DE4324075A1

DE4324075A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organischen und anorganischen Zusatzstoffen

Info

Publication number: DE4324075A1
Application number: DE19934324075
Authority: DE
Inventors: Helmut Schloesser; Fritz Bufe
Original assignee: Kuhne Anlagenbau GmbH
Current assignee: Kuhne Anlagenbau GmbH
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-01-26

Description

Es werden in der letzten Zeit immer größere Mengen an vermisch ten thermoplastischen Altkunststoffen gesammelt. Ein inzwischen akzeptiertes Verfahren zur Verwertung dieser thermoplastischen Kunststoffe ist die Festbettdruckvergasung. In der Regel werden dafür Kohlebriketts eingesetzt, es hat sich jedoch gezeigt, daß auch Kunststoffe zugegeben werden können. Zur Verwertung müssen diese Kunststoffe zu Briketts in ähnlicher Größe wie die Kohle briketts verarbeitet werden. Bei der Vergasung der Kohle- und Kunststoffbriketts kann ein gewisser Anteil an Zusatzstoffen wie z. B. organische oder anorganische Verunreinigungen, oder Klär- bzw. Farbschlämme zugegeben werden. Die Zusatzstoffe sollen jedoch gut mit den anderen Briketts vermischt sein.

Für die Brikettierung von vermischten thermoplastischen Altkunst stoffen müssen diese in der Regel zerkleinert und erwärmt wer den. Nach dem Stand der Technik werden die vermischten Altkunst stoffe mit Mühlen oder Shreddern zerkleinert, so daß sie in Schneckenpressen auf eine Temperatur erwärmt werden können, bei der sie im nachfolgenden Brickettiervorgang zu Briketts verarbei tet werden können. Dies bedeutet zwei bis drei Arbeitsschritte, bis die Altkunststoffe in einer brikettierbaren Form vorliegen. Es hat sich zudem gezeigt, daß Zusatzstoffe auf organischer oder anorganischer Basis, die in den Altkunststoffen enthalten sind oder den Altkunststoffen anhaften, zu einem großen Verschleiß an den Shreddern, den Mühlen und den Schneckenpressen führen. Zu sätzlich zugegebene Zusatzstoffe wie pulverförmige Stoffe, z. B. Klär- oder Farbschlämme, sind so verschleißfördernd, daß eine Verarbeitung zusammen mit den Kunststoffen nicht mehr wirtschaft lich ist. Zusatzstoffe, die einen großen Wasseranteil enthalten, müssen vorher aufwendig getrocknet werden. Diese Schwierigkeiten werden mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organischen und anorganischen Zusatzstoffen umgangen.

Dabei werden in einem Arbeitsgang die Altkunststoffe zerkleinert und auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie brikettiert werden können. Durch die einfache Konstruktion wird der Verschleiß und der Aufwand deutlich minimiert. Besonders einfach können die Zusatzstoffe mit erwärmt werden. Dabei können sie zusätzlich in trockener und flüssiger Form zugegeben werden. Es wird ein rie selfähiges Agglomerat erzeugt, das einfach in eine Form einge füllt und zu Briketts verpreßt werden kann.

Fig. 1 zeigt die Anlage, mit der die Briketts hergestellt wer den. Über den Einfüllschacht (1) werden die unzerkleinerten Altkunststoffe, die z. B. aus Flaschen, Behältern, Bechern, Folien, Platten oder Gehäusen bestehen, in den Agglomerator (2) eingegeben und durch sehr schnell laufende Messer (3) zerklei nert und erwärmt. Die rotierenden Stoffe werden dabei von Stato ren (4) an den Wänden des Agglomerators (2) festgehalten. Die Altkunststoffe können dabei Zusatzstoffe wie z. B. organische oder anorganische Verunreinigungen oder kleinere Metallteile enthalten. Diese Zusatzstoffe oder auch Klär- und Farbschlämme, die trocken oder mit einem geringen Anteil von Wasser vorliegen, können auch zusätzlich zugegeben werden. Sie werden mit den Altkunststoffen zerkleinert und erwärmt.

Um ein für die Brikettierung rieselfähiges, heißes Agglomerat zu erhalten, gibt es zwei Wege:

1. Über eine Kontrolle der Menge im Agglomerator (2) und über die Messung des Stroms (5) des Motors (6) und die Messung der Temperatur (6) der im Agglomerator (2) befindlichen Stoffe kann sehr genau der Zeitpunkt gefunden werden, bei dem die Kunststoffe zerkleinert, aber noch nicht zu größeren Teilen zusammengeschmolzen sind, also sich noch im rieselfähigen Zustand befinden. Sie haben dabei eine Temperatur, bei der sie unter Druck zusammenschmelzen können. Sie werden danach sofort durch die Ausstoßklappe (8) ausgestoßen.
2. Über eine Kontrolle des Stromes (4) des Motors (5) oder über eine Kontrolle der Temperatur (7) der im Agglomerator befind lichen Stoffe werden diese Stoffe so weit zerkleinert und dabei auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie zu größeren Klumpen zusammenschmelzen. Durch eine Zugabe von Wasser er starrt dieser Schmelzeverbund und wird gleichzeitig durch die immer noch rotierenden Messer zerschlagen. Dieser Vorgang, die Wasserzugabe und gleichzeitiges Zerschlagen, wird schon seit vielen Jahren in ähnlichen Maschinen angewandt, die jedoch nur Kunststoffe einer Sorte mit keinen oder sehr ge ringen Zugaben von Zusatzstoffen verarbeiten. In den Patent schriften DE-AS 10 54 073, DE-PS 16 78 834, DE-AS 24 32 861, DE-OS 28 38 642, DE-AS 28 39 446, DE-OS 29 29 664 und DE-OS 29 44 896 wird dieses Verfahren behandelt. Neu ist jedoch, daß mit dem Wasser auch Zusatzstoffe in flüssiger Form, wie z. B. Klär- und Farbschlämme zusätzlich zudosiert werden können. Sie vermischen sich mit den Altkunststoffen und den restlichen Zusatzstoffen. Sind die Stoffe im Agglomerator zerkleinert, was wiederum durch den Strom (5) des Motors (6) kontrolliert wird, so werden sie durch die Ausstoßklappe (8) ausgestoßen. Der Agglomerator (2) wird nun sofort wieder neu durch den Einfüllschacht (1) befüllt.

Das nun rieselfähige Agglomerat wird anschließend in einem Sieb (9) von größeren Teilen befreit. Diese werden durch die Rücklei tung (10) zum Agglomerator zurückgeführt und dort weiter zerklei nert. Das ausgesiebte Agglomerat wird nun in einer Rutsche (11), die vibriert, zur Brikettierpresse weiterbefördert. Hier werden eine oder mehrere Formen mit dem Agglomerat befüllt (12). Die Form oder die Formen werden in eine Presse (13) bewegt, wo das noch heiße Agglomerat zu den Briketts verpreßt wird. Diese Bri ketts werden heiß auf die Grundplatte (14) ausgestoßen und auf einem Siebrüttelförderer (15) weiterbefördert. Von den Briketts abfallende Teile werden so über eine Rückführung (17) zum Agglo merator (2) zurückgeführt und wiederum erwärmt. Die Briketts werden vom Siebrüttelförderband (15) auf ein Kühlband (16) beför dert, wo sie für einen weiteren Transport auskühlen können.

Zwei Beispiele sollen dieses Verfahren und die dazu notwendige Vorrichtung verdeutlichen.

Ein Gemisch von thermoplastischen Altkunststoffen, das z. B. aus 40 Gewichtsprozenten Polyethylen (PE), 20% Polystyrol (PS), 20% Plypropylen (PP), 4% Polyvenylchlorid (PVC), 3% Polyamid (PA), 2% Polyethylenterephalat, 3% Metallen, 3% trockenen organischen oder anorganischen Verunreinigungen und 6% Wasser besteht, wird unzerkleinert in den Agglomerator (2) eingefüllt. Während des Zerkleinerungsvorganges wird eine charakteristische Temperatur von ca. 165°C und eine Stromaufnahme des Motors von ca. 150 A erreicht. Bei diesen Werten sind die Stoffe so weit erwärmt und zerkleinert, daß sie rieselfähig sind und in der Brikettierpresse weiterverarbeitet werden können. Sie werden ausgestoßen (8) und in dem Sieb (9) auf eine Größe kleiner als 20 mm aussortiert. Das aussortierte Agglomerat wird sofort über eine Rutsche (11) in die Einfüllstation (12) der Presse beför dert. In der Preßstation (13) wird das Agglomerat um den Faktor 2,5 verdichtet und zu Briketts von einer Größe von ca. 40 × 40 × 40 mm gepreßt. Es werden 50 Briketts auf einmal gepreßt, wobei jede Brikettform einzeln verdichtet wird. Dadurch entsteht wohl durch ein unterschiedliches Schüttgewicht in den einzelnen For men ein unterschiedliches Volumen der Briketts. Sie haben jedoch durch die gemeinsame, gleich hohe Preßkraft die gleiche Dichte, was für die Vergasung wichtig ist, sowie eine hohe Festigkeit. Diese würfelförmigen Briketts werden nach unten ausgestoßen (14) und über ein Sieb- (15) und ein Kühlband (16) weiterbefördert. Die Kunststoffe liegen nun zusammen mit den Zusatzstoffen in kompakten hochverdichteten Briketts vor, die gut einer Verwer tung durch Vergasung zugeführt werden können.

Ein weiteres Beispiel soll das Verfahren und die dazu notwendi gen Vorrichtungen noch verdeutlichen:

Ein Gemisch von thermoplastischen Altkunststoffen, das z. B. aus 40 Gewichtsprozenten Polyethylen (PE), 20% Polystyrol (PS), 20% Plypropylen (PP), 4% Polyvenylchlorid (PVC), 3% Polyamid (PA), 2% Polyethylenterephalat, 3% Metallen, 3% trockenen organischen oder anorganischen Verunreinigungen und 6% Wasser besteht, wird unzerkleinert in den Agglomerator (2) eingefüllt. Während des Zerkleinerungsvorganges wird eine charakteristische Temperatur von ca. 170°C und eine Stromaufnahme des Motors von 160 A erreicht. Dabei klumpen die thermoplastischen Kunststoffe in dem Agglomerator teilweise zusammen. Durch eine Zugabe von Wasser, in dem sich bezogen auf die Masse der schon im Agglomera tor befindlichen Stoffe ca. 20 Gewichts-% Klärschlamm befindet, werden die Schmelzeverbunde wieder aufgelöst und die thermopla stischen Stoffe so weit zerkleinert, daß dies ein rieselfähiges Agglomerat ergibt. Während das zugegebene Wasser verdampft, verteilt sich der Klärschlamm fein im Agglomerat. Dies wird dann durch die Ausstoßöffnung (8) ausgestoßen. Die nun folgende Verar beitung zu den Briketts ist die gleiche wie im ersten Beispiel. Es werden so Briketts erzeugt, die 20% Klärschlamm enthalten. Zum einen hat dies den Vorteil, daß die Festigkeit der Briketts erhöht wird, zum anderen wird der Klärschlamm durch die feine Verteilung in den Briketts besser vergast.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeich net, daß Kunststoffe, die hauptsächlich aus vermischten und verunreinigten Thermoplasten bestehen, unzerkleinert in den Agglomerator (2) gefördert werden, dort vorteilhaft zerklei nert und erwärmt werden und dann chargenweise an eine Briket tierpresse (13) weitergegeben werden, in der das Material verdichtet und verschmolzen wird, so daß kompakte und aufge schmolzene Kunststoffbriketts hergestellt werden, die aus gestoßen (14) und gekühlt (16) werden.

2. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß im Agglomerator (2) die Kunststof fe durch 2 bis 6 Messer (3) (vorzugsweise 3), die versetzt auf der Achse des Motors (6) angebracht sind, zerkleinert und erwärmt werden.

3. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff durch 2-6, vor zugsweise 3 Statorleisten (4), die an der Behälterwand (2) befestigt sind, am Verwirbeln im Behälter gehindert wird und so schneller zerkleinert und erwärmt werden kann.

4. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff den Behälter (2) durch die Klappe (8) rieselfähig und mit einer Temperatur von 130-200°C verläßt, wobei die Rieselfähigkeit und die Temperatur des Kunststoffes nach dem Verlassen des Behälters (2) durch eine Kombination von der Stromaufnahme des Motors (5) und der Temperatur (7) des Kunststoffs im Behälter (2) geregelt wird.

5. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer im Agglomerator (2) auch auf einer zusätzlichen Welle montiert sind, die von dem Motor angetrieben wird.

6. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff nach dem Verlas sen des Behälters (2) über ein Sieb geführt wird, in dem Partikel, die größer als 40%-90%, vorzugsweise 50% der minimalen lichten Weite der Preßform (13) sind, abgesiebt werden, wobei die abgesiebten Partikel wieder in den Behäl ter (2) zurückgeführt werden und schwere Partikel, die aus nicht aufschmelzbaren Materialien, Glas, Sand oder Metall be stehen, aus dem Rückstrom (10) ausgeschieden werden.

7. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Sieben über einen Magnet eine Magnettrommel oder ein Magnetband (11) die in dem Kunststoff enthaltenen eisenhaltigen Materialien ent fernt werden.

8. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff nach dem Sieben über eine Vorrichtung (12), die eine Materialmenge speichern kann, das Material für die Preßform (13) dosiert und einen ungestörten Materialfluß gewährleistet, in die Preßform gelangt, wo er durch einen Stempel verdichtet und verschmolzen wird.

9. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (13) zusätzlich von außen, z. B. über elektrische Energie oder heißes Öl beheizt werden.

10. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch mehr als eine Form befüllt und verpreßt wird.

11. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mehrfachformen wechselweise oder nacheinander befüllt und verpreßt werden.

12. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachformen ent weder miteinander verbunden sind oder sich einzeln von den Befüllstationen (12) zur Preßstation (13) bewegen können.

13. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts nicht nur in eine Form mit einem Stempel verpreßt wird, sondern auch durch eine mit Höhlungen versehene Walze oder ein mit Höhlungen versehenes Walzenpaar verpreßt werden, die durch ihre Dreh bewegung den Kunststoff verpressen.

14. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel, die zur Verpres sung des Kunststoffmaterials benutzt werden, einzeln, z. B. durch einen Hydraulikzylinder, angetrieben werden.

15. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, 8, 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel, die zur Verpressung des Kunststoffmaterials benutzt werden, auch in Gruppen zusammengefaßt, z. B. 4 Stempel zusammen, durch einen gemeinsamen Antrieb, z. B. einen Hydraulikzylinder, betätigt werden, wobei dann z. B. durch Federn ein unter schiedlicher Hub bei der Pressung gewährleistet wird, um ein unterschiedliches Schüttgewicht in den Einzelformen auszu gleichen und Briketts mit einer untereinander homogenen Dichte zu erzeugen.

16. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 8-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts aus den Formen ausgestoßen (14) auf einem Sieb- (15) und Kühlband (16) weitergefördert werden, wo sie durch bewegte Luft abkühlen und zugleich durch die bewegte Luft der von den Briketts abfallende Feinanteil zurück in den Agglomerator gefördert wird (17).

17. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß auch gewaschener Kunststoff für die Brikettierung eingesetzt wird.

18. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß auch sortierte Kunststoffe einge setzt werden können.

19. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß mit den Kunststoffen zusammen auch organische und anorganische Zusatzstoffe, z. B. Klär- oder Farbschlämme, zusammen mit dem Kunststoff in den Agglomera tor gegeben werden, dort erwärmt und anschließend zu Bri ketts verpreßt werden, wobei organische oder anorganische Zusatzstoffe mit einem hohen Feuchteanteil, der auch über 50 Gewichtsprozent betragen kann, am Ende des Zerkleinerungs- und Erwärmungsprozesses zudosiert werden.

20. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Briketts aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Anteil von organi schen und anorganischen Zusatzstoffen nach Anspruch 1 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen und anorgani schen Zusatzstoffe, wie z. B. Klär- oder Farbschlämme, auch nach dem Zerkleinerungs- und Erwärmungsprozeß und dem Sieben kalt den zerkleinerten und erwärmten Kunststoffen zugegeben werden.