DE69428273T2

DE69428273T2 - Verfahren zur Behandlung von festen Abfällen

Info

Publication number: DE69428273T2
Application number: DE69428273T
Authority: DE
Inventors: Gwen Damico; Tobin Djerf
Original assignee: ROOSTH SAM
Current assignee: ROOSTH SAM
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2014-03-04
Also published as: HUT76072A; NO953443L; OA10180A; AP633A; HU9502565D0; AU687385B2; JPH08507466A; CN1120823A; BR9406584A; BG100033A; DE69428273D1; NO953443D0; EP0693979B1; CA2157273A1; FI954119A0; ATE205425T1; ES2164701T3; EP0693979A4; EP0693979A1; SK108795A3

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Behandlung festen Abfalls, einschließlich die Materialrückgewinnung, Wiederverwertung und Wiederbenutzung, und bei ihren bevorzugten Ausführungsformen bezieht sie sich spezieller auf die Verarbeitung von festem Abfall, Trennen von Bestandteilmaterialien aus einem gemischten Strom fester Abfallmaterialien sowie Ausnutzen der Bestandteilmaterialien, um ihre Nützlichkeit und ihren Resourcenwert maximal zu machen.

Hintergrund der Erfindung

In der Geschichte hat die Menschheit ihre festen Abfälle, insbesondere Gemeindeabfälle oder Müll dadurch behandelt, daß sie eingegraben oder in einem Wasserkörper abgeladen wurden, aber im Hinblick auf die erst ziemlich kürzliche Erkenntnis, daß eine ungeeignete Handhabung fester Abfälle kurzzeitige und langzeitige Verunreinigungsprobleme erzeugen kann, wurde die Behandlung von festem Abfall eine Sache zunehmender Sorge. Die Wiederverwertung verwendbarer Resourcen aus festen Abfällen ist ein anderer Faktor, der bei der richtigen Behandlung und Ausnutzung fester Abfälle zu erhöhter Sorge geführt hat. Von den unterschiedlichen Arten festen Abfalls ist der städtische feste Abfall im Hinblick auf das Gesamtvolumen und die Vielfalt der Zusammensetzung der bedeutendste.
Zahlreiche Lösungsversuche sind vorgeschlagen und für die Handhabung von festen Abfällen verwertet worden, obwohl die Ablagerung in Deponien der am weitestgehend benutzte Lösungsversuch insoweit war und bleibt. Obwohl die Ablagerung in gut aufgebauten, betriebenen und gewarteten Deponien ein relativ sicheres Verfahren der Abfallbehandlung über eine kurze Zeitspanne zu sein scheint, bleibt doch die Hauptsorge hinsichtlich der Langzeitsicherheit selbst der best aufgebauten und betriebenen Deponien. Herkömmliche Deponien sind mit einer im allgemeinen undurchlässigen Auskleidung aufgebaut, um als Barriere gegen das Heraussickern von Abfällen unter Mitnahme von Schmutzstoffen in Wasserversorgungen zu dienen, aber jeder Bruch oder Riß in der Auskleidung führt zu einem Versagen des ganzen Behältersystems. Ferner führen aber die herkömmliche Ausgestaltung und der Betrieb von Deponien zum Ablagern von festen Abfällen nicht zu einer wirksamen Berücksichtigung des Potentials für die Wiederverwendung von Abfallstromkomponenten als Resourcen.
Das Verbrennen ist ein anderer Lösungsweg, der lange Zeit für die Beseitigung von festen Abfällen verwendet worden ist, manchmal allein und manchmal mit Rückgewinnung der Energie aus der Verbrennungswärme. Zwar werden dadurch teilweise Lösungen angeboten, und es wird mindestens ein Teil des Resourcenwertes der verbrannten Abfälle wiedergewonnen, wieder aber kann die Verbrennung eine Luftverschmutzung erzeugen, und die Verwendung aller Abfallkomponenten für Wärme ist oft eine extrem uneffektive Lösung zur Rückgewinnung des Resourcenwertes vieler Abfallkomponenten.
Das Kompostieren städtischer Abfälle ist ein anderer Lösungsweg, der versucht worden ist, der aber nicht eine umfassende Lösung des Abfallbehandlungsproblems schaffte. Obwohl einige Bestandteile des städtischen Abfalls in wirksamer Weise kompostiert werden können, sind viele Komponenten dem biologischen Abbau nicht zugänglich oder können toxische oder gefährdende Eigenschaften während des Kompostierprozesses behalten.
Das Trennrezyklieren an der Quelle, bei welchem wiederverwertbare und/oder wiederverwendbare Materialien aus dem Abfallstrom durch jeden Abfallerzeuger getrennt werden und getrennt gesammelt werden, wurde als eine wirksame und brauchbare Lösung der Behandlungsprobleme festen Abfalls mit Nachdruck vorgeschlagen. Die Trennverwertung an der Quelle war aber mit einer Anzahl von Schwierigkeiten verbunden, wenngleich sie wirksam war beim Trennen von Komponenten aus dem Abfallstrom, um ihren Resourcenwert zu benutzen.
In dem besonderen Fall städtischer Abfälle muß das Trennen der Abfälle an der Quelle von jedem abfallerzeugenden Haushalt erfolgen, und die Bereitschaft der Abfallerzeuger zur Teilnahme an ausführlichen Trennprogrammen ist oft ein bedeutsamer, bestimmender Faktor bei der Wirksamkeit des Trennens oder des Wiederverwertungsprogramms. Auch bei den wirksamsten, freiwilligen Wiederverwertungsprogrammen ist die Teilnahme von Haushalts-Abfallerzeugern beim Trennen der Abfälle an der Quelle keineswegs allgemein, und die Teilnahme nimmt ab, wie die Komplexität der Trennung zunimmt. Probleme entstehen auch aus Fehlern, die von den Erzeugern des städtischen Abfalls beim Identifizieren der Materialien gemacht werden, woraus sich ein Vermischen wiedergewonnener Materialien und eine Verringerung der Trennleistung ergeben. Als Antwort auf das Problem des Vermischens und oft bei dem Bemühen, die Teilnahme zu erhöhen, schafften einige Wiederverwertungsprogramme eine Kombination der Lösungsversuche mit dem Trennen an der Quelle und dem Sammeltrennen. Bei den kombinierten Programmen werden wiederbenutzbare Materialien aus anderen Abfällen und anfänglich vermischt mit zusätzlichem Separieren getrennt, welches erfolgt, wenn die Abfälle von jedem Erzeuger gesammelt werden. Kombinierte Programme neigen aber dazu, das Abfallsammeln zu verlangsamen, und erfordern oft eine zusätzliche menschliche Leistung, und eine verbesserte Leistungsfähigkeit ist bestenfalls marginal gewesen.
Eine andere Lösung, die bei Programmen zur städtischen Wiederverwertung benutzt worden ist, entweder allein oder in Verbindung mit dem Trennen durch jeden Abfallerzeuger, ist das Trennen nach dem Sammeln, bei welchem mindestens ein Teil des Trennverfahrens nach dem Sammeln der Abfälle aus den einzelnen Haushalten durchgeführt wird. Die Trenntechniken nach dem Sammeln reichen von einfachem und unvollständigem manuellen Trennen, basierend auf der visuellen Inspektion des Abfallstromes und Identifikation wiederverwertbarer Materialien, bis hin zu komplexeren, automatischen Systemen, welche Techniken benutzen, wie zum Beispiel die magnetische Trennung von Eisenmetallen, Induktionsstromtrennung nicht eisenhaltiger Metalle und Dichtetrennung zum Beispiel in Wassertanks. Die Wirksamkeit und Brauchbarkeit solcher Trenntechniken variiert in großem Umfang und wurde als Gesamtlösung für nur teilweise erfolgreich erachtet. Die Benutzung relativ großer Wassermengen in vielen herkömmlichen Trennlösungen erzeugt auch ein Problem bei der Wasserverunreinigung der Umwelt, während man versucht hat, das Problem des festen Abfalls zu lösen.
Herkömmliche Wiederverwendungs- und Wiederbenutzungslösungen waren auch mit wirtschaftlichen Problemen geplagt, und rückgewonnene oder wiederaufbereitete Materialien hat man oft als teurer angesehen als neue Materialien infolge von mindestens teilweise uneffektiver Handhabung, Transport von Materialien zwischen Teilprozessen und Benutzung von Anlagen, den hohen Kosten der letzten Schritte bei der Materialreinigung und dem Führen rückgewonnener Materialien zu Benutzungen, bei denen sie direkt mit neuen Materialen konkurrieren müssen. Zum Beispiel hat man gewöhnlich bemerkt, daß die beste Wiederverwertungsbenutzung rückgewonnener Materialien darin besteht, diese Materialien auf ihre ursprüngliche Benutzung zurückzuführen zur Erzeugung derselben Produkte, aus denen sie in dem Abfallstrom wiedergewonnen wurden, und während eine solche Wiederverwertung mit geschlossener Schleife der ideale Lösungsversuch sein könnte, ist, solange die Wirtschaft neue Materialien preiswerter schafft, die Benutzung wiedergewonnenen Materials unterdrückt, und die Probleme der Abfallbehandlung bleiben ungelöst.
Es bleibt die Notwendigkeit für ein wirksames Verfahren der Behandlung fester Abfälle und insbesondere fester städtischer Abfälle sowohl mit Haushalts- als auch Gewerbecharakter, um die bisherigen Probleme und Schwierigkeiten direkt anzusprechen und zu vermeiden. Es gibt ferner eine Notwendigkeit für einen wirksamen und preiswerten Lösungsversuch zum Benutzen rückgewonnener Materialien, welche das Ziel koordiniert, die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Abfallmaterialien maximal zu machen mit der Notwendigkeit, jene Materialien Benutzungen zuzuführen, welche die unterdrückende Wirkung des nachteiligen, wirtschaftlichen Wettbewerbs mit neuen Materialien vermeidet oder eliminiert.
Einige bekannte Systeme der oben beschriebenen Art für das Rückgewinnen und Verarbeiten von Abfall, kleinen Teilen und/oder Kunststoffmaterialien sind in den folgenden Dokumenten beschrieben:
EP-A-0,247,423 beschreibt ein Verfahren zum Trennen von Teilchen heterogener Größe;
FR-A-2,579,908 diskutiert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Abfall für das Erzeugen von Blocks zum Lagern, die dann zur Freisetzung von Energie verascht werden;
US-5,071,541 offenbarte in Verfahren und eine Vorrichtung für das Sortieren von Teilchen von nahezu derselben Größe aber unterschiedlicher Dichten;
GB-A-2,240,731 beschreibt ein Verfahren zum Trennen von Kunststoffmaterialien, die unterschiedliche Erweichungspunkte haben;
US-A-4,892, 647 offenbart ein System mit geheiztem Gurt zum Trennen thermoplastischer Materialien von anderen Substanzen;
WO-A-91/03515 diskutiert das Wiederverwerten von Polymeren durch selektives Lösen,
FR-A-2,338,967 offenbart ein Verfahren, bei welchem aufeinanderfolgende Schritte benutzt werden, um unterschiedliche Kunststoffmaterialien aufzulösen;
US-A-4,722,484 diskutiert eine Verarbeitungsanlage, bei der Abfallmaterial verascht wird und das sich ergebene Kohleprodukt in Bauklassenblöcke geformt wird.
Washington Post, 25. Mai 1973, Seite D12 diskutiert die Verwendung von kompaktiertem Müll auf einer Deponie.
US-A-3,721,183 offenbart ein Verfahren zum Ablagern von Massenschutt, bei welchem Schutt auf einer Deponie oder auf See abgelagert wird.
US-A-4,098,464 diskutiert ein Verfahren zum Behandeln von Abfall, um verwertbare Bestandteile wieder aufzubereiten.
US-A-4,145,007 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Abfall, bei welchem die Größe der Abfallpartikel reduziert wird, die Partikel getrocknet und nach ihrer Größe klassifiziert werden. Die größeren Partikel werden zur Herstellung geformter Gegenstände benutzt.
US-A-5,078,924 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren, Zerstören und Einkapseln regulierter, medizinischer Abfälle.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen:
ein Verfahren zum Behandeln von festem Abfallmaterial, Wiederaufbereiten seiner Materialbestandteile und Herstellen nützlicher Materialien aus diesem mit folgenden Schritten:
mechanisches Zerkleinern des Abfallmaterials in Teilchen einer vorgewählten, im allgemeinen gleichförmigen Größe;
Trocknen des Abfallmaterials zum Entfernen von Feuchtigkeit aus diesem;
Zufügen einer ausreichenden Menge härtbaren Bindematerials zu dem Teilchen, um sie vollständig zu überziehen und sie zu umgeben und einen fließfähigen Schlamm zu bilden;
Einführen einer ausreichenden Menge des Schlammes in das Innere eines hohlen Körpers mit einer im wesentlichen kontinuierlichen, umgebenden Wand zum Füllen des Inneren; und Erlauben, daß das Bindematerial zu einer festen Form aushärtet, wobei ein fester Kern von Teilchen des festen Abfalls erzeugt wird, welcher durch einen festen Binder umgeben und in diesem eingekapselt wird.
Gemäß der Erfindung ist auch vorgesehen:
eine Vorrichtung zum Behandeln festen Abfallmaterials, Wiederaufbereiten dessen Materialbestandteile und Erzeugen nützlicher Materialien aus diesem mit:
mechanischen Mitteln (300) zum Zerkleinern des Abfallmaterials in Teilchen einer vorgewählten, im allgemeinen gleichmäßigen Größe;
Trocknungsmitteln (400) zum Entfernen von Feuchtigkeit aus dem Abfallmaterial; und
zusammengesetzten Materialproduktionsmitteln (2007) zum Hinzugeben einer ausreichenden Menge härtbaren Bindermaterials zu den Teilchen, um diese ganz zu überziehen und zu umgeben und einen fließfähigen Schlamm zu bilden, und zum Einführen einer ausreichenden Menge des Schlammes in das Innere eines hohlen Körpers mit einer im wesentlichen kontinuierlichen, umgebenden Wand, um das Innere zu füllen, wobei das Bindermaterial zu einer festen Form aushärtet, einen festen Kern von Teilchen festen Abfalls erzeugt, welche durch einen festen Binder umgeben und in diesem eingekapselt sind.
Die vorliegende Erfindung sieht ein durchgreifendes Verfahren für die Behandlung großer Volumina festen Abfalls vor zum Bewahren des Resourcenwertes der Bestandteile, während die Probleme vermieden werden, die zu derzeit benutzten Deponietechniken gehören; für das wirksame und brauchbare Trennen der Bestandteilematerialien aus dem ursprünglichen Abfallstrom in Unterströme von Materialkombinationen und/oder einzelne Materialien, die für speziell ins Auge gefaßte Benutzungen ausgewählt sind, während die Probleme vermieden werden, welche zu den derzeit verwendeten Trenntechniken gehören; und für das Benutzen der rückgewonnenen und getrennten Materialien für die Erzeugung nützlicher Produkte, die ausgewählt und gestaltet sind, um die Nützlichkeit der rückgewonnenen Materialien ohne die wirtschaftlichen Nachteile maximal zu machen, welche von einer solchen Verwendung abhalten, und für die Erzeugung und direkte Benutzung nützlicher Energie aus den Abfallmaterialien. Das Verfahren der Erfindung ist ausgestaltet, um in drei grundsätzlich in Beziehung zueinanderstehenden Phasen praktiziert zu werden, deren jede eine notwendige Folge von Schritten bei dem vollständigen Verarbeiten der ursprünglichen Abfallmaterialien durchführt, wobei der Zwischenausgang aus jeder Phase den Eingang zu der nächsten Phase in der in Relation zueinander stehenden Sequenz bildet. Die erste Phase des Verfahrens (manchmal als Phase I bezeichnet) nimmt Rohmaterial aus der Sammlung auf und behandelt den gesamten Strom, um den Abfall zu konditionieren und den Resourcenwert aller Bestandteile für eine spätere Verarbeitung zu bewahren, wobei die zweite Phase (manchmal als Phase II bezeichnet) die Bestandteile in Materialströme trennt, wie sie für die Benutzung ausgewählt sind, und die dritte Phase (manchmal als Phase III bezeichnet) weiter die ausgewählten Abschnitte des Materials verfeinert, nützliche Rohmaterialien und Endprodukte aus Bestandteilen des Abfalls erzeugt und Energie aus ausgewählten Materialien für die Verwendung beim Betrieb der Anlage oder der Anlagen erzeugt. Die Phasen des Verfahrens können in kontinuierlicher Weise in einer einzigen koordinierten Anlage oder in entweder drei getrennten Anlagen oder in Subkombinationen von Anlagen realisiert werden. Jas Verfahren nach der Erfindung sieht eine sehr große Flexibilität beim Verarbeiten und bei dem Fluß der Materialien durch die Verarbeitungsschritte vor, wobei die Materialien die Möglichkeit haben, aus den Verarbeitungsanlagen an ausgewählten Punkten in dem vollständigen Prozeß herausgezogen zu werden, entweder für die direkte Verwendung oder zum Weiterführen zu späteren Verarbeitungsschritten, Vorbeileiten an gewissen Zwischenschritten, wie durch die ausgewählte Verwendungsart der Materialien bestimmt ist. Die in Verarbeitungsschritten gebotene Flexibilität und der Materialfluß erlauben es dem Verfahren und den Verarbeitungsanlagen, die ausgestaltet sind für die Durchführung des Verfahrens, speziell zugeschnitten zu werden, um einen reiten Bereich von Zusammensetzungen des Rohmaterials und einen breiten Bereich von setzungen des Rohmaterials und einen breiten Bereich von Verwendungsschemata bzw. -plänen zu versorgen, und schaffen somit eine voll durchgreifende Lösung verschiedener Behandlungsprobleme für festen Abfall.
Jede Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet eine herkömmliche Vorrichtung so weit wie möglich, um den Aufbau und Betrieb der Anlagen zur Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen, obwohl die Verwendung solcher Vorrichtungen für die Behandlung von Abfallmaterialien, wie sie durch das Verfahren der Erfindung vorgesehen werden, im Stand der Technik nicht bekannt ist. Der durch das Verfahren der Erfindung dargestellte Vorteil liegt nicht nur in dem Aufbau der verwendeten Vorrichtung, noch in der Durchführung jedes diskreten Schrittes der Erfindung, sondern verkörpert zum wichtigen Teil die neue Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen in einer zuvor unbekannten Kombination unter Durchführung einer zuvor unbekannten Kombination von Schritten, um ein zuvor unbekanntes Ergebnis zu erzeugen.
In der Phase I wird der ankommende rohe Abfall behandelt und zu einem im wesentlichen inerten bzw. wirkungslosen Zustand getrocknet und wird sowohl an Volumen als auch an Masse drastisch reduziert, wobei es ökonomisch durchführbar wird, den Abfall zu geeigneten Orten für die Lagerung und gegebenenfalls Resourcenaufbereitung zu transportieren. Da alle Bestandteile des Abfallstroms zurückbehalten werden, bleiben alle Bestandteile für die Trennung und Verwendung in der zweiten und dritten Phase des Verfahrens zur Verfügung. Da ferner der behandelte Abfall leicht transportiert und gelagert werden kann, können die Bestandteile in ausreichenden Mengen angesammelt werden, um ein weiteres Verarbeiten und Benutzen zu stützen und ökonomisch zu rechtfertigen.
Bei einem typischen Behandlungssystem für Gemeindeabfall wird der Abfall von einzelnen Haushalten oder anderen Abfallerzeugern gesammelt und in Lastwagen gebracht für den Transport zur Deponie oder zu einem anderen Ablageplatz. In der ersten Phase der Erfindung wird die typische Sammellösung verwendet, aber der Abfall wird zu einer Verarbeitungsanlage umgeleitet, statt zur Deponie. Der Abfall wird von den anfänglichen Transportfahrzeugen abgeladen, durch eine "Beutel- Schneidmaschine" zum Öffnen von Müllbeuteln oder anderen Abfallbehältern und weiter zu einem Materialtransportsystem geführt, und die folgenden grundsätzlichen Schritte werden eingeleitet. Der gesamte Abfallstrom wird zuerst durch eine magnetische Trenneinheit geleitet, in welcher alle eisenhaltigen Metalle aus dem Strom separiert werden. Das Trennen anderer Bestandteile aus dem Abfallstrom kann auch in diesem Schritt gegebenenfalls in dem Verfahren durchgeführt werden, obwohl solche anfänglichen Trennschritte nicht notwendig sind. Der Abfall wird dann von dem Fördersystem in eine Schneidmaschineneinheit und eine nachfolgende Mahleinheit abgeworfen, in welchen alle Abfallbestandteile aufgerissen und auf ein vorgewähltes, im allgemeinen gleichmäßiges Körpermaß zerkleinert werden. Von der Schneidmaschinen- und Mahleinheit wird der Abfall einer Sterilisations- und Trocknungseinheit zugefördert, in welcher der Abfall sterilisiert und ganz getrocknet wird, um im wesentlichen alle freie Feuchtigkeit aus den Abfallteilchen zu entfernen. Aus der Sterilisations- und Trocknungseinheit kann der Abfall direkt zum Einleiten der Phase II des Verfahrens gefördert werden oder kann zu einer Binde- und Kompaktiereinheit gefördert werden, in welcher die Abfallmaterialien unter hohem Druck kompaktiert werden, um gleichmäßige Blöcke mit hoher Dichte zu bilden. Die Binde- und Kompaktierschritte werden in typischer Weise für den Fall benutzt, daß die Anlage der Phase I geographisch von der der Phase II und/oder der Phase III separiert ist, oder für den Fall, daß ein Teil des anfänglich verarbeiteten Abfalls für eine spätere Benutzung in einer benachbarten Anlage gelagert wird.
Wenn die Binde- und Kompaktierschritte verwendet werden, können Bindematerialien zu der getrockneten Abfallpartikelmasse gegebenenfalls hinzugefügt werden, so daß der Kompaktierschritt fest zusammenhängende bzw. Bindeblöcke erzeugt, welche der Dekrepitation widerstehen und während der nachfolgenden Handhabung und des Transports die gewünschte Gestaltung behalten. Nach dem Kompaktierschritt wird jeder Block mit einem Kunststoffilm schrumpfverpackt oder auf andere Weise mit einem im allgemeinen undurchlässigen Barrierematerial beschichtet. Das Schrumpfverpacken oder Umhüllen dient dem doppelten Zweck, die Unversehrtheit des Blocks aufrechtzuerhalten und den Block gegen einen Materialtransfer durch die Barriere zu dichten, wobei die Abfallmaterialien an der Rehydration gehindert werden und die Emission zum Beispiel von Staub aus dem Block vermieden wird.
Die primäre Sterilisation oder Deaktivierung des Abfallmaterials erfolgt über das durchgreifende Trocknen des Abfalls bei hoher Temperatur. Es ist bevorzugt, daß im wesentlichen alle freie Feuchtigkeit und so viel zellulare Feuchtigkeit wie möglich aus dem Abfallmaterial entfernt wird, wobei sich eine fast vollständige Austrocknung der Abfälle ergibt. Biologische Abbauverfahren, sowohl aerobische als auch anaerobische, erfordern Wasser, so daß die Dehydration der Materialien eine fortschreitende biologische Aktivität durch irgendwelche Bakterien oder eine andere mikrobiologische Spezies, welche die Wärme des Trocknens überlebt hat, verhindert. Es kann jedoch eine Anzahl alternativer Sterilisations- und/oder Deodorierungslösungen in Kombination mit dem Trocknungsschritt bei dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, wenn es erwünscht ist oder wenn die Bedingungen es gewährleisten. Solche Lösungen schließen die Zugabe von deodorierenden Mitteln, chemischer Sterilisation, Benutzung entweder gasförmiger oder flüssiger Sterilisationsmittel, Mikrowellensterilisation oder Strahlungssterilisation mit zum Beispiel ausreichend energetischen Gammastrahlen ein, um biologische Organismen zu töten, die anfänglich in den Abfallmaterialien enthalten waren.
Zwar kann das Verfahren der Erfindung verwendet werden, um Endblöcke aus Abfallmaterialien in fast jeder Größe und Form zu erzeugen, es ist aber bevorzugt, daß die Blöcke in einer Gestaltung geformt werden, die sowohl ein horizontales als auch vertikales Ineinandergreifen von Blöcken in einer stabilen Anordnung ermöglicht. Die Maße der Blöcke sollten so ausgewählt werden, daß die Blöcke in wirksamer Weise auf einem geeigneten Transportfahrzeug angeordnet werden können, zum Beispiel einem Eisenbahnwagen oder einem Sattelschlepper für den Transport. Beim Warten auf die Verwendung in einer benachbarten Anlage oder beim Warten auf den Transport zu einem anderen Ort oder nach der Ankunft an einem anderen Ort können die Blöcke in direktem Kontakt ohne Freiraum dazwischen angeordnet werden, wodurch das Volumen des Abfalls, der in einem gegebenen Volumen oder auf einer gegebenen Fläche gelagert werden kann, maximal wird.
In der Phase 11 des Verfahrens der Erfindung wird eine breite Vielzahl von Bestandteilen kontinuierlich und automatisch aus dem Strom festen Abfalls, der in Phase I behandelt und konditioniert wurde, separiert. Es sei bemerkt, daß Phase 11 des Verfahrens der Erfindung zwar vorzugsweise und sehr wirksam in dem Kontext des vollen Umfangs des Verfahrens verwendet wird, sie aber geeignet angepaßt werden kann für die Verwendung als die einzige Lösung für das Separieren und Trennen der Materialien aus einem Abfallstrom, oder leicht verwendet werden kann in Verbindung mit Trennen an der Quelle, kombiniertem Trennen an der Quelle und Sammeltrennen oder Techniken mit vorläufigem Trennen nach dem Sammeln, um die Materialien rückzugewinnen, die entweder durch diese vorläufigen Trenntechniken nicht angesprochen wurden oder ausgelassen wurden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eisenhaltige Metalle früher aus dem Abfallstrom zumindest zum größten Teil getrennt worden, obwohl die Trennung eisenhaltiger Metalle in Phase II gut in einem alternativen Schritt des Verfahrens gelingt. In der folgenden Zusammenfassung der Schritte der Phase II des Verfahrens wird angenommen, daß die zu trennenden Abfallmaterialien in Phase I nicht kompaktiert oder eingekapselt worden sind, obwohl das Verarbeiten in der Phase II leicht so eingestellt werden kann, kompaktierte Materialblöcke zu zerbrechen, die von einer physikalisch getrennten Anlage für Phase I transportiert oder vorübergehend gelagert werden, bevor sie aus einer benachbarten Anlage für Phase I in Phase II eingeführt werden.
Phase II des Verfahrens der Erfindung verwendet eine Reihe von Wirbelschichten und Zyklonseparatoren, um Materialien mit einem Luftstrom auf der Basis der Dichte zu separieren, verwendet Vibratorförderer, um Materialien auf der Basis der Dichte zu trennen, und beabsichtigt auch die Benutzung von Förderriemen mit gesteuerter Temperatur zum Trennen von Kunststoffmaterialien, die im allgemeinen ähnliche Dichten, aber unterschiedliche Schmelzpunkte haben. Die Verwendung von Wirbelschichten und Zyklonseparatoren für die Dichtetrennung mit Luft als Trennfließmittel eliminiert die Benutzung von Wasser bei dem Trennprozeß und eliminiert auch die Benutzung von Waschwasser zum Reinigen von Materialien, wodurch das Ablassen und die Freigabe von kontaminiertem der verunreinigtem Wasser ausgeschaltet ist. Bei der Ausführungsform des Verfahrens wird die für die Trennung verwendete Luft in einem im allgemeinen geschlossenen System wieder umgewälzt, wobei im wesentlichen Luftverschmutzungsangelegenheit bzw. -bedenken ebenso eliminiert sind.
In der Praxis der Phase II des Verfahrens der Erfindung werden die präparierten Abfallmaterialien, die zuvor auf eine im allgemeinen gleichmäßige Partikelgröße zerkleinert und durchgreifend getrocknet sind, zu der ersten einer Reihe von Fließmitteltrennanordnungen zugeführt, deren jede eine Wirbelschichteinheit und eine Zyklontrenneinheit einschließt. Trennluft wird in die Wirbelschichteinheit der ersten Trennanordnung und durch diese mit einer gesteuerten Geschwindigkeit vom Boden der Wirbelschicht der Abfallmaterialien zur Oberseite gedrückt. Wenn die Luft durch die Wirbelschichteinheit strömt, trifft sie auf die diskreten Teilchen des Abfallmaterials, welches die Schicht bildet, und hebt oder fluidisiert diese, woraufhin leichtere Teilchen in dem Luftstrom mitgerissen und von der Oberseite der Wirbelschichteinheit weggetragen und in den Zyklonseparator der ersten Trennanordnung in den Reihen eingeführt wird. Schwerere Materialien, die zu der ersten Wirbelschichteinheit geführt werden, werden nicht mit dem Luftstrom mitgerissen und fallen auf den Boden der Einheit, wo sie herausgenommen und zu einer Vibratorfördereinheit der ersten Trennanordnung geführt werden. Bei dem Zyklontrenner der ersten Trennanordnung wird Luft in den Zyklontrenner und durch diesen hindurch mit einer gesteuerten Geschwindigkeit vom Boden des Trenners zur Oberseite gedrückt. Abfallmaterialien werden in den Luftstrom hineingeführt, und wenn die Luft auf die einzelnen Teilchen des Abfallmaterials, welches in den Separator eintritt, auftrifft, werden leichtere Teilchen in dem Luftstrom mitgenommen und von der Oberseite des Zyklonseparators und in eine Übergangseinheit zwischen der ersten und der folgenden Trennanordnung in der Reihe hineingetragen. In der Übergangseinheit, die ein größeres Volumen hat als der Zyklonseparator, wird die Geschwindigkeit der Luft, welche den Zyklonseparator verläßt, in ausreichender Weise verringert, so daß alle mitgenommenen Materialien, mit Ausnahme Staub und Feinstteilchen, aus dem Luftstrom herausfallen. Die Teilchen des Abfallmaterials werden aus der Übergangseinheit zu einem Einlauftrichter für das Einleiten zu einer nachfolgenden Trennanordnung in der Reihe geführt. Die Luft wird aus der Übergangseinheit durch Filter geleitet, um den Staub und feine Teilchen zu entfernen, und die Luft wird in einer geschlossenen Schleife zu der Wirbelschichteinheit der ersten Separatoranordnung zurückgeführt, um den Weg durch Anordnung zu wiederholen. Der Staub und die Feinteile werden von den Filtern für die Ablage oder für die Verwendung wiederaufbereitet. Schwerere Materialien in dem Strom, welche aus der ersten Wirbelschichteinheit zu der ersten Zyklonseparatoreinheit zugeführt wurden, werden in dem Luftstrom nicht mitgerissen und fallen auf den Boden der Einheit, wo sie über eine Luftschleuse entfernt werden und zu demselben Vibratorförderer geführt werden, der die schwereren Materialien aus der Wirbelschichteinheit trägt.
Weil die Abfallteilchen im allgemeinen gleich groß sind, basiert die Teilung der Teilchen in einen mitgerissenen Strom und einen nicht mitgerissenen Strom auf der Dichte der Teilchen, und sowohl die Teilchenbeschickungsrate als auch die Geschwindigkeit der Trennluft können in speziell bestimmten Bereichen gesteuert werden, so daß jedes Trennen des Teilchenstromes um eine vorgewählte Dichte erfolgt. Weil die Dichten der Abfallmaterialien bekannt sind und/oder leicht bestimmt werden, können die in jedem der mitgerissenen und nicht mitgerissenen Ströme vorhandenen Komponenten bestimmt und mit einem vernünftigen bzw. guten Genauigkeitsgrad gesteuert werden. In der ersten Trennanordnung wird der eintretende Strom von Abfallmaterialien in zwei Ströme aufgeteilt; einen schweren Strom, welcher alle Materialien mit Dichten unter dem ersten Trennwert enthält, und einen leichten Strom, der alle Materialien mit Dichten über diesem Wert enthält. Jeder Strom wird in folgenden Trennanordnungen weiter veredelt, bis der gewünschte Trenngrad erreicht ist.
Der schwerere Materialstrom, d.h. der mit höherer Dichte, wird durch den Förderer von der ersten Trennanordnung getragen und zu einer zweiten Trennanordnung geführt, die auch eine Wirbelschichteinheit und eine Zyklontrenneinheit aufweist. Das in der zweiten Trennanordnung durchgeführte Trennverfahren ist vom Konzept her identisch mit dem Verfahren nach der ersten Trennanordnung mit Modifikationen in der Gerätekapazität und Betriebsparametern, welche für das Materialvolumen und die Dichteverteilungen geeignet sind, welche in der zweiten Trennanordnung erreicht werden sollen. In der zweiten Trennanordnung wurde der einzige Strom schwererer Teilchen aus der ersten Anordnung weiter in zwei Ströme rektifiziert, deren jeder Materialien enthielt mit Dichten über und unter der Steuerdichte, die für die zweite Trennanordnung eingerichtet wurde. Einer oder beide dieser Ströme können ferner in nachfolgenden Trennanordnungen behandelt oder können zur Lagerung geführt werden.
Der Strom leichterer Materialien aus der ersten Trennanordnung wird von dem Einlauftrichter zu einer dritten Trennanordnung geführt, die auch eine Wirbelschichteinheit und eine Zyklontrenneinheit aufweist, wo die Materialien wiederum durch die Dichte in zwei Ausgangsströme getrennt werden. Einer oder beide dieser Ströme können ferner in zusätzliche ähnliche Trennanordnungen getrennt werden. Nach dem Endtrenner wird die Geschwindigkeit des Luftstromes in einer End- Übergangseinheit verringert, wo Teilchen mit der niedrigst ausgewählten Dichte die Möglichkeit haben, aus dem Luftstrom herauszufallen. Die Trennluft läßt man dann durch eine Filterung gehen, und die gefilterte Luft wird zu dem Beginn der Schleife zurückgeführt.
Es versteht sich, daß die Trenntechnik für den Luftstrom verwendet werden kann, um eine Trennung eines heterogenen Stromes von Abfallmaterialien in eine Vielzahl von Ströme zu erreichen, deren jeder Materialien aufweist mit Dichten, welche einen speziellen, ins Auge gefaßten Bereich überspannen, wobei der Dichtebereich für jeden Strom dadurch ausgewählt werden kann, daß man die Betriebsparameter in jeder Luftstrom-Trennanordnung modifiziert.
Die vom Boden jedes Separators entfernten Teilchen können einem weiteren Trennverfahren unterworfen werden, je nach der Zusammensetzung des entsprechenden Bodenstromes und der beabsichtigten Benutzung für das Material in jedem Bodenstrom. Die besondere Trenntechnik oder - techniken, die benutzt wird oder werden, um weiter Komponenten zu separieren, die in jedem Bodenstrom enthalten sind, wird je nach den Arten des inbegriffenen Materials ausgewählt. Besondere Techniken weisen die magnetische Trennung, Vibrationsbett-Trennung und Schmelzseparation auf, sind aber auf diese nicht beschränkt.
Für den Fall, daß Abfallmaterialien, welche in den Trennprozeß eintreten, Eisenmetalle enthalten und diese Metalle nicht vor dem Eintritt in den ersten Zyklontrenner entfernt werden, kann man die Bodenmaterialien, in welchen Eisenmetalle deponiert wurden, über eine herkömmliche magnetische Trenneinheit gehen lassen, um die Eisenmetalle zu entfernen und wiederzugewinnen.
Vibratorförderer können verwendet werden, um Materialien unterschiedlicher Dichten zu trennen, die in demselben Bodenstrom oder den -strömen aus einem oder mehreren der Primärtrenner/n deponiert worden sind. Bei einem Lösungsweg bei der Trennung mit Vibratorförderer wird ein kontinuierlicher Förderer oder wird jeder einer Reihe von "Ende-an-Ende"-Förderern über die Breite des Förderers geneigt, so daß eine Kante erhaben über der gegenüberliegenden Kante liegt, und die Vibratorbewegung wird von einem Vibratormotor zu dem Förderer oder den Förderern übertragen. Das Material wird kontinuierlich am vorderen Ende des Förderers an der erhöhten Kante eingespeist. Wenn sich der Förderer bewegt, trägt er das Material längs, und schwereres (d.h. dichteres) Material bewegt sich in Abhängigkeit von den Schwerkräften schneller über die Breite des Förderers als leichteres Material und erhält die Möglichkeit, von der Kante des Förderers zu fallen. Da die auf den Förderer zugeführten Teilchen eine gleichmäßige Größe haben, ist die Bewegung der Teilchen über den Förderer und somit der Ort, an welchem die Teilchen von dem Förderer fallen, eine Funktion der Dichte. Materialteilchen, die an unterschiedlichen Steilen von dem Förderer längs dessen Erstrekkung herunterfallen, werden gesammelt und weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt oder gelagert.
Andere Techniken, wie zum Beispiel das Schmelztrennen, werden verwendet, um die Materialien weiter zu trennen, wie zum Beispiel unterschiedliche Arten von Kunststoff, die ähnliche Dichten, aber unterschiedliche Schmelzpunkte haben. Beim Schmelztrennen wird das zu trennende Material in einer dünnen Schicht, im wesentlichen ein Teilchen dick, auf eine Reihe von Förderern geführt, deren jeder in der Reihe auf eine Temperatur erwärmt wird, die im wesentlichen gleich der Schmelztemperatur einer speziellen Kunststoffart ist. Kunststoffmaterialien mit dem niedrigsten Schmelzpunkt beginnen zu schmelzen, wenn sie mit dem ersten Förderer in Kontakt gebracht werden, und die Teilchen dieser Art des Kunststoffes haften an dem Förderer. Sobald sich der erste Förderer über die Endrolle wendet, um den Rücklaufabschnitt der Förderschleife zu beginnen, fallen nicht anhaftende Teilchen von dem ersten Förderer auf den zweiten Förderer in der Reihe, und die angehefteten Teilchen bleiben an der Förderoberfläche angebracht, bis sie mechanisch entfernt werden, zum Beispiel durch eine Schaberklinge. Diese Schrittfolge wird mit dem zweiten und nachfolgenden Förderern bei jeweils höheren Temperaturen wiederholt, bis alle der Kunststoffmaterialien separiert und entfernt worden sind.
Es versteht sich, daß die Betriebsparameter der Phase II des Verfahrens im Rahmen der Erfindung angepaßt werden können, um verschiedene Trenngrade zu erreichen, im Hinblick sowohl der gesamten Trennergebnisse als auch der Trenn-Spezifität, die man in jedem Schritt erreichen kann. Die Anpassungen oder Einstellungen können je nach den Arten der Materialien in dem anfänglichen Abfallstrom erfolgen, um sich an Parameter anzupassen, wie zum Beispiel sich verändernde Niveaus der vorübergehenden Trennung oder in Abhängigkeit von der Auswahl der gewünschten Ausgangsmaterialien und dem Trenngrad jener gewünschten Materialien. Zum Beispiel können die Betriebsparameter ausgestaltet und eingerichtet sein, um zu einem im wesentlichen vollständigen Trennen und Entfernen schwerer anorganischer Materialien zu führen, wie zum Beispiel Metall und Glas und Kunststoffmaterialien für den Verkauf oder die direkte Verwendung in Phase III des umfassenden Verfahrens, wobei die Mehrzahl der kompostierbaren, organischen Materialien ungetrennt für die Weiterleitung zu einer Kompostierung in Phase IIII belassen wird. Bei einem weiteren Beispiel können Papiermaterialien für die Verwendung in Phase III oder für den Verkauf an eine dritte Partei für die Papier-Wiederverwertung entfernt werden. Die Phase II des Verfahrens ist ausgestaltet, um einen großen Einstellbereich für Betriebsparameter zu ermöglichen, während dieselben physikalischen Geräte verwendet werden, wobei eine extrem flexible Lösung für die Materialtrennung und Resourcenrückgewinnung geschaffen wird.
In Phase III des Verfahrens werden die Bestandteilematerialien, die in Phase II getrennt wurden, weiter veredelt und/oder kombiniert für die Produktion nützlicher Produkte für gewerbliche Verwendung, oder sie werden für die Erzeugung von Energie in verschiedenen Formen für die Verwendung in der Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung und/oder für den Vertrieb verwendet. Die bevorzugte Ausführungsform der Phase III weist verschiedene Unterphasen auf, deren jede behandelte und getrennte Rohmaterialien aufnimmt, einschließlich der Unterphase für Profilextrusion von Aluminium zur Wiederaufbereitung von Aluminium; einer Unterphase für Kunststoffveredelung unter Verwendung der Lösungsextraktion, um rückgewonnene Kunststoffpolymere auf ihre ursprünglichen Monomere zu reduzieren, Entfernen von Verunreinigungen und Additiven, wie zum Beispiel Katalysatoren, Farbmitteln und Antioxidationsmitteln, und Absondern der Monomerharze für die Verwendung in anderen Unterphasen oder für den Verkauf; eine Polymerisierung-/Pelletisierung- Unterphase, um Kunststoffe für die Verwendung in anderen Unterphasen oder für den Verkauf herzustellen; eine Unterphase mit dem Kunststoffspritzgießfomen, um wiedergewonnene Kunststoffe in der Produktion gewerblicher. Produkte zu verwenden; eins Kunststoff-Blasform-Unterphase, um rückgewonnene Kunststoffe in der Herstellung von Handelsprodukten zu verwenden; eine Kunststoff-Extrusions-Unterphase, um rückgewonnene Kunststoffe in der Produktion von Handelsprodukten zu verwenden; eine Verbundextrusions-Unterphase, um Materialien mit kleinem unabhängigen Handelswert mit wiedergewonnenen Kunststoffen in der Produktion von Verbundmaterialien zu kombinieren, die zum Beispiel für den Holzersatz nützlich sind; eine Brennmaterial-Unterphase, um brennbare Materialien mit kleinem unabhängigen Handelswert mit minderwertigen, brennbaren Resten aus der Kunststoffveredelungs-Unterphase zu kombinieren, um nützliche Brennstoffe zu erzeugen; und eine Komposierunterphase, um wiedergewonnene organische Materialien in Dünger und Kompost für die landwirtschaftliche Benutzung umzuwandeln. Eine Verbrennungskraftanlage, die aufgebaut ist, um Abfallmaterialien in Dampf umzuwandeln für das Prozeßheizen und/oder die Erzeugung von Elektrizität, gehört auch zur Phase III.
Die Aluminiumextrusions-Unterphase, die Unterphase für das Kunststoffspritzformen, die Unterphase für das Kunststoffblasformen, die Kunststoffextrusions-Unterphase, die Kompostierunterphase und die Brennkraftanlagen-Unterphase sind als getrennte Prozesse herkömmlich und dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt. Die Neuheit und der Fortschritt, welcher durch das Einschließen jener Unterphase in dem Verfahren der Erfindung dargestellt sind, liegen in der einschließenden Eigenschaft des ganzen Verfahrens und der merklichen Vorteile der realisierten Wirksamkeit durch Verknüpfen dieser Produktionsprozesse mit den Materialbehandlungs- und Trenntechniken in der Phase I und der Phase 11, um eine gewerbliche Lebensfähigkeit zu erreichen.
Bei der Unterphase zum Verfeinern von Kunststoffen nach Phase III, die anstelle oder in Verbindung mit den Schmelztrenntechniken der Phase II des Verfahrens verwendet werden kann, werden Kunststoffmaterialien, die abgesondert, veredelt und zu einem Reaktorkessel für die Solventextraktion eingeführt werden, und Lösungsmittel unter ausgewählten und gesteuerten Bedingungen eingeführt, um eines der kombinierten Kunststoffmaterialien zu lösen und zu depolymerisieren. Das Lösungsmittel und der gelöste Kunststoff, der auf einen monomeren Harz reduziert ist, wird in flüssiger Form von dem Reaktorkessel abgezogen und zu einer Filtereinheit geführt, während die nicht gelösten Kunststoffe zu einem zweiten Extraktions-Reaktorkessel gefördert werden. Die flüssige Lösung wird durch eine Reihe von Filtern in der Filtereinheit gedrückt, um Verunreinigungen und Additive zu entfernen, und die gereinigte Lösung wird zu einer Lösungsmittelwiedergewinnungseinheit gefördert. In der Lösungsmittelwiedergewinnungseinheit wird das Lösungsmittel zum Beispiel durch Vakuumdestillation aufbereitet und zu einem Tank für die Wiederverwendung zurückgeführt, und das verbleibende, veredelte Harz wird zu einem Lagerbehälter für die nachfolgende Benutzung oder den Verkauf geführt. Diese Schritte werden in dem zweiten Reaktorkessel für Solventextraktion und abstromig von diesem wiederholt, um ein zweites Kunststoffmaterial in derselben Weise zu trennen und zu veredeln. Die Folge von Schritten wird über eine Reihe von Exktraktions-Reaktorkesseln, Filtereinheit und Wiederaufbereitungseinheiten wiederholt, wie durch die Zusammensetzung des irsprünglichen Kunststoffstromes und den gewünschten Umfang des Trennens und Veredelns bestimmt wird. Die getrennten bzw. abgesonderten Monomerharze stehen als Rohmaterialien für die Verwendung in einzelnen der oben bezeichneten Unterphasen zur Verfügung, einschließlich der Unterphase der Verbundextrusion.
Bei der Verbundextrusions-Unterphase wird ein Monomerharz, wie zum Beispiel Polyvinychlorid, wobei dieses aber nicht darauf beschränkt ist, in herkömmlicher Weise für die Extrusion durch Zugabe eines Polymerisationskatalysators, von Farbadditiven und andere gewünschten Zugabematerialien, präpariert. Das präparierte oder aktivierte Harz wird in ein kontinuierliches Hohlprofil durch eine außerordentliche Extrusionswerkzeuganordnung extrudiert, die einen inneren Durchgang für das Einführen eines Füllmaterial in das hohle Innere des Extrusionsprofils vorsieht, wenn das Profil aus der Werkzeuganordnung extrudiert wird. Das Füllermaterial wird durch Mischen von Teilchen trockenen Abfallmaterials von fast jeder Zusammensetzung präpariert, welches durch Phase I und Phase II mit den dortigen Verarbeitungen mit einer ausreichenden Menge eines getrennten oder geeigneten Gemisches von Monomerharzen aus der Kunststoffveredelungs-Unterphase der Phase III präpariert ist, um die Teilchen zu umgeben und zu beschichten. Nach dem vollständigen Vermischen der Abfallteilchen mit den Monomerharzen wird ein geeigneter, vorzugsweise wärmeaktivierter Polymerisationskatalysator zugegeben, und das Gemisch wird durch die Werkzeugvorrichtung in das Innere des Extrusionsprofils kurz nach dem Ausgang aus dem Extrusionswerkzeug gepumpt. Die Restwärme des Extrusionsprofils aktiviert den Katalysator in dem Füllermaterial-Gemisch, und das Harz polymerisiert, um die Teilchen einzukapseln und in einer starren Kunststoffmatrix zu binden. Das sich ergebende Verbundmaterial wird auf die gewünschte Länge geschnitten für die Benutzung, im allgemeinen als Holzersatzmaterial, in einer weiten Vielzahl von Anwendungen. Das Verbundmaterial kann mit sehr niedrigen Kosten hergestellt werden, denn es weist in erster Linie Kunststoffmaterialien mit einer beschränkten Menge Kunstharz auf und ist sehr geeignet für die Benutzung in den meisten Anwendungen, bei welchen traditionell Holzmaterialien eingesetzt werden.
In der Unterphase des Brennmaterials werden brennbare Abfallmaterialien, die für anderen Gebrauch nicht geeignet sind oder in übermäßigen Mengen bei anderen Benutzungen zur Verfügung stehen, mit brennbaren Materialien geringer Qualität kombiniert, wie zum Beispiel Paraffinen, die in der Unterphase der Kunststoffveredelung wiedergewonnen sind, und werden in Aufbauten kompaktiert, wie zum Beispiel Klötzen; Pellets oder dergleichen für die gewerbliche Verwendung als Brennstoff.
Das Verfahren der Erfindung, welches mit der Aufnahme von Rohmaterialien beginnt und in der Produktion einer breiten und flexiblen Vielfalt im Handel wertvoller und nützlicher Produkte kulminiert, schafft eine umfassende Lösung für die Probleme der Behandlung festen Abfalls und löst die Aufgaben, im wesentlichen die Notwendigkeit zu reduzieren oder zu beseitigen, viele Bestandteile festen Abfalls zu deponieren, biologische Gefahren, die mit der Handhabung und der Behandlung ion festem Abfall verbunden sind, zu reduzieren oder zu eliminieren, eine ökonomische und wirksame Lösung zu schaffen für das Trennen und Wiedergewinnen nützlicher Materialien aus festen Abfällen und das Erreichen im Handel wichtiger Mittel beim Benutzen des Resourcenwertes dieser Materialien. Die Schritte und Merkmale des Verfahrens der Erfindung und die konzeptionellen Phasen werden in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockfließdiagramm unter Darstellung allgemein der Ausrichtung der Phase I, Phase II und Phase III des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Blockfließdiagramm unter Darstellung der Schritte der Phase I des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht unter Darstellung einer Einrichtung für die Durchführung der Schritte der Phase I des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht einer Einrichtung zur Durchführung der Schritte der Phase I des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm wie in Fig. 1 unter Darstellung der Hinzufügung eines alternativen Deodorierungsschrittes zur Phase I des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm wie in Fig. 1 unter Darstellung der Hinzufügung einer ersten alternativen Ausführungsform eines Sterilisationsschrittes zur Phase I des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Hinzugeben eines chemischen Sterilisationsmittels.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm wie in Fig. 1 unter Darstellung des Hinzufügens einer dritten alternativen Ausführungsform eines Sterilisationsschrittes zur Phase I des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Verwendung der Strahlungs- oder Mikrowellensterilisation veranschaulicht ist.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht eines Beispiels des Aufbaus eines Blocks kompaktierten Abfallmaterials, welcher alternativ in Phase I des Verfahrens der Erfindung erzeugt ist.
Fig. 9 ist eine Draufsicht eines Beispiels des Aufbaus eines Blocks kompaktierten Abfallmaterials, welches alternativ in Phase I des Verfahrens der Erfindung erzeugt ist.
Fig. 10 ist ein schematisches Blockdiagramm unter Veranschaulichung der ersten und zweiten Trennstufen der Phase II des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 11 ist ein schematisches Blockdiagramm unter Veranschaulichung der Schritte der bevorzugten Ausführungsform der Primärtrennstufe der Phase II des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 12 ist ein teilweise schematisches Diagramm der bevorzugten Ausführungsform der Primärstufe der Phase II des Verfahrens der Erfindung, wobei im allgemeinen die Vorrichtung gezeigt ist, die zur Durchführung der Schritte der Primärtrennstufe benutzt wird.
Fig. 13 ist eine Veranschaulichung einer Trennanordnung, die bei der Durchführung der Phase II des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Fig. 14 ist eine schematische Veranschaulichung eines Schmelztrennschrittes der Phase 11 des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 15 ist eine schematische Veranschaulichung eines Vibratorfördertrenners, der bei der Durchführung der Phase II des Verfahrens der Erfindung geeignet ist.
Fig. 16 ist ein schematisches Blockdiagramm unter Veranschaulichung der Schritte und eines typischen Komponentenaufbaus der bevorzugten Ausführungsform der Phase 111 des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 17 ist ein schematisches Blockdiagramm unter Darstellung der Schritte der Lösungsmitteltrenneinheit der bevorzugten Ausführungsform der Phase III des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 18 ist eine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform eines Solventextraktions-Reaktorkessels zur Verwendung bei der Durchführung des Lösungsmitteltrennschrittes der Phase III des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 19 ist eine schematische Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verbundextrusionsverfahrens der Phase III des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 20 ist eine schematische Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Durchführung einer alternativen Ausführungsform des Verbundextrusionsprozesses der Phase III des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 21 ist eine schematische Veranschaulichung einer Anlage zur Durchführung einer begrenzten alternativen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung.
Fig. 22 ist eine schematische Veranschaulichung einer Anlage zur Durchführung einer zweiten begrenzten, alternativen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die anliegenden Zeichnungsfiguren veranschaulichen schematisch die Grundschritte der bevorzugten Ausführungsform des vereinigten Dreiphasen-Verfahrens der Erfindung und die Bewegung der Abfallmaterialien durch die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung. Die Zeichnungsfiguren zeigen schematisch auch die Schritte jeder Phase des Verfahrens der Erfindung, veranschaulichen die Bewegung der Abfallmaterialien durch die Vorrichtung, die zur Durchführung jeder Phase des Verfahrens verwendet wird, und veranschaulichen im allgemeinen den Grundaufbau und Betrieb gewisser Gerätschaft, die für einen leistungsfähigen Betrieb jeder Phase und damit des Gesamtverfahrens bevorzugt ist. In der folgenden Beschreibung werden die Schritte und der Betrieb jeder Phase unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren in Folge beschrieben, und ausgewählte, nicht begrenzende, alternative Ausführungsformen und Variationen, die im Rahmen der Erfindung liegen, werden ebenfalls beschrieben. Fig. 1 ist ein allgemeines schematisches Blockdiagramm unter Darstellung der Ausrichtung für den Materialfluß der Phase 1, Phase II und Phase III des Verfahrens der Erfindung, wobei jede Phase durch die entsprechende römische Zahl bezeichnet ist.
Phase 1 der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die folgenden Grundschritte auf: (1) magnetisches Trennen von Eisenmetallen aus dem Abfallstrom und Umleiten der getrennten Metalle aus weiterer Verarbeitung, (2) Schneiden und Mahlen von Abfallmaterialien auf eine vorgewählte, im allgemeinen gleichmäßige Teilchengröße und (3) Heißlufttrocknen der Abfallmaterialien auf ein vorgewähltes Feuchtigkeitsniveau. Entsprechend der vorstehenden Zusammenfassung werden für das Verfahren der Erfindung auch die zusätzlichen alternativen Schritte ins Auge gefaßt: (5) Kompaktieren der getrockneten Abfallmaterialien in dichte einzelne Blöcke und (6) einzeln Einkapseln der Blöcke, um einen Materialübergang durch die Einkapselungsbarriere zu verhindern.
Bei jedem Schrift werden bestimmte Vorrichtungen verwendet, um den Betrieb der Phase I der Vorrichtung durchzuführen. Wie man in den Fig. 3 und 4 sieht, kann die Vorrichtung vom Konzept her in die folgenden einzelnen Anordnungen geteilt sein: eine magnetische Trennanordnung 200, eine Schredder- bzw. Schneid-/Mahlanordnung 300 und eine Trocknungsanordnung 400, gegebenenfalls mit einer Kompaktieranordnung 500 und einer Einkapselungsanordnung 600. Weil die Kompaktieranordnung 500 und die Einkapselungsanordnung 600 Alternativen zu der bevorzugten Ausführung sind, für die oben erwähnten Zwecke aber gut verwendbar sind, sind sie bei den Anordnungen der bevorzugten Ausführungsform gezeigt, von diesen Anordnungen aber getrennt, um ihren alternativen Charakter zu betonen. Das Material wird von einer Materialtransportanordnung 100 in die bezeichneten Anordnungen, durch diese hindurch und zwischen diesen bewegt.
Zu Beginn des Verfahrens wird Rohabfallmaterial von Transportfahrzeugen abgeladen und in die Verarbeitung nach Phase 1 eingeführt, vorzugsweise durch eine "Beutelschneid"-Einheit 101, in welcher Müllbeutel und andere Behälter aufgerissen oder geschnitten werden, um die Abfallmaterialien zu lösen und ihre Zugänglichkeit für die Verarbeitung sicherzustellen. Aus der Beutelschneidmaschine 101 werden die Abfallmaterialien auf den Förderer 102 gelegt, ein herkömmliches System mit fortlaufendem Gurt, welches zum Beispiel durch Elektromotoren angetrieben ist. Der Förderer 102 bewegt das Rohabfallmaterial zu einer magnetischen Trennanordnung 200 zwecks magnetischem Trennen und Herausnehmen von Eisenmetallen aus dem Rohmaterialstrom, bevor die weitere Verarbeitung erfolgt. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die magnetische Trennanordnung einen kontinuierlichen magnetisierten Gurt 201 auf, der sich um eine untere Rolle 202 und eine obere Rolle 203 erstreckt. Der magnetisierte Riemen oder Gurt 201 bringt das Rohmaterial hinüber auf den Förderer 102. Sobald Bestandteile des Abfallmaterials, die aus erheblichen Mengen an Eisenmetall bestehen oder solche enthalten, in die Nähe des magnetisierten Gurtes 201 kommen, werden diese Gegenstände an den Gurt 201 angezogen. Sobald der Gurt 201 sich über die obere Rolle 203 bewegt, werden die Eisenmetallbestandteile für die Lagerung, den Transport oder eine weitere Verarbeitung von dem Gurt 201 abgenommen. Die Nicht-Eisenbestandteile laufen mit dem Förderer 102 weiter zu einem Kübelhebewerksystem 103 der Materialtransportanordnung 100.
Nach dem Abnehmen der Eisenmetalle aus dem Abfallstrom in der magnetischen Trennanordnung 200 werden die verbleibenden Abfallmaterialen von Kübelhebewerken 103 in die Schneid- /Mahlanordnung 300 gefördert, wo die Abfallmaterialien anfänglich geschnitten werden als erster Schritt der Verringerung aller Nicht-Eisenabfallmaterialien auf eine gleichmäßige Teilchengröße. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schneid-/Mahlanordnung 300 eine Reihe von auf Wellen angebrachten, rotierenden Schneid-/Mahfschneider-Einheiten auf, wobei jede dieser Reihe von Schneidemaschineneinheiten die Teilchengröße weiter verringert, bis die optimale Teilchengröße erreicht ist. Es ist bevorzugt, daß jede Schneideinheit physikalisch-körperlich von den anderen Einheiten abgesondert und in einem soliden Gehäuse eingeschlossen wird, welches geeignet ist, um die Explosionskraft für den Fall aufzufangen, daß eine Explosion während des Zerschneidens ausgelöst wird. Man kann erwarten, daß eine solche Explosion die Schneidemaschine beschädigen oder zerstören würde, wenn es eine Explosion gäbe, und das Gehäuse soll die Beschädigung der umgebenden Gerätschaft verhindern oder begrenzen. Als ein nicht begrenzendes Beispiel sorgt eine Schneide-/Mahlvorrichtung, die von der Firma Schred-Tech, Inc. aus South- Carolina, USA, hergestellt ist, für eine geeignete Durchführung, wie aber auch Vorrichtungen ähnlichen Vermögens und ähnlicher Leistung von anderen Herstellern. Es ist bevorzugt, daß eine Endteilchengröße von 1/8 Zoll bis '/ Zoll Maximalmaß in der Schneide-/Mahlanordnung 300 erreicht wird.
Die Teilchen des geschnittenen Abfallmaterials, die aus der Schneide-/Mahlanordnung 300 austreten, werden auf dem kontinuierlichen Gurtförderer 104 abgelegt und zu der Kübelhebewerkeinheit 105 der Materialtransportanordnung 100 gefördert für das Einführen in die Trocknungsanordnung 400, in welcher die Abfallmaterialien getrocknet werden, um im wesentlichen alle freie Feuchtigkeit aus den Materialien zu entfernen. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird Feuchtigkeit aus den Abfallmaterialien entfernt, um den Endfeuchtigkeitsgehalt auf etwa 5 bis 10 Teilchen pro Million (10'4 Volumen-Prozent) zu reduzieren, was ausreicht, um den biologischen Abbau und andere biologische Aktivitäten zu beenden und einen Feuchtigkeitsgehalt unter demjenigen Niveau zu halten, bei welchem jegliche überlebenden Mikrobenorganismen in der Lage sind, die Aktivität wieder aufzunehmen. Im Ergebnis sind die Abfallmaterialien in wirksamer Weise sterilisiert und biologisch inert gemacht, wobei die Ausbreitung einer Kontamination verhindert ist und die Möglichkeit geschaffen ist, daß diese Materialien auch für längere Zeiten gelagert werden, ohne daß sie an Qualität verlieren und ohne Beeinträchtigung des Resourcenwertes abbaubarer Komponenten. Bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet die Trocknungsanordnung 400 einen Warmluftstrom zum Verdampfen der in den Abfallmaterialien vorhandenen Feuchtigkeit und zum Austreiben des sich ergebenden Dampfes aus den Abfallmaterialien, und die Anordnung weist geneigte Drehtrommel-Trocknungseinheiten 401 und Wirbelschicht-Trocknungseinheiten 402 auf. Erwärmte, entfeuchtete Luft aus der Trockenluftvorbereitungseinheit 403 strömt durch die Trocknungseinheit 402 und dann die Trocknungseinheiten 401 entgegen der Bewegungsrichtung der Abfallmaterialien und wird dann für den Feuchtigkeitsentzug und die Erwärmung zu der Einheit 403 zurückgeführt. Die Trocknungsluft- Vorbereitungseinheit 403 kann jedes herkömmliche System für das Entfernen von Feuchtigkeit verwenden, wie zum Beispiel Trocknung oder Kondensation. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die meiste Feuchtigkeit in den Trocknungseinheiten 401 aus den Abfallmaterialien entfernt, und die Trocknungseinheiten 402 dienen dazu, das Entfernen der Feuchtigkeit zu vervollständigen und vorübergehend veränderbare Mengen des Abfallmaterials vor dem Einführen in die Kompaktieranordnung 500 zu halten. Gemäß Darstellung werden die Abfallmaterialien mittels Kübelhebewerken 106 von den Drehtrommel-Trocknungseinheiten 401 zu den Wirbelschicht- Trocknungseinheiten 402 gefördert. Wie bei anderen, zur Durchführung jedes Schrittes des Verfahrens der Erfindung verwendeten Vorrichtungen, können die Trocknungseinheiten 401 und 402 jede zweckmäßige, herkömmliche Ausgestaltung und Größe haben, um den bevorzugten Endfeuchtigkeitsgehalt der ausgewählten Menge von Abfallmaterialien zu erreichen, die in der ausgewählten Vorrichtung behandelt werden sollen. Es ist jedoch bevorzugt, daß die Trocknungsluft, die in der Trocknungsanordnung 400 verwendet wird, in einem System mit geschlossener Schleife durch die Trocknungseinheiten 401 und 402 und die Luftvorbereitungseinheit 403 umgewälzt wird, um die Emission von luftgetragenen Gerüchen aus dem Abfall zu vermeiden. Die Ausgestaltung und Auswahl der Trocknungseinheiten 401 und 402 liegen im Fachwissen des praktizierenden Fachmannes auf dem Gebiet des kontinuierlichen Trocknens von Materialien.
Wenn die Abfallmaterialien auf das ausgewählte Feuchtigkeitsniveau getrocknet worden sind, werden die Teilchen in einer kombinierten Anlage zu der Phase II und/oder Phase III der Anlage für eine weitere sofortige Bearbeitung oder Verwendung gefördert, wie unten beschrieben wird. Die Materialien können auch vor dem Einführen in die Phase II oder Phase III zur Kurzzeitlagerung geführt werden. Bei einer weiteren Alternative können die Materialien in dem Fall, daß die behandelten Abfallmaterialien eine längere Zeit gelagert werden sollen oder vor einer weiteren Verarbeitung und Benutzung zu einem anderen Ort transportiert werden, zu der Verdichteranordnung 500 gefördert, um unter hohem Druck in fest zusammenhängende Blöcke hoher Dichte kompaktiert zu werden, die im allgemeinen mit der Bezugszahl 10 bezeichnet sind und aus inertem Abfallmaterial bestehen. Es ist bevorzugt, daß die Blöcke allgemein als rechtwinklige Festkörper mit Verbindungsausgestaltung auf jeder Fläche ausgebildet werden, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, um das Stapeln der Blöcke in einer stabilen Anordnung zu ermöglichen, obwohl es sich versteht, daß die kompaktierten Blöcke in jeder herkömmlichen Gestalt im Rahmen der Erfindung erzeugt werden können. Das Verdichten der Materialien in Blöcke erfolgt durch Aufbringen eines hohen Druckes auf eine begrenzte Masse der Abfallmaterialien und kann in einer einzigen Stufe oder in Mehrfachstufen erfolgen. Bei der alternativen Ausführungsform unter Verwendung der Verdichtungs- und Einkapselungsschritte werden die aus der Trocknungsanordnung 400 austretenden Materialien im Einlauftrichter 107 der Materialtransportanordnung 100 abgelegt und von dem Einlauftrichter 107 für das Verdichten bzw. Kompaktieren in Chargen zugeführt. Es versteht sich, daß der Materialfluß durch die Vorrichtung vor der Verdichtungsanordnung 500 bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kontinuierlich ist, während das Verdichten behandelter Materialien zu Blöcken chargenweise erfolgt. Die Materialien werden aus dem Einlauftrichter 107 in die Verdichtungskammer 501 zwischen die sich bewegende Verdichtungsplatte 502 und die Wand 503 abgelegt. Die Kompaktier- bzw. Verdichtungsplatte 502 wird durch den Kolben 504 gegen die Wand 503 getrieben, bis die gewünschte Dichte des kompaktierten Materials erreicht ist. Es ist bevorzugt, daß das Material ausreichend verdichtet wird, um im wesentlichen Lufträume zwischen den Teilchen zu eliminieren und das Vorhandensein von Kanälen von der äußeren Oberfläche in das innere des Blocks hinein auszuschalten, um jeglicher Bewegung von Wasser und Luft in das Innere des verdichteten Blocks hinein zu widerstehen. Zusätzlich zum Aufbringen von Verdichtungsdruck kann Vakuum auf die Verdichtungskammer 501 aufgebracht werden, um das Entfernen der Luft während des Verdichtens aus den Materialien zu unterstützen.
Weil die Abfallmaterialien auf kleine Teilchen von im allgemeinen gleichmäßiger Größe reduziert worden sind, besteht die Wirkung des Verdichtens mit oder ohne Aufbringen von Vakuum in erster Linie darin, Lufträume zwischen den Teilchen zu eliminieren, und die verdichteten Blöcke zeigen eine begrenzte Neigung, nach Vervollständigung des Verdichtungsschrittes zu expandieren. Die Unversehrtheit der Blöcke im Hinblick auf das Nachverdichten kann jedoch gegebenenfalls dadurch sichergestellt werden, daß ein Bindemittel vor dem Verdichten den Materialien zugegeben wird, oder die Oberflächen der verdichteten Blöcke können gegebenenfalls mit einem Stabilisierungsmittel behandelt werden.
Nach dem Verdichten der Abfallmaterialien zu Einzelblöcken wird jeder Block mit einem Schutzmaterial eingekapselt, um eine physikalisch körperliche Barriere gegen den Materialtransport von dem Block in die Umgebung und aus der Umgebung in den Block zu bilden. Es ist bevorzugt, daß die Einkapselungsanordnung 600 mit der Verdichtungsanordnung 500 kombiniert ist, wenn diese benutzt wird, und jeder verdichtete Block wird mit einer wärmeschrumpffähigen Kunststoffumhüllung eingewickelt, um den Block ganz zu umgeben, und es wird ausreichend Wärme auf das Einwickelmaterial gegeben, um das Einwickelmaterial fest um den Block zu schrumpfen. Als eine Alternative zu dem Wärmeschrumpfeinwickeln kann man auch das Spannpacken verwenden, um dasselbe Ergebnis zu erreichen. Zusätzlich zum Vorsehen einer Barriere gegen den Materialtransport dient auch das Einkapseln jedes Blocks zum Stabilisieren und Halten der Form jedes Blocks, wobei allgemein jede Notwendigkeit, vor dem Verdichten Klebstoff den Abfallmaterialien zuzugeben, und auch die Notwendigkeit einer unabhängigen Stabilisierungsbehandlung der Oberfläche der Blöcke eliminiert ist. Es versteht sich jedoch, daß gewünschtenfalls andere Einkapselungslösungen als das Schrumpfverpacken und eine Stabilisierung verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Oberfläche jedes Blocks mit einem fließfähigen Material behandelt werden, das aushärtet, um eine undurchlässige Haut mit einer ausreichenden Zugfestigkeit zu bilden, um die körperliche Unversehrtheit des Blocks aufrecht zu erhalten. Als eine weitere Alternative kann eine geformte Decklage zum Beispiel aus Schwerkunststoff, die als offenendiger Würfel gestaltet ist, in der Verdichtungskammer 501 vor dem Einführen des Abfallmaterials zum Verdichten so angeordnet werden, daß das Material in die Decklage hinein verdichtet wird. Wenn die Verdichtung fertig ist und der verdichtete Block aus der Verdichtungskammer 501 ausgeworfen ist, wird das offene Ende der Decklage dann abgedichtet. Zusätzliche, physikalisch körperliche Zwangshalterungen, wie zum Beispiel Begrenzungsbänder, können gegebenenfalls mit irgendwelchen Einkapselungsmitteln auch verwendet werden, um weiter die physikalische Integrität der Blöcke sicherzustellen.
Die zuvor beschriebenen Schritte der Phase I des Verfahrens der Erfindung sind verschiedenen zusätzlichen und alternativen Lösungswegen zugänglich. Bei einer Alternative kann eine chemische Behandlung der Abfallmaterialien für die Geruchssteuerung verwendet werden. Genauer können Geruchssteuermittel dem Abfallmaterial zugegeben werden, wenn es in die Schneide- /Mahlanordnung 300 eintritt, die in Fig. 5 mit der Bezugszahl 700 versehen ist, so daß diese Geruchssteuermittel durchgreifend mit den Abfallmaterialien vermischt werden, wenn sie zu kleinen Teilchen reduziert werden. Wenn Geruchssteuermittel mit den kleinen Teilchen des Abfalls vermischt werden, die während des Schneidens/Mahlens erzeugt werden, kann die Geruchsverringerungswirkung fast sofort eintreten, wobei im wesentlichen die Emission von Faulungsgerüchen beispielsweise aus der Trocknungsstufe eliminiert werden.
Bei einer anderen Alternative können chemische Biozide oder Sterilisierungsmittel dem Abfallmaterial hinzugefügt werden, um eine biologische Aktivität und eine sich ergebende Qualitätsminderung des Abfallmaterials anhalten zu helfen. Wie in Fig. 6 mit der Bezugszahl 800 bezeichnet, können solche Mittel dem Abfallmaterial in der Trocknungseinheit 402 zugegeben werden, wo das Fluidisieren der Abfallmaterialien ein schnelles und vollständiges Mischen der zugegebenen Mittel mit dem Abfallmaterial gewährleistet. Die Zugabe solche Mittel unmittelbar vor den alternativen Verdichtungs- und Einkapselungsschritten sorgt für eine verbleibende Konzentration solcher Mittel, um während der Lagerung oder des Transports eine Qualitätsverminderung zu eliminieren oder zu unterdrücken. Auch Biozide können dem Abfallmaterial in der Schneide-/Mahlanordnung 300 zugegeben und durchgreifend mit dem Abfallmaterial während des Mahlens und vor dem Trocknen des Abfalls vermischt werden, entweder anstelle des Einführens in die Trocknungseinheit 401 oder zusätzlich zu der späteren Einführung solcher Mittel.
Weitere Sterilisierungsschritte können bei dem Verfahren der Erfindung zusätzlich zu der Wärmesterilisation verwendet werden, welche zu den Trocknungsschritten der bevorzugten Ausführungsform gehört. Zum Beispiel kann ein Sterilisierungsgas der Trocknungsfluidschleife beispielsweise in der Einheit 403 zugegeben werden, um eine teilweise oder sogar vollständige Fluidisierung in der Trocknungseinheit 402 in einer Fließanordnung mit geschlossener Schleife vorzusehen, um die Emission eines solchen Gases aus der Vorrichtung zu verhindern. Bei einer weiteren Alternative kann Strahlungssterilisierung und/oder Mikrowellensterilisierung in Verbindung mit der Materialtransportanordnung 100 verwendet werden, sobald Abfallmaterialien zwischen ausgewählten Behandlungsanordnungen gefördert werden. Fig. 7 veranschaulicht die Verwendung von Strahlungs- oder Mikrowellensterilisation, mit der Bezugszahl 900 bezeichnet, zwischen den Trocknungseinheiten 401 und 402 mit dem Zusatz einer Förderer-/Sterilisierungseinheit 106s vor den Kübelhebewerken 106. Gammastrahlung wird für die medizinische Sterilisation zunehmend verwendet, und der Einsatz von Gammastrahlung in dem Verfahren der Erfindung erlaubt dessen Benutzung, um Abfallmaterialien zu behandeln, die als biologisch gefährdend klassifiziert sind, wie zum Beispiel medizinische Gewebeabfälle, medizinische Vorräte, Spritzen usw., wobei diese Behandlung wirksam und sicher ist.
Nach den alternativen Verdichtungs- und Einkapselungsschritten, falls sie verwendet werden, können die inerten Blocks aus behandeltem Abfallmaterial transportiert und/oder langzeitig gelagert werden, und zwar vor einem zukünftigen Verarbeiten und Verwenden der in den Blöcken enthaltenen Materialien gemäß Phase II und/oder Phase III des Verfahrens der Erfindung. Weil die Abfallmaterialien durch die Verarbeitung in wirksamer Weise inert gemacht worden sind und weil die Blökke eingekapselt sind und die in den Blöcken enthaltenen Materialien somit gegen die Umgebung isoliert sind, ist eine Langzeitlagerung über der Erde ohne das Besorgnis der Umweltverschmutzung sicher möglich. Alternativ könnten die Blöcke in Ausschachtungen gebracht und mit Erde oder einem anderen Bedeckungsmaterial abgedeckt werden, ähnlich dem herkömmlichen Ablagern auf Deponien. Wenn es erwünscht ist, den Resourcenwert der Materialien, welche die Blöcke bilden, zu nutzen, können die Blöcke leicht aus der Bedeckung herausgenommen und für eine weitere Verarbeitung aus der Ausschachtung entfernt werden. Selbst wenn die Blöcke eine extrem lange Zeit gelagert bleiben, wobei die geplante Lebensdauer herkömmlicher Deponien erreicht oder überschritten wird, ist die Wahrscheinlichkeit der Umweltverschmutzung merklich verringert, und die Möglichkeit einer späteren Resourcen-Rückgewinnung ist im Vergleich zur herkömmlichen Abfallbehandlung und Deponiepraxis vergrößert.
Die Phase II des Verfahrens der Erfindung kann vom Konzept her in zwei Stufen der Materialtrennung geteilt werden: 1) eine primäre Trennstufe, die Zwangsluft als Trennfluid verwendet und die in einer Reihe von Trennanordnungen durchgeführt wird, wobei jede eine Wirbelschichteinheit und eine Zyklontrenneinheit hat, und 2) eine sekundäre Trennstufe, bei welcher die Trennung des primären Materials weiter verfeinert wird für die Trennung und Wiederaufbereitung spezieller Materialien. Es ist beabsichtigt, daß Eisenmetalle in Phase I gemäß der vorstehenden Beschreibung vor der Einführung des Materialstroms in Phase II aus den Abfallmaterialien entfernt wurden.
Feste Abfallmaterialien, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Phase II des Verfahrens der Erfindung verarbeitet werden sollen, treten in Phase II in der Form loser, trockener Teilchen gleichmäßiger Maße ein, die für einen solchen Zweck in Phase 1 des Verfahrens vorbereitet sind. Das Verfahren der Erfindung wird verwendet, um Materialien auf der Dichtebasis zu separieren, und es ist für eine zweckmäßige wirksame Durchführung wichtig, daß die Teilchen des Abfallmaterials, welche für die Trennung eingeführt werden, im wesentlichen ohne Feuchtigkeit sind, so daß die Teilchen auf der Dichtebasis des Materials selbst ohne Dichteänderung getrennt werden können, die sich aus absorbierter Feuchtigkeit ergibt. Es ist auch wichtig, daß die Teilchen geringe Größe, gleichmäßige Größe und gleichmäßige Gestalt haben. Jedes Teilchen sollte eine Größe haben, die klein genug ist und somit ausreichend geringes Gewicht hat, um in einer Wirbelschichtvorrichtung leicht fluidisiert zu werden und in der Lage sein, in einem Luftstrom mitgerissen zu werden, der sich mit einer vernünftigen Geschwindigkeit bewegt, die mit dem Aufbau einer typischen Zyklontrennvorrichtung vereinbar ist. Die Gleichmäßigkeit der Größe ist wichtig, so daß alle Teilchen eines Materials mit einer gewissen speziellen Dichte im wesentlichen identische Masse haben und das Trennen der Teilchen durch Masse eine Trennung durch Materialdichte bewirkt. Die Teilchen sollten eine gleichmäßige Gestaltung haben, so daß jedes Teilchen einem Luftstrom in einer Wirbelschichtvorrichtung oder einer Zyklontrennvorrichtung im wesentlichen dieselbe Querschnittsfläche bietet. Insbesondere, wenn die in der Phase I des Verfahrens bearbeiteten Abfallmaterialien verdichtet und eingekapselt sind und im Hinblick auf die Wichtigkeit der richtigen Teilchenvorbereitung ist die Benutzung einer Mahleinheit bevorzugt, wie zum Beispiel die in Fig. 12 durch die Bezugszahl 1010 bezeichnete Einheit, um die verdichteten Blöcke aufzubrechen, wenn sie benutzt wird, und um sicherzustellen, daß die Materialien in die Trennschritte der Phase II mit der geeigneten Teilchengleichmäßigkeit eintreten, obwohl das Mahlwerk bzw. der Zerkleinerer 1010 weggelassen werden kann, wenn geeignet gleichmäßige Teilchen direkt von der Verarbeitung in Phase I zu der Verarbeitungsanlage der Phase II gefördert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10, wo ein Blockdiagramm den Materialfluß durch die Trennverarbeitung gemäß dem Verfahren der Erfindung veranschaulicht, treten Abfallmaterialien in die Verarbeitungsphase II in einem einzigen Strom ein mit einem heterogenen Gemisch aller Abfallkomponenten. Die Abfallmaterialien werden anfänglich durch eine erste Verarbeitungsstufe geführt, in welcher ein Luftstrom für das Trennen der Materialien auf der Basis der Dichte verwendet wird. Die primäre Verarbeitungsstufe weist eine Vielzahl von Luftstrom-Trennanordnungen auf, von denen jede vorzugsweise eine Wirbelschichteinheit und eine Zyklontrenneinheit aufweist. In der ersten Trennanordnung, die allgemein mit 1100 bezeichnet ist, wird der einzige hereinkommende Materialstrom in drei Ströme getrennt, einen schweren Strom mit Materialien mit Dichten unter einem vorgewählten Wert, einen leichten Strom mit Materialien mit Dichten über einem zweiten vorgewählten Wert und einen Zwischenstrom mit Materialien mit Dichten zwischen dem ersten und dem zweiten Wert.
Nach der Verarbeitung in der zweiten Stufe auf einem Vibratorförderer werden entsprechend der Beschreibung unten die verbleibenden Materialien in dem schweren und dem Zwischenstrom aus der ersten Trennanordnung 1100 kombiniert und zu einer zweiten Trennanordnung 1200 geführt. In der zweiten Trennanordnung, die auch eine Wirbelschichteinheit und eine Zyklontrenneinheit aufweist, werden die eintretenden Abfallmaterialien weiter durch Dichte in drei Ströme getrennt; einen schweren Strom, einen leichten Strom und einen Zwischenstrom. Nach dem Verarbeiten der zweiten Stufe auf einem Vibratorförderer werden die Materialien aus dem schweren und dem Zwischenstrom der zweiten Trennanordnung zu der Verarbeitung in der zweiten Stufe geführt, oder sie können direkt zu der Phase III oder der Speicherung geführt werden. Der leichte Strom aus der zweiten Trennanordnung wird auch zur Verarbeitung in der zweiten Stufe, der Phase III, oder der Ablagerung zugeführt.
Der leichte Strom der Materialien, welche die erste Trennanordnung verlassen, wird zu einer dritten Trennanordnung 1300 zugeführt, wiederum vorzugsweise mit einer Wirbelschichteinheit und einer Zyklontrenneinheit, wo der einzige Strom der hereinkommenden Materialien in einen schweren Strom, einen leichten Strom und einen Zwischenstrom getrennt wird. Wie bei dem schweren und Zwischenstrom aus der ersten Trennanordnung, können der schwere und der Zwischenstrom aus der dritten Trennanordnung einer Trennverarbeitung in der zweiten Stufe unterworfen werden und wieder kombiniert werden, um in eine vierte Trennanordnung 1400 einzutreten. Der leichte Strom der Materialien aus der dritten Trennanordnung wird einer fünften Trennanordnung 1500 zugeführt. In der vierten Trennanordnung werden die Materialien in drei Ströme separiert, die weiter verarbeitet oder zur Phase 111 oder zur Ablagerung geschickt werden können, ähnlich der Behandlung derjenigen Materialien, welche aus der zweiten Trennanordnung austreten.
Der leichte Strom der Materialien aus der dritten Trennanordnung wird weiter in der fünften Trennanordnung 1500 in drei Ströme aufgeteilt. Der leichte Strom aus der fünften Trennanordnung wird entweder direkt oder durch eine Trenneinheit der zweiten Stufe der sofortigen Benutzung oder der Lagerung zugeführt. Der schwere und der Zwischenstrom aus der dritten Trennanordnung werden der Trennung in der zweiten Stufe unterworfen, wieder kombiniert und einer sechsten Trennanordnung 1600 zugeführt. Wie in den vorhergehenden Anordnungen wird der eintretende Strom in drei Ströme unterschiedlicher Dichten geteilt, und jeder Strom wird durch die Trennung in der zweiten Stufe geführt oder der direkten Benutzung oder einer Zwischenlagerung zugeführt.
Jede der Trennanordnungen der ersten Stufe 1100 bis 1600 hat im allgemeinen denselben Aufbau und weist eine Wirbelschichteinheit sowie eine Zyklontrenneinheit auf. Unter Bezugnahme auf Fig. 13, welche eine Trennanordnung 1100 veranschaulicht, werden die Wirbelschichteinheit mit der Bezugszahl 1101 und die Zyklontrenneinheit mit der Bezugszahl 1102 bezeichnet. Die Trennanordnung 1100 weist auch einen Materialeinlauftrichter 1103 und eine Übergangseinheit 1104 als Hauptkomponenten auf. Die Wirbelschichteinheit 1101 weist den Schichtbehälter 1105, den Lufteinlaß 1106, die Sammelhaube 1107 und die Materialleitung 1108 auf. Die Zyklontrenneinheit 1102 weist den Körper 1109, den Materialeinlaß 1110, den Lufteinlaß 1111, Luftschleuse 1112 und Materialleitung 1113 auf. Die Übergangseinheit 1104 weist die Kammer 1114, den Materialauslaß 1115, die Filter 1116 und die Luftrücklaufleitung 1117 auf.
Das in die Trennanordnung 1100 eintretende Material wird in dem Einlauftrichter 1103 abgelegt, aus welchem es kontinuierlich in den Schichtbehälter 1105 der Wirbelschichteinheit 1101 zugeführt wird. Die Luft wird in den Schichtbehälter 1105 durch den Lufteinlaß 1106 hineingedrückt und in dem Schichtbehälter 1105 verteilt, um durch die darin befindliche Schicht der Materialien nach oben zu strömen. Sobald die Luft durch die Schicht der Materialien fließt, werden die Teilchen angehoben, und leichtere Teilchen des Abfallmaterials werden in dem Luftstrom mitgerissen und in die Sammelhaube 1107 und weiter in die Materialleitung 1108 getragen, die zwischen der Wirbelschichteinheit 1101 und der Zyklontrenneinheit 1102 angeschlossen ist. Schwerere Materialien, die in dem Schichtbehälter 1105 enthalten sind, werden in der durch die Schicht strömenden Luft nicht mitgerissen und fallen aus der Wirbelschicht heraus, um aus dem Schichtbehälter 1105 auszutreten.
Leichtere Materialien, die in dem Luftstrom durch die Leitung 1108 getragen werden, treten durch den Materialeinlaß 1110 in die Zyklontrenneinheit 1102 ein und treffen auf einen Luftstrom, welcher von dem Lufteinlaß 1111 durch den Körper 1109 strömt. Aus den in der Zyklontrenneinheit 1102 eintretenden Materialien werden leichtere Materialien in dem Zyklonluftstrom mitgerissen und aus dem Körper 1109 durch die Leitung 1113 herausgetragen. Materialien, die zu schwer sind, um in dem Luftstrom mitgerissen zu werden, fallen zum Boden des Körpers 1109 und werden durch eine Luftschleuse 1112 entfernt.
Luft und mitgerissene Teilchen der Abfallmaterialien fließen durch die Leitung 1113 in die Kammer 1114 der Übergangseinheit 1104. Die Kammer 1114 hat ein ausreichend großes Maß, daß die in die Kammer 1114 eintretende Luft an Geschwindigkeit verliert, so daß die mitgerissenen Teilchen die Möglichkeit erhalten, aus dem Luftstrom zum Boden der Kammer herauszufallen und durch den Materialauslaß 1115 aus der Übergangseinheit 1104 auszutreten. Die austretenden Materialien fallen in den Trichter 1303 der Trennanordnung 1300. Die Luft tritt aus der Kammer 1114 durch Filter 1116 aus, welche Staub und andere Feinstoffe aus der Luft entfernen, und wird durch die Luftrückführleitung 1117 zur Wirbelschichteinheit 1101 in einer geschlossenen Schleife geleitet.
Die zusätzlichen Trennanordnungen 1200 bis 1600 sind in der Ausgestaltung im wesentlichen identisch der Trennanordnung 1100, und die Beschreibung der Komponenten der Trennanordnung 1100, durch die Bezugszahlen der "1100er" Reihe identifiziert, ist in gleicher Weise auf die Komponenten der Trennanordnungen 1200 bis 16000 anwendbar. Zusätzlich zu dem Erreichen eines wirksamen Trennens der Materialien führen die Wirbelschichten und Zyklontrenner eine wirksame Reinigungsfunktion durch. Es ist im allgemeinen notwendig für wiedergewonnene Materialien, die wieder verwertet oder wieder benutzt werden sollen, wie in Phase 111 des Verfahrens, daß sie durchgreifend nach dem Trennen und Wiederverwerten gereinigt werden, und die bekannten Lösungsversuche verwenden erhebliche Wasservolumina für das Reinigen. Innerhalb der Verarbeitung nach Phase II des Verfahrens der Erfindung sind die Teilchen in dem Luftstrom sowohl in den Wirbelschichteinheiten als auch insbesondere den Zyklontrenneinheiten suspendiert und werden hin- und herbewegt, und diese Bewegung führt zu wiederholten Kollisionen der Teilchen miteinander und mit den Anlageaufbauten. Als Ergebnis dieser Kollisionen werden die Teilchen abgerieben, und die Teilchenoberflächen werden während der Bewegung der Teilchen durch die Vorrichtung durchgreifend gereinigt. Der Staub und andere feine erzeugte Verunreinigungsteilchen von dem Reinigen werden durch das Filter 1116 aus dem Luftstrom entfernt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Abfallmaterial, welches nicht in dem Luftstrom in den Trennanordnungen, wie zum Beispiel der Anordnung 1100 eingefangen ist und die Ströme schwererer Materialien aus der Wirbelschichteinheit 1101 und der Zyklontrenneinheit 1102 bildet, einer Verarbeitung in der zweiten Stufe unterworfen, bevor dieses Material in eine nachfolgende Trennanordnung der ersten Stufe eingeführt wird, oder es wird der Verwendung oder Zwischenlagerung aus der Endtrennanordnung der ersten Stufe in dem oben beschriebenen Weg des Materialstromes zugeführt. In der bevorzugten Ausführungsform verwendet das anfängliche Verarbeiten der zweiten Stufe Vibratorförderer, wie zum Beispiel die Förderanordnung, die in Fig. 13 allgemein mit der Bezugszahl 1701 bezeichnet ist. Gemäß Veranschaulichung in Fig. 15 wird der Strom schwereren Materials aus der Wirbelschichteinheit 1101 auf einen geneigten Vibrationsgurt 1712 zu Beginn des Gurtweges aufgebracht. Teilchen dichteren Materials bewegen sich über den geneigten Gurt und fallen von diesem schneller herunter als weniger dichte Materialien, so daß der Ausgangsort längs des Gurtweges proportional zur Dichte ist. Die Materialien, die über eine Luftschleuse 1112 von der Zyklontrenneinheit 1102 entfernt werden, haben geringer Dichte als die Materialien, die aus der Wirbelschicht 1101 auf den Gurt aufgebracht sind, und sind auf dem Gurt 1712 weiter längs des Gurtweges an einer Stelle angeordnet, wo die Dichten dieser Materialien im allgemeinen zu den Dichten derjenigen Materialien passen, die am Eingangsort auf dem Gurt bleiben. Die von der Kante des Gurtes fallenden Materialien werden in Dichtezonen gesammelt und zum Beispiel über Leitungen 1713 und 1714 der Lagerung zugeführt. Materialien ausreichend niedriger Dichte, um über den ganzen Gurtweg auf dem Gurt zu verbleiben, werden über die Leitung 1715 der Fig. 13 der nächstfolgenden Trennanordnung der ersten Stufe oder der Phase III oder von der Endanordnung in der Folge dem Zwischenlager zugeführt.
Die Ströme getrennten Materials, die aus den Trennanordnungen der ersten Stufe austreten, können auch der weiteren Trennverarbeitung in der zweiten Stufe unterworfen werden zusätzlich zu der zweiten Trennung mit Vibratorfördererzwischenanordnungen. Weitere Trenneinheiten mit Vibratorgurt, wie in Fig. 12 als Einheiten 1702 bis 1711 dargestellt, können entsprechend der obigen Beschreibung verwendet werden, um weiter die Dichtetrennung der Materialien vor der nachfolgenden Benutzung der Materialien zu verfeinern, oder es können andere Trenntechniken verwendet werden. Jede der Vibratortrenneinheiten 1702 bis 1711 weist dieselben oben für die Einheit 1701 beschriebenen Komponenten auf.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird die physikalische Trennung der zweiten Stufe in Form einer "Schmelztrennung" verwendet, um weiterhin Kunststoffmaterialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung auf Schmelzpunktbasis zu trennen. Wie schematisch in Fig. 14 veranschaulicht ist, weist eine durch die Bezugszahl 1800 allgemein bezeichnete Schmelztrenneinheit eine Reihe von geheizten Riemen oder Gurten 1801 bis 1805 auf. Jeder dieser Gurte wird auf seiner oberen Fläche auf eine spezifische Temperatur erwärmt, die ausgewählt ist, um zu dem Schmelzpunkt einer besonderen Kunststoffart zu passen, zum Beispiel Polyvinylchlorid, High- Density Polyurethan usw. Der Gurt 1801 wird auf die niedrigste Temperatur erwärmt, der Gurt 1805 wird auf die höchste Temperatur erwärmt, und die Zwischengurte werden auf nach und nach zunehmende Zwischentemperaturen erwärmt. Im allgemeinen haben unterschiedliche Kunststoffarten, obwohl sie sehr ähnliche Dichten haben, unterschiedliche Schmelztemperaturen, so daß ein besonderer Kunststofftyp bei einer Temperatur schmilzt, bei welcher der Gurt gehalten ist, bei niedrigeren Temperaturen aber nicht schmilzt. Ein Strom von Teilchen gemischter Kunststoffe oder mit gemischten Kunststoffen wird zu der Einheit 1800 gefördert und auf den sich bewegenden Gurt 1801 in einer Einzelschicht aufgelegt, so daß sich jedes Teilchen mit der Gurtoberfläche in Kontakt befindet. Sobald die Materialien von dem Gurt 1801 getragen werden, beginnen die Kunststoffteilchen mit einem Schmelzpunkt auf der Temperatur des Gurtes 1801 zu schmelzen und an der Oberfläche des Gurtes anzuhaften. Wenn sich der Gurt über seine obere Rolle bewegt, fallen alle nicht anhaftenden Materialien vom Gurt 1801 auf den Gurt 1802, während anhaftende Teilchen auf dem Gurt 1801 bleiben, wenn er den Rücklaufteil des Weges der kontinuierlichen Schleife beginnt, gefolgt von jedem Segment des Gurtes. Die Gurtoberfläche erhält die Möglichkeit, sich nach dem Überlaufen über die obere Rolle etwas abzukühlen auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt des anhaftenden Kunststoffs, wobei den Teilchen die Möglichkeit einer Wiederverfestigung gegeben wird. Die Teilchen werden durch einen Schaber 1806 von dem Gurt 1801 entfernt und treten durch die Leitung 807 aus der Einheit aus. Dieselbe Folge des Oberflächenschmelzens, Anhaftens, Kühlens und Entfernens der Teilchen der besonderen Kunststoffarten wird auf jeder der aufeinanderfolgenden Gurtanordnungen wiederholt, wobei die getrennten Kunststoffe aus der Einheit 1800 durch die Leitungen 1809, 1811, 1813 und 1815 zusätzlich zu 1807 austreten. Die verbleibenden Materialien treten durch die Leitung 1816 aus der Trenneinheit aus. Da die Teilchen des Materials, welches gemäß dem Verfahren der Erfindung verarbeitet wurde, in den Trennanordnungen der ersten Stufe durchgreifend gereinigt wurden, sind die aus der Schmelztrenneinheit 1800 austretenden Kunststoffteilchen sauber, und jeder Kunststoffmaterialstrom ist frei von verunreinigenden Materialien. Die Kunststoffmaterialien können somit ohne weitere Reinigung benutzt werden, und die Kosten- und Verunreinigungsbedenken im Zusammenhang mit den Wasch- und anderen Reinigungstechniken sind ausgeschaltet.
Die getrennten Materialien aus den ersten und zweiten Trennstufen werden zu Lagersilos oder anderen geeigneten Lagereinheiten geführt, die allgemein mit der Bezugszahl 1900 bezeichnet sind und einzeln mit den Bezugszahlen 1901 bis 1934 dargestellt sind, um nachfolgend benutzt oder verkauft zu werden. Es sei bemerkt, daß die Anzahl der veranschaulichten Lagereinheiten nicht begrenzend wirken soll und die tatsächliche Anzahl der in der Praxis benutzten durch den Umfang des Trennens und die Anzahl der Materialien bestimmt wird, die ein Benutzer des Verfahrens separat zu lagern wünscht. Es ist bevorzugt, daß die Speichereinheiten zwischen der Phase II und der Phase III des Verfahrens vorgesehen sind, um einen Ausgleich der Materialflüsse zu ermöglichen. Wie oben beschrieben, ist die Phase III des Verfahrens der Erfindung in Aufbau und Betrieb flexibel, um die Produktion einer Vielzahl von Endprodukten aus den wiedergewonnenen und getrennten Materialien zu versorgen, und es ist beabsichtigt, daß die Menge der verschiedenen benutzten Materialien über die Zeit variabel ist. Die Lagereinheiten schaffen die Kapazität zur Versorgung des relativ regelmäßigen Flusses der Materialien aus der Phase I und der Phase II des Verfahrens mit dem potentiell weniger regelmäßigen Fluß eines beliebigen gegebenen Materials durch Phase III.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die in Fig. 16 schematisch veranschaulichte Phase III sowohl in Beziehung zueinander stehende als auch getrennte Unterphasen auf, die ausgewählt sind, um den Resourcenwert der in den Phasen I und II des Verfahrens behandelten und getrennten Materialien zu verwenden. Die hauptsächlichen Unterphasen weisen eine Unterphase für die Aluminiumextrusion, die mit der Bezugszahl 2100 bezeichnet ist, eine Unterphase 2200 für die Verfeinerung von Kunststoffen, eine Unterphase 2300 für die Kunststoffpolymerisation/-Pelletisierung, eine Unterphase 2400 für das Kunststoffspritzformen, eine Unterphase 2500 für das Kunststoffblasformen, eine Unterphase 2600 für die Kunststoffextrusion, eine Unterphase 2700 für die Verbundextrusion, eine Unterphase 2800 für Brennstoffmaterial und eine Kompostierunterphase 2900 auf. Eine Veraschungs-/Kraftanlageneinheit 3000 zur Umwandlung von Abfallmaterialien in Dampf für das Prozeßheizen und/oder die Erzeugung von Elektrizität gehört auch zur Phase III.
In der Unterphase 2100 für die Aluminiumextrusion werden in der Phase II getrennte Aluminiummaterialien zu einer Unterphaseneinheit geführt, wo das Aluminium auf eine ausreichende Temperatur erwärmt wird, um fließfähig zu werden, und wird über ein herkömmliches Aluminiumextrusionswerkzeug oder -werkzeuge mit Druck geführt, um Aluminiumprodukte zum Beispiel für die Konstruktionsindustrie zu erzeugen. Es versteht sich für den Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet, daß die aufbereiteten Aluminiummaterialien mit anderen aufbereiteten Materialien aus der Phase II des Verfahrens oder mit Materialien legiert werden können, die aus Quellen außerhalb des Verfahrens erhalten werden, und daß herkömmliche Metallextrusionstechniken wirkungsvoll verwendet werden können, um die Endprodukte aus der Unterphase 2100 zu erzeugen. Das Einschließen der Unterphase 2100 in dem Verfahren der Erfindung erlaubt die Produktion nützlicher Aluminiumprodukte mit Handelswert ohne die Nachteile, die mit einem Zwischenverkauf und einem Transport des wiederaufbereiteten Aluminiumabfalls zu einer separaten Anlage verbunden sind. Die zu der Unterphase 2100 geführten und in dieser benutzten Aluminiummaterialien können Aluminiumdosen aufweisen, oder es können Dosen vor den Behandlungsschritten der Phase I aus dem Abfallstrom nach Belieben des Benutzers herausgenommen werden.
Die Unterphase 2200 des Verfahrens zur Kunststoffverfeinerung schafft ein Mittel zum Erreichen des vollständigen und gesteuerten Trennens von Kunststoffmaterialien mit einem sehr hohen Grad an Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die Trenntechniken der Unterphase 2200 basieren auf der Löslichkeit der Kunststoffmaterialien in verschiedenen Lösungsmitteln unter gesteuerten Temperatur- und Druckbedingungen. Nachdem jedes ins Auge gefaßte Material gelöst ist, wobei eine Depolymerisation des Kunststoffes zu dem entsprechenden monomeren Harz erfolgt, wird die Lösungsmittel- /Harzlösung gefiltert, um Verunreinigungen und Additive zu entfernen, wie zum Beispiel Katalysatoren, Färbungsmittel, Antioxidationsmittel und Flammenverzögerungsmittel, das Lösungsmittel wird wieder aufbereitet, und das flüssige Harz wird für die nachfolgende Benutzung oder den Verkauf zur Lagerung gefördert. Weil unterschiedliche Kunststoffamilien und sogar unterschiedliche Zusammensetzungen innerhalb einer Grundfamilie unterschiedliche Löslichkeiten in einem gegebenen Lösungsmittel haben, kann die Lösungsmittelextraktion in wirksamer Weise verwendet werden, um nacheinander eine besondere Komponente aus einem heterogenen Gemisch zu entfernen. Methylenchlorid fand man als ein wirksames Lösungsmittel für die meisten Kunststoffmaterialien, wenn es unter geeigneten Temperaturbedingungen benutzt wurde. Und man fand auch, daß die Fähigkeit dieses Lösungsmittels, unterschiedliche Kunststoffmaterialien zu lösen, durch Steuerung der Temperatur und des Druckes des Reaktors gesteuert werden können.
Fig. 17 veranschaulicht schematisch eine typische Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung der Kunststoffverfeinerungsschritte des Verfahrens der Erfindung. Die Verfeinerung erfolgt in einer Reihe von Prozeßlinien, die im wesentlichen im Aufbau und Anlage identisch sind, und so wird nur eine der acht Prozeßlinien, die veranschaulicht ist, beschrieben, und es versteht sich, daß die Beschreibung auf die anderen Prozeßlinien, die bei der Einrichtung verwendet werden, anwendbar ist. Es sei bemerkt, daß zwar acht Prozeßlinien in den Zeichnungen dargestellt sind, die tatsächliche Zahl der Prozeßlinien aber für jede Installation bestimmt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 17 wird das Gemisch der zu verfeinernden Kunststoffmaterialien anfänglich zu einem Reaktorkessel 2201 für die Lösungsmittelextraktion eingeführt, und Methylenchlorid oder ein anderes ausgewähltes Lösungsmittel wird dem Reaktor zugegeben und mit dem Kunststoffgemisch in engen Kontakt gebracht. Die Temperatur und der Druck des Reaktorkessels werden auf vorgewählte Werte gesteuert, welche durch die Zusammensetzung des in dem Reaktorkessel zu lösenden Kunststoffs und die Eigenschaften des verwendeten Lösungsmittels bestimmt werden. Die Lösung eines besonderen Kunststoffharzes und Lösungsmittels wird aus dem Reaktorkessel gezogen und zu einem Haltetank 2202 gefördert. Die ungelösten Kunststoffmaterialien werden aus dem Reaktortank herausgezogen und zu dem Reaktortank der nächsten Prozeßlinie gefördert. Die Lösung in dem Haltetank 2202 wird zu einer Filtrationseinheit 2203 gefördert, wo Verunreinigungen und Additive durch Einfangen in einer Reihe von Filterelementen entfernt werden. Die gefilterte und somit gereinigte Lösung wird zu der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 2204 gefördert, wo die große, überwiegende Menge des Lösungsmittels zum Beispiel durch Vakuumdestillation entfernt wird. Das rückgewonnene Lösungsmittel wird zu einem zentralen Lösungstank 2205 gefördert, und das rückgewonnene und verfeinerte Harz wird zu einem Haltetank oder einer Lagereinheit 2206 gefördert. Andere Lagereinheiten sind in den Darstellungen durch die Bezugszahlen 2207 bis 2213 bezeichnet.
Obwohl eine Vielzahl von Kesselausgestaltungen für die Lösungsmittelextraktion in der Praxis des Verfahrens der Erfindung verwendet werden kann, ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Reaktorkessels allgemein in Fig. 18 veranschaulicht. Der Reaktorkessel 2201 ist quer in einen oberen Abschnitt 2214 und einen unteren Abschnitt 2215 geteilt, wobei zwischen diesen eine Filterscheibe 2216 angeordnet ist. Die Abschnitte sind vorzugsweise durch Bolzenflansche verbunden, welche für sie die Möglichkeit geben, zum Ersetzen der Filterscheibe leicht demontiert zu werden. Für die Temperatursteuerung ist der obere Abschnitt des Reaktorkessels von einem Dampfmantel 2217 umgeben. Das herein- bzw. ankommende Kunststoffmaterialgemisch wird durch die Einlaßleitung 2218 in den Reaktorkessel geführt, und das Lösungsmittel wird durch die Lösungsleitung 2219 eingeführt. Sobald der in Rede stehende Kunststoff in dem Lösungsmittel gelöst ist, fließt die Lösung durch die Filterscheibe in den unteren Abschnitt 2215 und durch einen mit Ventil versehenen Durchgang 2220 in einen Entnahmesumpf hinein. Die Lösung kann dann aus dem Reaktorkessel durch die Lösungsausgangsleitung 2221 entnommen werden, die auch mit einem Ventil versorgt ist, und zum Haltetank 2202 geführt werden. Die nicht gelösten Kunststoffmaterialien, die in dem Reaktorkessel eine Konsistenz einer pumpfähigen Masse oder ähnlich einem Schlamm angenommen haben können, werden durch die mit Ventil ausgestattete Auslaßleitung 2222 für Kunststoffrest abgezogen und werden zu dem Reaktorkessel für Lösungsmittelextraktion der nächsten Prozeßlinie gefördert. Die bevorzugte, geneigte Anordnung der Filterscheibe in dem Reaktorkessel unterstützt das Entfernen der ungelösten Materialien und ermöglicht den Betrieb jeder Prozeßlinie auf einer kontinuierlichen anstelle einer chargenverarbeitenden Basis. Eine Drucksteuerleitung 2223 ist mit dem Reaktorkessel 2201 zwecks Steuerung des Drucks in dem Reaktorkessel verbunden, wodurch der Siedepunkt des Lösungsmittels gesteuert werden kann. Bei einem Lösungsmittel, wie zum Beispiel Methylenchlorid, ist die Lösungsmittelaktivität mit der Temperatur variabel, und die Neigung des Kunststoffmaterials zum Lösen ist auch mit der Temperatur veränderlich. Die genaue Steuerung der Löslichkeitsdynamik der Verarbeitung kann somit durch die Steuerung der Temperatur erreicht werden, bei welcher das Lösungsmittel mit den Kunststoffmaterialien im Reaktorkessel reagiert. Um eine wirksame Temperatursteuerung über einen breiten Bereich zu erhalten, gestattet die Anwendung von Druck oder Vakuum am Reaktorkessel, daß der Bedienungsmann den Siedepunkt des Lösungsmittels anhebt oder absenkt, so daß die gewünschte Reaktionstemperatur ohne Lösungsmittelsieden erreicht werden kann.
Die Polymerisations-/Pelletisierungs-Unterphase 2300 des Verfahrens der Erfindung schafft einen der verschiedenen Produktproduktionsauslässe für Kunststoffmaterialien, die in der Unterphase 2200 des Verfahrens wiedergewonnen und verfeinert sind, und erlaubt einem Benutzer des Verfahrens, Kunststoffpellets mit einer chemischen Reinheit zu erzeugen, welche sich der von ursprünglichen Materialien nähert, für den direkten Verkauf oder als Beschickungsmaterial für eine nachfolgende Unterphase für Produktproduktion. Die in der Unterphase 2200 abgesonderten und verfeinerten monomeren Harze werden aus der Zwischenlagerung abgezogen und polymerisiert, extrudiert und gemäß herkömmlichen Techniken pelletisiert, die bekannt sind und die der Fachmann auf dem einschlägigen Sachgebiet versteht.
In der Unterphase 2400 für das Spritzformen werden Kunststoffpellets einer geeigneten Kunststoffamilie aus der Polymerisations-/Pelletisierungseinheit 2300 verwendet, um durch herkömmliche Spritzformtechniken Endprodukte zu erzeugen. Die hohe Reinheit und die direkte Verfügbarkeit der pelletisierten, rückgewonnenen Kunststoffe erlauben es einem Benutzer des Verfahrens der Erfindung, einen weiten Bereich gewerblicher spritzgeformter Produkte hoher Qualität und wirtschaftlichen Wertes zu erzeugen. Dieselben Vorteile von leicht zur Verfügung stehenden Rohmaterialien mit hoher Qualität und niedrigen Kosten können bei der Produktion von Produkten unter Verwendung herkömmlicher Blasformtechniken in der Unterphase 2500 des Verfahrens erreicht werden und auch unter Verwendung herkömmlicher Extrusionstechniken in der Extrusionsunterphase 2600.
Zusätzlich zu der Produktion gewerblicher Produkte durch herkömmliche Form- und Extrusionstechniken schafft das Verfahren der Erfindung ein Mittel zum Erzeugen eines modernen Verbundmaterials zu sehr geringen Kosten unter Verwendung von Abfallbestandteilematerialien, die bislang als wertlos oder mit negativem Wert (d.h. Ablagerungskosten) versehen angesehen wurden. In der Verbundextrusions-Unterphase 2700 werden Teilchen des Kunststoffmaterials fast jeder Zusammensetzung mit einer minimalen Menge an Kunstharzbinder gemischt, katalysiert und in das Innere eines hohl extrudierten Kunststoffkörpers gepumpt, worauf der Binder polymerisiert, um in dem Körper einen festen Kern oder eine äußere Schicht zu bilden. Das sich ergebende Verbundmaterial ist äußerst nützlich und sehr als preiswertes Holzersatzprodukt mit einem extrem weiten Benutzungsbereich geeignet. Das Verbundmaterial wird in einem verbundenen Extrusionsprozeß erzeugt, in welchem der Körper oder die äußere Schicht und der Kern gleichzeitig und kontinuierlich gebildet werden.
Eine Einrichtung zur Durchführung der Unterphase 2700 des Verfahrens, eine Produktion des Verbundmaterials durch den Verbundextrusionsprozeß, ist in Fig. 19 schematisch veranschaulicht. Die gezeigte Einrichtung weist zwei identische schraubenangetriebene Extruderzuführeinheiten 2701 bzw. 2702 auf, von denen jede Kunststoffmaterial, welches auf eine geeignete Fließtemperatur erwärmt ist, einer Extrusionswerkzeugeinheit 2703 zuführt. Die Werkzeugeinheit 2703 weist Doppeleinlässe und Doppelauslässe zu einem Druckausgleichsverteiler und von diesem auf, um das Kunststoffmaterial von gegenüberliegenden Seiten des Werkzeuges zu einem Extrusionswerkzeug zu führen, wodurch der Mittelabschnitt des Werkzeuges für die Ausdehnung eines Zuführrohres 2704 eines Füllermaterials durch die Mitte des Werkzeuges frei bleibt. Die Einheiten 2701 und 2702 haben herkömmlichen Aufbau, und die Doppeleinheiten werden verwendet, so daß das Kunststoffmaterial mit einer hohen Fließgeschwindigkeit zugeführt werden kann, um die Geschwindigkeit der Extrusionsproduktion maximal zu machen, während eine präzise Steuerung gehalten wird, die notwendig ist, um die richtige Extrusion eines gleichmäßigen und kontinuierlichen Körpers sicherzustellen. Es versteht sich, daß jedes geeignete Kunststoffmaterial verwendet werden kann, um den Körper oder die äußere Schicht des Verbundmaterials zu erzeugen, obwohl Polyvinylchlorid bevorzugt ist, weil es einen Widerstand gegen Qualitätsminderung hat und für die Verwendung in der Umwelt geeignet ist. Das verwendete Kunststoffmaterial zur Bildung des Körpers der Verbundextrusion wird den Einheiten 2701 und 2702 in Pellet- oder Pulverform, zum Beispiel aus einer Halteeinheit 2705, zugeführt und wird vorzugsweise aus der Polymerisations-/Pelletisierungs-Unterphase 2300 zugeführt.
Das Füllermaterial und der Binder für den Kern der Verbundextrusion werden in Mischereinheiten 2706 und 2707 vorbereitet. Ausgewählte Trockenmaterialien für den Füller werden vorzugsweise aus dem Lagerbereich 1900 der Phase II des Verfahrens für das Einführen zur Mischereinheit 2706 abgezogen. Die Einheitsmasse und Dichte des Kernmaterials können in einem weiten Bereich von Spezifizierungen durch die Auswahl der Eigenschaften der in dem Füller eingeschlossenen Materialien gesteuert werden, es sei aber bemerkt, daß im wesentlichen jeder trockene, kleinteilige Stoff beliebiger Zusammensetzung oder Vermischung erfolgreich verwendet werden kann. Bei der veranschaulichten Einrichtung wird leichtes Material der Mischeinheit 2706 aus der Halteeinheit 2708 zugeführt, und schweres Material wird aus der Halteeinheit 2709 zugeführt. Die Füllermaterialien können direkt in die Mischeinheit 2706 zugeführt werden, oder sie können in einem Mischtrichter, wie zum Beispiel der mit 2710 bezeichneten Einheit, vorgemischt werden. Die Mischeinheiten 2706 und 2707 sind großvolumige Bohrmischer, vorzugsweise mit Doppelbohrern 2711 bzw. 2712 in jeder Einheit. Der Fluß zwischen den Einheiten wird innerhalb der Übergangsleitung 2713 gesteuert.
Sobald das Füllermaterial in der Einheit 2706 eingemischt wird, wird Bindermaterial aus einer Sprüheinheit 2714 eingeführt, welche den Binder in flüssiger Form versprüht, um eine Verteilung über das Füllermaterial zu beginnen und ein durchgreifendes Vermischen und Beschichten jedes Teilchens des Füllermaterials mit dem Binder zu erreichen. Das Bindermaterial ist ein Kunststoffharz, das vorzugsweise aus der Untereinheit 2200 zur Kunststoffverfeinerung abgezogen ist, und gehört vorzugsweise zu derselben Familie wie das Kunststoffmaterial, welches benutzt wird, um den Körper oder die äußere Schicht des Verbundmaterials zu bilden. Es ist Bindermaterial erwünscht, das physikalisch und chemisch mit der äußeren Schicht verbunden ist, sobald das Verbundmaterial gebildet wird, um die physikalische Unversehrtheit des Aufbaus sicherzustellen, und physikalische Verbindungsmittel (wie zum Beispiel Nuten oder Verbindungsvorsprünge, die in der äußeren Schicht gebildet sind) können ebenso verwendet werden.
Das Bindermaterialharz, welches aus der Speichereinheit einer Unterphase 2200 oder durch eine Halteeinheit 2715 gefördert sein kann, wird mit einem Katalysator, der vorzugsweise wärmeaktiviert ist, und mit anderen Additiven vermischt, wie zum Beispiel Färbemittel und Flammenverzögerer, welche den Halteeinheiten 2716, 2717 und 2718 entnommen und durch einen herkömmlichen Mischer 2719 geführt worden sind, bevor der Binder in den Trockenfüller eingesprüht wird. Nach dem Einführen eines wärmeaktivierten Katalysators zu dem Binderharz ist es wichtig, daß das Kernmaterial nicht frühzeitig die Aktivierungstemperatur erreichen darf, und mindestens die Mischereinheit 2707 sollte scharf abgekühlt werden. Je nach der Gerätekonstruktion in einer besonderen Anlage und der Verweilzeit des Kernmaterials in der Mischereinheit 2706 kann die Einheit 2707 ebenso scharf abgekühlt werden.
Das Kernmaterial wird aus der Mischereinheit 2707 und in das Speiserohr 2704 gedrückt, welches sich durch die Werkzeugeinheit 2703 und von dieser nach außen erstreckt. Sobald der Körper oder die äußere Schicht des Verbundmaterials aus der Werkzeugeinheit 2703 extrudiert ist, wird das Kernmaterial durch die Kraft der Bohrer 2712 mit einer Geschwindigkeit in das hohle Innere gepumpt, die gesteuert wird, um das innere Volumen in Gleichschaltung mit der Extrusionsgeschwindigkeit der äußeren Schicht zu füllen. Das Zuführ- bzw. Speiserohr 2704 erstreckt sich von der Werkzeugeinheit 2703 um einen ausreichenden Abstand in der Extrusionsrichtung, um es der äußeren Schicht zu erlauben, sich genug abzukühlen, um die Gestalt auszuhärten, wodurch ein "Aufblähen" der äußeren Schicht verhindert wird. Es ist jedoch wichtig, daß das Kernmaterial in das Innere der äußeren Schicht gepumpt wird, während das Kunststoffmaterial ausreichend heiß ist, um den Binderkatalysator zu aktivieren und eine ausreichende Polymerisation des Binders zu erreichen. Wegen der Bedeutung dieser Faktoren ist der Abstand der Erstreckung des Speiserohres 2704 von der Werkzeugeinheit 2703 vorzugsweise einstellbar.
Eine alternative Ausführungsform einer Verbundextrusionseinrichtung ist schematisch in Fig. 20 veranschaulicht. In der gezeigten alternativen Ausführungsform sind die Mischeinheiten 2706 und 2707 verdoppelt und werden durch die Bezugszahlen 2706a und 2706b und durch 2707a und 2707b bezeichnet. Andere, zu den Mischeinheiten gehörende Komponenten sind auch verdoppelt und werden in ähnlicher Weise durch Hinzufügen der Buchstaben "a" und "b" zu den verwendeten Zahlen identifiziert, um die einzelnen Komponenten in Fig. 19 zu identifizieren, wie sich leicht aus den Zeichnungen ergibt. Die Mischeinheiten sind in der alternativen Ausführungsform verdoppelt, um eine alternative Ausführungsform des Verbundmaterials zu produzieren. Bei dem veränderten Material wird die äußere Schicht extrudiert, wie oben beschrieben ist, aber das Innere wird mit einem Doppelkern gefüllt, der einen äußeren Kern, welcher sich von der inneren Oberfläche der äußeren Schicht zum Zentrum hin erstreckt, und einen inneren Kern, welcher den Mittelabschnitt des Inneren füllt, aufweist. Die Doppelkerngestaltung des Verbundmaterials erlaubt es dem inneren und äußeren Kern, mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet zu sein, wie zum Beispiel Dichte, und er ist vorwiegend für die Verwendung bei der Produktion von Extrusionen mit relativ großen Querschnittsmaßen gedacht. Zum Beispiel kann ein Extrusionsprodukt mit einem äußeren Kern mit einer hohen Dichte für Festigkeit und Starrheit und einem inneren Kern mit geringer Dichte zur Verringerung des Gewichts des Endprodukts gebildet werden. Es versteht sich, daß andere Veränderungen der Kernzusammensetzungen verwendet werden können, um anderen Zwecken zu genügen.
Die Doppelkerne werden dadurch erzeugt, daß man das Kernmaterial durch zwei Zuführauslässe in das Innere der äußeren Extrusionsschicht pumpt. Bei der Darstellung der Fig. 20 ist das Speiserohr 2704b im Eintritt in die Werkzeugeinheit 2703 oder vor dieser aufgespalten und zu einer Ringform modifiziert, die sich von der Werkzeugeinheit 2703 nach außen erstreckt. Das äußere Kernmaterial wird aus dem Speiserohr in einem Ringfließmuster längs der inneren Oberfläche der äußeren Schicht gedrückt. Das Speiserohr 2704a erstreckt sich durch die Werkzeugeinheit 2703, und das innere Kernmaterial wird durch das Speiserohr 2704a in derselben Weise, wie oben beschrieben ist, gepumpt, um denjenigen Abschnitt des Inneren zu füllen, der von dem äußeren Kernmaterial nicht eingenommen ist. Weil das äußere Kernmaterial nicht das gesamte innere Volumen füllt und somit eine verringerte Neigung hat, die äußere Schicht zu deformieren, kann es früher oder näher an die Werkzeugeinheit 2703 in das Innere hineingepumpt werden. Das innere Kernmaterial wird dann nach dem äußeren Kernmaterial in das übrige Innenvolumen gepumpt, wenn sich die äußere Schicht ausreichend abgekühlt hat, um ihre Gestalt zu halten. Gegebenenfalls kann die innere Oberfläche der äußeren Schicht mit einem Klebstoff oder einem anderen Bindematerial kurz vor dem Einführen des äußeren Kernmaterials beschichtet werden, um dabei mitzuhelfen, zwischen der äußeren Schicht und dem äußeren Kern eine gute Klebung sicherzustellen. Wenn der Klebstoff oder dergleichen benutzt wird, wird er aus einer Halteeinheit 2720 entnommen und durch das Speiserohr 2721 zugeführt.
Die leichte Verfügbarkeit und die extrem geringen Kosten der brennbaren Abfallkomponenten für einen Benutzer des Verfahrens der Erfindung machen die Umwandlung solcher Komponenten in Brennprodukte für den gewerblichen Vertrieb ökonomisch interessant. In der Brennstoffunterphase 2800 werden brennbare Materialien aus der Phase II, wie zum Beispiel geringwertiges Papier, Holz und dergleichen mit geringwertigen Materialien kombiniert, die in der Unterphase 2200 für Kunststoffverfeinerung wiedergewonnen werden. Spezieller werden durch die Lösungsmittelveredelungsschritte, die zu der Abtrennung und Rückgewinnung von low density Polyethylen gehören, Paraffinverbindungen erzeugt als Ergebnis des teilweisen Abbaus des Polyethylens. Obwohl die Paraffine wenig direkten Materialwert auf dem gewerblichen Markt haben, enthalten Sie jedoch einen Wärmewert, und ihre physikalischen Eigenschaften gestatten es ihnen, zum Binden anderer brennbarer Materialien für die Erzeugung verdichteter Brennstoffprodukte benutzt zu werden. Materialien, wie zum Beispiel Papier, Holz oder andere Brennstoffe, werden mit den wiedergewonnenen Paraffinen vermischt und zur Bildung relativ dichter Blöcke zweckmäßiger Form komprimiert. Durch die Kompression schmelzen die Paraffine teilweise, wie sich das Gemisch verdichtet, und der sich ergebende Aufbau bzw. die Form wird gehalten, wenn man die Kompression aufhebt.
Organische Abfallbestandteile, die entweder ungeeignet sind für Mengen über die Erfordernisse für die Produktproduktion in anderen Unterphasen oder in diesen Mengen zur Verfügung stehen, können für die landwirtschaftliche Benutzung durch Kompostieren in der Unterphase 2900 vorbereitet werden. Herkömmliche Kompostiertechniken sind dem Fachmann auf dem betreffenden Sachgebiet bekannt und werden in dieser Unterphase des Verfahrens der Erfindung verwendet. Weil die Materialien, welche zu der Kompostiereinheit geführt sind, durch die Phase II verarbeitet wurden, sind die Probleme, die zu dem Einschließen gefährlicher Materialien in Festabfallkompost gehören, weitgehend vermieden, und die Qualität des sich ergebenden Kompostproduktes kann auf hohem Niveau gehalten werden,
Die Veraschungs-/Kraftanlageneinheit 3000 bietet einem Benutzer des Verfahrens der Erfindung die Möglichkeit, den Wärmewert von Abfallbestandteilen wiederzugewinnen, die für unverwendbare Mengen ungeeignet sind oder sonst in solchen erzeugt werden. Die Verwendung solcher Materialien als Brennstoff in einer äußerst leistungsfähigen und gut gesteuerten Veraschungseinheit für die Erzeugung von Dampf für Prozeßwärme und/oder Erzeugung von Elektrizität reduziert die Betriebskosten einer Einrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird, und verbessert die Gesamtleistung des Verfahrens. Die Ausgestaltung und der Betrieb einer solchen Veraschungs- /Kraftanlageneinheit zum Erreichen einer brauchbaren Verbrennung von Abfallmaterialien ohne merkliche Umweltnachteile liegen im Wissen des Fachmannes.
Zusätzlich zu den Variationen und Alternativen, die oben beschrieben sind, ist das Gesamtverfahren der Erfindung zur Modifikation besonderer Einrichtungen leicht geeignet, die speziell ausgestaltet sind, um besondere Bedürfnisse zu erfüllen. Es ist zum Beispiel beabsichtigt, daß die Verwendung vereinfachter Ausführungsformen des Verfahrens aus einer Vielzahl von Gründen vorteilhaft sein kann. Zwei vereinfachte Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung sind in den Fig. 21 und 22 zur Veranschaulichung dargestellt. Bei der Ausführungsform der Fig. 21 ist die ganze Phase II, oder die Trennphase, des Verfahrens weggelassen, und die Phase III ist auf die oben beschriebene Unterphase für die Verbundextrusion beschränkt. In dieser Ausführungsform werden behandelte Abfallmaterialien, die getrocknet und gemäß Phase I des Verfahren zu gleichmäßiger Teilchengröße zerkleinert sind, direkt einer Verbundextrusionsanlage zugeführt, wie zum Beispiel die in Fig. 19 veranschaulichte Einrichtung. Weil die Schritte der Materialtrennung der Phase 11 der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weggelassen sind, können das Kunststoffmaterial zur Bildung der äußeren Schicht des Verbundmaterials und das Kunstharz zur Benutzung als Binder in dem Kern der Einrichtung zugeführt werden. Das Kunststoffmaterial und der Kunstharz können aus einer dazugehörenden Einrichtung erhalten werden, welche die vollständige Ausführungsform der Erfindung durchführt, oder können aus anderen Quellen erhalten werden.
Bei der vereinfachten Ausführungsform der Fig. 22 wird eine Trennphase beschränkten Umfangs benutzt, um Materialien aus der Phase I in einen schweren Strom und einen leichten Strom zu trennen, und diese getrennten Ströme werden in eine Verbundextrusionseinrichtung eingeführt. Die Trennung der Materialien in leichte und schwere Komponenten ermöglicht es dem Benutzer der alternativen Ausführungsform der in Fig. 20 veranschaulichten Verbundextrusionseinrichtung, Verbundmaterialien mit Doppelkernen zu erzeugen. Wieder kann das Kunststoffmaterial für die äußere Schicht und das Kunstharz für den Kernbinder aus einer Einrichtung erhalten werden, welche eine umfassendere Ausführungsform der Erfindung durchführt, oder aus einer anderen zur Verfügung stehenden Quelle.
Es sei bemerkt, daß das Verfahren der Erfindung mit der dazugehörenden Flexibilität bei der Durchführung der Verfahrensschritte aufgebaut ist, um der Aufteilung der Phasen des Verfahrens in geographisch getrennte Anlagen entgegenzukommen und in ähnlicher Weise der physikalisch körperlichen Auftrennung der Schritte und Unterphasen des Verfahrens entgegenzukommen. Das Verfahren der Erfindung ist auch so aufgebaut, daß die anfängliche Konstruktion der Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in begrenztem Rahmen mit einer späteren Ausdehnung über die Hinzunahme von Phasen und/oder Unterphasen ermöglicht wird.
Als ein Beispiel kann eine Einrichtung für Phase I anfänglich aufgebaut sein, und behandelte Materialien können in Blöcke verdichtet und gelagert werden; eine Verbundextrusionseinrichtung der Phase III kann später aufgebaut werden, um sowohl die laufend verarbeiteten Materialien als auch die gespeicherten Materialien zu benutzen; eine Einrichtung für Phase II kann als nächstes aufgebaut werden, um die Materialien zu trennen; und andere Unterphasen der Phase III können dann hinzugefügt werden, alle unter einem umfassenden Plan einer Einlaufzeit einer Arbeitsweise, die es einem Benutzer erlaubt, eine sofortige Erleichterung der Festabfallprobleme zu beginnen und zu einem umfassenderen Verarbeiten fortzuschreiten, wie durch wirtschaftliche Faktoren und Notwendigkeiten gewährleistet ist.
Die vorstehenden Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsform und bestimmte alternative Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung und der Variationen desselben sowie die Beschreibungen der Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignet ist, sind dargestellt und haben nicht den Zweck der Beschränkung. Das Verfahren der Erfindung kann in verschiedener anderer Weise ergänzt, modifiziert und kombiniert werden und kann auch mit alternativen Vorrichtungsformen verwendet werden, die in der Lage sind, die Schritte des Verfahrens durchzuführen, ohne den Umfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von festem Abfallmaterial, Wiederaufbereiten seiner Materialbestandteile und Herstellen nützlicher Materialien von diesen mit folgenden Schritten:

mechanisches Zerkleinern des Abfallmaterials in Teilchen einer vorgewählten, im allgemeinen gleichförmigen Größe;

Trocknen des Abfallmaterials zum Entfernen von Feuchtigkeit aus diesem;

Zufügen einer ausreichenden Menge härtbaren Bindermaterials zu den Teilchen, um sie vollständig zu überziehen und zu umgeben und einen fließfähigen Schlamm zu bilden;

Einführen einer ausreichenden Menge des Schlammes in das innere eines hohlen Körpers mit einer im wesentlichen kontinuierlichen, umgebenden Wand zum Füllen des Inneren; und

Erlauben, daß das Bindermaterial zu einer festen Form aushärtet, wobei ein fester Kern von Teilchen aus festem Abfall erzeugt wird, welcher durch einen festen Binder umgeben und in diesem eingekapselt wird..

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mechanische Reduzieren des Abfallmaterials zu Teilchen einer vorgewählten, im allgemeinen gleichförmigen Größe die Schritte aufweist:

Zerkleinern des festen Abfalls zur Reduzierung der Maße der in diesem eingeschlossenen Gegenstände; und

Mahlen des festen Abfalls in Teilchen von im allgemeinen gleichförmigem, körperlichem Maß.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der hohle Körper aus einem Kunststoffmaterial durch kontinuierliche Extrusion des Kunststoffmaterials aus einem Extrusionswerkzeug (2703) gebildet wird; und

das Einführen des Schlammes in das Innere eines hohlen Körpers durch Pumpen des Schlammes in das Innere des Körpers gleichzeitig mit der Extrusion des Körpers durchgeführt wird, um das Innere zu füllen, wenn der Körper gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bindermaterial ein Gemisch aus flüssigem Kunstharz und eine ausreichende Menge Polymerisationskatalysator aufweist, um das Kunstharz zu polymerisieren.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Polymerisation des Kunstharzes als Ergebnis der Zugabe von Wärmeenergie zu diesem erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Teilchen aus festem Abfall mehr als 90 Volumenprozent des festen Kerns aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Teilchen des festen Abfalls etwa 95 Volumenprozent des festen Kerns aufweisen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Größe jedes der Teilchen des festen Abfalls im Bereich von etwa 3,175 mm (1/8 Zoll) bis etwa 6,350 mm (1/4 Z oll) liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 oder Anspruch 6, 7 oder 8, wenn auf Anspruch 4 oder 5 bezogen, wobei das Zugeben einer ausreichenden Menge flüssigen Kunstharzes und Katalysators zu den Teilchen, um die Teilchen ganz zu überziehen und zu umgeben und um einen fließfähigen Schlamm zu bilden, und das Einführen einer ausreichenden Menge des Schlammes in das Innere eines hohlen Körpers, welcher eine im wesentlichen kontinuierliche, umgebende Wand hat, um das Innere zu füllen, durch eine zusammengesetzte Extrusionsvorrichtung durchgeführt werden, welche aufweist:

eine Extrusionseinheit (2705) für Kunststoffmaterial, welche einen Behälter hat für die Aufnahme und das Halten des Kunststoffmaterials, eine Leitung für das Kunststoffmaterial, um geschmolzenes Kunststoffmaterial aus dem Behälter durch die Leitung zu fördern, einen Schneckenbohrer (2701) zum Hindurchdrücken geschmolzenen Kunststoffmaterials durch die Leitung und Heizmittel hat zum Erwärmen des Kunststoffmaterials in dem Behälter zu einem geschmolzenen Zustand;

eine Extrusionswerkzeugeinheit (2703) für die Extrusion des Kunststoffes zum Bilden des hohlen Körpers, einschließlich eines Werkzeugauslasses in dem Querschnittsaufbau des hohlen Körpers für den Durchgang des fließfähigen Kunststoffmaterials durch diesen, um den hohlen Körper zu bilden, und einen Verteiler, der mit der Leitung der Extrusionseinheit für das Kunststoffmaterial und mit dem Werkzeugauslaß verbunden ist, um fließfähiges Kunststoffmaterial zwischen diesen zu fördern;

eine Misch- und Pumpeinheit (2706) für das Kernmaterial mit einem Behälter zur Aufnahme von Teilchen des festen Materials in diesem, einen Schneckenbohrer zum Mischen des Materials in dem Behälter und Pumpen des Materials aus dem Behälter;

eine Harzeinlaßleitung (2714) zum Einführen katalytisch behandelten, flüssigen Harzes zu der Misch- und Pumpeinheit für das Kernmaterial zum Vermischen der Teilchen des festen Materials; und

ein Zuführrohr (2704}, welches mit der Misch- und Pumpeinheit für das Kernmaterial verbunden ist und sich durch die Extrusionswerkzeugeinheit konzentrisch mit dem Werkzeugauslaß erstreckt, um gemischte Teilchen des festen Materials und des katalytisch behandelten, flüssigen Harzes aus der Misch- und Pumpeinheit für Kernmaterial durch die Extrusionswerkzeugeinheit und das Innere des hohlen Körpers zu fördern, wenn der hohle Körper gebildet wird, um in diesem den festen inneren Kern auf eine Polymerisation des flüssigen Harzes zu bilden.

10. Vorrichtung zum Behandeln festen Abfallmaterials, Wiederaufbereiten dessen Materialbestandteile und Erzeugen nützlicher Materialien aus diesem mit:

mechanischen Mitteln (300) zum Zerkleinern des Abfallmaterials in Teilchen einer vorgewählten, im allgemeinen gleichmäßigen Größe;

Trocknungsmitteln (400) zum Entfernen von Feuchtigkeit aus dem Abfallmaterial; und

zusammengesetzten Materialproduktionsmitteln (2700) zum Hinzugeben einer ausreichenden Menge härtbaren Bindermaterials zu den Teilchen, um diese ganz zu überziehen und zu umgeben und einen fließfähigen Schlamm zu bilden, und zum Einführen einer ausreichenden Menge des Schlammes in das Innere eines hohlen Körpers mit einer im wesentlichen kontinuierlichen, umgebenden Wand, um das Innere zu füllen, wobei das Bindermaterial zu einer festen Form aushärtet und einen festen Kern von Teilchen festen Abfalls erzeugt, welche durch einen festen Binder umgeben und in diesem eingekapselt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das mechanische Mittel (300) zum Zerkleinern des Kunststoffmaterials in Teilchen vorgewählter, im allgemeinen gleichmäßiger Größe ferner aufweist:

Mittel zum Zerkleinern des festen Abfalls, um die Maße der darin eingeschlossenen Gegenstände zu reduzieren; und

Mittel zum Mahlen des festen Abfalls in Teilchen von im allgemeinen gleichmäßigem, körperlichem Maß.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, ferner mit:

Extrusionswerkzeugmitteln (2703) zur Bildung des hohlen Körpers aus einem Kunststoffmaterial durch kontinuierliche Extrusion; und

Pumpmitteln (2712) zum Pumpen des Schlammes in das Innere des Körpers gleichzeitig mit der Extrusion des Körpers, um das Innere des Körpers zu füllen, wenn der Körper gebildet wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das zusammengesetzte Materialproduktionsmittel (2700) ferner aufweist:

eine Extrusionseinheit (2705) für Kunststoffmaterial mit einem Behälter zum Aufnehmen und Halten von Kunststoffmaterial, eine Leitung für Kunststoffmaterial, um geschmolzenen Kunststoff aus dem Behälter durch die Leitung zu fördern, einen Schneckenbohrer (2701) zum Drücken geschmolzenen Kunststoffmaterials aus dem Behälter durch die Leitung und Heizmittel zum Erwärmen des Kunststoffmaterials in dem Behälter zu einem geschmolzenen Zustand;

eine Extrusionswerkzeugeinheit (2703) für die Extrusion des Kunststoffes zur Bildung des hohlen Körpers, einschließlich einem Werkzeugauslaß in dem Querschnittsaufbau des hohlen Körpers für den Durchgang des fließfähigen Kunststoffmaterials durch diesen, um den hohlen Körper zu bilden, und einen Verteiler, der mit der Leitung der Kunststoffmaterialextrusionseinheit für das Kunststoffmaterial verbunden ist und mit dem Werkzeugauslaß verbunden ist, um das fließfähige Kunststoffmaterial dazwischen zu fördern; eine Misch- und Pumpeinheit (2706) für das Kernmaterial, einschließlich einem Behälter zur Aufnahme von Teilchen des festen Materials in diesem, einem Schneckenbohrer zum Mischen des Materials in dem Behälter und Pumpen des Materials aus dem Behälter;

eine Harzeinlaßleitung (2714) zum Einführen des katalytisch behandelten flüssigen Harzes zu der Misch- und Pumpeinheit für das Kernmaterial zum Vermischen mit den Teilchen festen Materials;

ein Zuführrohr (2704), welches mit der Misch- und Pumpeinheit für das Kernmaterial verbunden ist und sich durch die Extrusionswerkzeugeinheit konzentrisch zu dem Werkzeugauslaß erstreckt, um gemischte Teilchen festen Materials und katalytisch behandelten, flüssigen Harz aus der Misch- und Pumpeinheit für Kernmaterial durch die Extrusionswerkzeugeinheit und in das Innere des hohlen Körpers zu fördern, wenn der hohle Körper gebildet wird, um auf die Polymerisation des flüssigen Harzes in diesem den festen inneren Kern zu bilden.