WO2020094785A1 - Prallreaktor - Google Patents

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WO2020094785A1
WO2020094785A1 PCT/EP2019/080527 EP2019080527W WO2020094785A1 WO 2020094785 A1 WO2020094785 A1 WO 2020094785A1 EP 2019080527 W EP2019080527 W EP 2019080527W WO 2020094785 A1 WO2020094785 A1 WO 2020094785A1
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WO
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impact
rotor
elements
impact reactor
cover
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PCT/EP2019/080527
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Inventor
Ralf Schäfer
Original Assignee
Schäfer Elektrotechnik U. Sondermaschinen Gmbh
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Publication date
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    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26—Details
    • B02C13/282—Shape or inner surface of mill-housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
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    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C23/12—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator arranged in discharge path of crushing or disintegrating zone with return of oversize material to crushing or disintegrating zone

Definitions

  • the invention relates to an impact reactor for crushing
  • Composite materials comprising a jacket in which a rotor is arranged, which is provided with baffle elements, the baffle reactor being closed with a cover on the end face facing away from the rotor.
  • Impact reactors are used to crush objects composed of different materials in such a way that material separation is possible.
  • the objects are crushed by impact stress with a high momentum transfer using rotating impact elements and separated into individual components. The individual components can finally be recycled.
  • An impact reactor is known from EP 0 859 693 B1, which has a cylindrical base body, in which a rotor driven by a drive motor is arranged.
  • the rotor has replaceable impact elements at its propeller-shaped ends.
  • Ejection openings can be arranged in the peripheral area of the impact reactor, which can be covered with slotted or perforated cover plates, so that a differentiated discharge of comminuted material in the desired particle size is possible.
  • Electrotechnical components such as computer hard drives and electric motors from vehicles, bicycles, tools,
  • ferromagnetic materials for example those based on ferrites or aluminum-nickel-cobalt alloys
  • common materials containing neodymium are common materials containing neodymium.
  • a common alloy using neodymium is neodymium iron boron (NdFeB).
  • Permanent magnets made of neodymium-iron-boron are used, for example, in linear motors for hard drives to control the read / write heads.
  • Neodymium is one of the rare earth metals and is therefore difficult to obtain. Due to the developments in the raw material price, there is a need for neodymium-containing material from disposed components
  • the invention is based on the object of further developing the known impact reactor for comminuting composite materials in such a way that it is suitable for comminuting components which contain permanent magnetic elements.
  • the impact reactor according to the invention for comminuting composite materials comprises a jacket in which a rotor is arranged, which is connected to
  • Baffle elements is provided, wherein the impact reactor is closed on the end facing away from the rotor with a cover, the jacket, the cover, the rotor and the impact elements made of non-magnetic
  • the components which come into direct contact with the composite material to be comminuted are thus not magnetic.
  • the non-magnetic equipment of the components can prevent permanent magnetic elements from the composite material from sticking to the components of the impact reactor,
  • Permanent magnetic elements on the components of the impact reactor can be prevented so that they can be completely crushed.
  • the jacket and / or the cover can be formed in multiple layers.
  • the jacket or the cover have a
  • Sandwich structure wherein a first layer forms a carrier layer and wherein a wear-resistant wear layer is applied to the carrier layer. Both the wear layer and the wear layer are made of non-magnetic material.
  • the carrier layer is preferably made of a tough, hard material, for example steel.
  • the wear layer is preferably made of a wear-resistant material, for example a ceramic material.
  • tough steel is considered as the material for the casing, the cover and the rotor, or for the support layer of the casing and cover, and for the impact elements.
  • An example of such a steel is a manganese steel.
  • a particularly advantageous manganese steel is X 120 Mn 12 (EN10027 material no. 1.3401). This steel is particularly advantageous in that it hardens under mechanical stress, which extends the service life of the components of the impactor. In this respect, the components of the impact reactor could
  • an aluminum alloy as the material for the casing, the cover and the rotor, or for the carrier layer of the casing and cover.
  • An advantageous non-magnetic and hard aluminum alloy is Al Zn 5.5 Mg Cu (DIN-EN 573-3 material no. 7075).
  • the surface of the jacket and / or cover facing the impact reactor space can be converted into a wear layer by converting the surface into a ceramic aluminum oxide layer.
  • the wear layer can also be made from another ceramic material, for example from tungsten carbide.
  • At least the casing, the rotor and the cover are preferably made of non-magnetic stainless steel.
  • Non-magnetic stainless steels have the advantage of high strength and corrosion resistance as well as the lack of magnetizability. Therefore, they are particularly well suited for the production of a non-magnetic impact reactor.
  • a particularly advantageous non-magnetic stainless steel is X 2 Cr Ni Mn Mo N Nb 21 - 16-5-3 (EN 10027 material no. 1.3964).
  • the impact elements can be provided with a wear-resistant coating made of non-magnetic material.
  • the impact elements are subject to particularly high mechanical stress during the shredding process.
  • the wear-resistant coating enables, in particular, an extended service life for the impact elements. If the impact elements are made of hard manganese steel, in particular X 120 Mn 12, the coating can be omitted.
  • Ceramic materials are particularly suitable for the coating.
  • An advantageous wear-resistant non-magnetic coating is a coating made of tungsten carbide. It is also conceivable that
  • a coating from a material compound, preferably containing a ceramic and a metallic material.
  • the lid can be provided with a suction opening, the
  • Suction opening is assigned to a classifying device.
  • Classifying device is part of the impact reactor and directly assigned to the suction opening.
  • the rotor is in this configuration
  • the suction opening is at the greatest possible distance from the rotor. In principle, however, it is also conceivable to arrange the suction opening in the jacket. If composite materials are now introduced into the impact reactor which have powdery constituents, or if the composite materials introduced into the impact reactor are crushed into powdery particles, a dusty one is created in the course of the mechanical stress caused by the rotor
  • Coarse particles can be separated by the classifying device arranged in the suction device, so that only fine powder components are removed from the suction opening.
  • the classifying device can be designed as an air classifier.
  • particles are separated in a gas stream based on their ratio of inertia or gravity to flow resistance. Fine or light particles follow the flow, whereas heavy particles follow the mass force.
  • Such an advantageous air classifier is, for example, a deflector wheel.
  • An advantageous deflector wheel has two spaced apart rotor disks with rotor blades arranged between them.
  • the deflector wheel is a special type of wind sifter.
  • the deflector wheel is in the form of a
  • a classifying device designed as a deflector wheel is in connection with the recovery of permanent magnetic, for example
  • neodymium-containing materials advantageous. Permanent magnetic materials and here in particular neodymium-containing materials have in particular
  • the classifying device is made of non-magnetic material.
  • the classifying device is preferably formed from one of the materials previously described for the jacket. A multi-layer structure is also conceivable in connection with the classifying device
  • the jacket can be closed in the area of the rotor. This results in a particularly long service life of the impact reactor, which in turn is associated with low maintenance. However, it can also be provided that in the peripheral area of the casing in the area of the rotors
  • the composite material is placed in the impact reactor and comminuted by mechanical stress on the rotor provided with the impact elements, at least the
  • Suction device can be removed.
  • the permanent magnetic elements mostly have brittle material properties, which is a fine particle
  • the permanent magnetic elements can have both neodymium-containing and ferromagnetic iron-containing elements.
  • Permanent magnets based on neodymium have a density that is similar to the density of permanent magnets based on ferromagnetic iron-containing elements. If the composite materials to be shredded have both material groups, it is desirable to separate the two material groups mentioned above. This can be done by subjecting the ferromagnetic iron-containing elements to an oxidation process after they have been discharged through the suction opening. For this purpose, a spray mist can be applied to the discharged material, the spray mist preferably containing an acid, such as hydrochloric acid. The oxidation process triggered by this changes the density of the
  • a further advantageous separation method for separating the comminuted materials, in particular elements containing neodymium from elements containing ferromagnetic iron is a separation of heavy turbidity.
  • the Heavy turbidity is a suspension of water, a heavy substance and the particles discharged from the suction opening, the density of which
  • both the neodymium-containing elements and the ferromagnetic iron-containing elements can be recycled separately.
  • Fig. 1 shows an impact reactor arrangement
  • Figure 1 shows an impact reactor 1 or an impact reactor arrangement for
  • the impact reactor 1 comprises a cylindrical jacket 2.
  • the jacket 2 is provided with a bottom 3 on one end face, the bottom 3 being assigned a rotor 4, which is connected to
  • Baffle elements 5 is provided.
  • the rotor 4 is operatively connected to an electric motor 6, which is arranged outside the jacket 2.
  • the shaft connecting the rotor 4 to the electric motor 6 runs in the axial direction of the cylindrical jacket 2.
  • the rotor 4 is provided with vanes which project radially from the shaft. At the free ends of the wings are
  • baffle elements 5 arranged.
  • the baffle elements 5 are interchangeably attached to the wings.
  • the impact reactor 1 is closed on the end facing away from the rotor 4 with a cover 7.
  • a suction opening 8 is assigned in the cover 7, in which a classification device 9 is arranged.
  • the jacket 2, the bottom 3, the rotor 4, the baffle elements 5, the shaft, the cover 7, the suction opening 8 and the classifying device 9 are made of non-magnetic material.
  • the casing 2, the base 3, the rotor 4 and the impact elements 5 are of multilayer design and have a carrier layer made of non-magnetic, tough-hard steel and a wear layer made of ceramic material.
  • the casing 2, the base 3, the rotor 4, the baffle elements 5, the cover 7 and the classifying device 9 are made of a manganese steel with the material number 1.3401 and have no coating.
  • the impact reactor 1 is a single layer
  • a coating for example of the casing 2 or the impact elements 5, can be provided.
  • the coating is preferably a ceramic coating.
  • the jacket 2 and the base 3 are made of an aluminum alloy with the material no. 7075 and provided with a carrier layer made of ceramic aluminum oxide.
  • the rotor 4 and the baffle elements 5 are again multi-layered and have a carrier layer made of non-magnetic, tough-hard steel and a wear layer made of ceramic material, here tungsten carbide.
  • the jacket 2, the bottom 3, the rotor 4, the baffle elements 5, the shaft, the cover 7, the suction opening 8 and the classifying device 9 are made of a non-magnetic stainless steel with the material no. 1.3964 trained.
  • the impact elements 5 are with a
  • the classifying device 9 is designed as a deflector wheel.
  • the deflector wheel has two rotor disks spaced apart from one another arranged rotor blades.
  • the rotor disks and the rotor blades are made of non-magnetic steel.
  • the impact reactor 1 is particularly suitable for the preparation of
  • Composite material which has permanent magnetic elements, in particular made of neodymium-iron-boron, made of ferromagnetic materials or permanent magnets made of other permanent magnetic materials.
  • the composite material is placed in the impact reactor 1 and comminuted by mechanical stress on the rotor 4 provided with the impact elements 5.
  • the brittle material properties of the permanent magnets result in a finely particulate comminution of the permanent magnets, so that they can be discharged via the suction opening 8, larger particles being rejected by the classifying device 9, so that only fine particulate constituents can get out of the impact reactor 1 via the suction opening .
  • the impact reactor 1 is provided with a spray device which the
  • Classifying device 9 is connected downstream.
  • the spray device is
  • Acid treatment leads to an oxidation process, which affects the density of the removed fine particulate matter.
  • the particles can be discharged from the air classifier 9 to further separate the particles.
  • a difference in density can be produced in particular by the spray treatment.
  • the particles can then be separated by means of a heavy turbidity separation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Prallreaktor (1) zum Zerkleinern von Verbundmaterialien, umfassend einen Mantel (2), in welchem ein Rotor (4) angeordnet ist, wobei der Prallreaktor (1) an der dem Rotor (4) abgewandten Stirnseite mit einem Deckel (7) verschlossen ist, wobei der Mantel (2), der Deckel (7), der Rotor (4) und die Prallelemente (5) aus nicht-magnetischem Werkstoff ausgebildet sind.

Description

Prallreaktor
Die Erfindung betrifft einen Prallreaktor zum Zerkleinern von
Verbundmaterialien, umfassend einen Mantel, in welchem ein Rotor angeordnet ist, der mit Prallelementen versehen ist, wobei der Prallreaktor an der dem Rotor abgewandten Stirnseite mit einem Deckel verschlossen ist.
Prallreaktoren werden verwendet, um Gegenstände, die aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt sind, so zu zerkleinern, dass eine Stofftrennung möglich ist. Dabei werden die Gegenstände durch eine Schlagbeanspruchung mit einem hohen Impulsübertrag mittels rotierender Prallelemente zerkleinert und in Einzelbestandteile aufgetrennt. Die Einzelbestandteile können schließlich der Wiederverwertung zugeführt werden.
Aus der EP 0 859 693 B1 ist ein Prallreaktor bekannt, der einen zylindrischen Grundkörper aufweist, in welchem ein durch ein Antriebsmotor angetriebener Rotor angeordnet ist. Der Rotor weist an seinen propellerförmigen Enden austauschbare Prallelemente auf.
Im Umfangsbereich des Prallreaktors können Auswurföffnungen angeordnet sein, welche mit geschlitzten oder gelochten Abdeckblechen abgedeckt sein können, so dass ein differenzierter Austrag von zerkleinertem Material in gewünschter Partikelgröße möglich ist.
Elektrotechnische Komponenten, wie beispielsweise Computer-Festplatten und elektrische Motoren aus Fahrzeugen, Fahrrädern, Werkzeugen,
Flugzeugen oder Schiffen weisen häufig dauermagnetische Elemente auf. Dabei kommen neben ferromagnetischen Werkstoffen, beispielsweise auf der Basis von Ferriten oder Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen, häufig neodymhaltige Materialien zum Einsatz. Eine häufige Legierung unter der Verwendung von Neodym ist Neodym-Eisen-Bor (NdFeB). Dauermagnete aus Neodym-Eisen-Bor kommen beispielsweise in Linearmotoren für Festplatten zur Steuerung der Schreib-/Leseköpfe zum Einsatz. Neodym gehört zu den Metallen der Seltenen Erden und ist dementsprechend schwierig zu gewinnen. Aufgrund der Entwicklungen des Rohstoffpreises besteht ein Bedürfnis, neodymhaltiges Material aus entsorgten Komponenten
wiederzugewinnen. Derzeit ist aber die Wiedergewinnung dauermagnetischer Materialien und insbesondere neodymhaltiger Materialien aufgrund der dauermagnetischen Eigenschaften des Werkstoffes schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorbekannten Prallreaktor zum Zerkleinern von Verbundmaterialien so weiterzuentwickeln, dass dieser zur Zerkleinerung von Komponenten geeignet ist, welche dauermagnetische Elemente enthalten.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die jeweils darauf rückbezogenen Ansprüche Bezug.
Der erfindungsgemäße Prallreaktor zum Zerkleinern von Verbundmaterialien umfasst einen Mantel, in welchem ein Rotor angeordnet ist, der mit
Prallelementen versehen ist, wobei der Prallreaktor an der dem Rotor abgewandten Stirnseite mit einem Deckel verschlossen ist, wobei der Mantel, der Deckel, der Rotor und die Prallelemente aus nicht-magnetischem
Werkstoff ausgebildet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Prallreaktor sind somit die Komponenten nicht magnetisch ausgebildet, die direkt in Kontakt mit dem zu zerkleinernden Verbundmaterial gelangen. Durch die nicht-magnetische Ausrüstung der Komponenten kann verhindert werden, dass sich dauermagnetische Elemente aus dem Verbundmaterial an den Komponenten des Prallreaktors,
insbesondere an dem Mantel des Prallreaktors, anlagern und dort für eine weitere Zerkleinerung nicht mehr zur Verfügung stehen. Durch die
Verwendung von nicht-magnetischem Werkstoff kann ein Anlagern
dauermagnetischer Elemente an den Komponenten des Prallreaktors verhindert werden, so dass diese vollständig zerkleinert werden können.
Der Mantel und/oder der Deckel können mehrschichtig ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung weisen der Mantel, bzw. der Deckel, eine
Sandwichstruktur auf, wobei eine erste Schicht eine Trägerschicht bildet und wobei auf die Trägerschicht eine verschleißfeste Nutzschicht aufgebracht ist. Dabei sind sowohl die Nutzschicht als auch die Verschleißschicht aus nicht magnetischem Werkstoff ausgebildet. Die Trägerschicht ist vorzugsweise aus einem zähharten Werkstoff, beispielsweise Stahl, ausgebildet. Die Nutzschicht ist vorzugsweise aus einem verschleißfesten Werkstoff, beispielsweise einem keramischen Werkstoff, ausgebildet.
Dabei kommt als Material für den Mantel, den Deckel und den Rotor, beziehungsweise für die Trägerschicht von Mantel und Deckel, sowie für die Prallelemente insbesondere ein zähharter Stahl in Betracht. Ein Beispiel für einen derartigen Stahl ist ein Manganhartstahl. Ein besonders vorteilhafter Manganhartstahl ist X 120 Mn 12 (EN10027 Werkstoffnr. 1.3401 ). Bei diesem Stahl ist besonders vorteilhaft, dass dieser bei mechanischer Beanspruchung verhärtet, was die Nutzungsdauer der Komponenten des Prallrektors verlängert. Insofern könnten die Komponenten des Prallreaktors bei
Verwendung dieses Werkstoffs auch einschichtig ausgebildet sein.
Alternativ ist auch denkbar, als Material für den Mantel, den Deckel und den Rotor, beziehungsweise für die Trägerschicht von Mantel und Deckel, eine Aluminium-Legierung zu verwenden. Eine vorteilhafte nicht-magnetische und harte Aluminium-Legierung ist AI Zn 5,5 Mg Cu (DIN-EN 573-3 Werkstoffnr. 7075). Bei Verwendung einer Aluminium-Legierung kann durch
Nachbehandlung die dem Prallreaktorraum zugewandte Oberfläche von Mantel und/oder Deckel in eine Nutzschicht umgewandelt werden, indem die Oberfläche in eine keramische Aluminiumoxid-Schicht umgewandelt wird. Die Nutzschicht kann aber auch aus einem anderen keramischen Werkstoff, beispielsweise aus Wolframcarbid, ausgebildet sein. Des Weiteren ist denkbar, die Nutzschicht aus einem Material-Compound, vorzugsweise enthaltend einen keramischen und einen metallischen Werkstoff, auszubilden.
Vorzugsweise sind zumindest der Mantel, der Rotor und der Deckel aus nicht magnetischem Edelstahl ausgebildet. Nicht-magnetische Edelstahle weisen den Vorteil einer hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie das Fehlen von Magnetisierbarkeit auf. Daher sind diese zur Herstellung eines nicht-magnetischen Prallreaktors besonders gut geeignet. Ein besonders vorteilhafter nicht-magnetischer Edelstahl ist dabei X 2 Cr Ni Mn Mo N Nb 21 - 16-5-3 (EN 10027 Werkstoffnr. 1 .3964).
Die Prallelemente können mit einer verschleißfesten Beschichtung aus nicht magnetischem Werkstoff versehen sein. Die Prallelemente unterliegen während des Zerkleinerungsvorgangs einer besonders hohen mechanischen Beanspruchung. Die verschleißfeste Beschichtung ermöglicht dabei insbesondere eine verlängerte Betriebsdauer der Prallelemente. Sind die Prallelemente aus Hartmanganstahl, insbesondere aus X 120 Mn 12 ausgebildet, kann die Beschichtung entfallen.
Für die Beschichtung kommen dabei insbesondere keramische Werkstoffe in Betracht. Eine vorteilhafte verschleißfeste nicht-magnetische Beschichtung ist eine Beschichtung aus Wolframcarbid. Des Weiteren ist denkbar, die
Beschichtung aus einem Material-Compound, vorzugsweise enthaltend einen keramischen und einen metallischen Werkstoff, auszubilden.
Der Deckel kann mit einer Absaugöffnung versehen sein, wobei der
Absaugöffnung eine Klassiereinrichtung zugeordnet ist. Dabei ist die
Klassiereinrichtung ein Bestandteil des Prallreaktors und unmittelbar der Absaugöffnung zugeordnet. Der Rotor ist bei dieser Ausgestaltung
vorzugsweise im Bodenbereich des Prallreaktors, also auf der dem Deckel gegenüberliegenden Seite angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung hat die Absaugöffnung einen größtmöglichen Abstand zum Rotor. Prinzipiell ist aber auch denkbar, die Absaugöffnung im Mantel anzuordnen. Werden nun Verbundmaterialien in den Prallreaktor eingebracht, welche pulverförmige Bestandteile haben, oder werden die in den Prallreaktor eingebrachten Verbundmaterialien zu pulverförmigen Partikeln zerkleinert, entsteht im Zuge der mechanischen Beanspruchung durch den Rotor eine staubhaltige
Atmosphäre innerhalb des Prallreaktors. Durch die in der Absaugeinrichtung angeordnete Klassiereinrichtung kann eine Abtrennung grober Partikel erfolgen, so dass nur feinpulvrige Bestandteile aus der Absaugöffnung entnommen werden.
Dabei kann die Klassiereinrichtung als Windsichter ausgebildet sein. Bei einem Windsichter werden Partikel anhand ihres Verhältnisses von Trägheit, bzw. Schwerkraft zum Strömungswiderstand, in einem Gasstrom getrennt. Dabei folgen feine bzw. leichte Partikel der Strömung, wohingegen schwere Partikel der Massenkraft folgen.
Ein derartiger vorteilhafter Windsichter ist beispielsweise ein Abweiserad. Ein vorteilhaftes Abweiserad weist zwei voneinander beabstandete Rotorscheiben mit dazwischen angeordneten Rotorblättern auf. Dabei ist das Abweiserad ein spezieller Typ eines Windsichters. Das Abweiserad ist in Form eines
Ventilators ausgebildet. Die Luft mit den zerkleinerten Partikeln strömt durch den rotierenden Rotor hindurch. Dabei findet zwischen Rotor und
einströmenden Partikeln ein Impulsübertrag statt. Gleichzeitig werden die Partikel im einströmenden Luftstrom mitgerissen. Partikel, bei denen die durch den Luftstrom ausgeübte Schleppkraft kleiner ist als die durch die Rotation des Rotors induzierte Fliehkraft, erhalten durch Impulsübertrag des Rotors eine Richtungsänderung und werden in den Prallreaktorraum zurückgeleitet. Insofern werden die umgelenkten Partikel nicht durch das Abweiserad hindurchgelassen. Partikel, bei denen die Schleppkraft des Luftstroms größer ist als die durch den Rotor ausgeübte Fliehkraft, gelangen hingegen mit dem Luftstrom durch das Abweiserad hindurch. Eine als Abweiserad ausgebildete Klassiereinrichtung ist im Zusammenhang mit der Rückgewinnung von dauermagnetischen, beispielsweise
neodymhaltigen Materialien vorteilhaft. Dauermagnetische Materialien und hier insbesondere neodymhaltige Materialien weisen insbesondere im
Vergleich zu Stahlwerkstoffen eine hohe Sprödigkeit auf, so dass im Zuge der mechanischen Beanspruchung durch die Prallelemente eine Zerkleinerung der dauermagnetischen Bestandteile in besonders kleine Partikel erfolgt.
Diese können über das Abweiserad aus dem Prallreaktor ausgeschleust werden.
Im Zusammenhang mit der Rückgewinnung dauermagnetischer Elemente bzw. der Rückgewinnung neodymhaltiger Elemente ist es vorteilhaft, wenn die Klassiereinrichtung aus nicht-magnetischem Werkstoff ausgebildet ist. So ist die Klassiereinrichtung vorzugsweise aus einem der zuvor für den Mantel beschriebenen Werkstoffe ausgebildet. Auch im Zusammenhang mit der Klassiereinrichtung ist denkbar, einen mehrschichtigen Aufbau aus
Trägerschicht und Nutzschicht zu wählen. Der Mantel kann im Bereich des Rotors geschlossen sein. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Standzeit des Prallreaktors, was wiederum mit einem geringen Wartungsaufwand einhergeht. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass im Umfangsbereich des Mantels im Bereich der Rotoren
Entnahmeöffnungen in Form von Klappen vorgesehen sind. Diese
ermöglichen das Entnehmen von groben, insbesondere metallischen
Partikeln, aus dem Prallreaktor.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufbereitung von Verbundmaterial enthaltend dauermagnetische Elemente wird das Verbundmaterial in den Prallreaktor gegeben und durch mechanische Beanspruchung des mit den Prallelementen versehenen Rotors zerkleinert, wobei zumindest die
dauermagnetischen Elemente feinpartikulär zerkleinert werden und wobei die feinpartikulären Bestandteile der zerkleinerten Komponenten über die
Absaugeinrichtung entfernt werden.
Dadurch, dass die das Verbundmaterial berührenden Bestandteile des Prallreaktors nicht-magnetisch ausgebildet sind, ist sichergestellt, dass eine vollständige Zerkleinerung der dauermagnetischen Elemente des
Verbundmaterials möglich ist. Dabei weisen die dauermagnetischen Elemente zumeist spröde Materialeigenschaften auf, was eine feinpartikuläre
Zerkleinerung in einem Prallreaktor begünstigt. Dadurch werden die dauermagnetischen Elemente feinpartikulär zerkleinert und über die
Absaugöffnung aus dem Prallreaktor ausgeschleust.
Dabei können die dauermagnetischen Elemente sowohl neodymhaltige als auch ferromagnetisch eisenhaltige Elemente aufweisen.
Dauermagnete auf der Basis von Neodym weisen eine Dichte auf, welche der Dichte von Dauermagneten auf der Basis von ferromagnetisch eisenhaltigen Elementen ähneln. Weisen die zu zerkleinernden Verbundmaterialien beide Werkstoffgruppen auf, ist es wünschenswert, die beiden zuvor genannten Werkstoffgruppen voneinander zu trennen. Dies kann dadurch erfolgen, dass die ferromagnetisch eisenhaltigen Elemente nach dem Ausschleusen durch die Absaugöffnung einem Oxidationsprozess unterzogen werden. Dazu kann ein Sprühnebel auf das ausgeschleuste Material gegeben werden, wobei der Sprühnebel vorzugsweise eine Säure, wie Salzsäure, enthält. Durch den dadurch ausgelösten Oxidationsprozess ändert sich die Dichte der
ferromagnetisch eisenhaltigen Elemente, was eine spätere Trennung der ferromagnetisch eisenhaltigen Elemente von den neodymhaltigen Elementen ermöglicht.
Neben den bekannten Verfahren der trockenen Trennung, beispielsweise mittels Windsichter, ist ein weiteres vorteilhaftes Trennverfahren zur Trennung der zerkleinerten Materialien, insbesondere neodymhaltiger Elemente von ferromagnetisch eisenhaltigen Elementen, eine Schwertrübetrennung. Die Schwertrübe ist eine Suspension aus Wasser, einem Schwerstoff und den aus der Absaugöffnung ausgeschleusten Partikeln, deren Dichte durch
Veränderung des Verhältnisses von Wasser zu Schwerstoff genau eingestellt werden kann. Wird das zu trennende Gemisch in die Schwertrübe gegeben, schwimmen die spezifisch leichteren Partikel auf, während die spezifisch schwereren Partikel absinken. Die Schwertrübetrennung ermöglicht die Trennung von Stoffen, welche eine relativ ähnliche Dichte aufweisen.
Anschließend können sowohl die neodymhaltigen Elemente als auch die ferromagnetisch eisenhaltigen Elemente gesondert einer Wiederverwertung zugeführt werden.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Prallreaktors wird anhand der nachfolgenden Figur näher dargestellt. Diese zeigt schematisch:
Fig. 1 eine Prallreaktoranordnung.
Figur 1 zeigt einen Prallreaktor 1 bzw. eine Prall reaktoranordnung zum
Zerkleinern von Verbundmaterialien. Der Prallreaktor 1 umfasst einen zylindrischen Mantel 2. Der Mantel 2 ist auf einer Stirnseite mit einem Boden 3 versehen, wobei dem Boden 3 ein Rotor 4 zugeordnet ist, welcher mit
Prallelementen 5 versehen ist. Der Rotor 4 ist mit einem Elektromotor 6 wirkverbunden, welcher außerhalb des Mantels 2 angeordnet ist. Die den Rotor 4 mit dem Elektromotor 6 verbindende Welle verläuft in Axialrichtung des zylindrischen Mantels 2. Der Rotor 4 ist mit Flügeln versehen, welche radial von der Welle abragen. An den freien Enden der Flügel sind
Prallelemente 5 angeordnet. Die Prallelemente 5 sind auswechselbar an den Flügeln befestigt.
Der Prallreaktor 1 ist an der dem Rotor 4 abgewandten Stirnseite mit einem Deckel 7 verschlossen. Dabei ist im Deckel 7 eine Absaugöffnung 8 zugeordnet, in welcher eine Klassiereinrichtung 9 angeordnet ist. Der Mantel 2, der Boden 3, der Rotor 4, die Prallelemente 5, die Welle, der Deckel 7, die Absaugöffnung 8 und die Klassiereinrichtung 9 sind aus nicht magnetischem Werkstoff ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind der Mantel 2, der Boden 3, der Rotor 4 und die Prallelemente 5 mehrschichtig ausgebildet und weisen eine Trägerschicht aus nicht magnetischem, zähharten Stahl und eine Nutzschicht aus keramischem Werkstoff auf.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind der Mantel 2, der Boden 3, der Rotor 4, die Prallelemente 5, der Deckel 7 und die Klassiereinrichtung 9 aus einem Manganhartstahl mit der Werkstoffnummer 1.3401 ausgebildet und weisen keine Beschichtung auf. Insofern ist der Prallreaktor 1 einschichtig
ausgebildet. Je nach zu zerkleinerndem Verbundmaterial kann aber eine Beschichtung, beispielsweise des Mantels 2 oder der Prallelemente 5, vorgesehen sein. Die Beschichtung ist vorzugsweise eine keramische Beschichtung.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung sind der Mantel 2 und der Boden 3 aus einer Aluminium-Legierung mit der Werkstoffnr. 7075 ausgebildet und mit einer Trägerschicht aus keramischem Aluminiumoxid versehen. Der Rotor 4 und die Prallelemente 5 sind wiederum mehrschichtig ausgebildet und weisen eine Trägerschicht aus nicht-magnetischem, zähhartem Stahl und eine Nutzschicht aus keramischem Werkstoff, hier Wolframcarbid, auf.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung sind der Mantel 2, der Boden 3, der Rotor 4, die Prallelemente 5, die Welle, der Deckel 7, die Absaugöffnung 8 und die Klassiereinrichtung 9 aus einem nicht-magnetischen Edelstahl mit der Werkstoffnr. 1.3964 ausgebildet. Die Prallelemente 5 sind mit einer
Beschichtung aus Wolframcarbid versehen.
Die Klassiereinrichtung 9 ist als Abweiserad ausgebildet. Das Abweiserad weist zwei voneinander beabstandete Rotorscheiben mit dazwischen angeordneten Rotorblättern auf. Die Rotorscheiben und die Rotorblätter sind aus nicht-magnetischem Stahl ausgebildet.
Der Prallreaktor 1 eignet sind insbesondere zur Aufbereitung von
Verbundmaterial, welches dauermagnetische Elemente, insbesondere aus Neodym-Eisen-Bor, aus ferromagnetisch eisenhaltigen Werkstoffen oder Dauermagnete aus anderen dauermagnetischen Materialien aufweist. Zur Zerkleinerung wird das Verbundmaterial in den Prallreaktor 1 gegeben und durch mechanische Beanspruchung des mit den Prallelementen 5 versehenen Rotors 4 zerkleinert. Dabei erfolgt durch die spröden Materialeigenschaften der Dauermagnete eine feinpartikuläre Zerkleinerung der Dauermagnete, so dass diese über die Absaugöffnung 8 ausgeschleust werden können, wobei durch die Klassiereinrichtung 9 eine Zurückweisung größerer Partikel erfolgt, so dass nur feinpartikuläre Bestandteile über die Absaugöffnung aus dem Prallreaktor 1 gelangen können.
Der Prallreaktor 1 ist mit einer Sprüheinrichtung versehen, welche der
Klassiereinrichtung 9 nachgeschaltet ist. Die Sprüheinrichtung ist
insbesondere geeignet, die ausgeschleusten feinpartikulären Bestandteile zu benetzen bzw. einer Säurebehandlung zu unterziehen. Durch die
Säurebehandlung kommt es zu einem Oxidationsprozess, was die Dichte der ausgeschleusten feinpartikulären Bestandteile beeinflusst. Nach dem
Ausschleusen der Partikel aus dem Windsichter 9 kann eine weitere Trennung der Partikel erfolgen. Dabei kann insbesondere durch die Sprühbehandlung ein Dichteunterschied hergestellt werden. Eine Trennung der Partikel kann dann mittels einer Schwertrübetrennung erfolgen.

Claims

Patentansprüche 1. Prallreaktor (1 ) zum Zerkleinern von Verbundmaterialien, umfassend einen Mantel (2), in welchem ein Rotor (4) angeordnet ist, wobei der Prallreaktor (1 ) an der dem Rotor (4) abgewandten Stirnseite mit einem Deckel (7) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (2), der Deckel (7), der Rotor (4) und die Prallelemente (5) aus nicht- magnetischem Werkstoff ausgebildet sind.
2. Prallreaktor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (2) und/oder der Deckel (7) mehrschichtig ausgebildet sind.
3. Prallreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Mantel (2), der Rotor (4), die Prallelemente (5) und der Deckel (7) aus nicht-magnetischem Stahl ausgebildet sind.
4. Prallreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) und/oder die Prallelemente (5) mit einer
verschleißfesten Beschichtung aus nicht-magnetischem Werkstoff versehen sind.
5. Prallreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Prallelemente (5) mit einer Beschichtung aus Wolframcarbid versehen sind.
6. Prallreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) mit einer Absaugöffnung (8) versehen ist, wobei der Absaugöffnung (8) eine Klassiereinrichtung (9) zugeordnet ist.
7. Prallreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Klassiereinrichtung (9) als Windsichter ausgebildet ist.
8. Prallreaktor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassiereinrichtung (9) aus nicht-magnetischem Werkstoff ausgebildet ist.
9. Verfahren zur Aufbereitung von Verbundmaterial enthaltend
dauermagnetische Elemente, wobei das Verbundmaterial in dem
Prallreaktor gemäß einem der vorherigen Ansprüche gegeben und durch mechanische Beanspruchung des mit den Prallelementen (5)
versehenen Rotors (4) zerkleinert wird, wobei zumindest die
dauermagnetischen Elemente feinpartikulär zerkleinert werden und wobei die feinpartikulären Bestandteile des zerkleinerten
Verbundmaterials über die Absaugöffnung (8) entfernt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbundmaterial dauermagnetische Elemente enthält.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die feinpartikulären Bestandteile nach Passieren des Windsichters (9) einem Oxidationsprozess unterzogen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die feinpartikulären Bestandteile nach dem Passieren der
Klassiereinrichtung (9) einem weiteren mechanischen Trennverfahren unterzogen werden.
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