DE19708458C2 - Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen und die Verwendung des nach dem Verfahren hergestellten Produktes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen, die bei der Aufarbeitung insbesondere der Zellulosegewinnung aus papierhaltigen Wertstoffen anfal­ len, sowie Verwendungsvorschläge für das nach dem Ver­ fahren hergestellte Produkt.

Verpackungsmaterialien aus Industrie und Haushalt wer­ den in Ständig wachsendem Umfang erfaßt und einer Wie­ deraufbereitung zugeführt. Soweit das vorsortierte Materia­ lien aus einem einheitlichen Rohstoff wie Glas oder Altpa­ pier betrifft, bereitet die Weiterverwendung in der Regel keine Schwierigkeiten. Problematisch sind jedoch die Viel­ stoffgemische, die Anteile von Metall, Kunststoff und Pa­ pier enthalten. Während die Eisenmetallbestandteile relativ leicht durch Magnetabscheidung selektiert werden können, bereiten die nach dem Aussondern der Schrottbestandteile übrig bleibenden Gemische aus Papier, Kunststoffen, Texti­ lien und metallischen Resten wie z. B. Alufolie größere Schwierigkeiten. Um hier von einer reinen Deponierungslö­ sung abzukommen wurde bereits eine größere Anzahl von Verfahren vorgeschlagen, die versuchen das ge­ samte Gemisch zu zerkleinern und zu Formkörpern zu ver­ pressen. So beschreibt die DE OS 35 01 139 ein "Verfahren zur Herstellung von Formkörpern", indem nicht wiederver­ wendbare Kunststoffabfälle einem Recycling zugeführt werden. Diese Abfallmaterialien werden in bestimmten Mengenverhältnissen und unter bestimmten Bedingungen miteinander vermischt, aufgemahlen und im weiteren extru­ diert. Als Bedingungen wird genannt:

• - Ein Verhältnis von Thermoplaste zu Polyethylen = 15...25 : 85...75.
• - Das Trocknen erfolgt unter Durchwirbeln.
• - Das Material wird bei 175.." 180°C im Extruder er­ weicht und durch eine Düse mit d = 20 mm in eine Form gepreßt.

Im Extruder erfolgt eventuell eine Armierung.

Diesem Verfahren sind durch die genannten hohen Poly­ ethylenanteile enge Grenzen gesetzt.

Die DE OS 21 45 310 schlägt vor, Kunststoff- und Papier­ abfälle gemeinsam zu zerkleinern. Im weiteren erfolgt eine geeignete Umhüllung der gewonnenen Partikel, vorzugs­ weise durch Zement.

Gemäß der DE OS 23 20 989 soll Hausmüll mit Zuschlä­ gen versetzt werden, die nach Beendigung des Schüttvor­ ganges erstarren und in Gefäße eingeschüttet werden. Eine andere Form der Verarbeitung von Haushaltsabfällen be­ schreibt die DE OS 23 20 995. Hier wird der zu verarbei­ tende Müll durch Vermischung mit einem Kolloidbrei zu ei­ ner plastischen Masse beschrieben. Der Anteil des Kolloid­ breis betrage zwischen 10 und 50%. Der Müll wird vor der Verarbeitung durch Windsichter geleitet, ausgesonderte leichtere Teile werden zunächst einem Reißwolf aufgegeben und anschließend mit den übrigen Teilen in einen Koller durch Zerteilen oder Zerquetschen umstrukturiert. Die ent­ standene plastische Masse läßt man zu Formkörpern erstar­ ren.

Hierbei geht jedoch ein großer Teil verwertbarer Stoffe verloren, da die Bildung der Formkörper lediglich der Erzie­ lung einer dichteren Packung auf der Deponie dient.

Bei dem derzeit angewandten System der Sortierung von Abfallstoffen aus dem als "Duales System" bekannten Wie­ derverwertungssystem von Wertstoffen oder aus der Papier­ industrie fallen Papierreststoffe, Kunststoffe, Textilien und metallische Reste wie z. B. Alufolie an. Von diesen werden durch physikalische Sortierung lediglich die Papierrest­ stoffe wiedergewonnen.

Bei der nachfolgenden Windsichtung werden die leichte­ ren Teile abtrennt, während die schwereren übrig bleiben. Diese bestehen zu einem hohen Anteil aus Folien verschie­ dener Kunststoffe und werden als Spuckstoffe bezeichnet.

Diese Spuckstoffe gelten als Abfall und müssen entsorgt werden. Hierzu stehen derzeit als Entsorgungswege die Thermische Verwertung, die Kompostierung und die Depo­ nierung auf öffentlichen Deponien zur Verfügung.

Aufgrund des Wasseranteils und des großen Kunststoff­ anteils ist die Verbrennung nicht problemlos. Bei der Ver­ brennung stellt der große Chlorgehalt von z. B. Folien, PCB und eventuelle Dioxinbildung ein Umweltproblem dar. Au­ ßerdem sind die hohen Kosten einer thermischen Verwer­ tung als Nachteil zu benennen.

Kompostiert werden nur Papierreststoffe mit einem Pa­ pieranteil von ca. 80%. Der große Nachteil dieses Verfah­ rens ist, daß im Verhältnis zum Papier noch eine größere Menge von Boden oder Klärschlamm hinzugefügt werden muß. Daraus ergibt sich dann eine sehr geringe Menge von Papier, die kompostiert wird. Aufgrund des großen Anteils von Kunststoffen in den Spuckstoffen sind diese nicht kom­ postierbar, eine Verrottung findet nicht statt.

Da außerdem in vielen Fällen die Möglichkeit besteht, den verrottbaren Zelluloseanteil durch chemische Behand­ lung zu reduzieren, und andererseits die Kunststoffanteile in dem entstehenden Kompost eine unbeschränkte Verwen­ dung verhindern, ist der Anwendungsbereich dieser Beseiti­ gungstechnologie sehr stark eingeschränkt und ebenfalls un­ wirtschaftlich.

Die Spuckstoffe sind in den meisten Fällen für die Haus­ mülldeponie deklariert.

Da einerseits die Kapazität der Deponien begrenzt ist zum anderen dadurch Wertstoffe der Wirtschaft verlorengehen kann auch dieser Entsorgungsweg keine Dauerlösung sein.

Hierzu wurde bereits vorgeschlagen, die Spuckstoffe in­ tensiv mit einem Olefingemisch, insbesondere Altöl in ei­ nem Verhältnis von Spuckstoff zu Olefingemisch von 5 : 1 bis 2 : 1, vorzugsweise 7 : 2 bis 5 : 2 zu einer homogenen Suspension zu vermischen, dieses Gemisch einer Wärmebe­ handlung bei Temperaturen von 200°C bis 500°C, vorzugs­ weise 250°C bis 300°C unterzogen und durch Abkühlung zu verfestigen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein einfacheres Ver­ fahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen, die bei der Auf­ arbeitung insbesondere der Zellulosegewinnung aus papier­ haltigen Wertstoffen anfallen, sowie Verwendungsmöglich­ keiten für das nach dem Verfahren hergestellte Produkt vor­ zuschlagen, bei dem die in den Spuckstoffen enthaltenen Wertstoffe einer weiteren effektiven Verwertung zugeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spuckstoffe mit stickstoffhaltigen Abprodukten und/oder einer mineralischen calziumoxidhaltigen Kompo­ nente gemischt werden. Das Mischungsverhältnis von Spuckstoff mit stickstoffhaltigen Abprodukten und/oder ei­ ner mineralischen calziumoxidhaltigen Komponente kann dabei von 5 : 1 bis 2 : 1, vorzugsweise 7 : 2 bis 5 : 2 variiert werden und ist sowohl vom beabsichtigten Verwendungs­ zweck, als auch vom Kunststoffgehalt der Spuckstoffe ab­ hängig. Es wird insbesondere vom Anteil chlorhaltiger Kunststoffe bestimmt. Dabei dienen sowohl Calziumoxid als auch die bei der Zersetzung der stickstoffhaltigen Abpro­ dukte freigesetzten Amine und Ammoniumverbindungen der Bindung und damit Neutralisierung von Cl-Ionen.

Die Mischung von Spuckstoffen und stickstoffhaltigen Abprodukten und/oder einer mineralischen calziumoxidhal­ tigen Komponente wird in beispielsweise in einem beheiz­ ten Mischer auf Temperaturen von 100 bis 500°C erhitzt. Dabei ist der zu wählende Temperaturbereich ebenfalls von den im Spuckstoff überwiegend vorhandenen Kunststoffen, dem Mischungsverhältnis beider Substanzen und vom Ver­ wendungszweck abhängig.

Die Verarbeitungstemperatur muß, ebenso wie das Mi­ schungsverhältnis, demzufolge gegebenenfalls bei der Hin­ zunahme von Substanzen aus neuen Aufkommensquellen neu optimiert werden. Ein Temperaturbereich zwischen 250-450°C wird jedoch als optimal angesehen.

Die Erhitzung kann sowohl während des Homogenisie­ rungsvorgang als auch im Anschluß daran vorgenommen werden.

Insbesondere für die Herstellung eines Produktes mit grö­ ßerer mechanischer Festigkeit wird gemäß vorliegender Er­ findung vorgeschlagen, der Mischung mineralische Kompo­ nenten mit überwiegend körniger Struktur wie beispiels­ weise Zement, Kies oder Splitt beizumischen.

Auch hier bietet sich weiterhin die Verwendung von Ab­ produkten an. Als hervorragendes Beispielsei hier der Ein­ satz von Kraftwerksasche oder Glasmehl genannt.

Zur Homogenisierung der Mischung sind alle Arten von Mahlwerken geeignet. Wie leicht einzusehen, sind natürlich Mahlwerke mit kontinuierlichem Materialdurchsatz vorzu­ ziehen.

Insbesondere bei der Verarbeitung ohne Mineralstoffzu­ satz, aber auch bei feinkörnigen mineralischen Zuschlagst­ offen kann Mischung und Erhitzung in beheizten Extrudern erfolgen.

Aufgrund der Erhitzung schmelzen die in den Spuckstof­ fen enthaltenen Kunststoffe auf und Umhüllen die Mineral­ stoffpartikel. Zellulosepartikel und andere leicht zersetzli­ che Substanzen werden bei entsprechend hohen Temperatu­ ren unter Freisetzung brennbarer Gase zersetzt.

Das gegebenenfalls entstehende Abgas kann dabei zur Er­ zeugung der für das Verfahren benötigten Wärme genutzt werden.

Durch diese Möglichkeit kann ein Energiekreislauf ge­ schaffen werden was eine weitere Kostenersparnis ergibt.

Nach Erreichen des gewünschten Aufschlußgrades wird das Produkt an der Luft abgekühlt.

Hierbei entsteht als Endprodukt ein dunkelbraun bis schwarzes hartes Produkt, welches man als Baumaterial im Straßenbau verwenden kann.

Das Verfahren wird im folgenden anhand der Ausfüh­ rungsbeispiele 1 bis 3 erläutert. Siehe auch Fig. 1.

Beispiel 1

Die Spuckstoffe, werden grob zerkleinert und über eine Spuckstoffzuführung 1 einem beheizten Reaktor 7 zuge­ führt. Mit einer Zuschlagstoffzuführung 2 ebenfalls auf der Oberseite des Reaktorraumes 7 angeordneten werden defi­ nierte Zuschlagstoffmengen zugemischt. Für die Beschic­ kung des Reaktorraumes 7 in einem gezielten Mischungs­ verhältnis sind Spuckstoffzuführung 1 und Zuschlagstoffzu­ führungen 2 als Schneckenförderer ausgeführt sind und wei­ sen Steuerungselemente auf, die gestatten, das die Menge des eingetragenen Spuckstoffes und das Verhältnis des ein­ getragenen Spuckstoffes zu dem oder den Zuschlagstoffen einzustellen. Je nach Einsatzzweck des Endproduktes wer­ den als Zuschlagstoff stickstoffhaltige organische Abfälle oder calziumoxidhaltige Mineralien in einer Menge zuge­ mischt, die die vollständige Bindung des im Spuckstoff ent­ haltenen Chlors erlauben. Durch die im Reaktorraum 7 an­ geordnete der Transport- und Mischschnecke 8 werden beide Komponenten im Reaktor innig gemischt und zum Produktausfallschacht 14 gefördert. Um die Durchmischung zu verbessern sind an der Transport- und Mischschnecke 8 Mischpaddel 9 befestigt.

Zur Heizung ist der Mantel des Reaktorraumes 7 von ei­ nem Heizmantel 10 umschlossen.

Auf der Oberseite des Reaktorraumes 7 münden drei Ver­ fahrensgasableitungen 4 ein.

Um die bei der thermischen Zersetzung der Spuckstoff- /Zuschlagstoffmischung entstehenden Gase einer Wirt­ schaftlichen Verwertung zuführen zu können, wird die Ver­ fahrensgasableitung 4 unter Zwischenschaltung eines Kon­ densatabscheiders 5 mit einem Gaswäscher 6 verbunden. Ein Teil des aus dem Gaswäscher 6 austretenden Verfah­ rensabgases wird über einen den Produktausfallschacht 14 umschließenden Wärmetauscher 15 zum Brenner 11 geführt durch den der den Reaktorraum 7 umschließende Heizman­ tel 10 beheizt wird.

Durch die im Heizmantel 7 verbrannten Abgase wird die Mischung im Verlaufe des 30 min. dauernden Durchlaufs auf 450°C erhitzt. Dadurch entsteht ein schwarzes, körniges Produkt, das als Zuschlag für bitumenhaltige Straßenbeläge verwendet werden kann. Die Verbrennungsabgase werden aus dem Heizmantel über einen Abgasanschluß 3 abgeführt und können nach einer Wärmerückgewinnung in die Um­ welt entlassen werden.

Beispiel 2

Spuckstoffe, die bei der Zellulosegewinnung aus papier­ haltigen Wertstoffen anfallen werden mit stickstoffhaltigen Abprodukten und/oder einer mineralischen calziumoxidhal­ tigen Komponente in einem Verhältnis von Spuckstoff zu Mineralstoffen von 5 : 2 in einem Mischer zu einer homoge­ nen Suspension vermischt. Dieses Gemisch wird in einem Autoklaven unter weiterem Rühren auf eine Temperatur von 250°C erhitzt. Die Mischung wird in einem Extruder zu zy­ lindrischen Pellets mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 30 mm verpreßt und durch Abkühlung ver­ festigt.

Die bei der Erhitzung auftretende Abgase werden aufge­ fangen und dem Heizgas für den Autoklaven beigemischt.

Die Pellets werden als Heizmaterial für eine Kohlefeue­ rungsanlage verwertet.

Beispiel 3

Einem Spuckstoff wird Kraftwerksasche in einem Ver­ hältnis von Spuckstoff zu Kraftwerksasche von 1 : 2 vor der Erhitzung auf 450°C beigemischt. Das körnige Produkt kann im Straßenbau als Zuschlagstoff verwendet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen, die bei der Aufarbeitung insbesondere der Zellulosegewin­ nung aus papierhaltigen Wertstoffen anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuckstoffe mit stickstoffhal­ tigen Abprodukten und/oder einer mineralischen calzi­ umoxidhaltigen Komponente gemischt, unter weiterer Durchmischung in einem Zeitraum 25 bis 60 min. in einer Durchlaufeinrichtung mit ansteigender Tempera­ tur einer Wärmebehandlung mit einer Endtemperatur von 200°C bis 500°C, vorzugsweise 300°C bis 450°C unterzogen und durch Abkühlung verfestigt wird.

2. Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Er­ hitzung auftretende Abgase aufgefangen und nach ei­ ner Gaswäsche mit alkalischem Waschmedium der Verwendung als Heizgas zugeführt werden.

3. Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Er­ hitzung entstehende Produkt während des Abkühlungs­ vorganges zu schüttfähigen Körpern, insbesondere Bri­ ketts geformt wird.

4. Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spuckstoff mineralische Füllstoffe in Form von Kraft­ werksasche, Kies, Splitt und/oder Mehl aus glasartigen Substanzen in einem Verhältnis von Spuckstoff zu Füllstoffen von 1 : 4 bis 3 : 2, vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 1 beigemischt werden.

5. Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spuck­ stoff vor der Erhitzung mineralische Füllstoffe beige­ mischt werden.

6. Verfahren zur Aufarbeitung von Spuckstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spuck­ stoff während der Erhitzung mineralische Füllstoffe beigemischt werden.

7. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen Produktes als Zuschlagstoff für die Bitu­ menherstellung.

8. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß ei­ nem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen Produktes als Fugendichtungsmaterial im Bau- und Straßenbau?

9. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß ei­ nem der Ansprüche 1 bis 6 erhaltenen Produktes als Zuschlagstoff oder Baumaterial im Straßenbau.

10. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß ei­ nem der Ansprüche 1 bis 6 erhaltenen Produktes als Brennstoff.