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DE19600190A1 - Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen aus festem Abfall - Google Patents

Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen aus festem Abfall

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DE19600190A1
DE19600190A1 DE1996100190 DE19600190A DE19600190A1 DE 19600190 A1 DE19600190 A1 DE 19600190A1 DE 1996100190 DE1996100190 DE 1996100190 DE 19600190 A DE19600190 A DE 19600190A DE 19600190 A1 DE19600190 A1 DE 19600190A1
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sand
waste material
stage
product
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DE1996100190
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Carpco Inc
Original Assignee
Carpco Inc
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen aus festen Abfallmaterialien, wobei es sich ins­ besondere um ein kontinuierliches Verfahren zur Rückgewinnung von Isolationsmaterial bzw. Kunststoffmaterial und metalli­ schen Materialien aus einem teilchenförmigen Abfallmaterial auf Basis von zerhacktem isoliertem Draht handelt.
Die Erfindung ist somit auf dem technischen Gebiet der Ab­ trennung von festen Materialien angesiedelt. Das in letzter Zeit immer wichtiger werdende Recycling von industriellen Produkten erzeugte ein Bedürfnis nach neuen Auf- bzw. Ab­ trenntechniken in der Recyclingindustrie. Dies gilt insbeson­ dere für die Schrottindustrie. Das Interesse ist dabei insbe­ sondere auf Eisen, Stahl, Aluminium und Kupfer gerichtet. Im Gegensatz zu anderen Metallen ergeben sich beim Kupfer schwerwiegendere Herausforderungen, da beim Recycling von Ab­ falldraht bzw. Schrottdraht ein Nebenprodukt (Kunststoffisolierung) in signifikantem Ausmaß anfällt.
Bei der derzeitigen Praxis zur Rückgewinnung von Kupfer aus gebrauchtem Draht oder Abfalldraht wird eine Shredding-Stufe durchgeführt, an die sich ein Sichten bzw. Klassieren an­ schließt, um den Draht von der Plastikisolierung zu trennen. Obgleich diese Technik sehr wirksam ist und zu einer Rückge­ winnung von 80 bis 90% des Drahtes führt, geht gleichwohl ein beträchtlicher Teil an Kupfer und/oder Aluminium mit dem zurückgewonnenen Kunststoffmaterial verlustig. Dies liegt daran, daß sowohl die Shredder- als auch die Klassierungsver­ fahren nicht wirksam genug sind.
In letzter Zeit wurden Standardtrennverfahren für die Erzauf­ bereitung zur Anwendung gebracht, um den restlichen Draht zurückzugewinnen. Bei dieser Arbeitsweise erfolgt eine elektrostatische Abtrennung, um die verlustig gegangenen me­ tallischen Bestandteile aus dem zurücklaufenden Kunststoff­ strom zurückzugewinnen. Diese Technik ist jedoch nur für trockene, freifließende Materialien einsetzbar. Demzufolge kann eine Auftrennung eines Materials, das für eine längere Zeitspanne im Freien gelagert worden ist, nicht erfolgen.
Der Vorteil, ein neues Verfahren zur Rückgewinnung von wert­ vollen metallischen Materialien aus einem gelagerten Abfall zu entwickeln, ist zweifacher Art. Werden erstens - und dies ist am wichtigsten - Schwermetalle, beispielsweise Kupfer, den herrschenden Witterungsbedingungen ausgesetzt, dann führt dies zu einer Umweltbedrohung hinsichtlich der Grundwasser­ verschmutzung. Aufgrund dieser Gefahr ist es in alternativer Weise auch nicht möglich, den Kunststoffabfall zur Landver­ füllung einzusetzen. Zum zweiten bedeutet die Menge an Metal­ len, die in derartigen Lagerhalden vorhanden ist, eine be­ trächtliche Einkommensquelle, sofern dieses Material effektiv zurückgewonnen werden kann. Zudem besteht auch die Möglich­ keit, einen sauberen Kunststoff als Nebenprodukt zu gewinnen, der vermarktet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Verfahren zur Rückgewinnung von Kunststoff und Metallen aus einem Abfallmaterial bzw. aus Ausschuß- bzw. Schrottmaterial zurückgewinnen, welches diese beiden Wertstoffe enthält. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Ver­ fahren zum Strippen von Kunststoffisolationsmaterial von Ab­ falldraht und zur Rückgewinnung der metallischen Wertstoffe und des Isolationsmaterials als getrennte, im wesentlichen reine Produkte bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Rückgewinnung von Isolationsmaterial und metallischen Materialien aus einem rohen teilchenförmigen Abfallmaterial, bei dem es sich um Ausschuß, Reste, Schrott etc. handeln kann, auf Basis von zerhacktem bzw. zerkleinertem isoliertem Draht bereitge­ stellt, wobei
  • a) eine solche Menge Wasser und Sand zu diesem Abfallmaterial zugegeben wird, daß eine Aufschlämmung mit 50 bis 90 Gew.-% Feststoffen erhalten wird,
  • b) diese Aufschlämmung einer starken Scherbewegung unter­ worfen wird, so daß die Partikelgröße der Feststoffe zer­ kleinert und die verschiedenen Komponenten der Feststoffe in der Aufschlämmung getrennt werden,
  • c) die bewegte Aufschlämmung klassiert wird, um alle Partikel mit einer Größe von mehr als 25 mm zu entfernen
  • d) diese klassierte und bewegte Aufschlämmung einer Auf­ trennung mit einem dichten Medium in einer Zone unterworfen wird, wobei dieses Medium eine Dichte von etwa 1,0 bis 2,0 besitzt und Wasser nach oben in die Zone eingeführt wird,
  • e) ein Produktstrom mit niedrigerer Dichte aus dem oberen Be­ reich dieser Zone und ein Produktstrom mit einer höheren Dichte aus dem unteren Bereich dieser Zone gewonnen werden,
  • f) die Isolationspartikel aus dem Produktstrom mit nied­ rigerer Dichte abgetrennt und gewonnen werden und
  • g) die Metallpartikel aus dem Produktstrom mit höherer Dichte abgetrennt und gewonnen werden.
Bei spezifischen und bevorzugten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsformen handelt es sich bei dem Isolationsmaterial um Kunststoff, während es sich beim Metall um Kupfer handelt. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen umfaßt die Auftren­ nung mit dem dichten Medium die Bildung eines fluidisierten Bettes mit einer Dichte von 1,1 bis 2,0, aus dem Isolations­ partikel nach oben durch das Bett steigen, während metalli­ sche Partikel durch das Bett nach unten sinken. Dabei handelt es sich vorzugsweise um ein kontinuierliches Verfahren zur Auftrennung mit Rückgewinnung der in dem Verfahren eingesetz­ ten Materialien.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden, eine bevorzugte Ausführungsform darstellenden Zeichnung näher er­ läutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Blockflußdiagramm des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens zur Behandlung von Abfall aus zerhackten Strängen bzw. von Stangenmaterial aus kunststoff­ isoliertem Draht, um verhältnismäßig reines Metall als ein Produkt und verhältnismäßig reinen Kunst­ stoff als zweites Produkt zurückzugewinnen und um die in dem Verfahren eingesetzten Materialien eben­ falls zurückzugewinnen bzw. zurückzuführen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine neue Kombination von Verfahrensstufen, die mit Hilfe - oder auch nicht - einer bekannten Maschinenausstattung durchge­ führt werden können. Eines der neuen Merkmale des erfindungs­ gemäßen Verfahrens besteht darin, daß als zugeführtes Mate­ rial bzw. als Ausgangsmaterial eine Abfallmischung eingesetzt werden kann, die mit anderem Müll und/oder mit aus der Luft­ feuchtigkeit oder Regen stammender Nässe kontaminiert sein kann. Bei vielen anderen Verfahren ist es erforderlich, zu­ erst einmal eine Reinigungs- oder Trocknungsstufe durchzufüh­ ren. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann der Abfall jedoch in seiner "existierenden Form" eingesetzt werden. Im Falle von elektrischem Abfalldraht können die Abfallpartikel Papier oder fasrige Schichten aufweisen, welche ein Teil der Isolie­ rung bilden. Zudem kann die Außenschicht aus Kunststoff oder einem Gummimaterial vorhanden sein.
Vorzugsweise besteht der zugeführte Abfall aus Partikeln mit einer Größe von nicht mehr als etwa 2,54 mm in der maximalen Abmessung. In einigen Fällen kann daher das gelagerte Abfall­ material vorbehandelt werden, um die Größe zu reduzieren und um das Auftreten von zu langen Längen des Abfalldrahtes zu verhindern.
Der zugeführte Abfall 11 wird zusammen mit zugeführtem Sand 12 und zugeführtem Wasser 13 in eine Zone 14 zum Zerreiben durch Scheuern (attrition scrubbing zone) geführt. Die ent­ sprechenden Mengen an diesen Komponenten sind derart, daß eine Endaufschlämmung von Wasser/Sand/Abfall mit etwa 25 bis 90 Gew.-% Feststoffen gescheuert wird. Der Feststoffgehalt beträgt vorzugsweise etwa 70 bis 80%. Bei der Scheuerbehand­ lung handelt es sich um ein intensives Bewegen, beispiels­ weise mit Hilfe von Reibschrubbern, die gewöhnlich zwei oder mehr Propeller/Rührer mit großem Durchmesser (25,4 bis 45,7 (10-18 inch)) aufweisen, die entgegengesetzt geneigt sind und mit einer moderaten Geschwindigkeit betrieben werden. Diese Bewegung bzw. dieses Rühren zerfetzt jegliches Papier oder fasriges Material, bricht die Isolation auf und entfernt sie und dispergiert die Partikel in der Aufschlämmung. Jede Ma­ schine oder jedes Verfahren, welche oder welches eine inten­ sive Scherbewegung zur Verfügung stellt, ist für diese Stufe geeignet. Der Sand ist wichtig, da er zu einer verstärkten Schneid- und Scherwirkung führt, die erforderlich ist, um das Zerfetzen bzw. Shreddern und Dispergieren zu verwirklichen.
Das Material, welches die Reibscheuerzone 14 verläßt, pas­ siert durch ein grobes Sieb, beispielsweise mit Öffnungen von etwa 1,27 bis 2,54 cm, um größere Materialien (Steine, Glas etc.) aus dem behandelten Strom zu entfernen, der dann einer Auftrennstufe mit einem "dichten Medium" zugeführt wird. Bei einer derartigen Stufe handelt es sich um die Auftrennung von Wertstoffen (beispielsweise Metalle oder Kunststoff), indem das Rohmaterial durch ein Medium passiert, welches eine Dichte besitzt, die so gewählt ist, daß sie zwischen den Dichten des Metalls und des Kunststoffs liegt, so daß die meisten Kunststoffwertstoffe nach oben steigen, während die meisten Metallwertstoffe in das Medium absinken, wodurch eine Auftrennung zwischen den Materialien mit unterschiedlichen Dichten erfolgt. Dieses Verfahren wird manchmal auch als "hydraulische Klassierung" bezeichnet. Diese Auftrennung kann in Vorrichtungen bzw. Maschinen durchgeführt werden, bei denen es sich um den im Handel erhältlichen "Floatex" Klas­ sierer und den Linatex "Hydrosizer" handeln kann. Im allge­ meinen wird in dieser Stufe ein Material, beispielsweise das klassierte Produkt aus der Reibscheuerzone 14 nach Entfernung der groben oder großen Verunreinigungen 16, in die Klassie­ rungszone 27 geführt, wo es sich auftrennen kann, während Wasser 21 in die Zone 27 zugeführt wird. Zudem werden die Flüsse so eingestellt, daß ein Überfluß 17 aus Kunststoff, Sand und Wasser erhalten wird. In der Mitte der Zone 27 bil­ det sich ein fluidisiertes Bett aus Wasser und Sand; dieses Bett hat eine scheinbare Dichte von etwa 1,1 bis 2,0. Einige Partikel aus dem zugeführten Abfall werden durch dieses fluidisierte Bett zum Überfluß 17 aufsteigen, da diese Parti­ kel aufschwimmen (d. h. sie besitzen eine Dichte, die niedri­ ger ist als die des fluidisierten Bettes) . Andere Partikel werden durch dieses Bett in die unteren Bereiche der Klassie­ rungszone 27 absinken, da ihre Dichte größer ist als dieje­ nige des Bettes. Die Einstellung des nach oben gerichteten Flusses des Wassers 21 und des einströmenden, klassierten und gescheuerten zugeführten Materials stabilisiert das fluidi­ sierte Bett in der Zone 27. Der überfließende Strom 17 wird in dem Gerinnetrog 18 aufgefangen und zu einem Sieb 19 ge­ führt, wo die gewünschten Komponenten mit geringem Gewicht, nämlich die Kunststoffisolationspartikel auf dem Sieb 19 zu­ rückgehalten und zur Lagerung bei 20 gewonnen werden. Durch das Sieb 19 passierte eine Mischung aus Wasser und Sand, die bei 17 übergeflossen ist. Das Wasser und der Sand werden zu einem Sumpf 24 geführt und dann zu einem Entwässerungszyklon 26 gepumpt. Die schweren Bestandteile (im Prinzip die Metall­ partikel, beispielsweise Kupfer) werden aus dem unteren Be­ reich der Klassierungszone 27 abgeführt und bei 22 klassiert, um die Metallwertstoffe zu entfernen und bei 23 zu lagern. Das Wasser und der Sand werden zum Sumpf 24 geführt.
Zur Durchführung eines wirksamen und kontinuierlichen Betrie­ bes werden das Wasser 33 und der Sand 32 aus der Entwässerungsstufe 26 zu den zuzuführenden Bestandteilen bzw. Komponenten 13 und 12 zurückgeführt bzw. erneut zum Einsatz gebracht. Das Wasser 33 von 26 kann zur Verwendung bei 21 recycelt werden.
Eine alternative Stufe zur Rückgewinnung der Metallwertstoffe ist mit gestrichelten Linien gezeigt. Dabei wird der die schweren Komponenten aufweisende Ausfluß aus der Klassie­ rungsstufe 27, der Metall, Sand und Wasser enthält, zu einer Trocknungsstufe 29 geführt, um Wasser zu entfernen. Dabei wird ein trockenes Produkt aus Sand/Metall erhalten, das ei­ nem elektrostatischen Separator 30 zugeführt wird, wo die Me­ tallpartikel entfernt und bei 23 gelagert werden. Der Sand wird entfernt und zum Ausgangsmaterial 12 zurückgeführt. Das Wasser kann aus der Trockenstufe 26 zurückgewonnen und über die Leitung 33 entweder zur Wasserzuführung 13 oder zum Was­ sereinlaß 21 zurückgeführt werden.

Claims (20)

1. Kontinuierliches Verfahren zur Rückgewinnung von Isolati­ onsmaterial und metallischen Materialien aus einem rohen teilchenförmigen Abfallmaterial auf Basis von zerhacktem, isoliertem Draht, wobei
  • a) eine solche Menge Wasser und Sand zu diesem Abfallma­ terial zugegeben wird, daß eine Aufschlämmung mit 50 bis 90 Gew.-% Feststoffen erhalten wird,
  • b) diese Aufschlämmung einer starken Scherbewegung unter­ worfen wird, so daß die verschiedenen Komponenten der Feststoffe in dieser Aufschlämmung dispergiert werden,
  • c) die bewegte Aufschlämmung klassiert wird, um alle Par­ tikel mit einer Größe von mehr als 25 mm zu entfernen,
  • d) diese klassierte und bewegte Aufschlämmung einer Auf­ trennung mit einem dichten Medium in einer Zone unterwor­ fen wird, wobei dieses Medium eine Dichte von etwa 1,0 bis 2,0 besitzt und Wasser aufwärts in die Zone einge­ führt wird,
  • e) ein Produktstrom mit niedrigerer Dichte aus dem oberen Bereich dieser Zone und ein Produktstrom mit einer höhe­ ren Dichte aus dem unteren Bereich dieser Zone gewonnen werden,
  • f) die Isolationspartikel aus dem Produktstrom mit nied­ rigerer Dichte abgetrennt und gewonnen werden und g) die Metallpartikel aus dem Produktstrom mit höherer Dichte abgetrennt und gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung mit dem dichten Medium ein fluidi­ siertes Bett aus Wasser und Sand beinhaltet, in das die klassierte bewegte Aufschlämmung eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktstrom mit niedrigerer Dichte im wesentli­ chen aus Kunststoffpartikeln, Wasser und Sand besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktstrom höherer Dichte im wesentlichen aus Metallpartikeln, Wasser und Sand besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (g) der Strom getrocknet und das Metall da­ raus mit Hilfe von elektrostatischen Abtrennmitteln abge­ trennt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Stufen (f) und (g) getrennte Sichtungsope­ rationen vorgenommen werden, um Kunststoffpartikel bzw. Metallpartikel vom Wasser und Sand abzutrennen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich (h) Sand und Wasser aus der Abtrennstufe (e) zurückgewon­ nen und daß dieser Sand und dieses Wasser nach Stufe (a) recykliert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Isolationsmaterial um Kunststoff oder Gummi handelt.
9. Kontinuierliches Verfahren zur Rückgewinnung von Kunststoffmaterial und metallischen Materialien aus einem teilchenförmigen Abfallmaterial auf Basis von zerhacktem isoliertem Draht, wobei
  • a) das Abfallmaterial mit einer solchen Menge an Wasser und Sand vermischt wird, daß eine Aufschlämmung mit 50 bis 90 Gew.-% Feststoffen erhalten wird, wobei ein ge­ scheuertes Abfallmaterial erhalten wird,
  • b) dieses gescheuerte Abfallmaterial klassiert wird, um Partikel mit einer Größe von mehr als 25 mm zu entfernen, wobei ein klassiertes, gescheuertes Abfallmaterial erhal­ ten wird,
  • c) dieses klassierte, gescheuerte Abfallmaterial in eine Zone für eine hydraulische Klassierung überführt wird, in der dieses Abfallmaterial durch einen nach oben fließen­ den Wasserstrom fluidisiert wird, wobei ein oberstromiges Produkt geringer Dichte und ein unterstromiges Produkt mit großer Dichte erhalten werden,
  • d) das oberstromige Produkt klassiert wird, um ein erstes Produkt aus Kunststoffpartikeln aus einer ersten Mischung aus Wasser und Sand abzutrennen,
  • e) das unterstromige Produkt klassiert wird, um ein zwei­ tes Produkt aus Metallpartikeln aus einer zweiten Mi­ schung aus Sand und Wasser abzutrennen,
  • f) die erste und die zweite Mischung aus Wasser und Sand kombiniert und eine Teilmenge des Wassers aus dieser Kom­ bination entfernt werden und
  • g) die entwässerte Kombination zur Stufe a) zurückgeführt wird, damit es mit unbehandeltem Abfall vermischt wird, der durch Scheuern zerrieben werden soll.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidisierte Abfallmaterial eine effektive Dichte von etwa 1,1 bis 2,0 besitzt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oberstromige Produkt aus der Klassierung in einer Höhe oberhalb der Mitte diese Zone entfernt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge Wasser aus Stufe f) in das Verfahren zurückgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge Wasser aus Stufe f) nach Stufe a) zu­ rückgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge Wasser aus Stufe f) nach Stufe c) zu­ rückgeführt wird.
15. Kontinuierliches Verfahren zur Rückgewinnung von Kunststoffmaterial und metallischen Materialien aus einem teilchenförmigen Abfallmaterial auf Basis von zerhacktem isoliertem Draht, wobei
  • a) das Abfallmaterial mit einer solchen Menge an Wasser und Sand vermischt wird, daß eine Aufschlämmung mit 50 bis 90 Gew.-% Feststoffen erhalten wird, um ein gescheu­ ertes Abfallmaterial herzustellen,
  • b) dieses gescheuerte Abfallmaterial klassiert wird, um Partikel mit einer Größe von mehr als 25 mm zu entfernen und um ein klassiertes, gescheuertes Abfallmaterial zu erhalten,
  • c) dieses klassierte, gescheuerte Abfallmaterial in eine Zone für eine hydraulische Klassierung überführt, in der dieses Abfallmaterial durch einen nach oben fließenden Wasserstrom fluidisiert wird, wobei ein oberstromiges Produkt mit geringer Dichte und ein unterstromiges Pro­ dukt mit großer Dichte erhalten werden,
  • d) das oberstromige Produkt klassiert wird, um ein erstes Produkt aus Kunststoffpartikeln aus einer ersten Mischung aus Wasser und Sand abzutrennen,
  • e) das unterstromige Produkt getrocknet wird,
  • f) das Metall aus dem Sand elektrostatisch abgetrennt wird,
  • g) eine Teilmenge Wasser aus der ersten Mischung aus Was­ ser und Sand entfernt wird,
  • h) der entwässerte Sand aus der Stufe g) zur Stufe a) zu­ rückgeführt wird, damit er mit unbehandeltem Abfallmate­ rial vermischt wird, das einem Zerreiben durch Scheuern unterworfen werden soll.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidisierte Abfallmaterial eine effektive Dichte von etwa 1,1, bis 2,0 besitzt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das oberstromige Produkt aus der Klassierung in einer Höhe oberhalb der Mitte dieser Zone abgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge Wasser aus Stufe g) in das Verfahren zurückgeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge Wasser aus der Stufe g) zur Stufe a) zurückgeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge Wasser aus Stufe g) zur Stufe c) zu­ rückgeführt wird.
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