DE4005804C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur umweltschonenden Aufbereitung (Recycling) von Industrie­ güterwracks oder dergleichen, bei denen das Schrottgemisch aus Eisenteilen, sowie Teilen aus NE-Metallen und nichtmetallischen organischen und anorganischen Komponenten unterschiedlichster chemischer, sowie physikalischer Zusammensetzung besteht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, z. B. Fahrzeugwracks.

Sich ständig verschärfende Umweltbedingungen, täglich wachsende Deponien und in erschreckendem Maße abnehmende Ressourcen einer größer werdenden Zahl an Grundstoffen, gepaart mit der chronischen Energieverknappung auf allen Gebieten industrieller Produktion, lassen auch auf dem Gebiet der Automobil­ industrie Probleme erwachsen, deren Lösung keinen längeren Aufschub duldet.

Die Automobilindustrie ist im Verbund mit der Kunststoffindustrie und der Schrottindustrie aufgefordert, neue Wege im Hinblick auf eine recyclinggerechte Gestaltung von Kraftfahrzeugen, sowie die Entwicklung von Recycling­ verfahren und Technologien für die heute noch nicht ver­ wertbaren Werkstoffe zu erforschen. Der gegenwärtig und noch für lange Zeit anfallende Automobilschrott, liegt bekanntlich nicht in recyclinggerechter Form vor, und es existieren eine Vielzahl unterschiedlichster Verfahren und Aufbereitungsvorrichtungen mit denen versucht wird, die täglich weltweit anfallende große Zahl von Automobil­ wracks, soweit es diese Methoden zulassen, in die industri­ elle Produktion zurückzuführen bzw. den nicht rückführ­ baren Anteil wenigstens hinlänglich deponiefreundlich zu gestalten.

Erheblich gestiegene Deponiekosten und verschärfte Be­ dingungen für die Entsorgung industrieller Abfallgüter in deponiefähiger Form, zwingen den nicht recyclingfähigen Anteil bei der Aufbereitung von Konsumwracks so ge­ ring wie nur irgendmöglich zu halten.

Aber auch für den recyclingfähigen Anteil wachsen die Probleme im Hinblick auf die Schrottaufbereitung, da der nach den bisherigen Aufbereitungsverfahren anfallende, durch eine Mehrzahl von Fremdkomponenten verunreinigte Schrott nur als minderwertiger Sekundärrohstoff ein­ setzbar ist, was sich entsprechend negativ auf dessen Preisgestaltung niederschlägt.

Der jährliche Anfall von Altschrott aus der Verschrottung nicht mehr verwendungsfähiger und ausgedienter Verbrauchs- und Industriegüter, nimmt hierbei ständig an Quantität zu und an Qualität ab, was die Lösung der anstehenden Proble­ matik nicht einfacher macht.

Umgekehrt proportional zu dem in den letzten Jahrzehnten zu verzeichnenden Anstieg der stärkeren chemischen Ver­ unreinigungen und Legierungsveränderung des anfallenden Altschrotts (steigender Kupferanteil) muß sich die Schrott­ recyclingindustrie steigenden Qualitätsanforderungen ihrer Abnehmer anpassen, wenn sie gegenüber anderen Stahlher­ stellern konkurrenzfähig bleiben will.

Die noch vor einigen Jahrzehnten betriebene bekannte Briket­ tierung von ausgedienten Verbrauchs- und Industriegütern, insbesondere Automobilkarossen, bei der diese in großen Pressen unabhängig von ihrer jeweils angelieferten Form in toto meist zu Quadern verdichtet wurden, um in dieser Ausführung den Schmelzöfen der stahlverarbeitenden Industrie zugeführt zu werden, ist aus den vorstehend genannten Gründen nicht mehr praktikabel.

Das Betreiben großer Schrottpressen auf dem hier interessieren­ den Anwendungsfeld ist daher seit geraumer Zeit durch die sogenannte Shredder-Technik ersetzt worden, bei der für die Verschrottung ausgedienter Verbrauchs- und In­ dustriegüter mit hohem Metallanteil eine rein maschinelle Materialtrennung in der Weise erfolgt, daß die zu ver­ schrottenden Wracks in ihrer Ganzheit, als ggf. inklusiv Motor, Reifen und Innenausstattung mit Polsterung etc., in die Zerkleinerungsanlage gegeben werden, in der eine Vielzahl von Schlagwerkzeugen mit hoher Geschwindigkeit umlaufend ein stückiges Gemisch aus der Vielzahl der Kom­ ponenten des Ausgangsmaterials erzeugen, welches nach­ folgend vorzugsweise mittels physikalischer Methoden ge­ trennt wird. So lassen sich beispielsweise durch Wind­ sichtung Polsterfetzen, Lacksplitter, Kunststoffteile, Reifenhäcksel und dgl. abtrennen, während Magnetabschei­ der für die Separierung von Eisenteilen Sorge tragen. Auch über Zyklonabscheider, Schwimmverfahren im Wasser­ bad und ähnliche bekannte Separierungsmethoden sind meist hinlänglich gut unterschiedliche Materialien, oder Materialgemische voneinander trennbar. Drastisch ge­ stiegene Beseitigungskosten für Plastikmüll, bei gleich­ zeitig steigenden Plastikanteilen in der Automobil­ industrie, lassen die Shredder-Technik zumindest für die Zukunft nicht mehr wirtschaftlich erscheinen. Die Entsorgung von Shredder-Müll, der nicht ohne weiteres wiederverwertbar ist, der Bau spezieller Verbrennungs­ anlagen für derartigen Wrackteile-Kunststoff, oder gar die möglicherweise vom Gesetzgeber zu erwartende Hand­ habung solcher Fraktionen als Sondermüll, schaffen neue, zur Zeit noch ungelöste Probleme. In einem Fahrzeug ge­ hobener Qualität und Ausstattung, werden beispielsweise über tausend Teile aus 600 unterschiedlichen Kunststoffen verbaut. Hinzu kommt, daß die Innenausstattung und die äußere Erscheinung der Fahrzeuge und damit auch die diversen Be­ schichtungsverfahren der Karosserie sich stetig wandeln und hierbei neue Werkstoffe an die Stelle alter treten.

Bei Fahrzeugwracks besteht zwar prinzipiell die Möglichkeit, Kunststoffteile, wie beispielsweise Reifen, die Polstersitze, Innenver­ kleidungen der Fahrgastzelle und dergleichen aus dem Auto­ wrack auszubauen um sie gesonderten Recyclingverfahren zuzuführen, hierbei wird jedoch übersehen, daß eine Viel­ zahl von Auto-Einzelteilen Verbundkonstruktionen sind aus verschiedenen Thermoplasten, Duroplasten, Füll- und Ver­ stärkungsstoffen, die durch das Shredder-Verfahren keiner­ lei Trennung erfahren.

Bei einem bekannten Verfahren (EP 00 12 091) wird zerkleinerter Abfall einer Wärmebehandlung in einem geschlossenen Raum unterworfen, indem unter Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Verbrennungsgases eine teilweise Verbrennung einiger Be­ standteile erfolgt, während andere Bestandteile einer Pyro­ lysereaktion unterworfen sind. Erst in einer zweiten Ver­ brennungsstufe wird durch Zugabe reinen Sauerstoffs, und damit Erhöhung der Temperatur auf 1300 bis 1600°C die Ver­ brennung abgeschlossen.

Auch ein weiteres bekanntes Verfahren, das sich einer Auto- Shredder-Anlage bedient (DE-OS 37 35 061), beseitigt die an­ fallenden Abfälle durch Verbrennung mittels Verbrennungsgasen die über 50% Sauerstoff enthalten, wodurch sich die Flammen­ temperatur erheblich erhöhen läßt.

Darüber hinaus ist eine Schrottausbrennanlage zur Rück­ gewinnung von Stahlschrott mit mindestens einem Herdwagen, der mit dem auszubrennenden Gut beladen ist und mit mindestens einer Ausbrennkammer bekannt (DE-PS 29 04 479), wobei in der Ausbrennkammer mindestens ein Brenner zum Ausbrennen zu Stahlschrott bei vorgegebener Temperatur vorgesehen ist und mindestens eine Nachbrennkammer, in welcher die in der Aus­ brennkammer entstandenen Rauchgase nachverbrannt werden können. Die Anordnung zweier Ausbrennkammern nebeneinander, der eine einzige Nachbrennkammer nachgeschaltet ist, ermög­ licht hier einen quasi kontinuierlichen Betrieb bei dis­ kontinuierlicher Beschickung der Ausbrennkammern. Das Aus­ brennen von Autowracks soll hier ohne Lärmbelästigung, ohne anfallende gefährliche Abfälle und ohne Luftverschmutzung, sowie ohne Wasserverunreinigung erfolgen.

Auch Pyrolyseanlagen zur Müll- und Abfallverwertung, bei denen die vorhandenen organischen Materialen thermisch zersetzt werden, und zwar bei höheren Temperaturen unter weitgehender Sauerstoffabwesenheit, gehören zum Stand der Technik (DE-OS 36 33 212). Bei derartigen Pyrolyseanlagen findet praktisch ein thermisches Recycling der organischen Komponenten insofern statt, als hier keine Verbrennung, sondern eine Verschwelung erfolgt und die dabei entstehenden Gase als Energiequelle in den Verfahrensablauf einge­ bracht werden können, beispielsweise zum Aufschmelzen der metallischen Komponenten. Bei der bekannten Pyrolysean­ lage läßt man das Schwelgut, wie zerkleinerte Müll- und andere Abfallstoffe in einer sich langsam drehenden, beheizten Schwel­ trommel bei 400° bis 500°C verschwelen und das dabei ent­ stehende Schwelgas in einem sogenannten Gaswandler in industri­ ell verwertbares Spaltgas umwandeln.

Im Unterschied zu dem bekannten Drehrohrverfahren, das im wesentlichen ausschließlich auf die Gewinnung von Heizgas ausgerichtet ist, ist es auch bekannt, Pyrolyse-Rohgas im hier interessierenden Zusammenhang nach dem sogenannten Wirbelschichtverfahren zu gewinnen, wobei sich im Brenn­ raum des Wirbelschichtreaktors im allgemeinen Sand befindet, der von unten durch ein Inertgas so intensiv angeströmt wird, daß die Sandschicht in Form einer Wirbelschicht vorliegt, in der Temperaturen von 600° bis 900°C vorgebbar sind. Etwa 40% des hierbei anfallenden Gases werden zum Beheizen des Reaktors zurückgeführt, und der verbleibende Rest kann als Überschußgas beispielsweise zum Aufschmelzen der metal­ lischen Komponenten verwendet werden.

In diesem Zusammenhang soll noch auf eine Vorrichtung zum selektiven Abtrennen nicht-ferromagnetischer Metalle aus einem Gemenge zerkleinerten metallischen Schrotts, wie er in Shredder-Anlagen anfällt, hingewiesen werden (DE-AS 28 55 239), bei der über unterschiedliche Wärmebäder mit unterschiedlichen entsprechend den Schmelzpunkten der NE- Metalle wie Blei, Zink und Aluminium mehrere zugeordnete Austragseinrichtungen vorgesehen sind.

Nach der Entfernung zunächst der unterschiedlichen NE-Be­ standteile, erfolgt anschließend diejenige der ferromagnetischen Bestandteile, durch Aussortieren auf magnetischem Wege. Die großen Schwierigkeiten bei der Rückgewinnung von Altmetallen, die aus Gemengen bestehen, mit beispielsweise Kupfer-, Zink- und Bleianteilen im Hinblick auf eine ausreichende Schaffung der erforderlichen Reinheitsgrade und damit einer wirt­ schaftlichen Wiedernutzung, sind in dieser Druckschrift be­ sonders deutlich angesprochen.

Schließlich wird noch auf ein bekanntes Verfahren zur Auf­ bereitung von Schrottgemischen aus Eisenteilen sowie Teilen aus NE-Metallen und Nichtmetallen, das durch Zerkleinern von Wracks industrieller Konsumgüter, insbesondere von Auto­ mobilwracks gewonnen und nach der Zerkleinerung einer me­ chanischen und/oder pneumatischen, sowie magnetischen Sor­ tierung unterworfen wird, hingewiesen (DE-AS 24 36 559), das sich dadurch kennzeichnet, daß das vorsortierte Gemisch kontinuierlich auf mindestens 1100°C erhitzt wird, wobei die in dem Gemisch enthaltenen brennbaren Nichtmetalle ver­ brannt werden und die NE-Metalle aus dem Gemisch ausge­ schmolzen und gesondert fraktioniert abgezogen werden.

Dieses thermische Sortierverfahren hat den Vorteil, daß sämtliche schädlichen Nebenbestandteile durch einen einzigen Verfahrensschritt, nämlich durch Erhitzen vom Eisenschrott abgesondert werden und zwar unabhängig davon, ob diese Neben­ bestandteile in separaten Teilchen vorliegen, oder mit Eisen­ teilen verbunden sind. Bei diesem Verfahren verbrennen einer­ seits sämtliche brennbaren Nebenbestandteile wie Lack, Kunst­ stoff, Textilfasern, Holz, Öl usw. bis auf einen geringen Ascherest und andererseits schmelzen die NE-Metalle mit zu­ nehmender Temperatur succesiv aus dem Gemsich aus, und zwar zunächst die niedrigschmelzenden NE-Metalle, wie Blei und Magnesium sowie Aluminiumlegierungen und dann die höher­ schmelzenden NE-Metalle, wie Kupfer.

In diesem Zusammenhang wird in der bekannten Druckschrift auch darauf hingewiesen, daß es zum Stand der Technik ge­ höre, die gesamte Karosserie ohne vorherige Zerkleinerung zu beflammen bzw. auszubrennen. Als nachteilig wird dann jedoch angesehen, daß die Wärme nur unvollkommen in die Hohlräume der Karosserie gelangt, so daß beispielsweise die Schmelztemperatur von Kupfer im Inneren der Karosserie nicht erreicht wird. Außerdem behindern die geschlossenen Räume der Karosserie ein einwandfreies Abfließen der aufge­ schmolzenen Metalle. Bei dem vorbekannten Ausbrennverfahren müssen deshalb nach dem Ausbrennen Kupfer und Messing manuell entnommen werden, was zusätzliche Kosten verursacht.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, unter Vermeidung der unwirtschaftlichen Shredder-Technik mit ihren vorstehend angedeuteten Nachteilen, ein Aufbereitungsverfahren für Automobilwracks oder dergleichen zu verschrottende Verbrauchs- und Industriegüter vorzu­ geben, das bei energetischer Optimierung des Verfahrensab­ laufes umweltschonend eine bis auf die verbleibende un­ umgängliche Restasche vollständige Beseitigung aller organischen Komponenten garantiert, bei gleichzeitiger fraktionierter Ausschmelzung bzw. Trennung der anfallenden unterschiedlichen Metallkomponenten mit höchstmöglichem Reinheitsgrad.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Verfahrensablaufes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das großvolumige Portionieren des Schrott­ gutes,durch Zerteilen und/oder Stauchen unter Beibebaltung seiner Misch- und Verbundstruktur entstehen gut handhabungsfähige Schrottpakete, bei minimalem Aufbereitungsaufwand. Insbesondere durch Stauchen der Industriegüterwracks ist es möglich, Schrottpakete näherungsweise einheitlicher Außenabmessung zu erhalten, was ihre Hand­ habung in der Pyrolysekammer erleichtert. Die Portionierung des Schrottes wird dabei zweck­ mäßigerweise so vorgenommen, daß hinreichende Entgasungsvolumina bestehen bleiben. Die groß­ volumige Portionierung erleichtert zudem das Beschicken der Pyrolysekammer mit Hilfe inter­ mittierend arbeitender gasdichter Schleusen zum Ein- und Ausbringen des Schrottgutes.

Durch das thermische Aufbereiten des Pyrolyse­ kammerinhaltes bis zur vollständigen Entgasung und zumindest teilweisen Vergasung der kohlen­ stoffhaltigen organischen Komponenten vermindert das Volumen der Pyrolyserückstände um etwa zwei Drittel. Bei der teilweisen Vergasung ent­ steht Pyrolysekoks noch in hinreichender Menge, um über die Absorptionswirkung des noch kohlen­ stoffhaltigen Pyrolyserückstandes Schadstoffe weitgehend wasserunlöslich zu binden und die Pyrolyserückstände damit deponiefähig zu machen. Die Pyrolysegase in der Pyrolysekammer haben reduzierenden Charakter, so daß es möglich wird, NE-Metalle, deren Schmelzpunkte unterhalb der angewendeten Pyrolysetemperatur liegen, ohne Oxidation fraktioniert auszuschmelzen und wiederzugewinnen. Dieses Ausschmelzen kann dabei in den entsprechenden Temperaturzonen der Pyrolyse­ kammer erfolgen.

Dadurch, daß die Pyrolysegase in einem nachfolgen­ den Verfahrensschritt unter Zugabe des notwendigen Sauerstoffes in Form einer auf mindestens 60% Sauerstoff angereicherten Verbrennungsluft erfolgt, werden Verbrennungstemperaturen erreicht, bei denen organische Restschadstoffe im Pyrolyse­ gas zersetzt werden, so daß die Abgase schadstoff­ frei in die Umgebung entlassen werden können. Die bei der Nachverbrennung freiwerdende Wärme­ energie kann dabei in an sich bekannter Form zurückgewonnen werden und als Prozeßenergie im beschriebenen Verfahren genutzt werden. Nach dem Ausbringen der pyrolisierten Schrott­ fraktion aus der Pyrolysekammer der Trennung der metallischen Bestandteile von Pyrolyserückstand können die metallischen Bestandteile zum Transport zur Verhüttung durch Druckkompaktierung oder dergleichen transportgünstig aufbereitet werden. Die Restwärme des Metallschrottes nach dem Aus­ bringen aus der Pyrolysekammer kann in diesem Ver­ fahrensschritt genutzt werden, um die Kompaktie­ rungskräfte und damit die Kosten der Kompaktierungs­ einheit zu senken.

Insbesondere bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Fahrzeuge kann es zweckmäßig sein, das großvolumige Portionieren des Schrottes durch strukturloses Zerteilen in relativ große Wrack­ abschnitte vorzunehmen. Auf diese Weise läßt sich gegebenenfalls die Größe der Pyrolysekammer be­ grenzen. Das Zerteilen kann dabei sowohl mit Hilfe von Reißgreifern erfolgen, als auch durch andere Schneid- oder Trennverfahren. Ein Nachstauchen der so gewonnenen Wrackabschnitte auf vorgegebene Abmessungen kann zur Vereinfachung der Handhabung wie schon beschrieben zweckmäßig sein.

Die Nachverbrennung der Pyrolysegase kann beim erfindungsgemäßen Verfahren in einen gesonderten Teil der Pyrolysekammer erfolgen, was den Vorteil hat, daß ein Teil der Verbrennungswärme direkt zum Aufrechterhalten der Pyrolyse genutzt werden kann. Häufig wird es jedoch zweckmäßig sein, die schadstoffarme Nachverbrennung in einer gesonderten Nachverbrennungskammer zu vollziehen. In diesem Falle lassen sich die Verbrennungs­ bedingungen definierter kontrollieren, wodurch die Schadstofffreiheit der Abgase gewährleistet werden kann.

Eine Handhabungserleichterung - und damit eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens - kann darin bestehen, daß der Mischschrott in Sammelcontainern zusammengefaßt die Pyrolysekammer durchläuft. Besonders dann, wenn unterschiedliche Konsumgüterwracks verwendet werden, deren Außen­ abmessungen sehr unterschiedlich sind, ist ein derartiges Vorgehen zweckmäßig.

Ein schadstofffreies Abgas wird bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren vor allem dann erhalten, wenn Pyrolysegasentwicklung und Nachverbrennung so geregelt werden, daß die Nachverbrennungs­ temperatur der Pyrolysegase größer als 1200°C ist und wenn die Kontaktzeit der Pyrolysegase bei der Nachverbrennung mehr als 4 sec. beträgt. Unter den genannten Bedingungen kann von einer vollständigen Zersetzung auch thermisch sehr stabiler organischer Substanzen wie beispielsweise Dioxinen ausgegangen werden. Zur Erfüllung dieser Bedingungen muß vor allem die Sauerstoffzufuhr der Nachverbrennung der jeweiligen Menge der sich entwickelnden Pyrolysegase angepaßt werden. Durch die Regelung der Wärmezufuhr zur Pyrolyse­ kammer bei gleichzeitigem Erfassen der sich bildenden Gasmengen ist dies mit Mitteln des Standes der Technik möglich. Eine möglichst intensive Durchmischung der Pyrolysegase mit der zugeführten, Sauerstoff angereicherten Ver­ brennungsluft stellt dabei die notwendige Kontaktzeit der Pyrolysegase in der Nachverbrennung sicher. Dosierung, Regelung und Mischung der Reaktionspartner der Nachverbrennung lassen sich dabei in einer zusätzlich angeordneten Nachver­ brennungskammer besser beherrschen, als bei Verlagerung der Nachverbrennung direkt in den Pyrolyseraum. Hilfsmittel, die die Mischung der Nachverbrennungspartner und deren gute Verwirbelung zusätzlich begünstigen, können dann in Form von Spoilern, tangential geneigten Düsen und ähnlichen Anordnungen gezielter zur Verbesserung des Verfahrens eingesetzt werden als direkt im Pyrolyseraum. Die Temperatur der Pyrolysekammer wird dabei zweckmäßigerweise so geregelt, daß bei vollständiger Entgasung und zumindest teil­ weiser Vergasung der pyrolysefähigen Bestandteile des Schrottes die Schmelztemperatur der Schlackerückstände nicht erreicht wird. Diese Vorgehens­ weise hat zwei Vorteile:

• 1. Die Pyrolyserückstände schmelzen nicht auf die metallischen Bestandteile des Schrottes auf und können leicht separiert werden, und
• 2. die noch nicht mineralisierten (aufgeschmolzenen) Pyrolyserückstände enthalten noch in poriger Form, d h. mit großer aktiver Oberfläche, absorptionsfähigen Kohlenstoff zur Schadstoffbindung.

Die Beheizung der Pyrolysekammer kann auf ver­ schiedene Weise erfolgen. Günstig ist beispiels­ weise ihre zumindest teilweise Beheizung mit den Abgasen der Nachverbrennung, wobei vorzugs­ weise das Gegenstromprinzip Anwendung finden kann. In der Regel wird aber zumindest ein Teil der zur Pyrolyse benötigten Wärmeenergie der Pyrolysekammer durch öl- oder gasbefeuerte Stützbrenner zugeführt werden. Es ist darüber hinaus auch denkbar, die Pyrolyse dadurch zu unterstützen, daß die Beheizung der Pyrolysekammer durch Teilverbrennung der organischen Bestandteile des Schrottes unterstützt wird. Ein derartiges Vorgehen kann einerseits den Verfahrensablauf vereinfachen, mindert andererseits aber den Brennwert der Pyrolysegase. Sofern hierdurch nicht die schadstofffreie Nachverbrennung in Frage gestellt wird, kann dieser Nachteil im Einzelfall in Kauf genommen werden.

Der Heizwert der Pyrolysegase und die Reduzierung der festen Pyrolyserückstände kann dadurch optimiert werden, daß der Pyrolysekammer Wasser - beispiels­ weise in Form von Wasserdampf - zugeführt wird. In der Temperaturzone, in der die zumindest teil­ weise Vergasung der organischen Bestandteile er­ folgt, kommt es dann zu der an sich bekannten Spaltgasbildung, und damit zu einer energetischen Aufwertung der Pyrolysegase.

Erfolgt die Nachverbrennung in einer gesonderten Nachverbrennungskammer, so ist es vorteilhaft, die Pyrolysegase vor ihrem Eintritt in diese Nachverbrennungskammer ohne Abkühlung unter die Kondensationstemperaturen ihrer kondensierbaren Bestandteile zu entstauben. Dies kann beispiels­ weise durch Fliehkraftabscheider (Zyklone) ge­ schehen, die auf entsprechende Temperaturen erwärmt sind. Auf diese Weise lassen sich die Pyrolysegase von ihrer Fracht schadstoffhaltiger Flugasche befreien, so daß eine gesonderte Abgas­ reinigung der Nachverbrennungsstufe entfallen kann. Bei Nachverbrennung der Pyrolysegase ohne eine gesonderte Nachverbrennungskammer wird es in der Regel zweckmäßig sein, daß die Abgase der Nachverbrennung einer Abgasreinigung unter­ zogen werden, ehe sie in die Umwelt gelangen. Die hierzu notwendigen Mittel gehören zum Stand der Technik, beispielsweise in Form von Elektro­ filtern oder Naßwäschen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglich­ keit, die Schadstoffe des Schrottes an die Pyrolyse­ rückstände nahezu vollständig zu binden. Die Gründe hierfür liegen einmal darin, daß die Pyrolyserückstände bei geeigneter Temperatur­ führung bezüglich vieler Schadstoffe absorptions­ fähig sind. Dies gilt vor allem dann, wenn die Pyrolysetemperaturen 1000°C nicht nennenswert übersteigen. Zum anderen treten bei der Pyrolyse relativ niedrige Gasgeschwindigkeiten auf, die "Tragfähigkeit" der Pyrolysegasströmung für schad­ stoffhaltige Schwebeteilchen (Flugasche) ist daher gering.

Eine Entstaubung der Pyrolysegase erfordert daher weniger Aufwand als eine Abgasentstaubung von reinen Verbrennungsanlagen. Die Schadstoffbindung im festen Pyrolyserückstand kann dabei noch dadurch unterstützt werden, daß dem Schrott vor Eintritt in die Pyrolysekammer Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen und/oder Metallverbindungen mit chemischem Bindungsvermögen für Halogene und/oder Schwefel in fester gelöster und emulgierter Form zugegeben werden. Erdalkalien sind dabei vor allem für die Bindung des Schwefels geeignet, die Halogene lassen sich durch Zugabe von Metallverbindungen - beispielsweise Blei- und Zinkoxid - in Form von umweltneutralen Halogeniden binden. In welcher Menge derartige Zusatzstoffe benötigt werden, hängt von Art und Zusammensetzung des Schrottgutes ab. Enthält der Schrott bei­ spielsweise viel verzinktes Stahlblech (verzinkte Karosserien), so kann auf eine Zugabe von Metall­ verbindungen in der Regel verzichtet werden, der Schrott ist in diesem Falle bezüglich der Halegonide bindungsfähig. Auch hier hat die Pyrolyse den wesentlichen Vorteil, daß die Bindung durch entsprechende chemische Reaktionen bereits bei Pyrolysetemperaturen erfolgt, so daß die Schadstoffe in den Pyrolyserückständen in zumeist unlöslicher Form zurückgehalten werden, während die Abgase der Nachverbrennung von derartigen Stoffen freigehalten werden. Die Absorptionswirkung der Pyrolyserückstände bei erfindungsgemäßer Durchführung des Verfahrens sorgen für eine starke Absorptionsbindung vieler Schadstoffe an die Pyrolyserückstände. Auch die im Temperaturbereich der Pyrolyse gegebenenfalls entstehenden Metall­ halegonide sind entweder umweltneutral oder schwer löslich. Trotzdem kann es aus Gründen eines möglichst effektiven Umweltschutzes zweckmäßig sein, die ausgebrachten Pyrolyserückstände einer nachträglichen Hochtemperaturbehandlung zu unter­ ziehen, bei der ihr Schmelzintervall überschritten wird, und dabei gegebenenfalls schadstoffbindende und/oder die Konsistenz der Schlacke verändernde Zusätze - wie Altglas - mischend zuzusetzen. Eine derartige Nachbehandlung der Pyrolyserück­ stände führt zu einer Mineralisierung (Schlacken­ bildung), wodurch die Möglichkeit einer Auslaugung von Schadstoffen bei Deponierung durch Nieder­ schläge unterbunden wird: Die nachbehandelten Pyrolyserückstände sind dann deponiefähig.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die vorteil­ hafte Möglichkeit, flüssige Abfallstoffe auf einfache Weise mit zu entsorgen. Handelt es sich dabei um pyrolisierbare Flüssigkeiten, so können sie der Pyrolysekammer direkt zugeführt werden, sie verbessern dann den thermischen Wirkungsgrad, handelt es sich um nichtpyrolysierbare, schadstoff­ haltige Flüssigkeiten, so ist das Eindüsen in feinverteilter Form direkt in die Nachverbrennung zweckmäßig. Von dieser Möglichkeit kann vor allem dann vorteilhaft Gebrauch gemacht werden, wenn die Nachverbrennung mit hochangereichertem Sauer­ stoff bzw. in technisch reinem Sauerstoff durch­ geführt wird, da dann die Verbrennungstemperaturen in jedem Falle ausreichen, Schadstoffe vollständig zu zersetzen.

Mischschrott, wie er im beschreibenden Teil des Anspruches 1 erläutert wurde, enthält in der Regel nur begrenzte Anteile an pyrolisierbarem Material.

Beispielsweise belaufen sich die nichtmetallischen Anteile eines Fahrzeugs üblicher Bauart auf weniger als 30%. Sowohl aus Gründen der Ent­ sorgung einer Region als auch aus energetischen Gründen kann es daher zweckmäßig sein, dem Mischschrott Abfall mit höherem Brennwert - vorzugsweise Industrieabfall - zuzumischen. Dies kann in einfacher Form dadurch geschehen, daß die Konsumwracks selbst als "Container" benutzt werden, indem ihre verbleibenden Hohlräume teilweise mit diesem Abfall gefüllt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Zusatz­ abfall in gesonderten Containern mit in die Pyrolysekammern zu schicken. Eine weitere Möglich­ keit, das erfindungsgemäße Verfahren fortzuentwickeln, besteht darin, daß einer Nachverbrennung mehrere Pyrolysekammern zugeordnet sind. Insbesondere dann, wenn gesonderte Nachverbrennungskammern vorge­ sehen sind, bringt diese Möglichkeit Vorteile, wenn die Beschickung der Pyrolysekammern derart zeitversetzt erfolgt, daß die Summe der Gasent­ wicklungen näherungsweise konstant gehalten werden kann. Es lassen sich auf diese Weise die zeitlich unterschiedenen Gasentwicklungsraten des Pyrolyse­ gutes ausgleichen, wodurch die Gesamtregelung des Prozesses vereinfacht wird. Dies schließt auch die Möglichkeit ein, mindestens eine der Pyrolysekammern mit einer pyrolysierbaren Zusatz­ abfallsorte gesondert zu beschicken. Sowohl die thermische - als auch die Entsorgungsleistung der Gesamtanlage - kann dadurch verbessert und auf die Bedürfnisse des Standortes abgestimmt werden. Als Pyrolysekammer kann ein Durchlaufofen einfacher Bauart verwendet werden, wie er im Prinzip auch in anderen technischen Bereichen verwendet wird. Auf aufwendige Konstruktionen wie Drehöfen kann verzichtet werden, weil infolge der großvolumigen Portionierung des Mischschrottes das im Schrott verbleibende Metallgerüst Wärme­ leitfunktion hat, so daß eine ausreichende Fort­ leitung der Ofenwärme ohne zusätzliche Hilfs­ mittel sichergestellt ist. Als Folge tritt eine gleichmäßige und schnelle Aufwärmung des Schrott­ gutes auf Pyrolysetemperatur ein, die dadurch unterstützt werden kann, daß die Schwelgase im Gegenstrom aus den heißen Zonen der Pyrolyse­ kammer durch die Hohlräume der Schrottportionen geführt werden. Ein weiterer Vorteil des Durch­ laufofens besteht darin, daß die Pyrolyserück­ stände in ihrer überwiegenden Mehrheit in dem jeweiligen Schrottpaket verbleiben, und mit diesem aus dem Ofen ausgebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich - wie Versuche gezeigt haben - auch in Hohlräumen des Schrottes befindliche pyrolysierbare Bestandteile wie Antidröhnmaterial, Hohlraumversiegelungen und Schutzanstriche vollständig zu pyrolysieren. Beim Betrieb mehrerer Pyrolysekammern mit gemeinsamer Nachverbrennung kann mindestens eine Pyrolysekammer nach einem anderen Funktionsprinzip als der Durchlaufofen betrieben werden. Diese Möglichkeit ist vor allem dann von Vorteil, wenn diese Kammer mit einem pyrolysierbaren Zusatzabfall beschickt wird, dessen Konsistenz und dessen Wärmeleitfähigkeit für den Betrieb im Durchlaufofen ungeeignet ist. Bei einem solchen Falle kann zum Beispiel der bewährte Drehrohrofen als Pyrolysekammer zweck­ mäßig sein.

Um unkontrollierten Schadstoffen in die Atmosphäre und Geruchsbelästigung der Umgebung zu vermeiden, ist eine vorzugsweise Ausführung der Pyrolyse­ kammer ihr gasdichter Abschluß, vor allem ihre portionierte Beschickung durch gasdichte Schleusen. Die großvolumige, definierte Form der Schrott­ pakete erleichtert auch hier die Handhabung und verbilligt die Konstruktion.

Werden den Industriegüterwracks thermisch höher­ wertige Abfallstoffe zugemischt oder in zuge­ schalteten Anlagen gesondert verarbeitet, so erfolgt dies zweckmäßigerweise in einer Menge, daß das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich thermischer und elektrischer Energie sowie bezüglich der Energie für die Sauerstoffanreicherung energieautark ist. Hierdurch wird nicht nur die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens verbessert, Anlagen zur Durchführung des Verfahrens werden dadurch auch standortunabhängig, sie können in die unmittelbare Nähe des jeweiligen Schrott- und Abfallaufkommens verlagert werden, weitgehend ohne Rücksicht auf eine bestehende Infrastruktur bezüglich der Energieversorgung.

Eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens liegt in der Möglichkeit, die Abkühlung der aus der Pyrolysekammer ausge­ brachten Metall- und Pyrolyserückstände in eine Wärmerückgewinnung bzw. in die Energienutzung des Gesamtprozesses einzubeziehen. Bei Wasser­ abkühlung kann mit der Restwärme Dampferzeugung betrieben werden, die unmittelbar zur Erzeugung elektrischer Energie herangezogen werden kann, die verbleibende Restwärme niederer Temperatur kann für Vorwärm-, Heiz- und Brauchwassererwärmung genutzt werden.

Auch für Nachveredelungszwecke des Schrottes - beispielsweise für den Betrieb von Schmelz­ einrichtungen für die NE-Metalle - kann die Restwärme des Austrages vorteilhaft verwendet werden.

Zur Aufbereitung des Schrottes für die Verhüttung müssen die Pyrolyserückstände von den metallischen Bestandteilen getrennt werden. Beim erfindungs­ gemäßen Verfahren wird dies durch die stückige, nicht an den Metallen haftende Beschaffenheit der Pyrolyserückstände erleichtert, so daß die Schrottpakete beispielsweise durch einfaches Auswaschen gereinigt werden können. In diesem Falle fällt zwar Prozeßwasser an, das auf Schadstofffreiheit konditioniert werden muß, es ergibt sich aber als Vorteil, daß die aus­ waschbaren Schadstoffe des Pyrolyserückstandes aus diesem entfernt werden, und daß dadurch die Pyrolyserückstände auch dann deponiefähig sind, wenn beispielsweise auf eine Mineralisierung bei hohen Temperaturen verzichtet wird. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, höchstwertigen, gut sortierten Metallschrott zu erhalten, besteht darin, daß die Trennung von Pyrolyse­ rückständen und Metallen nach dem Ausbringen aus der Pyrolysekammer durch Shreddern der groß­ volumigen Schrottportionen mit anschließender Sichtung der Bestandteile erfolgt. Durch die mit dem Shreddern verbundenen mechanischen Belastungen werden sämtliche Pyrolyserückstände auch in schwer zugänglichen Hohlräumen aus dem Schrott restlos entfernt. Die anschließende Sichtung kann vereinfacht erfolgen, da nunmehr nur metallische Bestandteile und Pyrolyserück­ stand einheitlicher Beschaffenheit voneinander getrennt werden müssen. In diesem Falle, der zwar mit einem verfahrenstechnischen Mehraufwand verbunden ist, ist es möglich, hochwertigen, sortierten Metallschrott extremer Schadstoff­ freiheit zu erhalten. Zusätzlich eröffnet das nachträgliche Shreddern die Möglichkeit, NE-Metalle, die beim fraktionierten Ausschmelzen in der Pyrolysekammer in Hohlräumen des Schrottpaketes verblieben sind, vollständig zurückzugewinnen. Da sie in der Pyrolysekammer unter reduzierenden Schutzgasbedingungen erschmolzen wurden, sind sie weitgehend frei von Oxidationsprodukten und müssen gegebenenfalls von Einschlüssen der Pyrolyse­ rückstände durch Umschmelzen in einfacher Weise befreit werden, um als sortenreiner hochwertiger Recycling-Werkstoff wieder zur Verhüttung zu gelangen.

Claims (27)

1. Verfahren zur umweltschonenden Aufbereitung von zu ver­ schrottenden Verbrauchs- und Industriegütern, wie Automobilwracks, bei denen das Schrott­ gemisch aus Fe- und NE-Metallen und nicht­ metallischen organischen und anorganischen Komponenten unterschiedlichster chemischer sowie physikalischer Zusammensetzung in teil­ weisem festen Verbund besteht, durch Erhitzen des Gemisches und gesondertes Austragen der NE-Metalle aus dem metallischen Anteil, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• a) großvolumiges Portionieren des Schrottgutes durch Zerteilen und/oder Stauchen unter Beibehalten seiner Misch- und Ver­ bundstruktur;
• b) intermitierendes Einbringen des großteilig zerlegten Schrottes in eine Pyrolysekammer;
• c) thermisches Aufbereiten des Pyrolysekammer­ inhaltes bis zur vollständigen Entgasung und zumindest teilweisen Vergasung der kohlenstoffhaltigen organischen Komponenten;
• d) fraktioniertes Ausschmelzen der NE-Metallkomponenten aus der Pyrolyse­ kammer;
• e) schadstoffarme Nachverbrennung der Schwel­ bzw. Pyrolysegase aus Verfahrensschritt c) unter Zugabe des notwendigen Sauerstoffs in Form einer auf mindestens 60% Sauerstoff angereicherten Verbrennungsluft,und Rückgewinnung der Verbrennungswärme als Prozeßenergie;
• f) Ausbringung der pyrolisierten Schrott­ fraktion aus der Pyrolysekammer, Trennung der metallischen Bestandteile vom Pyrolyse­ rückstand und transportgünstige Aufbereitung der metallischen Bestandteile.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das großvolumige Portionieren durch strukturloses Zerteilen in relativ große Wrackabschnitte erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schadstoffarme Nachver­ brennung im Verfahrensschritt e) in einer gesonderten Nachverbrennungskammer erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mischschrott in Sammel­ containern zusammengefaßt die Pyrolysekammer durchläuft.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Pyrolysegas­ entwicklung und Nachverbrennung derart geregelt werden, daß die Nachverbrennungs­ temperatur der Pyrolysegase größer als 1200°C, und daß die Kontaktzeit der Pyrolysegase in der Nachverbrennung mehr als 4 sec. beträgt.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Pyrolysekammer derart geregelt wird, daß bei vollständiger Entgasung und zumindest teilweiser Vergasung der pyrolyse­ fähigen Bestandteile des Schrottes die Schmelz­ temperatur der Pyrolyserückstände nicht erreicht wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Pyrolysekammer zumindest teilweise durch die Abgase der Nachverbrennung erfolgt.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Pyrolysekammer zumindest teilweise durch öl- oder gasbefeuerte Stütz­ brenner erfolgt.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Pyrolysekammer durch Teilverbrennung der organischen Bestandteile des Schrottes unterstützt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pyrolysekammer Wasser in Form von Wasserdampf, zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysegase vor ihrem Eintritt in die Nachverbrennungskammer ohne Abkühlung unter die Kondensationstemperaturen ihrer kondensier­ baren Bestandteile entstaubt werden.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Nachverbrennung einer Abgas­ reinigung unterzogen werden, ehe sie an die Umwelt abgegeben werden.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schrott vor Eintritt in die Pyrolyse­ kammer Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen und/oder Metallverbindungen mit chemischem Bindungsvermögen für Halogene und/oder Schwefel in fester, gelöster oder emulgierter Form zugegeben werden.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebrachten Pyrolyserückstände einer nachträglichen Hochtemperaturbehandlung unter­ zogen werden (Mineralisierung), bei der ihr Schmelzintervall überschritten wird, und daß dabei gegebenenfalls schadstoffbindende und/oder die Konsistenz der Schlacke verändernde Zusätze, wie Altglas, mischend zugesetzt werden.

15. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pyrolyse- und/oder der Nachverbrennung flüssige, zu entsorgende Abfallstoffe zuge­ führt werden.

16. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischschrott nach Anspruch 1 Abfall mit höherem Brennwert, vorzugsweise Industrieabfall, zugemischt wird.

17. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Nachverbrennung mehrere Pyrolyse­ kammern zugeordnet sind.

18. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zuordnung mehrerer taktweise beschickbarer Pyrolysekammern zu einer Nach­ verbrennung die Beschickung der Pyrolysekammern derart zeitversetzt erfolgt, daß die Summe der Gasentwicklungen näherungsweise konstant gehalten werden kann.

19. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuordnung mehrerer Pyrolysekammern zumindest eine dieser Kammern mit einer pyrolysierbaren Zusatzabfallsorte beschickt wird.

20. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysekammer des Mischschrottes nach Anspruch 1 als Durchlaufofen ausge­ bildet ist.

21. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pyrolysekammern einer gemeinsamen Nachverbrennung zugeordnet werden.

22. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysekammern abgeschlossen sind und über gasdichte Schleusen portioniert beschickt werden.

23. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischschrott der Industriegüterwracks Zusatzabfall mit größerem Brennwert als der des Mischschrottes in einer Menge zugemischt wird, daß das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich thermischer und elektrischer Energie, sowie bezüglich der Energie für die Sauerstoffanreicherung energieautark wird.

24. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der aus der Pyrolysekammer ausgebrachten Metall- und Pyrolyserückstände in die Wärmerückgewinnung bzw. in die Energie­ nutzung des Gesamtprozesses einbezogen wird.

25. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Restwärme des ausgebrachten Pyrolyse­ gutes zur Nachveredelung in Metallschmelz­ einrichtungen genutzt wird.

26. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung von Pyrolyserückständen und Metallen nach dem Ausbringen aus der Pyrolyse­ kammer durch Stauchen des großvolumigen Schrottgutes mit anschließendem Waschen erfolgt.

27. Verfahren nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung von Pyrolyserückständen und Metallen nach dem Ausbringen aus der Pyrolysekammer durch Schreddern mit anschließen­ der Sichtung der Bestandteile erfolgt.