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DE4309326A1 - Trennvorrichtung zur kontinuierlichen Fraktionierung von Feststoffgemischen - Google Patents

Trennvorrichtung zur kontinuierlichen Fraktionierung von Feststoffgemischen

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DE4309326A1
DE4309326A1 DE19934309326 DE4309326A DE4309326A1 DE 4309326 A1 DE4309326 A1 DE 4309326A1 DE 19934309326 DE19934309326 DE 19934309326 DE 4309326 A DE4309326 A DE 4309326A DE 4309326 A1 DE4309326 A1 DE 4309326A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zur kontinuierlichen Fraktionierung von Feststoffgemischen auf der Basis der Differenzierung von Feststoffpartikeln nach der Dichte unter Verwendung einer Schwerflüssigkeit.
Es ist bereits bekannt, zerkleinerte Feststoffe unterschiedlicher Zusammensetzung unter Verwendung von Schwerflüssigkeiten und Schwertrüben zu trennen. Eine Übersicht über den technischen Stand gibt z. B. die DE-PS 33 05 517 im einleitenden Teil sowie das Patent US 4 55 78 184.
Das Zielgebiet der bekannten technischen Lösungen ist die großtechnische Anwendung, bevorzugt in der Erzaufbereitung, aber auch in der Aufbereitung von Metall- und Kunststoffabfällen. Durch das Schwimm-Sink-Verfahren wird Erz von Gangart getrennt, aber auch Mineralien voneinander. Bekannt ist der Einsatz von Schwerflüssigkeiten zur Abtrennung von Diamanten aus Quarzsanden, von Steinkohle, von Schwefel/Pyrit-Gemischen, von Bleiglanz/ Zinkblende von Quarz/Feldspat, aber auch von Kunststoffgemischen aus der Verpackungsindustrie.
Wenig verbreitet ist die Anwendung von Schwebe- bzw. Schwimm- Sink-Methoden für die qualitative und quantitative Bestimmung der Bestandteile von Feststoffgemischen nach der Dichte.
Der gegenwärtige Stand in der Analyse von Feststoffgemischen, z. B. Abfallgemischen, kann ohne Trennungsgänge keine technologisch verwertbaren Aussagen hinsichtlich der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung bringen.
Im technischen Maßstab wird ähnlich dem Trennungsgang in der Analytik eine Vortrennung des Feststoffgemisches durch Fraktionierung nach der Dichte in Stoffklassen erreicht (Dichtefraktionsanalyse).
Vorrichtungen, mit denen das Verfahren der Trennung bzw. Vortrennung von Feststoffgemischen nach der Dichte als Analysemethode angewendet wird, sind als Apparatursysteme nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine handhabbare Vorrichtung zu entwickeln, in der das im Prinzip bekannte Dichtetrennverfahren zu diesem Zweck durchgeführt werden kann.
Diese Vorrichtung wird für die Durchführung von Dichtefraktionsanalysen Anwendung finden, wobei das Prinzip auch im technischen Maßstab genutzt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung konstruiert wird, die in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Vorrichtung besteht aus einer Trennkammer 1 und darunter befindlichen Absetzkammern 2 bis 7, die als Sektoren angeordnet sind. Über den Absetzkammern befinden sich zwei gegeneinander verstellbare Abdeckscheiben 9 und 13, die mit einer bzw. zwei Öffnungen entsprechend der Abmaße der Zellensektoren versehen sind. Der Einfüllstutzen 10 ist in die Vorrichtung zentrisch eingepaßt. Die Absetzkammern 2 bis 7 werden an der Unterseite durch Bodenklappen 11 begrenzt. Ablaufstutzen 12 sind an der Unterseite der Trennvorrichtung sowie seitlich unten und seitlich oben - hier als Überlaufstutzen - angeordnet. Günstig ist das zusätzliche Anbringen eines Ultraschallstabes in der Trennkammer zum Zweck der Entgasung der Trennflüssigkeit.
Die Vorrichtung wird wie folgt betrieben. Die Trennkammer 1 wird mit einer Trennflüssigkeit gefüllt, deren Dichte zu Beginn des Trennprozesses so eingestellt ist, daß alle Bestandteile des Aufgabegutes schwimmen. Ein Stoffgemisch, bestehend aus zerkleinertem, in der Trennflüssigkeit nicht löslichem Material geringer Teilchengröße, vorzugsweise der Herkunft Kunststoff/Metall, wird in die Trennkammer 1 eingefüllt. Ein an einem Rotor angebrachter die Benetzung der Metall- und Kunststoffteile oder beliebiger zu trennender Materialien mit der Trennflüssigkeit. Durch Rotation des Schabers wird die Trennflüssigkeit mit dem zu trennenden Material vermischt. Die Rotation wird nach kurzer Zeit unterbrochen, das Material trennt sich durch Schwerkraft in Sinkmaterial und in Schwimmaterial. Nach Sedimentation des Sinkmaterials wird dieses mit einem Teil der Trennflüssigkeit durch Drehen der Scheiben 8 und/oder 9 in eine der Absetzkammern abgelassen, wobei dieser Prozeß durch langsames Drehen des Schabers unterstützt wird.
Aus der Kammer 1 wird das Trennmedium abgepumpt. Neues Trennmedium mit veränderter, d. h. jetzt geringerer Dichte, fließt in Kammer 1. Eine weitere Trennung findet - wie methodisch vorstehend beschrieben - statt, das sedimentierte Material gelangt in eine andere der Kammern 2 bis 7. Nach Ende der Auftrennung werden die Fraktionen günstig durch Öffnen einer Bodenklappe der Absetzkammer entnommen, auf Wunsch unterstützt durch Ausspülen derselben mit z. B. einer Waschflüssigkeit und separat gelagert.
In methodisch gleicher Weise wie vorstehend beschrieben wird die Auftrennung eines Feststoffgemischs für technische Zwecke betrieben.
Es werden Aussagen zur Trennbarkeit des Feststoffgemisches und zur Masseverteilung der Bestandteile des Gemisches erhalten sowie Material zur Austestung der Stoffeigenschaften der getrennten Materialien zur Verfügung gestellt.
Als Material für die Fertigung der beschriebenen Trennvorrichtung kommt bevorzugt Edelstahl und Kunststoff in Frage.
Als Dichteflüssigkeit wird vorzugsweise eine wäßrige Alkalimetallpolywolframatlösung verwendet. Die Dichte ist anfangs größer/gleich 3 g/ccm. In einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist die Polywolframatlösung mit einem Oxidans wie Kaliumbichromat, Kaliumpermanganat o. dgl. versetzt.
Das zu trennende Material wird vorzugsweise auf eine Korngröße von kleiner/gleich 100 um geschreddert.
Als zu trennendes Material wird bevorzugt zerkleinerter Elektronikschrott, aber auch Metall-, Kunststoff-, Glas- und Keramikabfall eingesetzt.
Vorteilhaft ist es, die Trennvorrichtung bei der Trennung hochwertigen Materials oder im Fall ihres Einsatzes für analytische Zwecke zu thermostatieren. Das läßt sich z. B. durch eine an sich bekannte Ummantelung bewirken, die von einem thermostatierenden Medium durchströmt wird.
Das getrennt Sammeln der fraktionierten Anteile erfolgt günstig durch Öffnen einer Bodenklappe der Absetzkammern, auf Wunsch unterstützt durch Ausspülen derselben mit z. B. einer Waschflüssigkeit.
Der Ablauf der Trennschritte wird zweckmäßig mikroprozessorgesteuert. Diese Art der Steuerung ermöglicht unter anderem das Einstellen der Dichte der Trennflüssigkeit durch Zudosieren eines Hilfsfluids zu dem Trennfluid und gewährleistet durch die Genauigkeit der Dosierung eine hohe Trennschärfe. Dabei wird über eine Dichtemessung des Trennfluids die Menge zu dosierenden Hilfsfluids bestimmt und dieses in vorbestimmter Menge dem Hauptfluid zugefügt.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Trennfluid in jeweils vorgegebener Dichte zu nahezu fluidfreiem zu trennenden Material in die Trennkammer 1 zugefügt, wobei die Fluide unterschiedlicher Dichte in getrennten Kreisläufen geführt werden und sowohl durch Verdünnen mit Hilfsfluid als auch durch Aufkonzentrieren der Trennflüssigkeit auf eine gewünschte Dichte eingestellt werden.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden, die die Trennvorrichtung in Funktion beschreiben.
Beispiel 1
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Arbeitsweise gemäß Fig. 1. Bisher ist es so, daß das Schwimmprodukt aus der Schwimm-Sink-Sortierung mit Wasser von Kunststoffabfällen aus Verpackungen nach wie vor verworfen wird und somit Abfall bleibt, der zu entsorgen ist. Durch Einsatz der Trennvorrichtung kann eine weitere Fraktionierung erreicht werden.
Es werden 500 g eines Kunststoffgemisches mit einer Korngröße von 1,0 bis 5,0 mm in die Trennvorrichtung eingetragen. Die Trennschnittfolge wird eingestellt und die Fraktionierung mit einer Dichte der Schwerflüssigkeit von 1,4 g/ccm begonnen. Die Fraktionierung wird in Richtung fallender Dichten durchgeführt und bei einer Dichte von 0,92 g/ccm beendet. Die in den Absetzkammern enthaltenen Fraktionen werden anschließend gewaschen und durch die Bodenklappe der Trennvorrichtung entnommen, getrocknet und gravimetrisch bestimmt. Die weitere Auswertung erfolgt rechnergestützt und ergibt die in Tabelle 1 ausgezeichneten Stoffströme und Trennschnitte.
Tabelle 1
Beispiel 2
Zur Bestimmung der Trennbarkeit und der Wertstoffanteile von Elektronikschrott (Leiterplatten) wird eine Dichtefraktionsanalyse durchgeführt.
Das Probematerial wird zur Trennung des Metall/Kunststoffverbundes auf eine Korngröße von 0,5-3,0 mm zerkleinert.
Anschließend werden 15 g des zerkleinerten Elektronikschrotts in die Trennvorrichtung eingetragen und einer Dichtefraktionierung analog Beispiel 1 unterzogen. Die Fraktionierung wird in Richtung fallender Dichten von 2,7 g/ccm bis 1,045 g/ccm durchgeführt. Bei der Dichte von 2,7 g/ccm erfolgt die Metall/Kunststoff-Trennung: 7,507 g (50,59 Ma-%) Metalle werden abgetrennt. Die Ergebnisdarstellung der Kunststofffraktionierung nach der Dichte erfolgte vorstehend in Beispiel 1. Durch Pyrolyse-Gaschromatographie erfolgt die stoffliche Zuordnung der Fraktionen.
Bezugszeichenliste
 1 Trennkammer
 2-7 Absetzkammer
 8 Schaber
 9, 13 Abdeckplatten
10 Einfüllstutzen
11 Bodenklappen
12 Ablaufstutzen

Claims (6)

1. Trennvorrichtung zur kontinuierlichen Fraktionierung von Feststoffgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Rotationskörper von der Form eines Zylinders eine Trennkammer (1) aufweist, die von darunter befindlichen Absetzkammern (2) bis (7) durch zwei gegeneinander verschiebbare Scheiben (9) und (13) getrennt ist, wobei diese Scheiben jeweils eine Öffnung aufweisen, die nicht größer ist als der Durchmesser einer Absetzkammer (2) bis (7),
in den Zylinder mittig ein Rotor (10) eingepaßt ist, der mit einem Schaber (8) fest verbunden ist,
der Rotor in seinem oberen Teil als Hohlkörper ausgebildet ist dergestalt, daß er das Zufließen eines Fluids in die Kammer (1) ermöglicht,
die Absetzkammern (2) bis (7) mit Bodenklappen versehen sind, die geöffnet werden können,
sich der Rotationskörper in einer Ummantelung befindet, aus der er herausgenommen werden kann,
die Ummantelung mehrere Ablaufstutzen (12) aufweist, durch die Fluid abfließen oder abgepumpt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkammer (1) mit einer Trennflüssigkeit gefüllt wird, ein zu trennendes Stoffgemisch zugefügt wird, der rotierende Schaber (8) Flüssigkeit und Trenngut vermischt, nach Stillstand des Rotors Sinkstoffe sedimentieren, durch Drehen der Scheiben (9) und (13) gegeneinander die Öffnung in eine der Absetzkammern (2) bis (7) freigegeben wird, durch langsames Drehen des Schabers die sedimentierten Feststoffe in die Absetzkammer gebracht werden, die Öffnung durch Drehen der Scheiben (9) und/oder (13) verschlossen wird, das Trennmedium in Kammer (1) auf eine neue Dichte gebracht wird und sich der Prozeß wiederholt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Edelstahl oder Kunststoff besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie thermostatierbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mikroprozessorgesteuert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung auch über ein vertikal angeordnetes Kammersystem betrieben wird.
DE19934309326 1993-03-18 1993-03-18 Trennvorrichtung zur kontinuierlichen Fraktionierung von Feststoffgemischen Withdrawn DE4309326A1 (de)

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