta i en smältreaktor, där produkter av det gummibaserade materialet och/eller ett plastmaterial till del sönderdelas så att bitar av produkter- na bildas, varefter det sönderdelade materialet bringas i kontakt med en metallsmälta av järn, där syrgas tillföres metallsmältan och där bitarna av nämnda material tillföres metallbadet och utmärkes av, att bitarna bringas att väsent- ligen eller helt kvarhållas i badet under badytan till dess bitarna förgasats i kontakt med smältan och tillförd syrgas och av, att en s.k. foaming slagg upprätthålles ovanpå smäl- tan samt av, att metallbadet bringas att omröras i sådan grad att bitarna bringas att på grund av smältans rörelse dras ned under badytan.

Nedan beskrivas uppfinningen närmare, delvis i samband med ett på bigfogade ritning visat utföringsexempel av en anord- ning för utförande av förfarandet, där - figur 1 schematiskt visar en anordning vid vilken uppfin- ningen kan tillämpas - figur 2 schematiskt visar en smältreaktor.

I figur 1 illustreras schematiskt föreliggande förfarande för att destruera gummibaserat material och plastmaterial under utnyttjande av en metallsmälta i en smältreaktor. Produkter 505 602 3 av det gummibaserade materialet och/eller ett plastmaterial sönderdelas till del så att bitar av produkterna bildas, varefter det sönderdelade materialet bringas i kontakt med en metallsmälta.

I figur 1 betecknar siffran 1 en reaktor innehållande en metallsmälta. Siffran 2 betecknar ett tillförselsystem för syrgas, siffran 3 ett tillförselsystem av kol och tillsatsme- del och siffran 4 betecknar ett tillförselsystem för en drivgas. Med siffran 5 betecknas en gas-slagg separator och siffran 6 betecknar en gaskylare. Den i figur 1 visade an- läggningen opererar i allt väsentligt enligt den s.k. CIG processen, där CIG står för Coal Iron Gasification process.

CIG processen finns bl.a. beskriven i de svenska patenten nr 8301159-3 och 8503571-5, varför processen inte beskrives närmare i detta sammanhang.

I figur 2 visas schematiskt en reaktor 1 i ett vertikalsnitt.

Reaktorn har ett antal dysor 7 - 10, som mynnar under metall- smältans 11 badyta 12. Via dessa dysor kan syrgas, slaggbil- dare och kvävgas införas. Ovanpå badet 12 flyter en flytande slagg 13. Förslutbara öppningar 14, 15 förefinns för att av- draga slagg och för att avtappa smälta. I toppen på reaktorn förefinns en öppning, genom vilken bildad gas strömmar.

I CIG-processen är metallsmältan en järnsmälta. Syrgas till- föres metallsmältan tillsammans med kol. Kolet oxideras i smältan medelst syrgasen så att stora mängder kolmonoxid bildas. Vidare krackas kolväten i metallsmältan. Resultatet är att en energirik gas innehållande ungefär 65% kolmonoxid och 35% vätgas bildas.

Enligt uppfinningen tillföres nämnda bitar av sönderdelade produkter av nämnda material metallbadet. Bitarna bringas att väsentligen eller helt kvarhållas under smältbadets yta till dess bitarna förgasats i kontakt med smältan och tillförd syrgas. Vidare upprätthålles en s.k. foaming slagg ovanpå 505 602 4 smältan samtidigt som metallbadet bringas att omröras i sådan grad att bitarna bringas att på grund av smältans rörelse dras ned under badytan.

Med att väsentligen kvarhållas under badytan menas att bitar- na befinner sig i badet eller i den del av badet som består av en fas av smälta och slagg.

Ett dylikt järnbad har en temperatur av omkring 1400 - 1500 °C. Genom att bitarna utsätts för en så hög temperatur kommer det organiska materialet att fullständigt omvandlas till kol- monoxid och vätgas. Således löses problemet som består i en stor kvantitet kimrök i avgaserna. I stället erhålles en för- hållandevis ren gas bestående av kolmonoxid och vätgas. Det svavelinnehåll som finns i de införda bitarna löses in i ba- det och i slaggen.

Den metall som exempelvis bildäck innehåller i form av stål- kord smälter givetvis och blir en del av badet. Andra metal- ler som bitarna kan innehålla, såsom As, Cd, Zn, Pb etc. förgasas och kan avskiljas i en lämplig känd stoftavskiljare placerad efter nämnda gaskylare.

Bildade oxider från bitarna bildar tillsammans med tillsatta slaggbildare en flytande slagg ovanpå metallbadet. Svavlet kommer också att återfinnas i slaggen. Dylika föroreningar kommer således att avlägsnas från processen via slaggen som dras av intermittent eller kontinuerligt från badet. En viss mängd svavel återfinnes dock i stoftet. Genom en effektiv känd stoftavskiljning avlägsnas denna resterande mängd sva- vel, som kan återföras till järnbadet.

Eftersom smältan tillföres järn från stålkorden tappas även smälta av. Detta sker företrädesvis intermittent. För att starta upp processen krävs givetvis att en metallsmälta finns i reaktorn. 505 602 Medelst föreliggande förfarande kommer således gummiskrot och plastskrot att omvandlas till en ren energirik gas.

En elementaranalys avseende bildäck och den producerade gasen ges nedan i tabell 1.

Tabell 1.

Sammansättning Materialtillförsel Utgående material däck (w%) per ton smälta och timme C 68.3 Däck 250 kg Slagg 35 kg H 5.8 Tillsatser 29 kg Stoft 19 kg O 6.5 Syrgas 142 m3n Gas 486 m3n S 1.4 CO 64.3 % Fe 12.0 H2 32.8 % Zn 1.8 Pb 0.1 Cl 0.7 Det är uppenbart att stora mängder ren gas produceras och att slaggmängderna liksom stoftmängderna är relativt små.

Ett väsentligt särdrag i föreliggande förfarande är att bi- tarna väsentligen eller helt kvarhållas under badytan på grund den kraftiga omrörningen, varvid de utsätts för den rådande höga temperaturen. Härvid förgasas, som nämnts, det organiska materialet.

För att uppnå detta bringas en s.k. foaming slagg att upp- rätthållas ovanpå smältan samtidigt som metallbadet bringas att omröras i sådan grad att bitarna bringas att på grund av smältans rörelse dras ned under badytan.

En foaming slagg är en slagg som jäser upp och därmed blir porös och därför har en lägre specifik vikt än en mer kompakt 505 602 6 slagg. Slaggen består väsentligen av CaO och Si02 samt Fe0.

Slaggbildarna CaO och Sioz tillsätts intermittent eller kon- tinuerligt till processen. Förhållandet mellan dessa två slaggbildare styr på känt sätt hur porös slaggen blir.

För att en foaming slagg skall bildas blåses syrgas mot bad- ytan med en topplans 17.

Genom en foaming slaggs lägre specifika vikt underlättas att bitarna hålles längre ned i fasen slagg och smälta än vad som skulle vara fallet vid en kompakt slagg med hög specifik vikt, eftersom bitarna lättare tenderar att flyta ovanpå en slagg med hög specifik vikt.

Vad gäller omrörningen bringas denna enligt ett föredraget utförande att ske genom kvävgasspolning från munstycken pla- cerade under badytan på i och för sig känt sätt.

Enligt ett annat föredraget utförande, som kan kombineras med nyssnämnda utförande, bringas omrörningen att ske genom att syrgas inblåses i badet under badytan.

Båda dessa utföranden ger en kraftig omrörning som är till- räcklig för att bitarna skall kvarstanna i badet under det att de förgasas.

Enligt ett föredraget utförande införes nämnda bitar i badet på en nivå under slaggen. För detta ändamål förefinns en in- förselöppning 16, som mynnar i reaktorn 1 under badytan 12, se figur 2.

Enligt ett alternativt utförande införes nämnda bitar i badet ovanifrån medelst en lans eller en motsvarande anordning.

Härvid kan lansen 17, eller en motsvarande lans användas.

Införselalternativen kan i viss mån påverkas av hur stora nämnda bitar är. Bildäck kan relativt billigt sönderdelas 505 602 7 till bitar som har ett mått av 20 - 150 millimeter. Att mala ned däcken till ett gummipulver med en kornstorlek upp till ungefär 2 millimeter är relativt dyrbart men underlättar in- förandet i badet.

Gummifragment, exempelvis granulerade till 20 - 150 millime- ter inklusive stålkord kan exempelvis matas ner från en dose- rare av lämpligt känt slag direkt mot det omrörda slagg/-me- tallbadet och dras ner i badet. Omrörningen kan göras genom syrgas eller kvävgas medelst munstycken placerade under bad- ytan, exempelvis i reaktorns botten. Eventuell nödvändig yt- terligare syrgas för förgasningen av gummit kan tillföras ge- nom topplansen 17, vilket ger en extra omrörning. De organis- ka föreningarna bryts ned av den höga temperaturen i slaggen och badet samtidigt som den tillförda syrgasen eller oxidera- de järndroppar i slaggen oxiderar de organiska föreningarna i slaggen och bildar gasen.

Den producerade gasen stoftrenas på känt sätt och kan använ- das för energiändamål eller som syntesgas. Det svavel som finns i gummit absorberas delvis av den kalkrika slaggen och delvis av det järnhaltiga stoftet. Avskilt järnstoft återfö- res till badet.

Gummifragment med en storlek av 20 - 150 millimeter kan också matas in via munstycken placerade under slagg/smältbadytan genom en skruvmatare vid varje munstycke. Syrgas kan härvid tillföras via en ringformad spalt runt varje munstycke. Syr- gas kan också tillföras via en topplans eller bottenmun- stycken.

För det fall däcken malts ned till ett pulver kan detta in- jiceras pneumatiskt via munstycken placerade under badytan.

Syrgas tillföres lämpligen i en ringspalt runt munstycket.

Reaktor i vilken järnsmältan finns kan vara ett öppet system och operera vid atmosfärstryck. 505 602 8 Emellertid är enligt ett föredraget utförande reaktorn utförd som ett slutet system. Nämnda material liksom syrgas och slaggbildare bringas därvid att tillsättas intermittent eller kontinuerligt. Slagg bringas att avdragas intermittent eller kontinuerligt.

För det fall reaktorn är utförd som ett slutet system är det mycket föredraget att reaktorn bringas att operera vid ett överatmosfäriskt tryck, vilket tryck bringas vara upp till 20 bar. Härigenom ökas kolförgasningskapaciteten samtidigt som storleken på det efterföljande gasbehandlingssystemet min- skar.

Det är uppenbart att föreliggande uppfinning på ett mycket effektivt och lönsamt sätt destruerar gummiskrot och plast- skrot.

Ovan har ett antal utföringsformer beskrivits. Det är emel- lertid uppenbart att metallbadets sammansättning kan varieras och att badet kan bringas att innehålla andra metaller än järn som tillförts badet genom exempelvis skrot från bilfrag- mentering.

Föreliggande uppfinning skall således inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsformerna, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 505 602 Patentkrav

1. Förfarande för att destruera gummibaserat material och plastmaterial under utnyttjande av en metallsmälta i en smältreaktor (1), där produkter av det gummibaserade mate- rialet och/eller ett plastmaterial till del sönderdelas så att bitar av produkterna bildas, varefter det sönderdelade materialet bringas i kontakt med en metallsmälta av järn, där syrgas tillföres metallsmältan och där bitarna av nämnda material tillföres metallbadet (11), k ä n n e - t e c k n a t a v, att bitarna bringas att väsentligen eller helt kvarhållas i badet (11) under badytan (12) till dess bitarna förgasats i kontakt med smältan och tillförd syrgas och av, att en s.k. foaming slagg (13) upprätthålles ovanpå smältan samt av, att metallbadet (ll) bringas att omröras i sådan grad att bitarna bringas att på grund av smältans rörelse dras ned under badytan (12).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a V, att omrörningen bringas att ske genom kvävgasspolning från munstycken (7) placerade under badytan (12).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t a v, att omrörningen bringas att ske genom att syr- gas inblåses 1 badet (11) under badytan (12) och ovanför badytan.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v, att nämnda bitar införes i badet på en nivå under slaggen (13).

5. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a t a v, att nämnda bitar införes i badet ovan- ifrån medelst en lans eller en motsvarande anordning.

6. Förfarande enligt krav 1, 2, 3, 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t a v, att reaktorn (1) är utförd som ett slutet system och att nämnda material liksom syrgas och slaggbildare bringas att tillsättas intermittent eller 505 602 /O kontinuerligt samt att slagg (13) bringas att avdragas intermittent eller kontinuerligt.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a v, att reaktorn (1) bringas att operera vid ett överatmosfä- riskt tryck, vilket tryck bringas att vara upp till 20 bar.