DE3036000A1

DE3036000A1 - Verfahren zur umwandlung von mit polychloriertem biphenyl impraegnierten elektrotechnischen bauteilen in unschaedliche produkte

Info

Publication number: DE3036000A1
Application number: DE19803036000
Authority: DE
Inventors: Takehiko Yokosuka Kanagawa Masuda
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1981-07-02
Also published as: JPS6051873B2; US4304612A; JPS5687312A

Description

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Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines elektrotechnischen Bauteils, z.B. eines Aluminiumfolienkondensators, der aus einer Rolle von Aluminiumfolienleiter mit Isolierpapier,

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das mit polychloriertem Biphenyl (PCB) imprägniert ist, besteht, wodurch der elektrotechnische Bauteil in ein unschädliches Produkte umgewandelt wird.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um PCB selbst in ein unschädliches Material umzuwandeln. Solche Verfahren benutzen beispielsweise die thermische Zersetzung, radioaktive Zersetzung, fermentative Zersetzung, Reaktion mit Natriumhydroxid bei hoher Temperatur, Zersetzung durch Ultraviolett-Bestrahlung oder durch Hitze und ein Peroxid oder Schwefel. Dieses sind jedoch Methoden, die zur Behandlung von flüssigem PCB entwickelt wurden, und sie eignen sich_;ausgenommen Verfahren der thermischen Zersetzung, nicht zur Behandlung von PCB, das in eine solche Rolle von Metallfolie und Papier eingedrungen ist.

Die Stufe der thermischen Zersetzung in der Behandlung von mit PC3 imprägnierten technischen Bauteilen, um sie unschädlich zu machen, wird gewöhnlich angewandt, nachdem man Öl aus dem Produktkcrper abgelassen hat, den Körper falls erforderlich in Stacke zerschnitten hat und ihn dann gewaschen oder durch Destillation getrocknet hat.

Wenn die Stufe des Waschens oder der trockenen Destillation soweit vorangetrieben werden kann, daß im Körper des Produkts kein PCB zurückbleibt, ist keine weitere Wärmebehandlung erforderlich, bevor der Körper dem Abfall zugeführt oder in anderer Weise benutzt werden kann.

Es ist jedoch praktisch unmöglich, durch Waschen oder trockene Destillation die schädlichen Bestandteile vollständig aus der erwähnten Rolle von Metallfolie und Papier zu entfernen, sodaß eine anschließende Wärmebehandlungsstufe unvermeidlich ist. Für die vollständige thermische Zersetzung des PCB erfordert diese Stufe soweit bekannt ein Erhitzen auf eine Temperatur von 1200⁰C oder darüber, vorzugsweise 1400 C oder darüber.

Übliche Methoden zur Wärmebehandlung bei so hohen Temperaturen haben die folgenden Nachteile:

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1. Eine große und aufwendige Heizvorrichtung ist erforderlich. Das Erhitzen auf eine Temperatur von 1 20O⁰C oder darüber in einem elektrischen Ofen erfordert eine große Heizleistung und eine massive Wärmeisolation des Ofens. Bei Verwendung eines Gasofens ist eine groß dimensionierte Gas zuführung ixad Verbrennungseinrichtung erforderlich.

2. Hoht-r Verbrauch an elektrischer Energie oder Brennstoff. Notw. iviigerweise erfordert das Erhitzen auf eine hohe Temperatur eine große Menge elektrischer Energie oder von Bronnstoff und verursacht entsprechend hohe laufende Kosten der Behandlung.

3. Lanier Zeitaufwand für den Temperaturanstieg. Je höher die zu erreichende Temperatur ist, desto länger dauert es, bis sie erreicht wird. Das Verhältnis zwischen Höhe der Temperatur und Dauer des Temperaturanstiegs ist nicht linear, sondern eine Temperaturerhöhung um 100 C erfordert zwischen lOoG C und HOC⁰C die mehrfache oder etwa zehnfache Zeit als der

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Temperaturanstieg zwischen z.B. 500 C und 6OC C, obgleich die Zeitdauer von der Kapazität der Wärmequelle und der ausreichenden Wärmeisolation abhängt. Die erforderlichen hohen Temperaturen führen also zu einem übermäßigen Abfall des Wirkungsgrades.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit der Stufe der Wärmebehandlung verbundenen Nachteile im Verfahren der Unschädlichmachung eines elektrischen Produkts zu beheben, das eine Rolle von Aluminiumfolienleiter und mit PCB imprägniertem Isolationspapier aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren. Eine bevorzugte Ausführungsform desselben ist im Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß PCB thermisch zersetzt werden kann bei einer hohen Temperatur, die durch eine plötzliche Oxidation von Aluminium erreicht wird.

Wenn der gerollte Körper von Aluminiumfolie und Isolierpapier an der Luft oder in einer Sauerstoff enthaltenden Gasatmosphäre allmählich erhitzt wird, tritt keine plötzliche Oxidation des

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Aluminiums ein. Vielmehr wird in diesem Fall beim Erhitzen in LuFt das Isolierpapier beginnend bei einer Temperatur von 250⁰C oder darüber verkohlt, und es fänjt Feuer bei einer Temperatur über dem Flammpunkt des Öls, sodaß die Temperatur des Körpers auf etwa 600⁰C oder 700°C steigt. In einem solchen Fall wird die Aluminiumfolie stark oxidiert, nicht nur an ihrer Oberfläche sondern auch Innen teilweise in Oxid umgewandelt, sodaß sie kaum schmilzt, selbst wenn die Temperatur den Schmelzpunkt des Aluminiums übersteigt. Das zwischen den Aluminiumfolienbestandteilen vorhandene Isolierpapier wird größtenteils verkohlt. In diesem Fall bewirkt weiteres Erhitzen nur ein allmähliches Fortschreiten der Oxidation der Aluminiumfolie, jedoch keine andere wesentliche Veränderung.

Um eine plötzliche Oxidation der Aluminiumfolie zu bewirken, wird erfindungsgemäß in der ersten Stufe (a) der gerollte Körper bzw. dessen Stücke dem Prozess der Verbrennung oder trockenen Destillation unter Bedingungen unterworfen, wo die Aluminiumfolie nicht vollständig oxidiert wird. Dieser Prozess bewirkt nicht nur das Austreiben oder Verbrennen von PCB, sondern auch die Verkohlung (Carbonisierung) des Isolierpapiers. Ohne solche Verkohlung entflammt das Papier in der nächsten Stufe der Oxidation der Aluminiumfolie und verhindert so eine angemessen rasche Oxidation derselben. Die eine Verkohlung bewirkende Verfahrensstufe soll dieses Hindernis beseitigen. Es sei bemerkt, daß in dieser Stufe der Verbrennung oder trockenen Destillation des Körpers die umgebende Gasatmosphäre so eingerichtet sein soll, daß eine vollständige Oxidation der Aluminiumfolie in dieser Stufe vermieden wird.

Das Verfahren zum Oxidieren der Aluminiumfolie weist zwei Stufen b) und c) auf. In seiner ersten Stufe b)wird der gerollte Körper nicht in einem oxidierenden Gas sondern in Abwesenheit von Sauerstoff in der ihn umgebenden Atmosphäre erhitzt, um eine möglichst plötzliche Oxidation in der folgenden zweiten Stufe c) zu bewirken. In dieser Stufe wird, nachdem die Temperatur des Körpers einen vorbestimmten Wert erreicht hat, dem Körper Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt. Infolgedessen wird die Aluminiumfolie sehr rasch oxidiert, wobei eine

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sehr hohe Temperatur erzeugt wird, die sogar 1 800⁰C erreichen kann. Infolge dieser hohen Temperatur wird das PCB thermisch zersetzt.

Die in der Stufe b) des Erhitzens des gerollten Körpers in Abwesenheit von Sauerstoff erforderliche Temperatur beträgt mindfitcn«; 350 C. Wenn die Temperatur unterhalb dieses Wertes bleibt, kann in der folgenden Stufe c) keine plötzliche Oxidation der Aluminiumfolie eintreten, selbst wenn in dieser Stufe reiner Sauerstoff zugeführt wird. Eine Temperatur von 500°C oder darüber ist in dieser ersten Stufe b) bevorzugt. Sie kann die plötzliche Oxidation der Aluminiumfolie in der zweiten Stufe c) bereits dann bewirken, wenn nur Luft zugeführt wird, ganz zu schweigen von reinem Sauerstoff, um so eine erwünschte hohe Temperatur zu erzeugen, die für die Zersetzung des PCB ausreicht.

Soweit es nur um die Auslösung der sehr raschen Oxidation der Aluminiumfolie geht, erhält man selbstverständlich ein um so besseres Ergebnis, je höher die Temperatur in der ersten stufe b) des Erhitzens des gerollten Körpers in Abwesenheit von Sauerstoff ist. jedoch, je höher diese Erhitzungstemperatur ist, desto grosser werden die oben erwähnten Nachteile im Hinblick auf die Heizvorrichtung, und die Beseitigung dieser Nachteile ist gerade Zweck der Erfindung. Die obere Grenze der Erhitzungstemperatur in dieser ersten Stufe b) sollte daher 1 200⁰C nicht übersteigen. Wenn man in dieser ersten Stufe b) über 1 200⁰C erhitzt, ist der Sinn der Erfindung verfehlt, da eine Temperatur über 1 200⁰C die thermische Zersetzung des PCB bewirken kann auf Kosten der oben angegebenen Nachteile, jedoch ohne einen zusätzlichen Temperaturanstieg bei der plötzlichen Oxidation des Aluminiums. Vorzugsweise sollte daher die obere Grenze der Erhitzungstemperatur in dieser ersten Stufe b) bei 1000°C liegen, um die erwähnten Nachteile so weit möglich zu verringern.

Die thermische Zersetzung des PCB durch die bei der raschen Oxidation der Aluminiumfolie erfindungsgemäß erzeugte Hitze kann mit Vorteil PCB beseitigen, das bei Anwendung der üblichen Verfahren im verkohlten Isolierpapier verbleibt. Hinsichtlich des aus dem gerollten Körper vor der thermischen Zersetzung extrahierten flüs-

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sigcn PC3 kann selbstverständlich jede an sich bekannte Behandlungsmethode angewandt werden, um es unschädlich zu machen.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgenden Ausführunqsbeispiele.

3eis:iel 1

Ein gerollter Blockkörper eines Aluminiumfolienkondensators wird nach Entfernen seines Gehäuses der trockenen Destillation im Vakuum unterworfen, sodaß sein Isolierpapier volls-Nndig verkohlt wird. Diese Probe von 90 g Gewicht wird in Argon-Gas in einem Tiegel auf 98O°C erhitzt. Danach wird Luft statt Argon zugeführt, worauf eine kräftige exotherme Reaktion erfolgt und Kohlenstoff enthaltende Teilchen erhalten werden.

Die Proben warden vor und nach der angegebenen Wärmebehandlung einer Lösungsmittelextraktion entsprechend der Vorschrift Nr. des japanischen Umweltamtes von 1973 unterworfen, wobei man die in Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhielt.

Tabelle 1

Probe PCB-Gehalt (mg/kg)

vor Wärmebehandlung 17,6

nach Wärme-

behandlunj nicht mehr als 0,005 (*)

(*) d.h. nicht mehr als die Nachweisgrenze

Es wurde auch eine Wasserextraktionsprüfung(nach den japanischen Vorschriften für Landgewinnung) für die Probe nach der Wärmebehandlung durchgeführt. Diese Prüfung zeigte, daß kein PCB nachweisbar war.

Wie diese Prüfungsergebnisse zeigen^beseitigt die oben angegebene Behandlung das PCB so weit, daß es nicht mehr nachweisbar ist, und erreicht so die Unschädlichmachung des rait PCB imprägnierten AIu- mim ..r, Polienkondensators.

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Beispiel 2

Eine Probe, die ähnlich wie in Beispiel 1 der trockenen Destillation im Vakuum unterworfen worden war, wird in Argon-Gas in einem Tiegel auf 800⁰C erhitzt, und es wird ihr dann reiner Sauerstoff zugeführt. Es tritt daraufhin eine kräftige exotherme Reaktion ein. Die Messung mit einem optischen Pyrometer zeigt, daß die Temperatur der Probe wenigstens 1800⁰C oder mehr erreicht.

Die Probe wird nach der Reaktion ähnlichen Untersuchungen wie in Beispiel 1 unterworfen, und bei jeder Untersuchung wurde keinerlei PCB gefunden.

Beispiel 3

Proben werden nach der trockenen Destillation im Vakuum auf Temperaturen von 500⁰C, 400⁰C bzw. 35O°C erhitzt, und es wird ihnen dann reiner Sauerstoff zugeführt. Bei der auf 500°C erhitzten Probe startet die exotherme Reaktion leicht, während diese Reaktion bei den anderen, auf 400⁰C und 35O°C erhitzten Proben nicht leicht startet und kräftiges Anblasen mit reinem Sauerstoff erfordert. Besonders im Fall, wo nur auf 35O°C erhitzt wurde, ist ein weiteres kräftiges Anblasen mit reinem Sauerstoff erforderlich. Damit ist festgestellt, daß diese Temperatur die untere Grenze ist, welche eine anschließende kräftige exotherme oxidierende Reaktion des Aluminiums bewirkt.

Wie oben beschrieben kann im erfindungsgemäßen verfahren die drastische Oxidation der Aluminiumfolie, die ausgelöst wird, nachdem nur auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur vorgeheizt wurde, mit Vorteil und ohne weiteres Erhitzen von außen eine extrem hohe Temperatur erzeugen, die ausreicht, um PCB vollständig zu zersetzen. Erfindungsgemäß erreicht man daher wirtschaftliche Vorteile für die Behandlung zur Entfernung von schädlichem PCB aus elektrotechnischen Produkten, da nur eine kleine Kapazität der Heizanlage mit geringeren Anlagekosten, einem geringeren Verbrauch an elektrischer Energie oder Brennstoff und einer kürzeren Dauer der Behandlung wegen einer kürzeren Erhitzungsdauer benötigt werden.

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Die Erfindung ermöglicht es auch, in einer einzigen Anlage sowohl die trockene Destillation und den anschließenden Erhitzungsvorgang durchzuführen, wodurch eine weitere Verringerung der Anlage- und Betriebskosten und der Verfahrensdauer erreicht wird. Zu diesem Zweck wird der Rollenkörper nach dem Entfernen des Öls und etwa erforderlichem Zerschneiden der trockenen Destillation bei einer Temperatur von z.B. 500⁰C in Abwesenheit von Sauerstoff unterworfen und dann einer drastischen exothermen Oxidation unterworfen, indem man Luft oder reinen Sauerstoff bei dieser Temperatur oder einer wenig erhöhten Temperatur von z.B. etwa 6OG⁰C oder 700°C zuführt, um restliches PCB thermisch zu zersetzen.

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Claims

PATeNlANVVAL-T

D B MÜNCHEN 22. THIERSCHSTRASSE 27

TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

TELEX Ö2 4487 PATOP

TELEFON COSO5 22OO51

P-4-P--^:/-J7i8 München, 24. September 1980

PF9551/D? Dr. M/mw

Fuji Electric Company Ltd. in Kawasaki / Japan

Verfahren zur Umwandlung von mit ροIychloriertem Biphenyl imprägnierten elektrotechnischen Bauteilen in unschädliche Produkte

Patentansprüche

(i .) Verfahren zur Umwandlung von elektrotechnischen Bauteilen, welche einen rollenförmig gewickelten oder geschichteten Körper aus Aluminiumfolie und Isolierpapier aufweisen, der mit polychloriertem Biphenyl imprägniert ist, in unschädliche Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Körper unter solchen Bedingungen einer Verbrennung oder trockenen Destillation unterworfen wird, daß die Aluminiumfolie nicht vollständig oxidiert wird;

b) der Körper dann in Abwesenheit von Sauerstoff auf eine Temperatur zwischen 35O°C und 1 200°c erhitzt wird und

c) dann dem Körper Sauerstoff oder eine Sauerstoff enthaltende Gasmischung zugeführt wird, um eine kräftige und exotherme Oxidationsreaktion des Aluminiums zu bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe b) das Erwärmen in Abwesenheit von Sauerstoff in der Umgebung des Körpers auf eine Temperatur zwischen 500 C und 1000 C vorgenommen wird.

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