DE19600647A1 - Verfahren und Anlage zur Verwertung von Kabelmuffen mittels Tieftemperaturtechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Kabelmuffen, Kabe­ lendverschlüssen, Elektronikschrott u. ä., bei dem das Ausgangsmaterial bei Tieftempe­ rarturen versprödet, zerkleinert und dann nach den physikalischen Eigenschaften ge­ trennt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zum Recyclen von Kabelmuf­ fen u. ä. Elektronikschrott mit einem Gefrierteil, einem Zerkleinerer und einem Sortie­ rer.

Allein in der Bundesrepublik Deutschland fallen an Kabelmuffen jährlich fünf bis sechs Tonnen zur Entsorgung an. Diese Kabelmuffen bestehen aus Grauguß, Bitu­ men, Aluminium und Kunststoffen, wobei man diese Kabelmuffen in drei Typen unter­ teilt, nämlich einmal in die gußeisernen Muffen mit Polyurethanverguß oder bituminö­ ser Vergußmasse bzw. in Kunststoffmuffen mit Polystyrol oder andern Kunststoffen. Der Hauptbestandteil der anfallenden Muffen fällt unter den Typ 2, das sind gußeiserne Muffen mit bituminöser Vergußmasse. Bisher werden diese Kabelmuffen zusammen mit anderem Kabelschrott üblicherweise Schrotthändlern übergeben, die dieses Material deponieren oder verbrennen oder manuell recyclen, indem die Bitumenmasse durch Erhitzen abgetropft wird. Bekannt ist es aber auch, die Kabelmuffen mit Hilfe von flüssigem Stickstoff zu verspröden, um sie dann zu zerkleinern und anschließend in Metall- und Nichtmetallfraktionen aufzuteilen. Hierzu werden die Kabelmuffen o. a. Elektronikschrotteile mit dem Flüssiggas bespült, so daß relativ kurze Gefrierzeiten erreichbar sind. Allerdings kann der Stickstoff nicht zurückgewonnen werden. Er ent­ weicht vielmehr in die Atmosphäre, so daß sich eine solche Tieftemperaturbehandlung nur bei hochwertigen Gefriergütern lohnt.

Bekannt sind solche Verfahren und Anlagen grundsätzlich aus der US-PS 2,502,527 sowie der US-PS 3,007,319. Problematisch bei diesen Verfahren ist im übrigen, daß es nicht oder nur mit großem Aufwand gelungen ist, Kunststoffschrott, Computerschrott o. ä. soweit aufzuteilen, daß die wirklich wert­ vollen Wertstoffe wie Kupfer rein zurückgewonnen werden konnten. Vielmehr sind beispielsweise im Kupfer Reste von Eisen verblieben oder umgekehrt im Eisen Reste von Kupfer, so daß die zu erzielenden Preise unter Berücksichtigung der hohen Verfah­ renskosten das Verfahren unrentabel werden lassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, mit denen ein kostengünstiges und sicheres Entsorgung von Kabelmuffen u. a. Elektroteilen möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kabelmuffen und ggf. weiteres Ausgangsmaterial nach ihrer Zusammensetzung sortiert und zwischengela­ gert und dann typenmäßig getrennt mit Hilfe von als Wärmeträger dienender, im Ge­ genstrom geführter und gekühlter Luft in aufeinander abgestimmten Schritten kontinu­ ierlich zunächst auf rund -35°C und dann auf rund -85°C in gegenüber der Umge­ bung weitestgehend abgeschlossener Atmosphäre tiefgefroren, zerkleinert und dann in einem Permanentmagnetfeld und anschließend einem induzierten Magnetfeld mit hoher Frequenz in FE- und NE-Metalle separiert werden, wobei der Verflüssiger des zweiten Kältemittelkreislaufes durch den ersten Kältemittelkreislauf gekühlt wird.

Durch die entsprechend gezielte Sortierung des Ausgangsmaterials wird eine klarere und einfachere Weiterbehandlung möglich, insbesondere weil sich so die zurück­ gewinnbaren Bestandteile leichter von den Kunststoffen trennen lassen. Sind entspre­ chende Mengen der einzelnen Kabelmuffentypen gesammelt, wird die Anlage unter entsprechender Umstellung betrieben bzw. durchlaufen die Kabelmuffen die entspre­ chende Verwertungsanlage. Versuche im Labor haben gezeigt, daß die Kabelmuffen im tiefgefrorenen Zustand zwischen -65°C und -85°C sich sehr gut zerbrechen bzw. Zerkleinern lassen. Diese relativ hohen Temperaturen lassen sich mit einem Kühlverfah­ ren mit einer Kaskadenkälteanlage besonders zweckmäßig erreichen. Dabei dient der erste Kältemittelkreislauf zur Kühlung des Verflüssigers des zweiten Kältemittelkreis­ laufes, was die Wirtschaftlichkeit erhöht und das Erreichen entsprechend tiefer Tempe­ raturen sicherstellt. Nachdem die Kabelmuffen bis zum Kern tiefgefroren sind, erfolgt deren Zerkleinerung mittels einer Hammermühle und die anschließende Teilung in FE- und NE-Metalle bzw. Kunststoff. Die einzelnen Materialien werden sauber gewonnen und können dementsprechend mit günstigen Preisen an entsprechende Weiterverwender verkauft werden. Besonders vorteilhaft ist, daß im Gegensatz zum Verfahren mit Stick­ stoff hier keine Direktverdampfung auftritt, sondern daß vielmehr die Luft als Wärme­ träger eingesetzt wird, die mit entsprechend niedriger Temperatur auf das Ausgangs­ material geblasen wird, um dieses entsprechend abzukühlen. Zwar ist damit ein schlech­ terer Wärmeübergang verbunden, der allerdings durch die wesentlich höhere Wirtschaft­ lichkeit ausgeglichen wird. Das eigentliche Kältemittel kann nämlich zurückgewonnen werden, bleibt im Kreislauf und wird immer wieder erneut eingesetzt, wozu allerdings elektrische Energie benötigt wird. Vorteilhaft ist weiter, daß der Wärmeträger Luft im Kreislauf geführt werden kann, so daß die Gefahr der Vereisung deutlich verringert werden kann und darüber hinaus auch ein immer gleichmäßiger Luftstrom zur Abküh­ lung im Verdampfer ansteht. Das jeweils bei der Abkühlung der Luft verdampfte Kälte­ mittel wird in der Kaskadenkälteanlage so aufbereitet, daß es dem Verdampfungsprozeß immer wieder zugeführt werden kann.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die als Wärmeträger dienende Luft und das Kältemittel im Kreislauf geführt werden. Wie wei­ ter vorne schon erwähnt ist durch diese gezielte Behandlung des Wärmeträgers und des Kältemittels eine wesentlich bessere Wirtschaftlichkeit und gleichzeitig auch eine Scho­ nung der Umwelt erreicht.

Die als Wärmeträger eingesetzte Luft sollte gemäß der vorliegenden Erfindung zweckmäßigerweise getrocknet werden. Dies gilt vor allem beim Ersteinsatz aber auch beim Dauereinsatz, da durch die von der Luft mitgeführte bzw. von den Kabelmuffen aufgenommene Feuchtigkeit die Wärmetauscher bzw. Verdampfer leicht zum Vereisen neigen. Durch Trocknung der Luft kann diese Gefahr deutlich verringert werden.

Das Verbot der FCKW-Sicherheitskältemittel hat zu einer unklaren Lage auf dem Kältemittelsektor geführt, da alternative Kältemittel noch nicht bedarfsgerecht vor­ liegen. Neue Kältemittel sollen daher kein Ozonabbaupotential, kein Treibhauspotential besitzen und über thermodynamisch günstige Eigenschaften verfügen. Bekannt sind zwar alternative Kältemittel, die aber dann wiederum andere Nachteile aufweisen. Dies gilt beispielsweise für die Kohlenwasserstoffe wie Ethan und Propan. Allerdings ist die Brennbarkeit und die Explosionsgefahr mit den heute zur Verfügung stehenden tech­ nischen Möglichkeiten beherrschbar. Unter diesen Voraussetzungen sieht die Erfindung vor, daß als Kältemittel im ersten Schritt Ethan und im zweiten Schritt Propan einge­ setzt wird. Diese Kohlenwasserstoffe sind kostengünstig und sie vertragen sich mit den bekannten Kältemaschinen und Anlagen, da sie Werkstoffe und Schmiermittel nicht beeinflussen. Darüber hinaus sind sie von giftigen Spaltprodukten frei und weisen wei­ tere Vorteile auf. Die Verwendung solcher Kohlenwasserstoffe ist zwar grundsätzlich aus der DE-OS 43 29 476.6 bekannt, doch ist dort ein Drei-Stufen-Verfahren vorgese­ hen, um beim -120 bis -160°C entsprechendes Material verspröden und dann zer­ kleinern zu können. Der Aufwand für die zu zerkleinernden bzw. zu recycelnden Kup­ pelmuffen ist viel zu groß und darüber hinaus im vorliegenden Fall nicht problemlos einsetzbar, weil beim hier vorliegenden Anwendungsgebiet mit immer wiederkehrenden Stillständen mehr oder weniger deutlicher Größenordnung zu rechnen ist. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden dagegen aber in integrierter Vorgehensweise Ethan und Propan zur Unterkühlung von Luft eingesetzt, die dann eigentlich als Wärmeträger erst wirksam wird, um die einzelnen Ausgangsmaterialien entsprechend tiefzukühlen.

Eine weitere zweckmäßige Ausführung der vorliegenden Verfahrenserfindung sieht vor, daß der Gefriervorgang in zwei getrennten, miteinander verbundenen Gefrier­ tunnel bei niedriger Schütthöhe des Ausgangsmaterials, engen Querschnitten und hoher Luftgeschwindigkeit durchgeführt wird. Durch diese besondere Verfahrensausbildung können die Kuppelmuffen u. ä. Ausgangsmaterialien mit der notwendigen Sicherheit und in vertretbaren Zeitabschnitten auf die gewünschte Versprödungstemperatur von -85°C gebracht werden. Da der Wärmeübergang zwischen der Luft und den im we­ sentlichen ja aus Gußeisen bestehenden Kabelmuffen verhältnismäßig schlecht ist, kann durch diese bestimmte Verfahrensführung sichergestellt werden, daß ein zufriedenstel­ lender Wärmeübergang erreicht ist. Dies insbesondere dadurch, daß die Kabelmuffen gezielt in den Luftstrom hineingelegt werden, der wiederum solche Geschwindigkeiten aufweist, so daß der gewünschte Wärme- bzw. Kälteübergang erreicht wird.

Zur Erreichung einer ausreichenden Wirtschaftlichkeit ist es von Vorteil, wenn die einzelnen Kabelmuffen und sonstigen Ausgangsmaterialien nicht zu lange im Ge­ friertunnel verbleiben müssen, um einen zufriedenstellenden Durchsatz zu gewährlei­ sten. Dies erreicht man gemäß der Erfindung dadurch, daß die Förderbandgeschwindig­ keit, die Länge des Gefriertunnels und die Luftgeschwindigkeit eine Verweilzeit des Ausgangsmaterials von 20 bis 30 Minuten ergebend bemessen werden. Dabei können die einzelnen Parameter gleichzeitig oder getrennt oder auch in unterschiedlichem Maße verändert und angepaßt werden. Die Verweilzeit von 20 bis 30 Minuten gilt als Ziel­ größe, wobei es auf eine genaue Einhaltung dieser Werte in aller Regel nicht ankommt.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Anlage vorgeschlagen, die ein Ge­ frierteil, einen Zerkleinerer und einen Sortierer aufweist, wobei diese Anlage gemäß der Erfindung insofern weiterentwickelt wird, als das Gefrierteil, dem mehrere, getrennt entleerbare Aufgabebehälter vorgeordnet sind, zwei Kaskadenstufen aufweist, die in je einen Gefriertunnel einen im Gegenstrom zu den Kabelmuffen geführten Luftstrom kühlend integriert sind, daß als Zerkleinerer eine Hammermühle und als Sortierer eine Permanentmagnettrommel und ein Nichteisenmetallabscheider dienen. Eine solche An­ lage kann durchaus als Kompaktanlage verwirklicht werden, zumal die beiden Gefrier­ tunnel aneinander anschließen oder ineinander integriert werden, so daß der ja letztlich aufwendigste Arbeitsschritt vertretbar verwirklichbar ist. Das Zerkleinern in der Ham­ mermühle hat bei entsprechend versprödetem Materialien Vorteile, zumal die frei­ schwingenden Hämmer, das Material anschließend gegen das Gehäuse der Hammermüh­ le schleudern, so daß ein Doppeleffekt zu einem schnelleren Zerkleinerungsergebnis führt. Durch den geteilten Sortierer werden sowohl FE- wie auch NE-Metalle sauber voneinander und von Kunststoffen und sonstigen Bestandteilen getrennt, so daß eine einwandfreie Weiterverwendung möglich ist.

Weiter vorne ist bereits darauf hingewiesen worden, daß zum möglichst schnel­ len und günstigen Wärme- bzw. Kälteübergang eine bestimmte Luftgeschwindigkeit und eine Führung des Luftstromes von Vorteil ist, was gemäß der erfindungsgemäßen An­ lage erreicht ist, weil der Verdampfer der Kaskadenstufen im Gefriertunnel den von einem Radiallüfter erzeugten Luftstrom auf die möglichst in einer Lage auf dem Förder­ band liegenden Kabelmuffen zuführend angeordnet sind. Damit kann der Luftstrom kurzfristig auf die notwendigen niedrigen Temperaturen gebracht oder wieder gebracht werden, um dann gezielt auf die auf dem Förderband liegenden Kabelmuffen "aufgebla­ sen" zu werden.

Einmal um das Einsaugen von warmer Luft und auch gleichzeitig von Feuchtig­ keit zu verhindern, ist vorgesehen, daß die Einlaßöffnung des Gefriertunnels die Lagen­ dicke regelnd ausgebildet und mindestens die erste mit einer Luftschleuse ausgebildet ist. Vorteilhaft ist dabei, daß die gewünschte und vorteilhafte niedrige Lagendicke ein­ gehalten werden kann und daß gleichzeitig das Einströmen von Luft zumindest soweit wie nur eben möglich verhindert werden kann. Eine Möglichkeit der Luftschleuse ist dabei die, eine bestimmte Menge an Kaltluft gezielt durch die Einlaßöffnung hindurch­ zublasen, wobei dies mit relativ geringem Druck erfolgen kann. Außerdem wirken die Kabelmuffen auch als Luftschleuse, die vorteilhaft das Ausströmen der kalten Luft im Gegenstrom verhindern, aber so viel Luft austreten lassen, daß in der Regel Warmluft nicht eindringen kann.

Es läßt sich in der Regel nicht verhindern, daß die Wärmetauscher in den Ge­ friertunnel 1 und 2 vereisen. In der Luft ist, je nach Temperatur, mehr oder weniger Feuchtigkeit enthalten, zumal ein Teil Restfeuchtigkeit durch die Kabelmuffen in die Gefriertunnel eingebracht wird. Diese Feuchtigkeit setzt sich beim Abkühlungsprozeß an den Oberflächen der kalten Verdampfer ab und bildet eine Eisschicht. Dadurch wird der Wärmeübergang erheblich verschlechtert. Daher ist ein Abtauen der Verdampfer notwendig. Hierfür gibt es mehrere Möglichkeiten, nämlich die elektrische Abtauung, die Heißgasabtauung oder auch die Abtauung durch einen Wärmeträger wie beispiels­ weise Toluol. Das dabei gelöste Eis fällt dabei gemäß der vorliegenden Erfindung in eine dem Verdampfer zugeordnete Abtauwanne, die als Schubkasten seitlich aus dem Gefriertunnel herausziehbar ausgebildet ist. Dadurch kann das herabgefallene Eis und auch abgetautes Eis schnell entsorgt werden.

Dieses Entsorgen wird gezielt dadurch begünstigt und vereinfacht, daß die Ab­ tauwanne beheizbar ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Eis an der aus Metall oder anderem Material bestehenden Abtauwanne festfriert.

Eine Verbesserung der Anlagenausführung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die als Niedertemperaturstufe dienende Kaskadenstufe einen Enthitzer aufweist, der als wasser- oder luftgekühlter Wärmetauscher ausgebildet ist und das Heißgas dieser Kaskadenstufe kühlt. Der Vorteil dieses Enthitzers liegt vor allem in einer deutlichen Entlastung des Kaskadenwärmetauschers und des Verdichters der Hoch­ temperaturstufe. Zusätzlich hat eine Enthitzung des Kältemittelstroms den Vorteil, daß das mitgerissene Kältemaschinenöl größere Teilchen bildet und somit besser im Ölab­ scheider abgeschieden werden kann.

Bekannte Expansionsventile sind bezüglich der Anforderungen an Regelverhalten und Genauigkeit nicht immer befriedigend. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die Kaskadenstufen Expansionsventile mit MOP-Punkt und Flüssigkeitsabscheider aufwei­ sen. Dadurch wird der Verdichtermotor vor Überlastungen geschützt, während durch den Flüssigkeitsabscheider auch bei zu groß ausgelegtem Expansionsventil auftretende Flüssigkeitsschläge den Verdichter nicht gefährden können. Ein Druckanstieg während des Stillstandes der Anlage, der aufgrund nicht gleichmäßiger Auslastung immer wieder auftreten kann, wird verhindert, indem der als Niedertemperaturstufe dienenden Kaska­ denstufe Druckausgleichsbehälter zugeordnet sind. Gerade bei den hier zum Einsatz kommenden Kältemitteln ist der Einsatz solcher Druckausgleichsbehälter sehr vorteil­ haft. Der Dampfdruck von Ethan beträgt bei Raumtemperatur von +20°C 36,8 bar. Daraus folgt, daß dieses Kältemittel bei Stillstand der Anlage völlig verdampft. Das Volumen ist dann durch den Druckausgleichsbehälter so groß, daß es weit über dem Dampfvolumen des Kältemittels liegt. Die Drücke liegen unter den zulässigen Druck­ größen (25 bar). Der Druckbehälter wird prinzipiell saugseitig eingebaut, damit das Kältemittel wieder aus ihm herausgeführt werden kann.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Verfahren und eine Anlage geschaffen ist, mit der Kabelmuffen u. ä. Elektroteile mit der notwendigen Sicherheit im Tieftemperaturverfahren aufgeschlossen werden können, um die für den erneuten Einsatz verwendbaren Teile zurückzugewinnen. Dabei werden umweltfreundli­ che und auch mit der notwendigen Sicherheit einzusetzende Kältemittel verwendet, die sich darüber hinaus durch relativ günstige Herstellungs- bzw. Beschaffungskosten aus­ zeichnen. Durch die Kaskadenkühlung können gezielt die Temperaturen erreicht wer­ den, bei denen Kabelmuffen u. ä. Elektroteile sich optimal aufschließen lassen und zwar durch eine Hammermuhle, deren Hämmer und Wände für eine schnelle und ausreichen­ de Zerkleinerung sorgen. Das so zerkleinerte Material läßt sich dann sehr sauber in Eisen- und Nichteisenmetalle bzw. in Kunststoffe trennen, so daß auch mit diesen End­ produkten vertretbare Preise erzielt werden können. Die zur Durchführung des Verfah­ rens dienende Anlage läßt sich mit der notwendigen Sicherheit betreiben, auch wenn Ethan und Propan als Kältemittel zum Einsatz kommen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Skizze einer Entsorgungsanlage,

Fig. 2 eine Kaskadenanlage im Schnitt,

Fig. 3 eine vereinfachte Wiedergabe eines Kreislaufes eines Ge­ friertunnels,

Fig. 4 eine Kabelmuffe in Seitenansicht und

Fig. 5 ein Fließschema der Kaskadenkälteanlage mit Gefriertunnel 1 und 2.

In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Schema einer Entsorgungsanlage 1 für Kabelmuf­ fen wiedergegeben. Theoretisch können auch Kabelendverschlüsse und Elektronikschrott in dieser Entsorgungsanlage 1 recycelt werden. Der Abfall wird vor der Behandlung nach seiner Zusammensetzung sortiert und dann chargenweise weiterbehandelt. Ins­ besondere bei den Kabelmuffen, um die es hier vorzugsweise geht, wird nach drei Ty­ pen unterschieden und zwar dem Typ I mit gußeisernen Muffen, mit Polyurethanver­ guß, Typ II mit gußeisernen Muffen und bituminöser Vergußmasse sowie Typ III mit Kunststoffmuffen, mit Polystyrol o. a. Kunststoffen. Massenmäßig ergibt sich bei den Typen I und II eine Verteilung von rund 66% Grauguß, 18% Bitumen bzw. Polyuret­ han, 14% Aluminium und rund 1% Kunststoffe. Die einzelnen Typen I bis III werden in den Aufgabebehältern 2, 2′ und 2′′ zwischengelagert und dann über die Abzugs­ bänder 3 und das Zuführungsband 4 dem Gefrierteil 5 zugeführt.

Das Gefrierteil 5 ist in Fig. 1 vereinfacht wiedergegeben, wobei die beiden Kaskadenstufen 6, 7 vereinfacht wiedergegeben sind. Durch das Gefrierteil 5 werden die Kabelmuffen über ein Förderband 8 geleitet und zwar wie weiter hinten noch erklärt in möglichst dünner Lage, um die über den Verdampfer 9 abgekühlte Luft möglichst dicht und mit enger Berührung über die Kabelmuffen führen zu können.

Die Luft wird über den Radiallüfter 10 durch den Verdampfer 9 hindurchge­ führt, wobei durch das Verdampfen des Kälteträgers die Wärme aus der Luft entzogen wird, so daß diese soweit abgekühlt werden kann, daß sie wiederum die Kabelmuffen kühlt bzw. unterkühlt. Mit 11 ist die Kältemittelvorlaufleitung und mit 12 die Kälte­ mittelrücklaufleitung bezeichnet.

Nach der entsprechenden Versprödung im Gefrierteil 5 mit den Kaskadenstufen 6 und 7 werden die Kabelmuffen in den Zerkleiner 15 gegeben, wobei es sich bei der beschriebenen Ausführung um eine Hammermühle 16 handelt. Die versprödeten Kabel­ muffen werden über die Hämmer der Hammermühle 16 zerschlagen und dann gegen die Wandung der Hammermühle 16 geschleudert, so daß ein zweiter Zerkleinerungsprozeß erfolgt.

Nach dem die zerkleinerten Teile der Kabelmuffen den Rost der Hammermühle 16 passiert haben, werden sie zunächst über eine Permanentmagnettrommel 18 und an einen Nichteisenmetallabscheider 19 geführt, um dann je nach Eigenschaft in den Sam­ melcontainern 20 gesammelt und dann weiter befördert zu werden. Der Sammelcontai­ ner 20 nimmt FE-Metalle, der Sammelbehälter 20′ Nichteisenmetalle und der Sammel­ behälter 20′′ Kunststoffe u. ä. Materialien auf.

Fig. 4 zeigt eine Kabelmuffe 23 in vergrößerter Wiedergabe, wobei die Kabelen­ den 22, 22′ angedeutet sind, die in der Kabelmuffe 23 zusammengeführt wurden. Diese Kabelmuffen 23 werden im Zulaufbunker 24 vorgehalten und dann über die entspre­ chend bemessene Einlaßöffnung 25 in den Gefriertunnel 26 eingeschleust. Der Gefrier­ tunnel 26 enthält die erste Kaskadenstufe 6, während ein zweiter Gefriertunnel 34 die zweite Kaskadenstufen 7 enthält bzw. wie weiter hinten ausgeführt beide Stufen verfü­ gen über eine Niederdruck- und eine Hochdruckkaskade.

Über die entsprechend bemessene Einlaßöffnung 25 wird einmal sichergestellt, daß eine nur relativ dünne Lage von Kabelmuffen 23 auf dem Förderband 8 abgelegt wird, wobei gleichzeitig eine Luftschleuse 27 gebildet wird, die sicherstellt, daß warme Luft nicht in den Bereich des Gefriertunnels 26 gelangt. Die Dichtung 28 an der Um­ kehre des Förderbandes 8 dient sowohl diesem Zweck, wie dem Zweck, das Zwischen­ fallen von Kabelmuffen 23 zu verhindern.

Beiden Stufen 6, 7 in Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Versprödung der Kabel­ muffen 23 durch einen Luftstrom 30 erfolgt, wobei dieser Luftstrom 30 über den Rück­ führungskanal 31 herangeführt durch den Radiallüfter 10 in den Verdampfer 9 hineinge­ drückt wird, um hier abgekühlt und dann über die Kabelmuffen 23 hinüber geführt zu werden. Durch eine entsprechende Luftgeschwindigkeit ist der notwendige Kontakt gegeben, so daß die Kabelmuffen 23 in vertretbarer Zeit entsprechend verspröden und auf eine Temperatur von rund -35°C gebracht werden.

Sowohl der Gefriertunnel 26 wie auch 34 sind mit einer Isolierung 29 versehen, um unnötige Temperaturprobleme zu vermeiden. Trotz der beschriebenen Vorsichtsmaß­ nahmen ist nicht zu vermeiden, daß vor allem über die Kabelmuffen 23 Feuchtigkeit mit in den Gefriertunnel 26 und letztlich auch 34 hineingebracht wird, die sich dann an dem Verdampfer 9 niederschlägt. Durch entsprechende Schockbehandlung, d. h. durch eine Aufwärmung dieses Bereiches wird ein Abtauen bewirkt, wobei die herabfallenden Eisstücke in der Abtauwanne 32 gesammelt werden. Die Abtauwanne 32 ist seitlich aus dem Gefriertunnel 26 bzw. 34 wie eine Schublade herauszuziehen und zu entleeren, so daß nach Ablauf des Abtauvorganges der Normalbetrieb des Gefriertunnels 26, 34 wie­ der aufgenommen werden kann. Beide Gefriertunnel 26, 34 sind über einen entspre­ chend isoliert ausgeführten Verbindungstunnel 33 verbunden.

Fig. 3 gibt ein vereinfachtes Schema einer Gefrieranlage wieder mit den beiden Kaskadenstufen 6 und 7, wobei deutlich wird, mit dieser im Aufbau und im Betrieb verhältnismäßig einfachen Anlage können Temperaturen von rund -90°C erreicht werden. Im Verdampfer 9 bzw. 38 wird den Kabelmuffen 23 die Wärme entzogen. Diese Wärme wird vom flüssigen Kältemittel bei der Verdampfung im Wärmetauscher 38 aufgenommen. Der Verdichter 37 saugt das verdampfte Kältemittel ab und drückt es unter hohem Druck durch den Kaskadentauscher bzw. Doppelrohrwärmetauscher 39. Dieser Wärmetauscher 39 dient im Niedertemperaturkreislauf als Verflüssiger. Der Verflüssigungsvorgang vollzieht sich dadurch, daß dem Kältemitteldampf die Wärme entzogen wird. Das erhaltene Kondensat wird nun wieder über ein Expansionsventil 43 geleitet und entspannt. Der Kreislauf beginnt wieder von vorn.

In der Oberstufe bzw. der Kaskadenstufe 7 erfolgt im Prinzip der gleiche Ver­ fahrensablauf. Nur dient hier der Doppelrohrwärmetauscher 39 dem Kreislauf als Ver­ dampfer. Bei der Verflüssigung des Kältemittels in der Unterstufe wird dem Kältemittel der Oberstufe Wärme zugeführt. Diese verdampft und wird vom Verdichter 41 ange­ saugt und verdichtet. Im luftgekühlten Verflüssiger bzw. Wärmetauscher 40 wird die Verflüssigungswärme an die Umgebungsluft abgeführt. Das dabei entstehende flüssige Kältemittel wird im Expansionsventil 42 entspannt und gelangt in den Kaskadentauscher bzw. Doppelrohrwärmetauscher 39. Somit ist auch dieser Kreislauf geschlossen. Der Prozeß beginnt wieder von vorn.

Zum Einsatz kommt in der Kaskadenstufe 6 bzw. der Unterstufe Ethan und in der Oberstufe Propan. Zwar stellen die Brennbarkeit und Explosionsgefahr dieser Koh­ lenwasserstoffe eine gewisse Problematik dar, doch sind diese mit den heute zur Verfü­ gung stehenden technischen Möglichkeiten beherrschbar. Die Kohlenwasserstoffe weisen insbesondere für den vorliegenden Einsatzbereich folgende Vorteile auf:

• - Kohlenwasserstoffe sind kostengünstig, d. h. weit preiswerter als alle anderen Kältemittel außer Ammoniak.
• - Chemisch vertragen sich Kohlenwasserstoffe bestens mit den in Kälte­ maschinen und -anlagen eingesetzten Werkstoffen und Schmiermitteln bei allen in Frage kommenden Temperaturbereichen.
• - Ethan und Propan sind reine Verbindungen und frei von giftigen Spalt­ produkten.
• - Ethan und Propan können mit Feuchtigkeit keine Säuren im Kältekreis­ lauf bilden, dadurch erhöht sich die Lebensdauer dieser Anlagen.
• - Gute Löslichkeit von Ethan und Propan führt zu einer besseren Ölrück­ führung, auch bei sehr niedrigen Verdampfungstemperaturen.
• - Die Kompressoren laufen mit Propan und Ethan ruhiger, Verschleiß- und Vibrationsschäden sind deutlich geringer als bei anderen Kältemitteln.
• - Thermische Leitfähigkeit und damit der Wärmeübergang sind wesentlich höher als bei den bisherigen Kältemitteln.
• - Kältemittelfüllungen sind wesentlich kleiner bei den Kohlenwasserstoffen als bei den bisherigen Kältemitteln.
• - Ozonschäden und ein Treibhauseffekt gibt es bei Propan und Ethan nicht.
• - Die direkte Gefahr der Brennbarkeit von Propan und Ethan erzieht zu sorgfältigem Umgang mit Kältemitteln und kann daher letztlich als Vor­ teil gewertet werden.

Die Steuerung der beschriebenen Entsorgungsanlage, insbesondere des Gefrier­ teils 5 ist auf unterschiedliche Art und Weise möglich. Fig. 5 zeigt hierzu eine mögli­ che Variante.

Über Temperaturwächter werden die Gefriertunnel 26 und 34 je nach Bedarf und entsprechend der gewünschten Solltemperatur zu- und abgeschaltet. Die Temperaturre­ gler 45, 46 geben einen Impuls auf den Druckschalter 47. Der Druckschalter 47 ist saugseitig im Hochtemperaturkreislauf in der HD-Stufe 7 eingebunden. Dieser Druck­ regler 47 hat mehrere Funktionen. Zum einen wird über diesen Druckregler 47 die gesamte Kälteanlage bzw. der Gefrierteil 5 in Form einer Reihenschaltung in Betrieb genommen. Zum anderen hält der Druckschalter 47 die Hochdruckstufe 7 durch ent­ sprechendes zu- und abschalten in "Betriebsbereitschaft", damit die Unterstufe 6 im Bedarfsfall sofort ihre volle Funktion aufnehmen kann.

Um die gezeigte Kaskadenkälteanlage bzw. das Gefrierteil 5 betreiben zu kön­ nen, ist jeweils die Oberstufe 7 zuerst in Betrieb zu nehmen, da das Temperaturniveau im Doppelrohrwärmetauscher 39 eine wichtige Voraussetzung zum Zuschalten der Nie­ dertemperaturanlage bzw. der Unterstufe 6 ist. Gleiches gilt auch für die Niederdruck- und Hochdruckstufen der beiden Kaskaden 6 und 7. Es ist jeweils zuerst die Hoch­ druckstufe in Betrieb zu nehmen bzw. sind beide Stufen gleichzeitig einzuschalten.

Entsprechend ist die aus Fig. 5 entnehmbare Steuerung aufgebaut. Der Tempera­ turregler 45 überträgt einen elektrischen Impuls auf den Druckschalter 47. Dieser schal­ tet den E-Motor 49 ein und setzt den Verdichter 41′ in Betrieb. Danach werden die E- Motoren 49 und die Verdichter 37, 41 und 37′ nacheinander in Betrieb genommen.

Bei einem Impuls des Temperaturreglers 46 des Gefriertunnels 34 schaltet der Druckschalter 47 aber nur die Niederdruckstufe des Hochtemperaturkreislaufes zu. Die Gesamtsteuerung erfolgt nur über den Temperaturregler 45.

Sind die Verdichter 37, 37′, 41, 41′ alle in Betrieb, werden Leistungsschwan­ kungen innerhalb der Anlagenstufen mittels der Druckschalter 48 ausgeregelt. Je nach Wahl der Verdichteraggregate werden dabei innerhalb der Aggregate Regelungen vor­ genommen. Bei Kolbenverdichtern mit mehreren Zylindern können einzelne davon zu­ bzw. abgeschaltet werden. Dadurch ist der Verdichter in der Lage, mehr oder weniger Kältemitteldampf, je nach Bedarf, anzusaugen und zu komprimieren. Die Druckschalter 47, 48 steuern dabei über Magnetventile die einzelnen Zylinder der Verdichter 37, 37′, 41, 41′ an, die dann entsprechend der Betriebssituation zu- und abgeschaltet werden.

Mittels der Expansionsventile 42, 43 wird das Kältemittel in die Wärmetauscher 38, 39, 40 und die Zwischenkühler 53 hineinentspannt. Allen Expansionsventilen 42, 43 sind Magnetventile vorgeschaltet. Diese öffnen und schließen mit dem Zu- und Ab­ schalten der jeweiligen Anlagenstufe. Die Wahl der Expansionsventile 42, 43 ist ent­ sprechend dem Einzelfall vorzunehmen. Für die Wärmetauscher 38 und 38′ sind ther­ mostatische Expansionsventile mit äußerem Druckausgleich und für den Zwischenkühler 53 Handregulierventile einzusetzen.

Die Druckschalter 48 schalten Magnetventile auf bzw. zu. Diese Magnetventile sind den Ausgleichsbehälter 50, 50′ vorgeschaltet. Das Kältemittel Ethan erreicht bei Umgebungstemperatur ein Druckniveau, das weit über den Betriebsdrücken liegt. Um eine aufwendige Anlagentechnik mit höheren Druckverhältnissen zu vermeiden, werden bei Erreichen eines unzulässigen Druckes, z. B. bei längerem Stillstand der Unterstufe über die Druckschalter 48 die Magnetventile geöffnet. Das Kältemittel strömt infolge dessen in die Ausgleichsbehälter 50, 50′. Dadurch sinkt der Gesamtdruck der Anlage. Im stromlosen Zustand müssen die Magnetventile offen sein, damit bei eventuellem Stromausfall das Kältemittel in die Kältemittelausgleichsbehälter 50 gelangen kann.

Alle übrigen in der Anlage notwendigen Druck- und Temperaturüberwachungs­ geräte bzw. Sicherheitseinrichtungen werden in Fig. 5 aus Gründen der Verständlichkeit und der Übersichtlichkeit nicht wiedergegeben. Mit 51 ist aber ein Enthitzer bezeichnet, der wasser- oder luftgekühlt ist. Es handelt sich hierbei um einen Wärmetauscher, der zur Abkühlung des Heißgases in der Unterstufe verwendet wird.

Weiter sind beiden Stufen Flüssigkeitsabscheider 52, 52′ zugeordnet, sowie ein zusätzlicher Wärmetauscher 54 im Bereich des Wärmetauschers 38. Mit 55 bzw. 55′ sind Kältemittelsammler 55 bezeichnet und mit 56 Einspritzventile.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Verwertung von Kabelmuffen, Kabelendverschlüssen, Elektronikschrott u. ä., bei dem das Ausgangsmaterial bei Tieftemperarturen versprö­ det, zerkleinert und dann nach den physikalischen Eigenschaften getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelmuffen und ggf. weiteres Ausgangsmaterial nach ihrer Zusammensetzung sortiert und zwischengelagert und dann typenmäßig getrennt mit Hilfe von als Wärme­ träger dienender, im Gegenstrom geführter und gekühlter Luft in aufeinander abge­ stimmten Schritten kontinuierlich zunächst auf rund -35°C und dann auf rund -85°C in gegenüber der Umgebung weitestgehend abgeschlossener Atmosphäre tiefgefroren, zerkleinert und dann in einem Permanentmagnetfeld und anschließend einem induzierten Magnetfeld mit hoher Frequenz in FE- und NE-Metalle separiert werden, wobei der Verflüssiger des zweiten Kältemittelkreislaufes durch den ersten Kältemittelkreislauf gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wärmeträger dienende Luft und das Kältemittel im Kreislauf geführt wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wärmeträger dienende Luft getrocknet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel im ersten Schritt Ethan und im zweiten Schritt Propan eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefriervorgang in zwei getrennten, miteinander verbundenen Gefriertunnel bei niedriger Schütthöhe des Ausgangsmaterials, engen Querschnitten und hoher Luftge­ schwindigkeit durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderbandgeschwindigkeit, die Länge des Gefriertunnels und die Luft­ geschwindigkeit eine Verweilzeit des Ausgangsmaterials von 20 bis 30 Minuten erge­ bend bemessen werden.

7. Anlage zum Recyclen von Kabelmuffen (23) u. ä. Elektronikschrott und damit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis Anspruch 6 mit einem Gefrierteil (5), einem Zerkleinerer (15) und einem Sortierer (17), dadurch gekennzeichnet, daß das Gefrierteil (5), dem mehrere, getrennt entleerbare Aufgabebehälter (2) vor­ geordnet sind, zwei Kaskadenstufen (6, 7) aufweist, die in je einen Gefriertunnel (26, 34) einen im Gegenstrom zu den Kabelmuffen (23) geführten Luftstrom (30) kühlend integriert sind, daß als Zerkleinerer (15) eine Hammermühle (16) und als Sortierer (17) eine Permanentmagnettrommel (18) und ein Nichteisenmetallabscheider (19) dienen.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (9) der Kaskadenstufen (6, 7) im Gefriertunnel (26, 34) den von einem Radiallüfter (10) erzeugten Luftstrom (30) auf die möglichst in einer Lage auf dem Förderband (8) liegenden Kabelmuffen (23) zuführend angeordnet sind.

9. Anlage nach Anspruch 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (25) des Gefriertunnels (26, 34) die Lagendicke regelnd ausge­ bildet und mindestens der erste mit einer Luftschleuse (27) ausgebildet ist.

10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdampfer (9) eine Abtauwanne (32) zugeordnet ist, die als Schubkasten seitlich aus dem Gefriertunnel (26, 34) herausziehbar ausgebildet ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtauwanne (26, 34) beheizbar ist.

12. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Niedertemperaturstufe dienende Kaskadenstufe (6) einen Enthitzer (51) auf­ weist, der als wasser- oder luftgekühlter Wärmetauscher ausgebildet ist und das Heißgas dieser Kaskadenstufe kühlt.

13. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaskadenstufen (6, 7) Expansionsventile (42, 43) mit MOP-Punkt und Flüssig­ keitsabscheider (52) aufweisen.

14. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der als Niedertemperaturstufe dienenden Kaskadenstufe (6) Druckausgleichsbehälter (50) zugeordnet sind.