WO2011113840A1

WO2011113840A1 - Verfahren und eine vorrichtung für die verwertung von quecksilberhaltigen geräten und geräteteilen

Info

Publication number: WO2011113840A1
Application number: PCT/EP2011/053909
Authority: WO
Inventors: Erik Ringdahl; Snorre Kolseth; Detlef Oertel; Sverker SJÖLIN; Steffen Nehmzow
Original assignee: Stena Technoworld Ab
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2011-09-22
Also published as: DE102010028640A1; EP2547801A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flüssigkristallanzeigen-Recycling, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Einbringen aufzubereitender Flüssigkristallanzeigen in einen geschlossenen Raum, der eine Abluftreinigungsanlage zur Behandlung von Abluft aufweist; maschinelles Zerkleinern (Shreddern) eingebrachter Flüssigkristallanzeigen in dem geschlossenen Raum, um einen Materialstrom aus Bruchstücken der eingebrachten Flüssigkristallanzeigen zu erzeugen; Aufteilen der Bruchstücke in wenigstens zwei Fraktionen, von denen eine der Fraktionen eine Feinfraktion ist, die von Bruchstücken unterhalb eines vorgegebenen Maßes gebildet ist und wenigstens eine andere der Fraktionen Bruchstücke enthält, die größer sind, als das vorgegeben Maß; Trennen des Quecksilbers von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß; Abtransport gelösten Quecksilbers mittels eines Luftstroms, Filtern des Luftstroms zum Reinigen des Luftstroms von Quecksilber; und Austragen der von Quecksilber befreiten Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß, aus dem geschlossenen Raum

Description

Verfahren und eine Vorrichtung für die Verwertung von quecksilberhaltigen Geräten und Geräteteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Entsorgung und Verwertung von quecksilberhaltigen Geräten und Geräteteilen wie insbesondere Flüssigkristallanzeigen und Bildschirmen oder Monitoren, die solche Flüssigkristallanzeigen aufweisen sowie beispielsweise auch Energiesparlampen.

Die Flüssigkristall-Technologie gehört derzeit zu den marktführenden Bildschirm- Technologien im Bereich der Unterhaltungs- und Informationsbranche. Die derzeit hergestellten bzw. genutzten Flüssigkristall-Bildschirme werden zukünftig einen steigenden Anteil im Elektronikgeräte-Abfall einnehmen. In diesem Zusammenhang ist in den kommenden Jahren mit einem großen Bedarf an Recyclinganlagen für Flüssigkristall - Bildschirme zu rechnen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch Optimierung der Aggregate, der technischen Betriebsparameter und des Betriebsregimes ein großtechnisches Verwertungs- Verfahren, mit der Zielstellung zu schaffen, möglichst hochwertige Produkte zur Vermarktung zu erhalten. Derzeit werden Flüssigkristallbildschirm-Abfälle z.B. thermisch verwertet, z.B. als Zuschlagstoff in Hochtemperatur-Drehrohröfen von Sonderabfallver- brennungsanlagen. Zumeist kommen jedoch manuelle Demontageverfahren zum Einsatz.

Erfindungsgemäß wird ein mechanisches Verwertungsverfahren vorgeschlagen, da durch ein derartiges Verfahren bei weitgehend stofflicher Verwertung der Materialien geringe Schadstoffemissionen in die Luft zu erwarten sind.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zum Verwerten quecksilberhaltiger Geräte oder Geräteteile, insbesondere von Flüssigkristallanzeigen umfasst die Verfahrensschritte:

Einbringen zu verwertender Geräte oder Geräteteile in einen geschlossenen Raum, der eine Abluftreinigungsanlage zur Behandlung von Abluft aufweist, maschinelles Zerkleinern (Shreddern) eingebrachter Geräte oder Geräteteile in dem geschlossenen Raum, um einen Materialstrom aus Bruchstücken der eingebrachten Geräte oder Geräteteile zu erzeugen

Aufteilen der Bruchstücke in wenigstens zwei Fraktionen, von denen eine der Frak- tionen eine Feinfraktion mit Bruchstücken unterhalb eines vorgegebenen Maßes ist und wenigstens eine andere Fraktion Bruchstücke enthält, die größer sind, als das vorgegeben Maß

Trennen von Quecksilber von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß Abtransport des getrennten Quecksilbers mittels eines Luftstroms,

Filtern des Luftstroms zum Reinigen des Luftstroms von Quecksilber; und

Austragen der von Quecksilber befreiten Bruchstücke, die größer sind als das vorgegebene Maß, aus dem geschlossenen Raum.

Vorzugsweise erfolgt das Trennen des Quecksilbers von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß durch Behandeln der Fraktion mit Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß, in einer bewegten Vorrichtung, vorzugsweise in einer Trommel und besonders bevorzugt unter gleichzeitiger Wärmeeinwirkung. Der dem Abtransport des losgelösten Quecksilbers dienende Luftstrom wird vorzugsweise gekühlt, bevor er gefiltert wird.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zum Verwerten quecksilberhaltiger Geräte oder Geräteteile, insbesondere von Flüssigkristallanzeigen umfasst einen ge- schlossenen Raum mit einer Materialzugangsschleuse zum Einbringen von zu verwertenden Geräten oder Geräteteilen in den geschlossenen Raum, mit einer Materialausgangschleuse zum Austragen von Bruchstücken zerkleinerter Geräte oder Geräteteile und mit einer Abluftreinigungsanlage zur Behandlung von Abluft aus dem geschlossenen Raum, wobei in dem geschlossenen Raum wenigstens ein Shredder zum Zerkleinern zu verwertender Geräte oder Geräteteile angeordnet ist, sowie wenigstens eine erste Fraktioniereinrichtung, die zum Aufteilen von Bruchstücken zerkleinerter Geräte oder Geräteteile in Fraktionen mit Bruchstücken unterschiedlicher Größe ausgebildet ist wenigstens eine Quecksilbertrenneinrichtung, die zu Trennen von Quecksilber von Bruchstücken ausgebildet ist und Transporteinrichtungen, die ausgebildet sind, zu verwertende Geräte oder Geräteteile von der Materialzugangsschleuse zum Shredder zu transportieren und Bruchstücke vom Shredder zur Quecksilbertrenneinrichtung und von der Quecksilbertrenneinrichtung zur Materialausgangschleuse zu transportieren.

Anstelle einer manuellen Demontage von Schadstoff haltigen Bauteilen basiert das Kon- zept der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der rein mechanischen Zerkleinerung und Sortierung der Flüssigkristall-Bildschirme mit integrierter Ablufterfassung ohne den Einsatz von Anlagenpersonal in den möglicherweise schadstoffbelasteten Bereichen. Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 : Einen Überblick über eine erfindungsgemäße Anlage zum Recyceln von

Flüssigkristallanzeigen, wobei gleichzeitig das entsprechende Verfahren erläutert wird;

Fig. 2: ein detaillierteres Blockschaltbild mit einer Darstellung wesentlicher

Anlagenbestandteile; und

Fig. 3 Prinzipieller Aufbau einer Flüssigkristallanzeige.

Fig. 1 erläutert im Wesentlichen das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbereiten von Flüssigkristallanzeigen, die auch als Flüssigkristall-Bildschirme bekannt sind. Solche Flüssigkristallanzeigen besitzen häufig eine Hintergrundbeleuchtung, die Quecksilberdampflampen enthält. Das Verfahren trägt der Tatsache Rechnung, dass Quecksilber für Menschen giftig ist. Das Verfahren findet teilweise in einem geschlossenen Raum 10 statt. Dieser Raum 10 ist mit einer Abluftreinigungsanlage 12 ausgestattet.

Zum Recycling aufzubereitender Flüssigkristallanzeigen - genauer zum Recycling der Bestandteile solcher Flüssigkristallanzeigen - werden aufzubereitende Flüssigkristallanzeigen in einem ersten Verfahrensschritt 14 in den Raum 10 eingebracht. In dem ge- schlossenen Raum 10 werden anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt 16 Quecksilber enthaltende Lampen von aufzubereitenden Flüssigkristallanzeigen oder - bildschirmen entfernt. In einem nachfolgenden Schritt 18 werden die aufzubereitenden Flüssigkristallanzeigen mechanisch zerkleinert, so dass ein Materialstrom von Bruchstücken entsteht, die anschließend durch Abtrennen von mit den Bruchstücken vermengten Quecksilbers gereinigt werden (Verfahrensschritt 20). Dies geschieht vorzugsweise unter Wärmeeinwirkung und innerhalb einer bewegten Vorrichtung.

Abgetrenntes Quecksilber wird vorzugsweise mittels eines Luftstroms abtransportiert. Dieser wird der Abluftreinigungsanlage 12 zugeführt. In dieser wird Quecksilber aus dem Luftstrom abgeschieden, vorzugsweise indem der Luftstrom zunächst gekühlt und an- schließend mittels eines Aktivkohlefilters gefiltert wird. Ein Teil der Bestandteile der in den Raum 10 eingebrachten Flüssigkristallanzeigen kann nicht ohne weiteres vom Quecksilber gereinigt werden. Dies sind beispielsweise abmontierte Quecksilberdampflampen oder auch Bruchstücke mit einer Größe von weniger als 1 cm. Solche Bestandteile werden als nicht gereinigte Bestandteile aus dem Raum 10 ausgeführt und entsprechend sicher verpackt.

Auf der anderen Seite werden die von Quecksilber gereinigten Bruchstücke aus dem Raum 10 möglichst über eine entsprechende Schleuse ausgeführt und einer automatischen Sortierung (Verfahrensschritt 22) unterzogen. Die Sortierung erfolgt nach den Hauptmaterialien der Bruchstücke, so dass im Beispielsfall eine Sortierung nach eisen- haltigen Bruchstücken (siehe Bezugsziffer 24), nach Nicht-Eisenmetallen (siehe Bezugsziffer 26), nach kunststoffhaltigen Bruchstücken (siehe Bezugsziffer 28) und nach gashaltigen Bruchstücken (siehe Bezugsziffer 30) sortiert. Die eisenhaltigen Bruchstücke sowie nicht-eisenmetallhaltigen Bruchstücke werden einem Materialrecycling zugeführt. Die kunststoffhaltigen Bruchstücke werden entweder einer thermischen Zerstörung (Verbrennung) oder einem Materialrecycling zugeführt. Auch die glashaltigen Bruchstücke können einer thermischen Zerstörung zugeführt werden oder in Salzminen entsorgt werden oder recycelt werden.

Die direkt aus dem Raum 10 ausgeführten, mit Quecksilber kontaminierten Bruchstücke (siehe Bezugsziffer 32) werden ebenfalls entweder einer thermischen Zerstörung (Ver- brennung) zugeführt oder in Salzminen sicher gelagert.

In Fig. 2 sind die wesentlichen Anlagenbestandteile einer erfindungsgemäßen Anlage zum Aufbereiten von Flüssigkristallanzeigen dargestellt. Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1 dargestellt, umfasst die Anlage einen geschlossenen Raum, in dem sich diejenigen Anlagenbestandteile befinden, die Teile bearbeiten, die Quecksilber enthalten können oder die mit Quecksilber vermengt sein können.

Für eine Zufuhr aufzubereitender Flüssigkristallanzeigen ist ein Förderband 40 vorgesehen, über das aufzubereitende Bildschirme durch eine Eingangsschleuse (nicht dargestellt) in den geschlossenen Raum 10 eingebracht und zu einer Zerkleinerungseinrichtung 42 in Form eines Zwei-Wellen-Shredders 44 in einem geschlossenen Gehäuse transpor- tiert werden. Mit Hilfe des Zwei-Wellen-Shredders 44 werden Flüssigkristallanzeigen zu Bruchstücken zerkleinert. Diese werden einem vibrierenden Sieb 46 als Fraktioniereinrichtung zugeführt. Das Vibrationssieb 46 besitzt eine Maschenbreite von 1 cm. Durch das Vibrationssieb 46 werden die Bruchstücke der zerkleinerten Flüssigkristallanzeigen in zwei Fraktionen aufgeteilt, nämlich in eine Feinfraktion, die Bruchstücke enthält, die kleiner sind als 1 cm. Diese werden über eine Fördereinrichtung 48 in Säcke gefördert. Die Feinfraktion der Flüssigkristallanzeigen wird als hoch Quecksilber-belastet betrachtet und der sicheren Entsorgung zugeführt und hierzu in Säcken aus dem geschlossenen Raum 10 ausgeführt.

Die Fraktion mit größeren Bruchstücken der zerkleinerten Flüssigkristallanzeigen wird mittels des Förderbandes 50 an dem Sieb 52 einer Maschenbreite von 40 mm zugeführt. Das Sieb 52 teilt die Bruchstücke in zwei weitere Fraktionen auf, nämlich eine Fraktion mit Bruchstücken von weniger als 40 mm Größe und eine andere Fraktion mit Bruchstü- cken von mehr als 40 mm Größe. Eine der Fraktionen wird über einen weiteren Förderer 54, der im speziellen Fall als Förderschnecke ausgebildet sein kann, einer rotierenden Trommel 56 zugeführt. Die andere Fraktion wird direkt der rotierenden Trommel 56 zugeführt. Im Inneren der rotierenden Trommel 56 werden die Bruchstücke derart bewegt, dass mit den Bruchstücken vermengtes Quecksilber verdampft. Dazu wird dem Inneren der rotierenden Trommel 56 zusätzlich warme Prozessluft zugeführt, die das Verdampfen des Quecksilbers fördert.

Die Abluft aus der rotierenden Trommel 56 wird einer Abluftreinigungsanlage 60 zugeführt. Die Abluftreinigungsanlage 60 enthält einen Kühler sowie einen Aktivkohlefilter und ein Sauggebläse. Die aus der rotierenden Trommel 56 austretenden, von Quecksilber gereinigten Bruchstücke der zerkleinerten Flüssigkristall-Anzeigen werden über ein Förderband 62 durch eine Ausgangsschleuse aus dem geschlossenen Raum 10 ausgetragen und einer Sortiereinrichtung zugeführt, deren Bestandteil zunächst ein Magnet 64 ist, mit dem eisenhaltige und daher magnetische Bruchstücke aus den gereinigten Bruchstücken extrahiert werden und anschließend über ein Förderband 56 abtransportiert und gelagert werden. Die verbleibenden Bruchstücke werden über ein Förderband 68 durch einen Zyklon 70 geführt. Mit Hilfe dieses Zyklons wird durch einen entsprechenden Luftstrahl ein Leichtfo- lienanteil aus den Bruchstücken getrennt. Die verbleibenden Bruchstücke werden einer Sortiereinheit 72 zugeführt, die die Bruchstücke in aluminiumhaltige oder kupferhaltige Bruchstücke, beispielsweise Platinen, kunststoffhaltige Bruchstücke und glashaltige Bruchstücke unterteilt und auf entsprechende Förderbänder 74, 76, 78 verteilt. Diese Förderbänder befördern die jeweiligen Bruchstücke zu entsprechenden Lagerstellen. Die Anlage dient der Aufbereitung von Flüssigkristallanzeigen zur weitergehenden hochwertigen Verwertung der Produktströme wie Fe-Metalle, Al-/Cu-Gemisch, Kunststoffe etc. Die Verwertung der Produkte erfolgt nach der Ausschleusung einer Quecksilberbelasteten Feinfraktion, die der Entsorgung zugeführt wird.

Angelieferte Flüssigkristall-Bildschirme werden in der Anlage maschinell zerkleinert und sortiert. Eine manuelle Entfernung von quecksilberhaltigen Bauteilen vor der weiteren Behandlung erfolgt insbesondere aus Gründen der Arbeitssicherheit nicht, da möglicherweise die quecksilberhaltigen Lampen für die Hintergrundbeleuchtung der beschädigt angeliefert werden und Quecksilber in die Umgebungsluft austritt. Das Personal für die manuelle Entfernung der schadstoffhaltigen Bauteile wäre dann den Quecksilber- Verdampfungen ausgesetzt. Durch die ausschließlich mechanische Behandlung der Bildschirme wird der Aufenthalt von Anlagenpersonal in Quecksilber-belasteten Bereichen vermieden.

Die Produkte sind in folgende Kategorien einzuteilen: Fe-Metall, Kunststofffolien, Al-/Cu- Gemisch mit Leiterplattenteilen (NE-Metalle), Kunststoffe, transparente Kunststoffe sowie Flüssigkristall / Indiumzinnoxid.

Als weitere Produkte fallen die folgenden Fraktionen an: Feinfraktion aus dem ersten Shredder mittels Zyklon und Schlauchfilter aus dem Abluftstrom abgeschiedene Quecksilberbelastete Staubfraktion und mit Quecksilber beladene Aktivkohlefilter.

In der nachfolgenden Tabelle werden die Produkte, die bei Flüssigkristallanzeigen- Verwertungen entstehen, sowie die Feinfraktion mit ihren Mengenanteilen beispielshaft dargestellt.

Bestandteil Gew.-%

Fe-Metalle 30

NE-Metalle / Leiterplatten 8,5

Kunststoffe 38,5

Flüssigkristall / Indiumzinnoxid 9,5 Feinfraktion (incl. Hg-Anteil) 13,5

Summe 100

Die angelieferten Flüssigkristallanzeigen werden mit Hilfe zweier hintereinander geschalteter Shredder zerkleinert. Das zerkleinerte Material wird anschließend durch physikalische Vorgänge in verschiedene Fraktionen getrennt. In den Flüssigkristallanzeigen befindet sich in den Elementen zur Hintergrundbeleuchtung Quecksilber, das beim Zerkleinern der Bildschirme z.T. freigesetzt wird. Zur Vermeidung von Luftschadstoffemissionen und aus Arbeitsschutzgründen ist die Anlage, d.h. in dem geschlossenen Raum 10 angeordnet und mit einer 2-stufigen Abluftreinigungsanlage ausgestattet. Die gereinigte Abluft wird über einen Kamin abgeleitet. Die aus dem Abluftstrom mittels Zyklon abgeschiedene Staubfraktion ist ebenfalls mit Quecksilber belastet. Sie wird über eine Zellradschleuse aus dem Zyklon ausgetragen.

Im Folgenden wird die Zerkleinerung im Detail beschrieben:

Die nachfolgend beschriebenen Aggregate - die beiden Shredder und die Rotationstrommel sowie die verbindenden Transportaggregate - werden umhaust ausgeführt, da bei der Zerkleinerung von Flüssigkristall-Monitoren die Quecksilber-haltige Hintergrundbeleuchtung zerstört wird und Quecksilber austritt. In den Beleuchtungselementen ist Quecksilber-Dampf enthalten, der bei Raumtemperatur und Umgebungsluftdruck zum Teil kondensiert und dann in Form von metallischem, flüssigem Quecksilber vorliegt, das sich vorwiegend als dünner Film auf den Materialien ablagert. Da Quecksilber bereits bei Raumtemperaturen in die Gasphase übergeht und ein Teil des Quecksilber-Dampfes aus den Beleuchtungselementen noch gasförmig ist, liegt beim Betrieb der Anlage innerhalb der Umhausung mit Quecksilber belastete Luft vor. Um eine Emission von Quecksilber zu verhindern wird die Luft im umhausten Bereich abgesaugt und über Filter gereinigt.

Zur Überwachung der Funktionsweise der in der Umhausung untergebrachten Aggregate werden mehrere Kameras innerhalb der Umhausung installiert.

Das Aufgabeband 40 stellt eine Schnittstelle zwischen dem umhausten Bereich (dem geschlossenen Raum) und der übrigen Halle dar. Es läuft durch eine mit einem Streifenvorhang versehene Öffnung in der Umhausung und transportiert die Flüssigkristall- Bildschirme in einen Aufgabetrichter des ersten Shredders 44. Das Austreten von queck- silberbeladener Abluft wird durch den Streifenvorhang und einen durch Luftabsaugung hergestellten Unterdruck innerhalb der Umhausung weitgehend verhindert. Der Shredder 44 ist ausgeführt als 2-Wellen-Zerkleinerer. Das Material wird vom Shredder 44 eigenständig in eine Schneidezone befördert, wo es in Streifen mit einer Breite von ca. 50 mm geschnitten wird. Anschließend fällt das zerkleinerte Material auf ein Vibrationssieb 46 mit einer Maschenweite von 10 mm. Hier wird die beim Shreddervorgang entstehende quecksilberhaltige Feinfraktion (< 10 mm) vom Materialstrom abgetrennt und gelangt über eine Zellradschleuse in einen Schneckenförderer 48 zur Abfüllung in Big Bags, die außerhalb der Versuchshalle in einer separaten Umhausung aufgestellt sind. In diesem Verfahrensschritt wird der Hauptteil des in den Flüssigkristall-Monitoren enthaltenen Quecksilbers (ca. 70 - 80%) ausgeschleust.

Der Materialstrom, von dem die Feinfraktion (< 10 mm) separiert wurde, gelangt über eine Vibrorinne 50 in den zweiten Shredder 52, der als 4-Wellen-Zerkleinerer. ausgeführt ist. Durch die Anordnung der vier Schneidwellen wird das Material zunächst von zwei ineinandergreifenden Schneidwellen zerkleinert, wobei die Streifen, die im ersten Shredder hergestellt wurden, nun in Querrichtung zerschnitten werden. Sofern nach diesem Zerkleinerungsschritt noch eine zu große Stückigkeit des Materials vorliegt, wird es den beiden anderen Schneidwellen zugeführt und auf eine Korngröße < 40 mm gebracht.

Nach der Zerkleinerung der Flüssigkristall-Bildschirme in den Shreddern und der Aus- Schleusung der mit Quecksilber belasteten Feinfraktion (< 10 mm) gelangt das Material in eine Rotationstrommel 56. Dort wird das Material durch die Rotation der Trommel 56 sowie durch zusätzlich in der Trommel angebrachte Mischbleche einer eingehenden Durchmischung unterzogen. Durch die Zufuhr von erwärmter Luft mit einer Temperatur zwischen 60 °C und 100 °C und deren anschließender Absaugung wird das Material von möglichem restlichen Quecksilber befreit. Durch die Mischung des Materials in der Rotationstrommel 56 wird eine intensive Umströmung des Materials durch den erwärmten Luftstrom erreicht, so dass der Quecksilber-Austrag vollständig erfolgt.

Beim Zerkleinern der Bildschirme werden die Glasschichten, zwischen denen sich das Flüssigkristall befindet, zerbrochen. In der Rotationstrommel 56 werden diese Schichten durch das unterschiedliche Verhalten des Materials bei Erwärmung teilweise abgelöst. Im nachfolgenden Abschnitt wird erläutert, in welche Materialströme das Flüssigkristall übergeht.

Aufbau von Flüssigkristallen (LC) und Verbleib des LC in der Anlage: Flüssigkristalle sind organisch chemische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Sie bilden molekulare Strukturen, die sich unter dem Ein- fluss elektrischer Felder ausrichten und so mit einer entsprechenden Hintergrundbeleuchtung Bilder erzeugen können. Derzeit existieren ca. 350 verschiedene molekulare Struk- turen, die als Flüssigkristall eingesetzt werden.

Flüssigkristalle liegen in den Flüssigkristall-Bildschirmen bei Umgebungstemperatur (25 ^CC) in flüssiger Form vor. Sie befinden sich im Gerät zwischen zwei von jeweils 0,4 mm bis zu 1 mm dicken Glasscheiben, die mit optischen Filtern bedampft sind. Auf den Innenseiten der Glasplatten sind zusätzlich ITO (Indiumzinnoxid) - Abschnitte aufge- dampft, die als Elektroden zum Aufbau von elektrischen Feldern dient. Die Schichtdicke des Flüssigkristalls beträgt bis zu 10 μιτι. Der prinzipielle Aufbau eine Flüssigkristallanzeige ist in Figur 3 dargestellt.

Der Anteil des Flüssigkristalls in den in der Anlage angelieferten Geräten beträgt je nach Typ und Bauart bis zu 0,09 Gew.-% bzw. liegt zwischen 4,5 und 420 mg. In der Anlage werden die Flüssigkristall-Bildschirme zunächst zerkleinert. Bei diesem Vorgang können geringste Mengen an Flüssigkristall an den Bruchstellen austreten und zu leichten filmartigen Verunreinigungen der Shredder führen. Dies ist jedoch lediglich als verfahrenstechnisches Problem geringen Ausmaßes zu betrachten, da der Maximalgehalt an Flüssigkristall in einer Einheit ca. 420 mg beträgt. Die zerkleinerten Flüssigkris- tallanzeigen-Teile werden anschließend in der Rotationstrommel erhitzt. Dort erfolgt eine teilweise Auflockerung des Schichtenaufbaus der Flüssigkristallanzeige aufgrund der unterschiedlichen Verhaltensweisen der verschiedenen Materialien unter Wärmeeinwirkung. Auch hier ist möglicherweise mit einer geringfügigen Verunreinigung des Behandlungsaggregates (Rotationstrommel) zu rechnen, was ebenfalls lediglich als verfahrens- technisches Problem zu betrachten ist.

In der Sortieranlage wird dann Flüssigkristall und Indium-Zinn-Oxid als separate LC/ITO- Fraktion abgetrennt und schließlich einer Anlage zur Rückgewinnung der NE-Metalle zugeführt. In der LC/ITO-Fraktion befindet sich ein Großteil der Glasträger, auf die Indiumzinnoxid aufgedampft wurde und zwischen denen sich das LC befindet, was den Schluss nahelegt, dass eine Verwertung der Glasfraktion durchgeführt werden sollte. Die LC/ITO-Fraktion wird einer Verwertungsanlage zugeführt, in der seltene Metalle zurückgewonnen werden. Nach der Zerkleinerung des Materials und der in der Rotationstrommel erfolgenden Absaugung der Quecksilber-Fraktion ist das Material nicht mehr als gefährlicher Abfall einzustufen und wird über eine Vibrorinne 62 aus der Umhausung 10 heraus transportiert. Anschließend wird es zur Abscheidung der Eisenmetalle über eine Magnettrommel 64 geführt. Die Vibrorinne 62 bildet somit die zweite Schnittstelle zwischen dem umhausten Bereich und der übrigen Anlage. Auch hier wird ein Austreten Quecksilber-belasteter Abluft aus dem umhausten Bereich durch einen Streifenvorhang sowie die Absaugung des umhausten Bereiches weitgehend verhindert. Die über die Magnettrommel abgeschiedenen Eisen-Metalle werden mittels Vibrorinne 66 abtransportiert. Hinter dem Magnetscheider 64 ist ein Zyklon 70 angeordnet, in dem durch einen Luftstrom im Ge- genstromverfahren leichte Kunststofffolien ausgetragen werden. Außerdem werden gröbere Staubpartikel im Zyklon 70 abgeschieden und mit den Kunststofffolien ausgetragen. Diese Fraktion gelangt durch den Luftstrom über ein Rohr in einen bereitstehenden Container. Der restliche Materialstrom gelangt durch die Schwerkraft zum Austrag im unteren Bereich des Zyklons 70. Über ein weiteres Förderband gelangt das restliche Material, das nach dem Austrag der Fe-Metalle als Leichtfraktion bezeichnet wird, in eine optische Sortiereinrichtung 72.

In dieser Sortiereinrichtung 72 wird das Material optisch detektiert (Kamerasystem mit rechnergestützter Auswertung). Es kann so nach der Farbe und der Lichtdurchlässigkeit der verschiedenen Materialien unterschieden werden. Nach der rechnergestützten Auswertung werden Druckluftdüsen angesteuert, welche das Material ausschleusen oder durchlassen.

Die Sortiereinrichtung 72 arbeitet zweispurig. Ein Teil des Materialstromes wird mit einem Rückführband 73 nochmals aufgegeben und durchläuft die Sortiereinrichtung 72 ein zweites Mal. Zusätzlich ist die Sortiereinrichtung mit einem Metalldetektor ausgestattet, der es ermöglicht, noch enthaltende Nichteisenmetalle (Aluminium, Kupfer, Leiterplatten etc.) auszuschleusen.

In der Sortiereinrichtung 72 wird der Materialstrom in die vier Fraktionen

- transparente Kunststoffe,

- nichttransparente Kunststoffe,

- (Flüssigkristall / Indiumzinnoxid und

- Nichteisenmetalle (AI / Cu / Leiterplatten) getrennt. Es entsteht keine Restfraktion aus dem Sortiervorgang. Im ersten Shredder 44 der Anlage werden die Gehäuse der Flüssigkristall-Monitore zerstört und die Bauteile zerkleinert, wodurch das in der Hintergrundbeleuchtung befindliche gasförmige Quecksilber austritt. Daher ist die Umgebungsluft des Shredders durch Quecksilber belastet. Durch den Vorgang des Shredderns entstehen weiterhin Stäube. Um eine Fassung des belasteten Luftstromes zu gewährleisten, ist der gesamte Bereich der Zerkleinerung umhaust. Über ein Saugzuggebläse wird ein Unterdruck mit 5-fachem Luftwechsel erzeugt. Die so gefasste Abluft wird in einem zweistufigen Verfahren gereinigt. Dies ist sowohl aus Gründen des Arbeitsschutzes als auch des Immissionsschutzes erforderlich. Die Absaugung der belasteten Abluft im Bereich der beiden Shredder 44 und 52 erfolgt über zwei Abzugshauben, die über den Aggregaten angeordnet sind. Zudem wird in die mit Löchern versehene Rotationstrommel 56 durch mehrere Zuluftkanäle über die gesamte Breite der Trommel 56 heiße Luft zur Verdampfung von Quecksilber zugeführt, die die Trommel von unten nach oben durchströmt. Der Luftstrom wird zuvor durch elektri- sehe Heizungselemente auf eine Temperatur zwischen 60 °C und 100 °C erwärmt. Nachdem die heiße Luft die Rotationstrommel 56 passiert hat, wird sie über mehrere oberhalb der Rotationstrommel 56 befindliche Absaugstutzen gefasst und über ein nachgeschaltetes Saugzuggebläse in die Abluftreinigungsanlage 60 geführt. Die Verdampfung von Quecksilber wird sowohl durch die erhöhte Lufttemperatur in der Rotationstrommel als auch durch den durch die Luftabsaugung entstehenden Unterdruck, bei dem eine Herabsetzung des Siedepunktes von Quecksilber erfolgt, bewirkt.

Die Abluftreinigungsanlage 60 arbeitet in einem zweistufigen Verfahren.

Die erste Stufe besteht aus den Einheiten zur Staubabscheidung. Diese setzten sich aus einem Zyklon sowie einem Schlauchfilter, in denen die Stäube, die bei der Zerkleinerung der Flüssigkristall-Bildschirme entstehen, aus dem Luftstrom abgeschieden werden, zusammen. Die gefasste Abluft strömt zunächst tangential in den Zyklon ein. Dieser wird von der Luft spiralförmig von oben nach unten durchströmt. Durch Fliehkräfte werden vorwiegend größere im Luftstrom enthaltene Quecksilber-belastete Staubpartikel an den Seitenwänden des Zyklons abgeschieden, sinken nach unten und werden im unteren Bereich durch eine Zellradschleuse ausgetragen. Im nächsten Verfahrensschritt durchströmt die Abluft einen Schlauchfilter, in dem die restlichen Staubpartikel, insbesondere die Feinfraktion, abgeschieden werden. Die Schlauchfilter werden regelmäßig mittels Drucklufteinrichtungen abgereinigt. Die herabfallenden Stäube werden im konisch verlau- fenden unteren Teil des Staubreinigungsaggregates gesammelt und über eine Zellradschleuse ausgetragen. Die von Stäuben gereinigte Abluft wird abgesaugt und dem Aktivkohlefilter zugeführt.

Beim Durchströmen der Aktivkohle werden die Quecksilber-Bestandteile in der Abluft durch Adsorptions- und Absorptionsprozesse an die Aktivkohle gebunden. Die gereinigte Abluft wird durch ein stationär installiertes Quecksilbermessgerät auf ihren Gehalt an Quecksilber überwacht.

Vor Eintritt der Abluft in die Aktivkohle (AK) - Filter wird der Luftstrom auf <50 °C abgekühlt um die Standzeiten der Aktivkohle-Filter nicht zu beeinträchtigen und gleichfalls einen entsprechend hohen Abscheidegrad zu erreichen. Dies erfolgt durch einen luftgekühlten rohrförmigen Wärmetauscher, der unmittelbar hinter der Rotationstrommel 56 angeordnet ist. Nach Durchströmen des Wärmetauschers wird dem Luftstrom aus der Rotationstrommel 56 zusätzlich die übrige Prozessabluft aus der Absaugung der beiden Shredder zugeführt, was eine zusätzliche Abkühlung des Luftstromes auf <50 °C bewirkt. Die Durchmischung der Luftströme erfolgt in dem hinter dem Wärmetauscher angeordneten Saugzuggebläse, das zusätzlich den Luftstrom der Shredderabsaugung erfasst. Anschließend wird der gesamte Luftstrom der Abluftreinigungsanlage zugeführt.

Es existieren vier Schnittstellen zwischen der Umhausung 10 (den geschlossenen Raum) und der Umgebungsluft. Diese sind: 1. das Aufgabeband 40 vor dem ersten Shredder 44,

2. das Austragsband (Vibrorinne) 62 hinter der Rotationstrommel 56,

3. der Austrag 48 der Feinfraktion und

4. der Kamin, über den die gereinigte Abluft geführt wird.

Das Austreten von Quecksilber-belasteter Abluft über eine der genannten Schnittstellen wird durch den in der Umhausung 10 angelegten Unterdruck verhindert. Der Austrag 48 der Feinfraktion aus der Umhausung bildet die dritte Schnittstelle zwischen dem umhausten Bereich und der Außenluft. Hier gelangt die quecksilberhaltige Feinfraktion (< 10 mm) über eine Zellradschleuse 48 in einen Rohrschneckenförderer zur Abfüllung in einer Befüllstation. Nachfolgend folgt eine Beschreibung des Betriebsregimes Quecksilber-Messung und Analytik. Um die Emission von Quecksilber in die Atmosphäre innerhalb der gesetzlichen Rahmenbedingungen sowie die Verwertung und Entsorgung der in der Anlage anfallenden Produkte und Abfälle in jeweils zugelassenen Anlagen sicherzustellen, wird in der Anlage ein Betriebsregime für die Messung des Quecksilber-Gehaltes in den Abluftströmen sowie in den Materialströmen installiert. In dem Betriebsregime werden Messparameter und Messhäufigkeiten bzw. -Zeitpunkte sowie Messaggregate und Messstellen festgelegt.

Für die Schadstoffentfrachtung des Materials gelten die folgenden Regelparameter.

Regelparameter Materialdurchsatz Rotationstrommel: Neigungswinkel der Trommel,

Rotationsgeschwindigkeit der Trommel und

Füllhöhe der Trommel.

Regelparameter Luftstrom:

Volumenstrom (Strömungsgeschwindigkeit der Luft) in der Trommel und Temperatur des Luftstromes.

Die genannten Regelparameter werden in der Versuchsanlage im Hinblick auf eine optimale Qualität der Produkte sowie Minimierung der gefährlichen Abfallströme variiert.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Verwerten Quecksilber-haltiger Abfallprodukte, insbesondere von Flüssigkristallanzeigen, umfassend die Verfahrensschritte:

Einbringen zu verwertender Geräte oder Geräteteile in einen geschlossenen Raum, der eine Abluftreinigungsanlage zur Behandlung von Abluft aufweist; maschinelles Zerkleinern (Shreddern) eingebrachter Geräte oder Geräteteile in dem geschlossenen Raum, um einen Materialstrom aus Bruchstücken der eingebrachten Geräte oder Geräteteile zu erzeugen;

Aufteilen der Bruchstücke in wenigstens zwei Fraktionen, von denen eine der Fraktionen eine Feinfraktion ist, die von Bruchstücken unterhalb eines vorgegebenen Maßes gebildet ist und wenigstens eine andere der Fraktionen Bruchstücke enthält, die größer sind, als das vorgegeben Maß;

Trennen von Quecksilbers von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß; - Abtransport getrennten Quecksilbers mittels eines Luftstroms;

Filtern des Luftstroms zum Reinigen des Luftstroms von Quecksilber; und

2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Verfahrensschritt des Kühlens des dem Abtransport getrennten Quecksilbers dienenden Luftstroms vor dem Filtern des Luftstroms.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen von Quecksilber von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß durch Behandeln des Teilstroms mit Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß, durch mischendes oder umwälzendes Bewegen der Bruchstücke erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mischende oder umwälzende Bewegen der Bruchstücke in einer rotierenden Trommel erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen des Quecksilbers von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß unter Wärmeeinwirkung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Maß kleiner als 2cm, vorzugsweise kleiner als 1 cm ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von Quecksilber befreiten Bruchstücke nach dem Austragen aus dem geschlossenen Raum nach ihren Materialbestandteilen sortiert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufteilen der Bruchstücke in verschiedene Fraktionen mit Bruchstücken unterschiedlicher Größe durch Sieben der Bruchstücke erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch

- Austragen der Feinfraktion aus dem geschlossenen Raum und

- sicheres Verpacken der Feinfraktion.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Quecksilberkonzentration während des Austragens von Quecksilber befreiter Bruchstücke gemessen wird und eine Zufuhr aufzubereitender Flüssigkristallanzeigen gestoppt wird, wenn eine gemessene Quecksilberkonzentration ein vorgegebenes Maß überschreitet, während das Trennen des Quecksilbers von den Bruchstücken, die größer sind als das vorgegebene Maß, der Abtransport des Quecksilbers mittels eines Luftstroms und das Filtern des Luftstroms zum Reinigen des Luftstroms von Quecksilber fortgeführt werden.

1 1. Vorrichtung zum Verwerten von quecksilberhaltigen Geräten oder Geräteteilen, insbesondere von Flüssigkristallanzeigen, umfassend einen geschlossenen Raum mit einer Materialzugangsschleuse zum Einbringen von zu verwertender Geräte oder Geräteteile in den geschlossenen Raum, mit einer Materialausgangschleuse zum Austragen von Bruchstücken zerkleinerter Geräte oder Geräteteile und mit einer Abluftreinigungsanlage zur Behandlung von Abluft aus dem geschlossenen Raum, wobei in dem geschlossenen Raum wenigstens ein Shredder zum Zerkleinern zu verwertender Geräte oder Geräteteile, sowie wenigstens eine Fraktioniereinrichtung, die zum Aufteilen von Bruchstücken zerkleinerter Geräte oder Geräteteile in Fraktionen mit Bruchstücken unterschiedlicher Größe ausgebildet ist, wenigstens eine Quecksilbertrenneinrichtung, die zu Abtrennen von Quecksilber von Bruchstücken zerkleinerter Geräte oder Geräteteile ausgebildet ist, und

Transporteinrichtungen, die ausgebildet sind, zu verwertende Geräte oder Geräteteile von der Materialzugangsschleuse zum Shredder zu transportieren und Bruchstücke vom Shredder zur Quecksilbertrenneinrichtung und von der Quecksilbertrenneinrichtung zur Materialausgangschleuse zu transportieren angeordnet sind.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens eine Sortiereinrichtung aufweist, die außerhalb des geschlossenen Raums angeordnet und ausgebildet ist, aus der Materialausgangsschleuse austretende Bruchstücke nach ihrem Material zu sortieren.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sortiereinrichtung einen Magneten zum Aussortieren eisenhaltiger Bruchstücke aufweist.

14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Quecksilbertrenneinrichtung rotierende Trommeln aufweist, die einen Innenraum besitzen, in den Bruchstücke zerkleinerter Flüssigkristallanzeigen einzuführen sind, und die ausgebildet sind, in den Innenraum eingeführte Bruchstücke derart zu bewegen, dass sich Quecksilber von den Bruchstücken trennt.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktioniereinrichtung wenigstens ein Sieb mit einer Maschengröße umfasst, die einem vorgegebenen Maß für eine maximale Größe auszusortierender Bruchstücke entspricht.