DE4018607A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufarbeitung von metallkaschierten kunststoffabfaellen - Google Patents

Description

Bei den Produktionsverfahren der Elektronik- und Elektro­ industrie werden in immer größerem Umfange metallkaschierte Kunststoffe, insbesondere kupfer- und aluminiumkaschierte Kunststoffe als Leiterplatten, integrierte Schaltkreise und dergleichen eingesetzt und demzufolge fallen bei diesen Produktionsverfahren entsprechend große Mengen Rest- und Abfallstücke an, deren Beseitigung immer größere Probleme verursacht.

Auch die solchermaßen gefertigten Geräte verursachen die gleichen Probleme wenn sie ausgedient haben und in den Müll gegeben werden. Eine Lagerung auf Mülldeponien führt wegen des hohen Metallgehaltes zu großer Umweltgefährdung und ist nicht mehr zulässig. Die Lagerung auf Sondermülldeponien ist andererseits außerordentlich kostspielig und stellt bei den immer größeren Mengen keine Lösung des Problems dar.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues kostengünstiges Aufarbeitungs­ verfahren zu schaffen, mit dem diese in enormen Mengen an­ fallenden metallkaschierten Kunststoffteile beseitigt, die Metalle abgetrennt und wiedergewonnen und die Kunststoffteile - soweit es sich dabei um Duroplaste handelt - zerkleinert und als Füllstoffe in anderen Kunststoffmaterialien wieder­ verwendet werden oder soweit es sich um Thermoplasten handelt ebenfalls wieder zu neuen Kunststoffgegenständen verarbeitet werden.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Aufarbeitung und Trennung von metallkaschierten Kunst­ stoffabfällen und/oder Radio-, Fernseh- oder Computerschrott, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abfälle in einem geschlossenen Behälter auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der sich die Metall-Kunststoffbindung und gegebenenfalls die Metall-Metallbindungen lösen und dann die Metallteile mit üblichen physikalischen Trennverfahren von den Kunststoffteilen abgetrennt werden.

Der unterschiedliche Ausdehnungskoeffizient der Metall­ schicht einerseits und des Kunststoffes andererseits führt dabei zu einem überraschend schnellen Abblättern des Metalls von dem Kunststoff.

Die Auftrennung des beispielsweise im Chargenverfahren er­ haltenen, erhitzten Abfallmaterial zur Abtrennung der Metall­ teile von den Kunststoffteilen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Ein relativ einfaches Verfahren beruht auf dem großen Unterschied im spezifischen Gewicht von Metall­ teilen einerseits und Kunststoffen andererseits. So kann beispielsweise das erhitzte Material in eine Flüssigkeit gegeben werden, in welcher die Kunststoffteile schwimmen die Metallteile andererseits sedimentieren. Eine Wind­ sichtung ist ebenfalls möglich und gewährleistet eine gute Trennung von Metall und Kunststoff.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die vor­ erwähnten Abfälle in einem geschlossenen Behälter unter einer Inertgasatmosphäre erhitzt werden. Als solche kann beispielsweise eine Stickstoffatmosphäre dienen, wodurch verhindert wird, daß eine Oxydation der Metallteile bei der Erhitzung eintritt. Desweiteren ergibt sich bei dieser vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, daß Zersetzungsprodukte und andere flüchtige Bestandteile, die beispielsweise aus den verwendeten Klebe­ mitteln oder Kunststoffen resultieren, nicht in die Atmosphäre gelangen.

Die Erhitzung der aufzuarbeitenden Kunststoff-Metallabfälle erfolgt zweckmäßig in einem von außen beheizten rotierenden Behälter.

Für das Aufheizen können beispielsweise mit Flüssiggas oder mit Heizöl betriebene Brenner verwendet werden.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens verwendet für die Aufheizung der Abfälle Hochfrequenz, die so gezielt die Metallteile er­ hitzt und für ein rasches Abblättern derselben von den Kunststoffteilen sorgt.

Eine weitere vorteilhafte Methode zur Aufheizung der aufzu­ arbeitenden Kunststoff-Metallabfälle besteht darin, daß die Erhitzung der Abfälle mit einem durch den Behälter geleiteten erhitzten Inertgasstrom erfolgt. Das Inertgas wird zweck­ mäßig im Kreis geführt und von einer elektrischen Heizquelle oder einem entsprechend dimensionierten Wärmeaustauscher auf die Betriebstemperatur erhitzt.

Beim Eintritt in den Reaktionsbehälter gibt das Inertgas seine thermische Energie weitgehend an die aufzuheizenden Kunststoff-Metallteile ab und verläßt zusammen mit gegebenenfalls gebildeten flüchtigen Zersetzungsprodukten das Reaktionsgefäß. Nach Verlassen des Behälters wird das Inertgas dann abgekühlt, zweckmäßig in einer Kolonne mit Wasser gewaschen und dann nach entsprechendem Aufheizen wieder in den Reaktionsbehälter zurückgeführt.

In dem Waschwasser der Kolonne sammeln sich die Zersetzungs­ produkte und anderen flüchtigen Bestandteile an, ohne die Atmosphäre zu vergiften.

Es hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn die Abfälle während des Erhitzens in dem Behälter einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Behälter rotiert, so daß das darin befindliche Material ständig umgewälzt wird. Spezielle Leitschaufeln, die im Inneren des Behälters ange­ bracht sind, unterstützen dabei diese mechanische Bewegung des zu erhitzenden Materials. Desweiteren können auch Stahlkugeln, Stahlketten und ähnliche Gebilde in dem Behälter angeordnet sein, die aufgrund der Rotation des Behälters die mechanische Bearbeitung unterstützen.

Zweckmäßigerweise ist der Behälter als Drehrohr ausgebildet.

Für die Bearbeitung von metallkaschierten Kunststoffabfällen hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Temperatur im Behälter im Bereich von 150 bis 190°C liegt.

Um für die Erhitzung der aufzuarbeitenden metallkaschierten Kunststoffabfälle möglichst wenig Energie aufzuwenden, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Behälter als Drehrohr ausgebildet ist, welches um seine Längsachse rotiert und von einem Heizmantel umgeben ist.

Der Heizmantel steht fest und weist auf seiner Außenseite zweckmäßig noch eine thermische Isolierung auf, um den Verlust an Heizenergie möglichst klein zu halten.

Für die Aufarbeitung von Fernseh-, Radio- und Computerschrott läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in gleicher Weise verwenden. Lediglich die Erhitzungstemperatur im Behälter ist auf den Bereich von 250 bis 350°C zu erhöhen, damit die in diesen Geräteteilen enthaltenden Metall-Metallverbindungen, insbesondere die Lötverbindungen gelöst werden.

Die geschmolzenen Lötmittel sammeln sich als flüssiges Metall auf dem Boden des Behälters an und werden separat abgelassen und gegebenenfalls in Barrenform gegossen.

Die Kunststoffe und die Metallteile werden von Elektronik­ bausteinen getrennt und letztere in einer Naßaufbereitung weiterverarbeitet. Hierzu werden die Metallbausteine gemeinsam mit metallhaltigen Schlämmen in Metallionen umgewandelt und im Ionenaustauschverfahren zurückgewonnen. Hierbei werden insbesondere Germanium, Nickel, Molybdän u. s. w. erhalten.

Die meist aus Duroplasten bestehenden Kunststoffe werden zerkleinert, insbesondere zermahlen und als Füllstoffe zusammen mit anderen Kunststoffmaterialien wiederverwendet.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besteht aus einem mit verschließbarer Beschickungs­ öffnung und Entnahmeöffnung versehenen heizbaren Behälter, der mit einer Zuführung und mit einer Ableitvorrichtung für Inertgas versehen ist und zweckmäßig eine Gaswaschvorrichtung für das den Behälter verlassende Inertgas besitzt.

Der Behälter ist dabei zweckmäßigerweise als Drehrohrbehälter ausgebildet, der in seinem Inneren Transportschaufeln zur Umwälzung der Abfälle aufweist.

Für die Aufheizung des in den Drehrohrbehälter eingefüllten Materials kann dieser Drehrohrbehälter einmal in einem Heiz­ mantel drehbar angeordnet sein, in dem Gas- oder Ölbrenner zur Erhitzung des Drehrohrbehälters vorgesehen sind. Statt dieser Außenheizung kann auch das Inertgas selbst für die Aufheizung des aufzuarbeitenden Materials verwendet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher das Inertgas kontinuierlich im Kreis durch den Behälter und eine Gaswaschvorrichtung geführt und das solchermaßen von Zersetzungsprodukten und anderen flüchtigen Bestandteilen befreite Inertgas durchströmt dann eine Heizvorrichtung, wird darin auf die Betriebstemperatur erhitzt und in den Behälter zurückgeführt, wo es seine thermische Energie an das aufzuarbeitende Material abgibt.

Die Aufheizung des Inertgases kann dabei entweder direkt durch elektrische Heizvorrichtungen erfolgen oder es wird ein entsprechend ausgebildeter Wärmeaustauscher vorgesehen, der das Inertgas auf die erforderliche Temperatur erhitzt.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Vorrichtung erwiesen, bei der zur Erhitzung der Abfälle eine Hochfrequenzheizung vorgesehen ist. Der dabei zweckmäßig aus keramischem Material gefertigte Behälter weist dabei auf seinerAußenwandung ent­ sprechend ausgebildete Hochfrequenzheizungen auf, die die Energie bevorzugt an die Metallteile übertragen und so eine Lösung der Metall-Kunststoffbindung hervorrufen.

Unabhängig von der verwendeten Heizmethode hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn das aufzuarbeitende Material während der Erhitzung einer mechanischen Bearbeitung unter­ worfen wird. Hierfür können einmal Metallkugeln oder schwere Metallkettenglieder verwendet werden, die in dem Drehrohr angebracht sind und bei der Rotation von den Leit­ schaufeln angehoben werden und dann auf das zu bearbeitende Material zurückfallen.

Die Metallkugeln oder die Metallkettenglieder sind dabei mittels flexibler Haltemittel an der Wandung des rotierenden Behälters befestigt, so daß sie den ihnen zugewiesenen Aktionsradius beibehalten und sichergestellt ist, daß über die gesamte Länge des rohrförmigen Behälters eine mechanische Bearbeitung des erhitzten Materials erfolgt.

Anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufarbeitung von metallkaschierten Kunststoffabfällen im einzelnen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Aufarbeitung von metallkaschierten Kunststoffabfällen;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der aus einem Drehrohrbehälter bestehenden Vor­ richtung;

Fig. 3 eine Stirnansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung im Schnitt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird das von außen beheizte Drehrohr 1 über die Aufnahmeschleuse 2 mit den aufzuarbeitenden metallkaschierten Kunststoffabfällen be­ schickt,über die Schleuse 3 verlassen die thermisch be­ handelten Kunststoffabfälle das Drehrohr. Stickstoff als Inertgas wird sowohl über die Schleuse 2 als auch über die Schleuse 3 in das Drehrohr eingeleitet und über die Lei­ tung 5 in belasteter Form wieder abgezogen.

Das so mit Zersetzungsprodukten und flüchtigen Bestandteilen beladene Inertgas wird abgekühlt und dann in einer Kolonne 6 mit Wasser gewaschen und dann im Kreis in den Behälter 1 zurückgeführt.

Verluste an Stickstoff, die infolge von Undichtigkeiten in der Vorrichtung herrühren, werden automatisch mit neuem Stickstoff ausgeglichen.

Das in der Kolonne 6 anfallende mit Phenol und anderen Zersetzungsprodukten belastete Wasser wird separat entsorgt.

Die Erhitzung des Behälters 1 erfolgt mittels nicht darge­ stellter Gas- oder Ölbrenner, wobei die Verbrennungsabgase über den Kamin 7 entweichen.

Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ist der als Drehrohr ausgebildete Behälter 8 in einem Mantel 9 auf den Rollenlagerpaaren 10 und 11 drehbar ange­ ordnet. Die Gasbrenner 12 sorgen für die Erhitzung des Behälters 8, der in seinem Inneren mit Leitschaufeln 13 versehen ist, wodurch das eingefüllte aufzuarbeitende Material bei der Rotation ständig umgewälzt wird.

Desweiteren wird zur mechanischen Bearbeitung des aufzu­ arbeitenden Materials eine mit kurzen Kettenenden 14 ver­ sehene umlaufende Kette 15 durch den Behälter 8 geführt, wodurch eine mechanische Bearbeitung des Materials erreicht wird.

Das über die Zugabe-Öffnung 16 eingeführte aufzuarbeitende Material verläßt den Drehrohrbehälter 8 über die Austritts­ öffnung 17 und wird dann in die spezifisch schwereren Metalle und die spezifisch leichteren Kunststoffe durch Sedimentation in geeigneten Flüssigkeiten oder aber durch ein Windsichtverfahren aufgetrennt. Bei den solchermaßen gewonnenen Kunststoffen handelt es sich in der Regel um Duroplaste, die zerkleinert und anderen Kunststoffen wieder als Füllstoffe zugesetzt werden. Die Metallteile, insbesondere Kupferbleche werden zu Barren eingeschmolzen und in dieser Weise der Wiederverwendung zugeführt.

Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist der Innenraum des Behälters 8 völlig getrennt von dem Raum, der durch den Mantel 9 gebildet wird, in welchem die Gasbrenner 12 für die notwendige Erwärmung sorgen. Die Eingabe-Öffnung 16 und die Ausgabe-Öffnung 17 des Behälters 8 sind mit Luftschleusen versehen. Beide Schleusen - mit Stickstoff beschickt - weisen einen leichten Überdruck auf, wobei sich dieser Überdruck in Richtung Innentrommel aus­ dehnen kann, weil hier für einen Unterdruck gesorgt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Innenraum des rotierenden Behälters 8 von der Außenumgebung vollständig getrennt ist. Die Außenluft und deren Sauerstoff gelangt somit nicht in den Innenraum, so daß eine Oxydation der Metalle verhindert wird. Andererseits gelangt der in den Behälter 8 eingeleitete Stickstoff nach seiner Belastung mit den Zersetzungsprodukten und den flüchtigen Bestand­ teilen nicht vom Innenraum nach außen.

Claims (19)

1. Verfahren zur Aufarbeitung von metall­ kaschierten Kunststoffabfällen und/oder Radio-, Fernseh-, oder Computerschrott, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle in einem geschlossenen Behälter auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der sich die Metall-Kunststoff­ bindung und gegebenenfalls die Metall-Metallbindungen lösen und dann die Metallteile mit üblichen physi­ kalischen Trennverfahren von den Kunststoffteilen abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle in einem geschlossenen Behälter unter einer Inertgasatmosphäre erhitzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Abfälle in einem von außen beheizten rotierenden Behälter erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Abfälle mittels Hochfrequenz erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Abfälle mit einem durch den Behälter geleiteten erhitzten Inertgas erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Inertgas mittels einer elektrischen Heizquelle auf die Betriebstemperatur erhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas nach Verlassen des Behälters abgekühlt, in einer Kolonne mit Wasser gewaschen und dann wieder in den Behälter zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle während des Erhitzens einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Aufarbeitung von metallkaschierten Kunst­ stoffabfällen , dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 190°C erhitzt werden.

10. Verfahren zur Aufarbeitung von Fernseh-, Radio- und Computerschrott nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrott auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 350°C erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abtrennung der geschmolzenen Lötmittel und der Kunststoffe die Metalle von den Elektronikbausteinen getrennt und letztere in einer Naßaufbereitung weiterverarbeitet werden.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekenn­ zeichnet durch einen mit verschließbarer Beschickungsöffnung (2) und Entnahmeöffnung (3) versehenen heizbaren Behälter (1), der mit einer Zuführung (4) und Ableitungsvorrichtung (5) für Inertgas (1) und einer Gaswaschvorrichtung (6) für das den Behälter (1) verlassende Inertgas versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) als Drehrohrbehälter ausgebildet ist, der in seinem Inneren Transportschaufeln zur Umwälzung der Abfälle aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrbehälter (8) in einem Heizmantel (9) rotiert, in dem Gas- oder Ölbrenner (12) zur Erhitzung des Drehrohrbehälters (8) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas konti­ nuierlich im Kreis durch den Behälter (1) und die Gas­ waschvorrichtung (6) geführt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Abfälle mit im Kreis geführtem erhitzten Inertgas erfolgt, welches vor Eintritt in den Behälter (1, 8) eine Heizvorrichtung durchläuft.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Inertgases eine elektrisch betriebene Heizvor­ richtung vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12 und/oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung der Abfälle eine Hochfrequenzheizung vor­ gesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter Mittel vorgesehen sind, die eine mechanische Bearbeitung des aufzuarbeitenden Materials ermöglichen.