WO1991001817A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen eines stoffgemisches und verwendung der vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schlägt ein neues Trennverfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung und die Verwendung der Vorrichtung vor, für die Umweltgerechte Trennung verschiedener Stoffgemische, wobei neben dynamischen Kräften, insbesondere die Flächenpressung zwischen den zu sortierenden Körpern sowie einer nach innen nachgebenden Trommel (2) ausgenutzt werden. Flächendruckspezifisch schwere Körper (6) sinken in das Innere der Trommel (2) ein und werden an tieferer Stelle ausgeworfen. Flächendruckspezifisch leichte Teile (8, 9) werden dagegen von der Oberfläche der Trommel (2) abgewiesen und getrennt abgeführt. Dabei wird es erstmals mit unverhältnismässig einfachen Mitteln möglich, eine sehr hohe Trennqualität zu erreichen, selbst bei Körpern, die bis heute wirtschaftlich nur von Hand getrennt werden konnten. Ganz besonders wirksam ist die neue Erfindung für die Trennung von Wertstoffgemischen, den sogenannten 'Recyclables', besonders wenn es sich um sonst schwer zu trennende Fraktionen wie Muldengut handelt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Stoffgemisches und Verwendung der Vorrichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie die Verwendung der Vorrichtung zum umweltgerecht¬ en Trennen eines Stoffgemisches, z.Bsp. eines Wert- stoffgemisches (Recyclables) , in einzelne Stoffkompo¬ nenten unterschiedlicher Beschaffenheit, wobei das Stoffgemisch kontinuierlich einer rotierenden, nach innen nachgebenden Sortiertrommel zugeführt wird.

Stand der Technik

Bei der umweltgerechten Verarbeitung von z.Bsp. Wert- stoffgemisehen, Containermüll , hausmüllähnlichen Be¬ standteilen, stellt sich das Problem der möglichst ein¬ wandfreien Trennung von spezifischen Wertstoffkatego¬ rien. Sowohl der Siebtechnik wie der Lufttrenntechnik sind Grenzen gesetzt. Da bei den genannten Wertstoffen oft auch organische, stark haftende Anteile oder Fein¬ staubanteile auftreten, ist eine Trennung mit Luft bzw. Sieben mit den entsprechenden Nachteilen verbunden. In einzelnen Fällen ist nicht zu vermeiden, dass enorm unterschiedliches Sammelgut, z.Bsp. Muldengut, in leichte wiederverwertbare organische Komponenten und in schwere für Recyclables oder Deponien bestimmte Fraktionen zu sortieren sind.

In jüngster Zeit werden vermehrt Anstrengungen für ein möglichst vollkommenes Recycling, zumindest bei Glasge- fässen, Konservendosen, Aludosen, Plastikflaschen usw. gemacht. Die dabei neu entstehenden Materialströme sollen rationell separiert werden, damit die einzelnen Grundmaterialien wie Glas und Aluminium mit einem Mini¬ mum an Aufwand in die je anderen Verarbeitungszentren zurückgeführt werden können. Bei Glas wird ein mög- liehst geringer Glasbruch gefordert. Dies schliesst eine zu grosse Massierung aus. Die Konsequenz daraus sind viele Kleinanlagen, möglichst in der Nähe der Verbraucher.

Die gängige Praxis ist das Verlesen in verschiedene Stoffkategorien von Hand. Ein typisches Kennzeichen aller hochindustrialisierten Gesellschaften sind die hohen Kosten für alle Handarbeit. Der hohe erforder¬ liche Handarbeitsaufwand steht aber oft einem durch- schlagenden Erfolg für ein echtes Recycling im Wege.

In der US-PS Nr. 4 760 925 ist eine Lösung bekannt, bei der anschllessend an eine Vorseparierung durch ein SchrägförderBand das Gemisch in eine Schwerfraktion und in eine Leichtfraktion mit einer Bürstenwelle getrennt wird. Es Ist hier vorgesehen, dass schwere Teile unbe- einflusst durch die Bürstenbewegung direkt nach unten fallen. Versuche der Anmelderin ergaben nur eine unge¬ nügende res . variierende Trennqualität, wenn das Gut gleichsam an die Sortiertrommel frontal hingefördert, und die schwere Fraktion gegen den Bewegungssinn der Sortiertrommel aussortiert und die leichtere Fraktion um den Trommelradius überhoben und auf die andere Trommelseite geworfen wird.

Darstellung der.Erf.indu.ng

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, mit ein¬ fachen, kostengünstigen Betriebsmitteln bzw. der ent¬ sprechenden Verfahrenstechnik einen hohen Trenneffekt für verschiedenartige Stoffgemische zu erzielen. Weiter soll für den Betrieb möglichst wenig Energie aufgewen¬ det werden und die Bedienbarkeit durch wenig geschultes Personal möglich sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Stoffgemisch gleichsinnig zur Ober¬ flächenbewegung gerichtet auf die Sortiertrommel ge¬ führt und im Bewegungssinn der Sortiertrommel in Frak¬ tionen aufgeteilt wird.

Zur Ueberraschung aller beteiligten Fachleute konnte bereits mit einer ersten, sehr einfach konzipierten Versuchseinrichtung eine unerwartet hohe Sortierqua¬ lität erreicht werden. Es war z.Bsp. nach wenigen Probeläufen möglich, ein Gemisch von Glasflaschen, Plastik- und Aludosen, so wie es in entsprechenden US-Sammelstellen anfällt, zu fast 1005. richtig in Glas und übrige Komponenten aufzuteilen. Für den Versuch wurde eine wie bei Autowaschanlagen bekannte Flieh- kraft-Trommelbürste eingesetzt. Der Energiebedarf für die Sortierung beträgt im Vergleich zu Luftsortier- Lösungsansätzen nur wenige Prozente. Bei erstmaligem Betrachten ^"des Versuchs fehlt dem Betrachter sogar das spontane Verständnis, weshalb ohne unmittelbar mit dem Auge erkennbaren Grund die Glasflasche im Umlaufsinn der Sortiertrommel absinkt und unten austritt, die Plastikflasche jedoch mit völliger Treffsicherheit abgewiesen und in einen anschliessenden Auffangbehälter bzw. auf ein entsprechendes Wegführelement geworfen wird. Durch die Erfindung ist erst erkannt worden, dass der Parameter der Flächenpressung für viele Sortier¬ probleme, besonders bei Körpern, die eine zum vornehe- rein nicht gestimmte Form aufweisen, eine neue ausge- zeichnete Sortiertechnik erlaubt, wenn die schweren Körper im wesentlichen radial und nicht tangential einsinken. Das Gewicht an sich, ebenso wie die Grosse spielt für die echte Flächenpress-Sortiertechnik nur noch eine sekundäre Rolle. Die Flächenpressung, resp. die entsprechende zentrifugale Eindringbehinderungs- kraft durch», die Rotation der Sortiertrommel erzeugte Dynamik einerseits sowie die dynamischen Wechselspiele zwischen den Borsten und den zu sortierenden Körpern anderseits sind vor allem verantwortlich für den Sortiererfolg. Die Aufteilung der Gemischkomponenten soll auf der Abwurfseite in Schleuderrichtung der Borsten der Fliehkrafttrommel stattfinden, weil nur so die Vielzahl der Borsten wirklich selektiv in ein Trennkraftspiel mit jedem Partikel des Gemisches ge- zwungen wird. Die eigentliche Trennung erfolgt zwischen flächendruckspezifisch leichten und schweren Körpern.

Bei einem weiteren Versuch musste ein durch Siebe vor¬ sortiertes Stoffgemisch als Muldengut in eine echani- sehe Fraktion sowie eine organische Fraktion aufgeteilt werden. Es konnte auch hier eine überraschend gute Trennqualität erreicht werden, besonders wenn zuvor das Stoffgemisch nur Teile kleiner als etwa Fussgrösse, z.Bsp. kleiner als 250 bis 300 mm enthielt.

Die Erfindung erlaubt verschiedene besonders bevorzugte Ausführungsgedanken.

Ganz besonders bevorzugt wird die Sortiertrommel als Fliehkrafttrommelbürste ausgebildet und die Nach¬ giebigkeit resp. Eindrückbarkeit der Sortiertrommel resp. der daraus resultierende Flächendruck durch ent¬ sprechende Wahl der Drehzahl und/oder der Bestückung der Sortiertrommel (mit Borsten) festgelegt. Mit der Länge der Borsten kann der grösst ögliche, abzutren¬ nende Körper bestimmt werden.

Bevorzugt wird ferner das Rohmaterial mit einem Zuführ- aggregat kontinuierlich auf den zylindrischen Mantel einer Sortiertrommel gespiesen. Dabei wird vorgeschla¬ gen, das Rohmaterial im oben liegenden Bereich der Sortiertrommel, besonders bevorzugt im zuhöchst liegen¬ den Bereich, aufzugeben.

Je nach Materialgemisch wird die Sortierqualität er¬ höht, indem das zu trennende Gut mit mehr tangentialer Komponente in Bezug auf die Sortiertrommel oder mit mehr radialer Komponente aufgegeben wird. Die bisheri- gen Versuche haben gezeigt, dass das Rohmaterial auf dem Zuführaggregat auf etwa 10 bis 30*, bevorzugt 10 bis 25* der Umfangsgeschwindigkeit der Sortiertrommel vorbeschleunigt werden soll. Weiterhin ist erkannt worden, dass die Sortiertrommel eine starke, ausrichtbare Luftströmung erzeugt. Diese kann für die Abtrennung einer weiteren Leichtfraktion wie Papierstücke, Fäden, Schnüre usw. ausgenutzt wer¬ den. Gleichzeitig verhindert die Luftströmung mit gros- ser Sicherheit das Umwickeln der Sortiertrommel mit Schnüren und dergleichen, sodass eine sehr hohe Betriebssicherheit erreicht werden kann.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Trennen eines Stoffgemisches in einzelne Stoffkompo- nenten wie zuvor beschrieben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Speiseeinrichtung zur kontinuierlichen Aufgabe des Stoffgemisches in einen oberen Sektor, bevorzugt ent¬ sprechend (im Querschnitt betrachtet) 11.00 - 14.00, ganz besonders bevorzugt zwischen 12.00 und 13.00 einer Uhr, in Richtung der Oberflächenbewegung der Sortier- trommel aufweist. Bevorzugt wird eine Leichtteilabfüh- rung abwurfseitig etwa auf der Höhe der Trommeldreh- achse und eine Schwerteilabführung in dem unten an- schliessenden Quadranten angeordnet.

Es wird bevorzugt, die Sortiertrommel als Fliehkraft- Trommelbürste auszubilden; z.Bsp. im Falle der Verwen¬ dung einer Waschbürste für Autowaschanlagen bildet sich der Trσmmeleffekt erst im Betriebszustand aus. Im Stillstand hängen die Borsten nach unten. Durch die bei der Rotation entstehende Fliehkraft sowie der Wahl der Anzahl und der Qualität der Borsten wird das Wider¬ standsverhalten für das Eindringen von Körpern in das Innere der Trommel festgelegt. Die Wegweiskraft jeder rotierenden Bürste sowie die sich einstellende Luft¬ strömung ergeben den Impuls für die Wegweisung der flächendruckspezifisch leichteren Teile.

Besonders bevorzugt wird die Stoffgemischzuführung als Band, bzw. Beschleunigungsband, ganz besonders bevor¬ zugt mit vorgeschaltetem Sieb oder als Stabkettenrost- förderer oder als stationäres Sieb, insbesondere als Stangensieb ausgebildet.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Fördergeschwin¬ digkeit der Speiseeinrichtung 0,5 bis 2 m/sec. bevoi— zugt 1,2 bis 1,5 m/sec und die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 5 bis 15 m/sec, bevorzugt 7 bis 10 m/sec beträgt, bei einem Durchmesser von 1 bis 1,5 m.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Fliehkrafttrommelbürste zur Sortierung von bevorzugt über Siebe vorsortierten Stoffgemisehen wie Contai- nermüll , so z.Bsp. gemischte Baustellenabf lle, Strassenaufbruch, Baustoffresten und hausmüllähnliehern Sammelgut, wobei die Schwerfraktion im wesentlichen mineralische Bestandteile und die Leichtfraktion im wesentlichen die organischen Materialien enthält.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand von drei Ausführungs¬ beispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausfüh¬ rungsbeispiel Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform für Containermüll

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die zusätzliche Absaugung einer Leichtfraktion wie Folien, Papier usw.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen. Das Stoffgemisch 11 wird über eine Speiseeinrichtung 1 direkt einer Sortiertrommel 2 übergeben. Die Sortier- trommel 2 wird über eine Welle 3 angetrieben. An der Welle 3 sind Borsten 4 befestigt, welche durch die Rotation der Welle 3 resp. die dabei wirkende Zentri¬ fugalkraft zu einer zylindrischen Form 5 gebracht werden. Auf Grund einer viel höheren Flächenpressung sinken Glasflaschen 6 in das Innere der Trommel ein, wie mit der Flasche 6' sowie 6'' dargestellt ist. Die Flasche 6' * wird unterhalb der Sortiertrommel 1 auf ein Abführband 7 für Schwergut 15 übergeben, und einem entsprechenden Sammler zugeführt. Körper, die beim Auf- treffen auf die Sortiertrommel 2 nur eine geringe Flä¬ chenpressung ausüben, wie Aludosen, Plastikflaschen, werden von der TrommelOberfläche beim Auftreten auf die Borsten 4 von diesen tangential abgewiesen, siehe Alu¬ dose 8, 8A bzw. 8'' und Plastikflasche 9, 9'. Diese werden über ein zweites Abführband 10 einem Sammler für Mittelgut 16 übergeben.

Das Stoffgemisch 11 wird gemäss Fig. 1 in drei Fraktio¬ nen aufgeteilt. Das Schwergut 15 enthält alle Körper, die eine grosse Flächenpressung auf die Sortiertrommel 2 ausüben, wie Glasflaschen, volle Metallkörper oder z.Bsp. würden auch grössere Steine in dem Stoffgemisch mit der Schwerfraktion 15 ausgeschieden. Das Mittelgut 16 enthält alle leichten Hohlkörper wie Aludosen und Plastikflaschen. Eisenmetallene Konservendosen können dabei über Magnetausscheider sei es vor oder nach der Sortiertrommel ausgelesen werden.

Jeglicher Feinanteil in dem Stoffgemisch, insbesondere auch Glasbruch, wird vor der Sortiertrommel 2 durch eine als Stabkettenrostförderer 12 ausgebildete Speise¬ einrichtung 1 abgesiebt und über einen Trichter 13 sowie einem Bandförderer 14 einem Sammler für Feingut 17 zugeführt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Sortiereinrichtung für Containermüll mit hausmüllähnlichen Bestandteilen. Wichtig bei dem Containermüll ist eine Vorklassierung des Rohstoffgemisches. Das Rohstoffgemisch wird konti¬ nuierlich über ein Zuführband 20 auf ein Siebsystem bzw. einer Siebstufe 21 übergeben. Ein oberes, bzw. vorangehendes Grobsieb 22 entfernt alle Teile, z.Bsp. grösser als Fussgrösse, bzw. grösser als 250 bis 350 mm, z.Bsp. grosse Steinbrocken, grössere Holzstücke usw. Der Abstoss des Grobsiebes 22 wird als Grobgut 23 direkt über ein Band 24 ausgeschieden. Feingut 17 fällt sowohl durch das Grobsieb 22 wie auch durch ein darun¬ ter angeordnetes Feinsieb 25 und wird über den Trichter 13 und einen Bandförderer 14 ausgetragen.

Die Mittelfraktion des Rohstoffgemisches wird als Ab¬ stoss der Siebstufe 21 einem Beschleunigungsband 26 übergeben. Je nach Anwendungsfall ist es vorgesehen, das BeschTeunigungsband 26 mit einem nicht dargestell¬ ten, verstellbaren Antriebsmotor zu versehen, damit die Fördergeschwindigkeit des Stoffgemisches in dem Bereich der Auftreffstelle auf die Sortiertrommel 2 spezifisch wählbar ist. Das unabhängig von der Vorbehandlung betreibbare Beschleunigungsband 26 gibt in jedem Fall die Möglichkeit einer definierten Speisung des Stoffge¬ misches auf die Sortiertrommel 2. Es ist auch möglich, zusätzliche Ausrichthilfen bei dem Beschleunigungsband 26 anzubringen, damit zumindest die schwer zu sortie¬ renden Teile in- optimaler Richtung und Lage auf die Sortiertrommel 2 auftreffen. Steine und dergleichen als Schwergut 15 mit einer* grossen Flächenpressung sinken in die Sortiertrommel 2 ein und werden nach unten über das Abführband 7 abgeführt. Mittelgut 16, das vorwie¬ gend organische Komponenten enthält wird über das Abführband 10 ausgetragen.

Die Fig. 32eigt einen weiteren Ausgestaltungsgedanken. Im Unterschied zu den Figuren 1 und 2 wird gemäss Fig. 3 zusätzlich noch Leichtgut 30, z.Bsp. Papierstücke, kleinste Plastikstücke und ähnliches über eine Aspira¬ tion 31 abgesogen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum umweltgerechten Trennen eines Stoff¬ gemisches, z.Bsp. eines Wertstoffgemisches (Recycla- bles) in einzelne Stoffkomponenten unterschiedlicher Beschaffenheit, wobei das Stoffgemisch kontinuierlich auf eine rotierende, nach innen nachgebende Trommel gespiesen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Stoffgemisch (11) gleichsinnig zur Oberflä¬ chenbewegung gerichtet auf die Sortiertrommel (2) ge¬ führt und im Bewegungssinn der Sortiertrommel (2) in Fraktionen aufgeteilt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Abhängigkeit der Flächenpressung eine Fraktion gleichsinnig mit der Trommelbewegung in die Sortier¬ trommel (2) einsinkt und bevorzugt nach unten abgegeben und eine zweite Fraktion von der Sortiertrommel (2) tangential abgewiesen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sortiertrommel (2) als Fliehkrafttrommelbürste ausgebildet ist und die Nachgiebigkeit resp. resultie¬ rende Flächendruck durch entsprechende Wahl der Dreh¬ zahl und/oder der Bestückung der Sortiertrommel (2) mit Borsten (4) und dergleichen festgelegt wird, und im Be¬ triebszustand eine zylindrische Form annimmt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Stoffgemisch (11) im zuhöchst liegenden Be¬ reich der Sortiertrommel (2) aufgegeben wird, und der Sortiertrommel (2) bevorzugt ein Klassiersiebsystem vorgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Stoffgemisch (11) auf einer Speiseeinrichtung

(1) mit tangentialer Komponente auf die Sortiertrommel

(2) aufgegeben wird und auf etwa 10 bis 30*, bevorzugt 10 bis 25* der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel vorbeschleunigt wird.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch die Sortiertrommel (2) eine Luftströmung erzeugt wird, und diese zur Abtrennung einer weiteren Leichtfraktion genutzt wird.

7. Vorrichtung zum Trennen eines Stoffgemisches in einzelne Stoffkomponenten auf einer nach innen nach¬ gebenden Sortiertrommel, insbesondere nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie eine Speiseeinrichtung (1) zur kontinuier- liehen Aufgabe des Stoffgemisches (11) in einen oberen Sektor, bevorzugt entsprechend 11.00 - 14.00, ganz be¬ sonders bevorzugt zwischen 12.00 und 13.00 einer Uhr, in Richtung der Oberflächenbewegung der Sortiertrommel (2) aufweist.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass ein Abführband für Leichtgut (10) etwa auf der Höhe der Trommeldrehachse bzw. Welle (3) und ein Ab¬ führband für Schwergut (7) in dem anschliessenden Quadranten angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sortiertrommel (2) als Fliehkrafttrommelbürste ausgebildet ist und eine zylindrische Form aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sortiertrommel (2) ein Klassiersystem voran¬ geschaltet ist zur Ausscheidung von Ueber- bzw. Unter- grössen.

11. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 7 bis

10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Speiseeinrichtung (1) als Stoffgemisch- Beschleunigungselement ausgebildet ist, bevorzugt mit freier Wählbarkeit einer definierten Aufgaberichtung und/oder Geschwindigkeit.

12. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 8 bis

11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Speiseeinrichtung (1) als Bandförderer oder als Stabkettenrostförderer oder als stationäres

Stangensiefc^ ausgebiIdet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Speiseeinrichtung (1) als Beschleunigungsband (26) ausgebildet ist mit einer Fördergeschwindigkeit bzw. Abwurfgeschwindigkeit von 0,5 bis 2 m/sec, be- vorzugt 1,2 bis 1,5 m/sec und die Umfangsgeschwin¬ digkeit der Sortiertrommel (2) 5 bis 15 m/sec, be¬ vorzugt 7 bis 10 m/sec beträgt, bei einem Durch¬ messer von 1 bis 1,5 m.

14. Verwendung einer Fliehkrafttrommelbürste zur Soi— tierung von bevorzugt über Siebe vorsortierten Stoffge¬ mischen wie Containermüll , so z.Bsp. gemischte Baustel- lenabfälle, Strassenaufbruch, Baustoffresten und haus- müllähnlichem Sammelgut, wobei die Schwerfraktion im wesentlichen mineralische Bestandteile und die Leicht¬ fraktion im wesentlichen die organischen Materialien enthält.