Verfahren zur Verwertung von Kunststoffabfällen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe Process for recycling plastic waste in the thermal treatment of metal-containing residues
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Kunststoffabfällen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe wie z.B. Batterien jeglicher Art, öl- und eisenoxidhaltige Schlämme aus Stahlwalzwerken, Schlämme aus Oberflächenbehandlungs-, Beiz- und Säuberungs-, Metalisierungs- und Verzinnungsverfahren von Metallteilen, Staub oder Schlamm aus Hochofen, Elektro- oder Konverterstahlwerken.The present invention relates to a method for recycling plastic waste in the thermal treatment of metal-containing residues such as Batteries of all kinds, oil and iron oxide-containing sludges from steel rolling mills, sludges from surface treatment, pickling and cleaning, metalization and tinning processes of metal parts, dust or sludge from blast furnaces, electrical or converter steelworks.
In verschiedenen Ländern in Europa werden gebrauchte Kunststoffverpackungen aus Haushalten und Kleingewerben eingesammelt um einer Wiederverwertung zugeführt zu werden. Der Gesetzgeber dieser Länder bestimmt, daß ein gewisser Prozentsatz der in den Verkehr gebrachten Verpackungen wiederverwertet werden muß. Die ordnungsgemäße Wiederverwertung kann entweder darin bestehen, daß die Kunststoffe gesäubert, getrennt und anschließend für die Herstellung neuer Produkte gebraucht werden, oder daß die Kunststoffe in ihre chemische Bestandteile zerlegt werden um daraus Grund- Stoffe wie synthetisches öl oder Methanol zu gewinnen.Used plastic packaging from households and small businesses is collected in various countries in Europe for recycling. The legislature of these countries stipulates that a certain percentage of the packaging placed on the market must be recycled. Proper recycling can be either that the plastics are cleaned, separated and then used for the production of new products, or that the plastics are broken down into their chemical components in order to obtain basic substances such as synthetic oil or methanol.
In den letzten Jahren werden in der Automobilindustrie vermehrt Kunststoffe eingesetzt, die dann nach der Verschrottung der Kraftfahrzeuge als sogenannte Schredderleichtfraktion entsorgt werden müssen.In recent years, plastics have increasingly been used in the automotive industry, which then have to be disposed of as so-called shredder light fraction after the motor vehicle has been scrapped.
Andererseits fallen in der Industrie große Mengen an metallhaltigen Reststoffen in Form von Schlamm an. Diese Reststoffe fallen z.B. bei dem Filtrieren der Tauchbäder an und enthalten nebst großen Mengen an Wasser verschiedene Metalle wie z.B. Zink, Nickel, Molybden, Koblad, Kupfer, Eisen in Form von Oxiden, Hydroxiden, Chloriden und Sulfaten. Die Entsorgung dieser Reststoffe ist kostspielig bzw. die Endlagerung dieser Stoffe ist problematisch. Die Schlämme werden meist in speziellen Deponien gelagert.On the other hand, there are large amounts of metal-containing residues in the form of sludge in industry. These residues fall e.g. when filtering the immersion baths and, in addition to large amounts of water, contain various metals such as Zinc, nickel, molybdenum, coblad, copper, iron in the form of oxides, hydroxides, chlorides and sulfates. The disposal of these residues is expensive and the disposal of these substances is problematic. The sludge is usually stored in special landfills.
Ein Beispiel der Zusammensetzung solcher metallhaltigen Schlämmen sind in der folgenden Tabelle gezeigt.
Tabelle 1An example of the composition of such metal-containing slurries is shown in the following table. Table 1
In den Hochöfen, Elektro- oder Konverterstahlwerken fallen große Mengen an metallhaltigen Reststoffe in Form von Staub oder Schlamm an. Reststoffe werden durch Abgasreinigungsanlagen aus den Abgasen als Staub oder als Schlamm abgeschieden. Die Entsorgung dieser Reststoffe ist kostspielig bzw. die Endlagerung dieser Stoffe ist problematisch. Die Schlämme werden meist in künstlichen Seen unter offenem Himmel gelagert, während die Stäube untertage in Stollen abgelagert werden.Large amounts of metal-containing residues in the form of dust or sludge accumulate in the blast furnaces, electrical steel or converter steelworks. Residual materials are separated from the exhaust gases as dust or as sludge by exhaust gas cleaning systems. The disposal of these residues is expensive and the disposal of these substances is problematic. The sludge is mostly stored in artificial lakes under the open sky, while the dust is deposited underground in tunnels.
Typische Zusammensetzungen von metallhaltigen Stäuben und Schlämmen aus Hochofen, Elektro-, bzw. Konverterstahlwerken sind in der folgenden Tabelle gezeigt.Typical compositions of metal-containing dusts and sludges from blast furnaces, electrical or converter steelworks are shown in the following table.
Tabelle 2Table 2
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, ein ressourcenschonendes Verfahren zur Verwertung von Kunstoffabfällen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe vorzuschlagen.The object of the present invention is therefore to propose a resource-saving method for recycling plastic waste in the thermal treatment of metal-containing residues.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verwertung von Kunststoffen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Rest- stoffe in einem Etagenofen, welcher in drei Zonen aufgeteilt ist, wobei jede
Zone mehrere übereinanderliegende Etagen aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:This object is achieved according to the invention by a method for recycling plastics in the thermal treatment of metal-containing residues in a deck oven, which is divided into three zones, each Zone has several superimposed floors and the method comprises the following steps:
• kontinuierliches Einbringen der metallhaltigen Reststoffe auf die oberste Etage der ersten Zone des Etagenofens, wobei die Reststoffe nach und nach in die zweite Zone transferiert werden und währenddem getrocknet werden,Continuous introduction of the metal-containing residues onto the top floor of the first zone of the deck oven, the residues being gradually transferred to the second zone and being dried during this,
• aufheizen bis auf ungefähr 800°C und kalzinieren der Reststoffe innerhalb der zweiten Zonen wobei die Reststoffe nach und nach in die dritte Zone transferiert werden , • kontinuierliches Einbringen von Kunststoffen auf die oberste Etage der dritten Zone und Aufheizen des Gemischs auf 900°C bis 1200°C in der dritten Zone wobei die Metalle reduziert werden,• heating up to approximately 800 ° C and calcining the residues within the second zones, the residues being gradually transferred to the third zone, • continuously introducing plastics to the top floor of the third zone and heating the mixture to 900 ° C until 1200 ° C in the third zone, where the metals are reduced,
• Austragen des Gemischs aus dem Etagenofen.• Discharge of the mixture from the deck oven.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es gelingt, die als Mischung vorliegenden Metalloxide, -sulfate, -Chloride usw. zu reduzieren und zu trennen (insbesondere Eisen und Zink), so daß die getrennten Fraktionen Eingangsstoffe für andere Prozesse darstellen und gleichzeitig gebrauchte Kunststoffe wiederzuverwerten. Somit können aus Reststoffen Wertstoffe hergestellt werden. Das eventuell vorhandene Eisen kann nach Durchlaufen des Prozesses in den Produktionsablauf eines Stahlwerkes zurückgeführt werden. Die Nichteisenmetalloxide werden soweit konzentriert, daß sie als Rohstoff zur Gewinnung von NEmetallen eingesetzt werden können. Übrig bleiben Aschen, die im wesentlichen aus Inertstoffen wie Siθ2, AI2O3, MgO bestehen. In der ersten Zone werden die metallhaltigen Reststoffe durch den Kontakt mit den heißen Etagen, den im Etagenofen aufsteigenden Gasen und eventuell durch Brenner bis auf ungefähr 200°C erhitzt, so daß das Wasser komplett verdampft und anschließend in die zweite Zone transferiert wird. In dieser Zone werden die metallhaltigen Reststoffe bis auf über 800°C erhitzt und kalziniert. Nachdem die Reststoffe eine Temperatur von über 800°C erreicht haben, ist
die Kalzination abgeschlossen und die Reststoffe werden in die dritte Zone eingegeben und Kunststoffe werden kontinuierlich auf die oberste Etage der dritten Zone eingebracht und unter die Reststoffe gemischt und weiter erhitzt. Sobald es eine gewisse Temperatur erreicht hat (ab ungefähr 900°C bis 1200°C) beginnen die Metalloxide mit den Kunststoffen zu reagieren, wobei sich verschiedene Nichteisenmetalle verflüchtigen und zusammen mit den Abgasen aus dem Etagenofen ausgetragen werden.An important advantage of the invention is that it is possible to reduce and separate the metal oxides, sulfates, chlorides etc. present as a mixture (in particular iron and zinc), so that the separated fractions are input materials for other processes and are used at the same time Recycle plastics. This means that valuable materials can be produced from residual materials. Any iron that is present can be returned to the production process of a steel mill after the process has been completed. The non-ferrous metal oxides are concentrated to such an extent that they can be used as raw materials for the extraction of non-ferrous metals. What remains are ashes, which essentially consist of inert substances such as SiO 2, Al 2 O 3, MgO. In the first zone, the metal-containing residues are heated up to about 200 ° C by contact with the hot floors, the gases rising in the deck oven and possibly by burners, so that the water evaporates completely and is then transferred to the second zone. In this zone, the metal-containing residues are heated to over 800 ° C and calcined. After the residues have reached a temperature of over 800 ° C the calcination is completed and the residues are entered into the third zone and plastics are continuously introduced to the top floor of the third zone and mixed with the residues and further heated. As soon as it has reached a certain temperature (from approximately 900 ° C to 1200 ° C), the metal oxides start to react with the plastics, whereby various non-ferrous metals evaporate and are discharged together with the exhaust gases from the deck oven.
Die flüchtigen Nichteisenmetalle können, in einer bevorzugten Ausgestaltung, auf den Etagen in der dritten Zone wo sie gebildet werden, abgesaugt und getrennt von den übrigen Abgasen behandelt werden. Diese Abgase werden anschließend z.B. in einer Nachbrennkammer oxidiert wobei die Metalle zu Metalloxiden umgewandelt werden welche dann in einer Filtereinrichtung von den Abgasen getrennt werden können.In a preferred embodiment, the volatile non-ferrous metals can be extracted and treated separately from the other exhaust gases on the floors in the third zone where they are formed. These exhaust gases are then e.g. oxidized in a post-combustion chamber, the metals being converted to metal oxides, which can then be separated from the exhaust gases in a filter device.
Gleichzeitig oder zu einem späteren Zeitpunkt werden die im Etagenofen eventuell vorhandenen Eisenoxide, Nickeloxide usw. zu den korrespondierenden Metallen reduziert. Die auf diese Art erzeugten, nicht flüchtigen Metalle werden zusammen mit den Rückständen des eingebrachten Materials und den Aschen aus dem Ofen ausgetragen.At the same time or at a later point in time, the iron oxides, nickel oxides, etc. that may be present in the deck furnace are reduced to the corresponding metals. The non-volatile metals produced in this way are removed from the furnace together with the residues of the introduced material and the ashes.
In diesem Verfahren können entweder staubförmige oder schlammförmige, metallhaltige Reststoffe aufgegeben werden wobei durch eine gezielte Prozeßführung und durch dauerndes Umwälzen ein Zusammenbacken der Partikel vermieden wird. Unabhängig von der Konsistenz des Eingangsmaterials liefert der Prozeß ein feinkörniges Endprodukt. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn das Ausgangsmaterial Eisenoxide enthält. Da das feste Endprodukt feinkörnig, ist die Trennung der Asche vom Eisen leicht durchführbar. Diese Abtrennung kann z. B. im heißen Zustand über Klassierung erfolgen.In this process, either dust-like or sludge-like, metal-containing residues can be fed in, whereby caking of the particles is avoided by a targeted process control and by constant circulation. Regardless of the consistency of the input material, the process delivers a fine-grained end product. This is particularly advantageous if the starting material contains iron oxides. Since the solid end product is fine-grained, the ash can be separated from the iron easily. This separation can e.g. B. in the hot state via classification.
Natürlich eignet sich dieses Verfahren auch zur Behandlung von Pellets und Mikropellets, die normalerweise einen Durchmesser von 0,5 bis 3 mm aufweisen. Nach einer Abkühlung unter 700°C ist es andererseits möglich, das reduzierte Eisen über Magnetabscheider von der Asche zu trennen. Die Qualität des so
gewonnenen direkt reduzierten Eisens ist nahezu unabhängig von der Menge der Asche und anderen Rückständen des Ausgangsmaterials.Of course, this method is also suitable for the treatment of pellets and micropellets, which normally have a diameter of 0.5 to 3 mm. After cooling below 700 ° C, on the other hand, it is possible to separate the reduced iron from the ashes using a magnetic separator. The quality of that The directly reduced iron obtained is almost independent of the amount of ash and other residues of the starting material.
Das gewonnene Eisen kann anschließend zu Briketts verarbeitet werden oder direkt in einen Einschmelzofen (Elektroofen usw.) eingebracht und weiterverar- beitet werden.The iron obtained can then be processed into briquettes or placed directly in a melting furnace (electric furnace, etc.) and processed further.
Man kann demnach resourcenschonende Kunststoffabfälle einsetzen um die Metalloxide in Metall umzuwandeln und dabei auf Kohle oder andere fossile Brennstoffe weitgehend verzichten.Resource-saving plastic waste can therefore be used to convert the metal oxides into metal and largely dispense with coal or other fossil fuels.
Der Prozeßraum ist in verschiedene Zonen unterteilt, die Feststoffe bewegen sich kontinuierlich von oben nach unten und die Gase werden von unten nach oben d.h. im Gegenstrom durch den Ofen geleitet. Durch die Unterteilung des Prozeßraums in verschiedene Zonen kann man die Prozeßbedingungen in den verschiedenen Zonen oder sogar pro Etage messen und gezielt beeinflussen.The process room is divided into different zones, the solids move continuously from top to bottom and the gases are from bottom to top i.e. passed in countercurrent through the furnace. By dividing the process space into different zones, you can measure and influence the process conditions in the different zones or even per floor.
Bei einer alternativen Ausgestaltung können die metallhaltigen Reststoffe können aber auch mit mindestens einem Teil der benötigten Kunststoffe vermischt werden, bevor sie in den Etagenofen eingebracht werden., Dies gilt besonders im Fall der Behandlung von Schlämmen mit einem hohen Wassergehalt die mit wenigstens einem Teil der benötigten Kunststoffe vermischt werden können, bevor sie in den Ofen eingetragen werden. Die Schlämme haben nämlich meist eine klebrige Konsistenz und lassen sich, wenn sie mit Kunststoffen vermischt sind, leichter in den Ofen einbringen. Die Vermischung mit den Kunststoffen vermindert die Tendenz, daß das eingebene Material bei der Erwärmung Agglomerate bildet.In an alternative embodiment, the metal-containing residues can also be mixed with at least some of the required plastics before they are introduced into the deck oven. This is particularly true in the case of treatment of sludges with a high water content that with at least some of the required Plastics can be mixed before they are placed in the oven. The sludges usually have a sticky consistency and, when mixed with plastics, are easier to put in the oven. Mixing with the plastics reduces the tendency that the input material forms agglomerates when heated.
Die metallhaltigen Reststoffe werden kontinuierlich von Rechen, die auf jeder Etage des Ofens angebracht sind, umgewälzt und nach und nach auf die darunterliegende Etage befördert.The metal-containing residues are continuously circulated by rakes attached to each floor of the furnace and gradually transported to the floor below.
Durch das dauernde Umwälzen wird ein Zusammenbacken der Partikel verhindert. Die Umwälzgeschwindigkeit hängt von vielen Faktoren wie z. B. der Geometrie der Rechen, der Dicke der Schichten usw. ab. Die metallhaltigen
Reststoffe auf den Etagen sollten mindestens einmal pro ein bis drei Minuten umgewälzt werden, wodurch eine Agglomeration weitgehend verhindert wird.The constant agitation prevents the particles from caking together. The rate of circulation depends on many factors such as. B. the geometry of the rake, the thickness of the layers, etc. The metal ones Residual materials on the floors should be circulated at least once every one to three minutes, which largely prevents agglomeration.
Es besteht die Möglichkeit, sauerstoffhaltige Gase gezielt auf der Etage einzublasen, wo der Wärmebedarf durch Verbrennen der überschüssigen Prozeßgase abgedeckt werden muß.It is possible to specifically blow in oxygen-containing gases on the floor, where the heat requirement has to be covered by burning the excess process gases.
Dabei ist es vorteilhaft, sauerstoffhaltige Gase zu verwenden, die eine Temperatur von mindestens 250°C haben.It is advantageous to use oxygen-containing gases that have a temperature of at least 250 ° C.
Auf den untersten Etagen der dritten Zone des Etagenofens kann zusätzlich Kunststoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, oder Erdgas eingeblasen werden. Hierdurch wird ein höheres Reduktionspotential der Atmosphäre im Ofen realisiert und eine vollständigere Reduzierung der Oxide erreicht.Plastic, carbon monoxide, hydrogen or natural gas can also be blown in on the bottom floors of the third zone of the deck oven. As a result, a higher reduction potential of the atmosphere in the furnace is realized and a more complete reduction of the oxides is achieved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden eine oder mehrere Etagen im Ofen mittels Brenner aufgeheizt .According to a further advantageous embodiment, one or more floors in the furnace are heated by means of a burner.
Um die Konzentration an Reduktionsgasen im unteren Teil des Ofens nicht durch Rauchgase der Beheizung zu vermindern, kann hier auch indirekt d.h. durch eine Strahlungsbeheizung Energie zugeführt werden.So that the concentration of reducing gases in the lower part of the furnace is not reduced by flue gases from the heating, energy is supplied by radiant heating.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung werden an jeder Zone auf einer oder mehreren Etagen Gase aus dem Etagenofen abgesaugt. Diese heißen Gase können anschließend entweder durch einen Cθ2-Wäscher geleitet werden, um die Gasmenge zu verringern und das Reduktionspotential des Gases zu erhöhen oder aber durch einen zusätzlichen Reaktor geleitet werden, in dem sich Kohlenstoff befindet, so daß das in den heißen Gasen enthaltene Kohlendioxyd mit dem Kohlenstoff reagiert um Kohlenmonoxid zu bilden gemäß dem Boudoirschen Gleichgewicht und dadurch das Reduktionspotential des Gases erhöht wird. Die an Kohlenmonoxid angereicherten Gase werden anschließend zurück in den Etagenofen geleitet.According to another preferred embodiment, gases are drawn off from the deck oven on each zone on one or more floors. These hot gases can then either be passed through a CO 2 scrubber to reduce the amount of gas and increase the reduction potential of the gas, or can be passed through an additional reactor in which carbon is present, so that the carbon dioxide contained in the hot gases reacts with the carbon to form carbon monoxide according to the Boudoir equilibrium and thereby the reduction potential of the gas is increased. The gases enriched with carbon monoxide are then returned to the deck oven.
Man kann, gemäß einer anderen Ausgestaltung, einen Teil der Gase, die imAccording to another embodiment, a part of the gases that are in the
Ofen nach oben strömen unterhalb der Etagen, auf denen Nichteisenmetalle verdampfen durch einen Absaugstutzen in der Seitenwand aus dem Ofen absaugen und oberhalb dieser Etagen durch einen Einlaß wieder in den Ofen
einblasen. Dadurch ist die auf den Etagen, auf die der die Nichteisenmetalloxide zu Metallen reduziert werden und sich verflüchtigen, vorhandene Gasmenge gering. Die gebildeten Metalle können dann in einer relativ geringen Gasmenge auf diesen Etagen durch einen Auslaß in der Seitenwand aus dem Ofen abgesaugt werden. Das abgezogene Gasgemisch wird nachverbrannt, in einer Abkühlvorrichtung abgekühlt und anschließend mit Hilfe eines Filters gereinigt, bevor es nach außen gelangt.Furnaces flow upwards below the levels on which non-ferrous metals evaporate and are extracted from the furnace through a suction connection in the side wall and above these levels through an inlet back into the furnace blow. As a result, the amount of gas present on the floors to which the nonferrous metal oxides are reduced to metals and volatilize is low. The metals formed can then be sucked out of the furnace in a relatively small amount of gas on these levels through an outlet in the side wall. The extracted gas mixture is afterburned, cooled in a cooling device and then cleaned with the aid of a filter before it is released.
Durch die geringen Abgasmengen ergeben sich auf den entsprechenden Etagen niedrige Gasgeschwindigkeiten und so wird wenig Staub mit diesem Abgas ausgetragen. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Metallkonzentration im Abgas.Due to the small amounts of exhaust gas, low gas velocities occur on the corresponding floors, and so little dust is discharged with this exhaust gas. This results in a very high metal concentration in the exhaust gas.
Zu einer weiteren Erhöhung der Produktivität kann der Etagenofen unter einem bestimmten Überdruck gefahren werden. Dies ist im Gegensatz zu einem Drehofen, der über Wassertassen mit einem Durchmesser von zirka 50 m abgedichtet ist, bei einem Etagenofen, der nur kleine Abdichtungen an der Antriebswelle hat, sehr einfach zu realisieren. In einem solchen Fall müssen Druckschleusen für die Eingabe und die Ausfuhr von Material vorgesehen werden.To further increase productivity, the deck oven can be operated under a certain excess pressure. In contrast to a rotary kiln, which is sealed over water cups with a diameter of approximately 50 m, this is very easy to achieve in a deck oven that only has small seals on the drive shaft. In such a case, pressure locks must be provided for the input and export of material.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwen- düng eines Etagenofens zur thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe gemäß dem beschriebenen Verfahren vorgeschlagen.According to another aspect of the present invention, the use of a deck oven for the thermal treatment of metal-containing residues according to the described method is proposed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Further advantageous configurations are listed in the subclaims.
Im folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figur beschrieben. Es zeigt: Fig.1 : einen Schnitt durch einen Etagenofen zur thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe. Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Etagenofen 10, der aus drei untereinanderliegende Zonen 12, 14 , 16 besteht, die jeweils mehrere Etagen 18 aufweisen. Diese freitragenden Etagen 18, sowie der Mantel 20, der Deckel 22 und der Boden 24 des Ofens sind aus feuerfestem Material.
In jeder Zone 12, 14, 16 ist jeweils ein Absaugstutzen 26, 28, 30 vorgesehen, durch den die Gase aus dem Ofen 10 evakuiert werden können. Die Abgase der drei Zonen 12, 14, 16 haben eine unterschiedliche Zusammensetzung so daß es sinnvoll sein kann die Abgase der verschiedenen Zonen 12, 14, 16 separat zu behandeln.An embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying figure. It shows: Fig. 1: a section through a deck oven for the thermal treatment of metal-containing residues. 1 shows a section through a deck oven 10, which consists of three zones 12, 14, 16 lying one below the other, each of which has a plurality of floors 18. These self-supporting levels 18, as well as the jacket 20, the cover 22 and the bottom 24 of the furnace are made of refractory material. In each zone 12, 14, 16 there is a suction nozzle 26, 28, 30 through which the gases can be evacuated from the furnace 10. The exhaust gases of the three zones 12, 14, 16 have a different composition so that it can be useful to treat the exhaust gases of the different zones 12, 14, 16 separately.
Im Deckel 22 ist eine Öffnung 32 durch die die metallhaltigen Reststoffe, bzw. ein Gemsich aus metallhaltigen Reststoffen und Kunststoffen, auf die oberste Etage der erste Zone aufgetragen werden können.In the cover 22 there is an opening 32 through which the metal-containing residues, or a mixture of metal-containing residues and plastics, can be applied to the top floor of the first zone.
In der Mitte des Ofens ist eine Welle 34 angebracht, an der Rechen befestigt sind, die über die jeweiligen Etagen ragen.In the middle of the furnace there is a shaft 34 to which rakes are attached which protrude above the respective floors.
Die Rechen sind so ausgelegt, daß sie das Material auf einer Etage von innen nach außen und dann auf der darunterliegenden Etage von außen nach innen wälzen, um so das Material von oben nach unten durch den Ofen zu transportieren. Die Welle 34 und die Rechen sind luftgekühlt und an den Rechen sind Öffnungen vorgesehen, durch die Luft in das Innere des Ofens strömen kann und dort zur Nachverbrennung genutzt werden kann.The rakes are designed so that they roll the material inside out on one floor and then outside in on the floor below, so that the material is transported through the furnace from top to bottom. The shaft 34 and the rakes are air-cooled and openings are provided on the rakes through which air can flow into the interior of the furnace and can be used there for afterburning.
Üblicherweise werden die Reststoffe auf die erste Etage der ersten Zone 12 aufgebracht während die Kunststoffe in die dritte Zone 16 aufgeben werden und dort mit den metallhaltigen Reststoffen in Kontakt gebracht werden. Während des Transports durch die erste Zone 12 werden die metallhaltigen Reststoffe auf ungefähr 200°C erhitzt und getrocknet.The residues are usually applied to the first floor of the first zone 12 while the plastics are fed into the third zone 16 and are brought into contact with the metal-containing residues there. During the transport through the first zone 12, the metal-containing residues are heated to approximately 200 ° C. and dried.
Im Mantel 20 des Etagenofens 10 ist - normalerweise im oberen Drittel der dritten Zone 16 - mindestens eine Einlaßöffnung 36 angebracht, durch die die Kunststoffe in den Ofen eingetragen werden können . Die Kunststoffe, die in die dritte Zone 16 eingebracht werden, werden dort durch die Rechen mit den erhitzten, metallhaltigen Reststoffen vermischt und schlagartig gekrackt wobei große Mengen an Wasserstoff und Kohlenmonoxid freigesetzt werden. Durch die hohe Temperatur und durch die Gegenwart von Kohlenmonoxid und Wasserstoff werden die in den Reststoffen enthaltenen Oxide während des Transportes durch den Etagenofen 10 zu Metall reduziert.
Durch die kontrollierte Eingabe von Kunststoffen und von sauerstoffhaltigen Gasen an verschiedenen Stellen des Etagenofens 10 und durch die Möglichkeit, Gase an kritischen Stellen abzusaugen, ist es möglich, die Reduktion der metallhaltigen Reststoffe genau zu kontrollieren und das Verfahren unter optimalen Bedingungen durchzuführen.In the jacket 20 of the deck furnace 10 - usually in the upper third of the third zone 16 - at least one inlet opening 36 is provided through which the plastics can be introduced into the furnace. The plastics that are introduced into the third zone 16 are mixed there by the rakes with the heated, metal-containing residues and suddenly cracked, with large amounts of hydrogen and carbon monoxide being released. Due to the high temperature and the presence of carbon monoxide and hydrogen, the oxides contained in the residues are reduced to metal during transport through the deck oven 10. Through the controlled input of plastics and oxygen-containing gases at various points in the deck oven 10 and through the possibility of suctioning off gases at critical points, it is possible to precisely control the reduction of the metal-containing residues and to carry out the process under optimal conditions.
In der Seitenwand sind Düsen 38 zum Einblasen von heißen (350°C bis 500°C) sauerstoffhaltigen Gasen vorgesehen, durch die man Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas in den Etagenofen 10 eingeben kann. Durch die hohen Temperaturen und durch die Gegenwart von Sauerstoff verbrennt ein Teil des Kohlenstoffs zu Kohlendioxid, der wiederum mit dem im Überschuß vorhandenen Kohlenstoff reagiert und zu Kohlenmonoxid umgewandelt wird. Das Kohlenmonoxid reduziert schließlich die Oxide.Nozzles 38 for blowing hot (350 ° C. to 500 ° C.) oxygen-containing gases are provided in the side wall, through which air or another oxygen-containing gas can be introduced into the deck oven 10. Due to the high temperatures and the presence of oxygen, part of the carbon burns to carbon dioxide, which in turn reacts with the excess carbon and is converted to carbon monoxide. The carbon monoxide finally reduces the oxides.
Da diese Reaktion überwiegend endotherm ist, ist es sinnvoll, Brenner 40 anzubringen, die eine gleichbleibend hohe Temperatur in den Etagen des Ofens sicherstellen. Hier können Gas- oder Kohlenstaubbrenner eingesetzt werden.Since this reaction is predominantly endothermic, it makes sense to install burners 40 which ensure a constant high temperature in the levels of the furnace. Gas or coal dust burners can be used here.
Diese Brenner 40 können zur Vorheizung und/oder zum Zusatzheizen mit Gas oder Kohlenstaub mit Luft befeuert werden. Durch das Mengenverhältnis zwischen Sauerstoff und Brennmaterial kann ein zusätzliches Reduktionsgas erzeugt werden oder bei Luftüberschuß wird ein Nachverbrennen der Prozeßgase erreicht. Im Falle einer Kohlenstaubfeuerung kann im Brenner ein Überschuß an Kohlenmonoxid erzeugt werden. Bei außenliegenden Brennkammern kann vermieden werden, daß die Asche der verbrannten Kohle in den Ofen gelangt und sich mit dem Eisen vermischt. Die Temperaturen in den Brenn- kammern werden so gewählt, daß die anfallende Schlacke flüssig abgezogen werden kann und in verglaster Form entsorgt werden kann. Durch die Erzeugung von Kohlenmonoxid wird der Verbrauch an Kunststoffen im Ofen 10 reduziert und somit auch der Aschegehalt im fertigen Produkt.These burners 40 can be fired with air for preheating and / or for additional heating with gas or coal dust. An additional reducing gas can be generated by the quantitative ratio between oxygen and fuel, or afterburning of the process gases is achieved with excess air. In the case of a coal dust combustion, an excess of carbon monoxide can be generated in the burner. With external combustion chambers, it can be avoided that the ashes of the burned coal get into the furnace and mix with the iron. The temperatures in the combustion chambers are selected so that the slag can be drawn off in liquid form and can be disposed of in a glazed form. The generation of carbon monoxide reduces the consumption of plastics in the furnace 10 and thus also the ash content in the finished product.
In der letzten oder in den beiden letzten Etagen ist die Zugabe von Kunsstoffen, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder Erdgas durch spezielle Düsen
vorgesehen. In dieser Atmosphäre mit erhöhtem Reduktionspotential kann die Reduktion der Metalloxide vervollständigt werden.
On the last or the last two floors is the addition of plastics, carbon monoxide, hydrogen or natural gas through special nozzles intended. The reduction of the metal oxides can be completed in this atmosphere with an increased reduction potential.