EP4175754A1 - Verfahren zur gewinnung von nichteisenmetallen aus der asche von hausmüllverbrennungsanlagen sowie aus den rückständen thermischer prozesse - Google Patents

Abstract

25 Verfahren zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus der Asche von Hausmüllverbrennungsanlagen sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse 5 Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus der Asche von Hausmüllverbrennungs-10 anlagen sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse, welche Asche im wesentlichen von Eisen befreit worden ist und in wenigstens zwei Fraktionen vorliegt, von denen die eine Feinfraktion Partikel unterhalb einer vorbestimmbaren Grenzkorngröße und die andere Grobfraktion Partikel 15 oberhalb der Grenzkorngröße enthält. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Nichteisenmetalle sowohl der Feinfraktion als auch der Grobfraktion in einer Vorrichtung unter Anwendung von gleichen Behandlungsschritten mit an die jeweiligen Korngrößen angepassten Betriebsparameter 20 unabhängig voneinander und nacheinander abgetrennt werden.

Description

Verfahren zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus der Asche von Hausmüllverbrennungsanlagen sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus der Asche oder Schlacke von Hausmüllverbrennungsanlagen, sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse welche Asche oder Schlacke zerkleinert und im wesentlichen von Eisen befreit worden ist und in wenigstens zwei Fraktionen vorliegt, von denen die Feinfraktion Partikel unterhalb einer vorbestimmbaren Grenzkorngröße und die Grobfraktion Partikel oberhalb der Grenzkorngröße enthält. Unter Asche und Schlacke ist der feste Rückstand einer Verbrennung bzw. einer thermischen Verwertung zu verstehen, der nicht über die Rauchgase entweicht. Es wird im Folgenden nur von Asche gesprochen, ohne dass damit eine Beschränkung verbunden sein soll.

Im Zuge des immer größer werdenden Umweltbewusstseins und der damit einhergehenden Recyclingtechnologien hat sich herausgestellt, dass in der Asche von Hausmüllverbrennungs anlagen unter anderem große Mengen an Nichteisenmetallen enthalten sind, die zum einen auf einer Deponie potentiell umweitschädlich sein können und zum anderen grundsätzlich wiederverwendbar sind. Das Problem ist hier darin zu sehen, die Nichteisenmetalle von den anderen Bestandteilen der Asche zu trennen, damit sie einem wirtschaftlich und technisch sinnvollen Recyclingprozess zugeführt werden können. Zum Abtrennen der eisenhaltigen Bestandteile haben sich Magnetabscheider bewährt, mit denen Eisen oder eisenhaltige Partikel gut und mit einem hohen Wirkungsgrad abgeschieden werden können. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem die Nichteisenmetalle aus einer bereits von Eisen oder Eisenbestandteilen weitgehend befreiten und zerkleinerten Asche abgetrennt werden. Der Ausgangsstoff für das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach ein Gemisch aus Nichteisenmetallen und inertem oder mineralischem Material, beispielsweise Mineralien, Schlacken, Sinterprodukte, Glas oder unverbrannte Bestandteile wie Kunststoffe. Dieses Gemisch liegt in der Regel bereits in zerkleinerter Form vor, da die Zerkleinerung auch für den Einsatz der Magnetabscheider günstig ist. Man kann daher eine Grenzkorngröße festlegen, unterhalb der die Feinfraktion und oberhalb der die Grobfraktion liegt.

Bekannte Aufbereitungsverfahren und -Vorrichtungen können nur die Asche der Grobfraktion wirtschaftlich und technisch aufbereiten. Die Feinfraktion mit einer Korngröße beispielsweise kleiner als 4,0 mm wird daher in der Regel nicht verwertet und deponiert. Es hat sich durch Untersuchungen jedoch herausgestellt, dass in der Feinfraktion noch ein hoher Bestandteil wertvoller Nichteisenmetalle, wie Kupfer, Gold und Silber, vorliegt. Diese würden auf der Deponie jedoch der weiteren Verwendung ungenutzt entzogen werden.

Ein anderes Problem bei der Gewinnung von Nichteisenmetallen aus Aschen von Hausmüllverbrennungs anlagen ist darin zu sehen, dass die teilweise in gediegener Form vorliegenden Metalle durch an deren Oberfläche anhaftende inerte oder mineralische Materialien verschmutzt sind. Derartige Konglomerate aus Metall und inerten oder mineralischen Materialien können daher nicht ohne weiteres eingeschmolzen werden. Es ist beispielsweise aus der DE 10 2016 110 086 Al bekannt, derartige Konglomerate einer Schlagmühle zuzuführen, in der die metallischen Bestandteile von den inerten und mineralischen Bestandteilen durch kinetische Energie abgetrennt werden, ohne die metallischen Bestandteile zu zerkleinern. Die hierfür benutzten Schlagwerkzeuge sind an Ketten montiert und rotieren um eine vertikale Drehachse. Aufgrund der Geometrie sind der Bearbeitungsdichte jedoch Grenzen gesetzt. Insbesondere kleinere Partikel können die Schlagmühle durchwandern, ohne von den Schlagwerkzeugen getroffen zu werden. Die Feinfraktion kann daher nicht ausreichend mit einer solchen Schlagmühle bearbeitet werden. Eine Auftrennung durch andere Werkzeuge ist nicht sinnvoll, da dadurch die Metallpartikel beispielsweise zermahlen werden und somit auf eine nicht ohne weiteres handhabbare Größe verkleinert werden.

Weiterhin sind Aufarbeitungsanlagen relativ kostenintensiv, so dass der wirtschaftliche Nutzen berücksichtigt werden muss. Auch aus diesem Grund wird die Feinfraktion häufig deponiert und nicht weiter aufgearbeitet. Lediglich die Grobfraktion ist bislang erfolgreich aufgearbeitet worden.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Aufarbeitungsschritte sowohl bei der Aufarbeitung der Feinfraktion als auch der Grobfraktion der Asche grundsätzlich gleich sind. Lediglich einige Parameter der einzelnen Bearbeitungsschritte müssen an die Beschaffenheit und an die Größe des Ausgangsmaterials angepasst werden. Es ist nicht möglich, die Feinfraktion und die Grobfraktion zeitgleich in einer Vorrichtung sinnvoll aufzuarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so auszubilden, dass eine wirtschaftlich sinnvolle Aufarbeitung der gesamten von Eisen im wesentlichen befreiten Asche aus Hausmüll verbrennungsanlagen möglich ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Nichteisenmetalle sowohl der Feinfraktion als auch der Grobfraktion in einer Vorrichtung unter Anwendung von gleichen Behandlungsschritten mit an die jeweiligen Korngrößen angepassten Betriebsparameter unabhängig voneinander abgetrennt werden. Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass mit den gleichen Bearbeitungsmaschinen entweder die Feinfraktion oder die Grobfraktion der Asche gut aufgearbeitet werden kann. Es ist lediglich erforderlich, die betreffenden Maschinen oder Anlagen an die unterschiedlichen Korngrößen anzupassen.

Es kann beispielsweise vorgesehen werden, dass entweder die Feinfraktion oder die Grobfraktion in einem Trockner auf einen Restfeuchtegehalt von kleiner als 3,0 Gew.-% getrocknet wird, dass entweder die getrocknete Feinfraktion oder die getrocknete Grobfraktion einem Rotations beschleuniger zugeführt wird, in dem die an den Metallpartikeln anhaftenden inerten und mineralischen Bestandteile von den Metallpartikeln gelöst werden, dass das Gemisch aus Metallpartikeln und gelöstem inertem und mineralischem Material entweder der Feinfraktion oder der Grobfraktion in einer Klassiervorrichtung mit auswechselbaren Siebeinsätzen für unterschiedliche Korngrößen in wenigstens zwei Unterfraktionen aufgeteilt wird, dass jede Unterfraktion entweder der Feinfraktion oder der Grobfraktion einem Magnetfeldabscheider zugeführt wird, der mit an die Unterfraktionen angepassten Betriebsparametern die Eisenoxidanteile und die Eisenanteile von den Nichteisenmetallpartikeln und den gelösten inerten und mineralischen Bestandteilen trennt, dass anschließend die Gemische aus Nichteisenmetallpartikeln und inerten und mineralischen Bestandteilen jeder Unterfraktion einem Wirbelstromabscheider zugeführt wird, der mit an die jeweilige Unterfraktion angepassten Betriebsparametern die inerten und mineralischen Bestandteile von den Nichteisenmetallpartikeln abtrennt, und dass die verbleibenden Nichteisenmetallpartikel jeder Unterfraktion einem Lufttisch oder einer Schwingsetzmaschine oder einer Schwimmsinkanlage zugeführt werden, mit dem beziehungsweise der die Nichteisenmetallpartikel aufgeteilt werden in eine Leichtfraktion, die überwiegend Aluminium und Magnesium enthält, und in eine Schwerfraktion, die überwiegend Kupfer, Zink, Messing, Blei, Gold und Silber enthält. Als Ergebnis erhält man sowohl aus der Feinfraktion als auch der Grobfraktion die von inerten und mineralischen Bestandteilen befreiten Nichteisenmetalle aufgeteilt in die schweren und leichten Bestandteile. Die Weiterverarbeitung oder die Rückführung dieser Metalle wird damit wesentlich erleichtert .

Insbesondere können die Feinfraktion und die Grobfraktion in demselben Trockner und in demselben Rotationsbeschleuniger und in derselben Klassiervorrichtung behandelt werden, die in Abhängigkeit von der zugeführten Fraktion nur geringfügig angepasst zu werden brauchen. Der maschinelle Aufwand bleibt daher gering.

Es kann vorgesehen werden, dass die Unterfraktionen nacheinander demselben Magnetfeldabscheider und demselben Wirbelstromabscheider zugeführt werden. Auch kann nur ein Lufttisch oder nur eine Schwingsetzmaschine oder nur eine Schwimmsinkanlage vorgesehen werden. Es müssen dann nur die Betriebsparameter des Trockners, des Rotations beschleunigers, des Magnetfeldabscheiders, des Wirbelstromabscheiders und des Lufttischs oder der Schwingsetzmaschine oder der Schwimmsinkanlage an die jeweilige Fraktion angepasst werden. Hier können voreingestellte Parametersätze vorgesehen werden, die für jede Fraktion einstellt werden. Bei dem Trockner sind insbesondere die Verweilzeit und die Trocknungstemperatur die maßgeblichen Parameter. Bei dem Rotationsbeschleuniger ist die Drehzahl der Schlagwerkzeuge der wesentliche Betriebsparameter. Der Magnetfeldabscheider und der Wirbelstromabscheider können über die Regelung der Magnetfeldstärke und der Durchsatzgeschwindigkeit sowie der Stellung des Trennblechs an die unterschiedlichen Korngrößen angepasst werden.

Es ist natürlich auch möglich für jede Unterfraktion separate und entsprechend angepasste Magnetfeldabscheider oder Wirbelstromabscheider oder Lufttische oder Schwingsetzmaschinen oder Schwimmsinkanlagen vorzusehen. Der Durchsatz kann entsprechend erhöht werden. Auch können dann baulich an die betreffende Fraktion angepasste Vorrichtungen eingesetzt werden. Die Verfahrensschritte bleiben für die Feinfraktion und die Grobfraktion jedoch die gleichen.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Grenzkorngröße 4,0 mm beträgt und die Feinfraktion in der Klassiervorrichtung in fünf Unterfraktionen mit den Korngrößen 0 mm bis 0,25 mm und 0,25 mm bis 1,0 mm und 1,0 mm bis 2,0 mm und 2,0 mm bis 3,0 mm sowie 3,0 mm bis 4,0 mm aufgeteilt wird. Dann wird die Grobfraktion in der Klassiervorrichtung in fünf Unterfraktionen mit den Korngrößen 4,0 mm bis 6,0 mm und 6,0 mm bis 8,0 mm und 8,0 mm bis 10,0 mm und 10,0 mm bis 12,0 mm sowie 12,0 mm bis 20,0 mm aufgeteilt. Die Grenzkorngröße von 4,0 mm hat sich in der Praxis bewährt. Die Aufteilung der Grobfraktion und der Feinfraktion in jeweils fünf Unterfraktionen ist ohne weitere mit bekannten Klassiervorrichtungen möglich. Insbesondere handelt es sich um trockenes Material, so dass der Einsatz von entsprechenden Sieben möglich ist. Es können aber auch mehr oder weniger Unterfraktionen mit anderen Korngrenzen gebildet werden. Die Grenzkorngrenze wird in der Regel durch den Anlieferer des Ausgangsmaterials bestimmt.

Die jeweils zu trennenden Partikel liegen demnach in einer relativ engen Korngröße vor. Die jeweiligen Betriebsparameter der Bearbeitungsmaschinen können daher so eingestellt werden, dass eine sehr gute Auftrennung erfolgen kann. Die letztlich erhaltenden Nichteisenmetallgemische liegen dann mit einer hohen Reinheit vor.

Die Erfindung betrifft auch einen Rotationsbeschleuniger zum Durchführen des Verfahrens der oben beschriebenen Art. In dem Rotationsbeschleuniger werden die Nichteisenmetallpartikel von dem inerten oder mineralischen Material abgetrennt. Zum Erreichen eines guten Wirkungsgrads ist vorgesehen, dass der Rotationsbeschleuniger eine aufrechte im Querschnitt kreisrunde Reaktionskammer aufweist, in der Schlagwerkzeuge um eine konzentrische Drehachse drehbar gelagert sind. Es ist dabei günstig, wenn die Schlagwerkzeuge als vertikal ausgerichtete und sich radial zur Drehachse erstreckende starre Prallplatten ausgebildet sind, die an einer um die Drehachse rotierenden Welle lösbar angebracht sind. Das Vorsehen von starren Prallplatten hat den Vorteil, dass im Gegensatz zu hängenden Schlagwerkzeugen keine Mindestdrehzahl erforderlich ist, um die Schlagwerkzeuge in die wirksame Lage zu bringen. Auch senken sich die Schlagwerkzeuge nicht mehr durch die Auflast durch das eingefüllte Material ab. Es liegen daher konstante Bedingungen vor, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Partikel von den Prallplatten getroffen wird, wird erhöht.

Mit einem solchen Rotationsbeschleuniger können auch kleinere Partikel und insbesondere die der Feinfraktion gut bearbeitet werden. Am Ausgang des Rotationsbeschleunigers liegt daher ein Gemisch aus sauberen Nichteisenmetallpartikeln und inerten oder mineralischen Materialen vor. Diese können weiter voneinander getrennt werden.

Es ist zweckmäßig, wenn entlang dem Umfang 10 bis 20 und insbesondere 14 bis 18 Prallplatten angeordnet sind. Hierdurch wird eine hohe Bearbeitungsdichte bewirkt. Weiterhin können die Prallplatten in mehreren Ebenen angeordnet sein. Es ist dabei günstig, wenn die Prallplatten unmittelbar übereinanderliegender Ebenen versetzt zueinander angeordnet sind. Der in der Projektion freiliegende Querschnitt wird somit verringert, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Partikel getroffen wird, weiter erhöht wird.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Prallplatten wenigstens zweier Ebenen mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit und/oder unterschiedlicher Drehrichtung rotieren. Die unteren Prallplatten können dabei schneller drehen als die oberen Prallplatten. Somit werden auch kleinere Partikel sicher getroffen und aufgeschlossen. Es platzen dabei die mineralischen oder inerten Bestandteile von den duktilen Metallpartikeln ab, ohne dass letztere zerstört werden.

Für die Erhöhung der Aufprallwirkung wird vorgeschlagen, dass auf der Innenseite der Reaktionskammer aufrecht ausgerichtete und sich radiale erstreckende sowie in Umfangsrichtung feststehende Bremsplatten vorgesehen sind. Die von den Prallplatten in Umfangsrichtung beschleunigten Partikel wandern aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen in Richtung auf die Wandung der Reaktionskammer. Dort werden die Partikel durch die Bremsplatten schlagartig abgebremst, so dass eine weitere Absprengung der inerten oder mineralischen Bestandteile erfolgen kann.

Die Bremsplatten sind aufgrund der ständig auftreffenden Partikel einem sehr hohen Verschleiß ausgesetzt. Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Bremsplatten in radialer Richtung verschiebbar an der Wand der Reaktionskammer angeordnet sind. Dadurch kann der Einfluss der Bremsplatten verändert und deren Verschleiß vermindert werden. Auch können an der innenliegenden Stirnseite verschlissene und dort abgetragene Bremsplatten nachgeführt werden.

Es kann vorgesehen werden, dass die Bremsplatten durch Schlitze in der Wand der Reaktionskammer geführt sind. Dadurch ist es möglich, die Bremsplatten auch während des Betriebs zu verschieben und deren Lage anhand der Beschaffenheit des ausgetragenen Gemisches unmittelbar anzupassen .

Aufgrund der Schwerkraft werden die auf die Innenwandung auftreffenden Partikel auch nach unten in Richtung des Materialaustrags des Rotationsbeschleunigers wandern, ohne erneut in den Wirkraum der Prallplatten zu gelangen. Hier schlägt die Erfindung vor, dass auf der Innenseite der Rotationskammer wenigstens ein umlaufender und sich senkrecht zur Drehachse erstreckender ringförmiger Vorsprung vorhanden ist. Das an der Innenwandung herabgleitende Material wird sich auf diesen Vorsprüngen sammeln und aufgrund der durch die Rotation herrschenden Luftverwirbelungen wieder in den Schlagbereich der Prallplatten gelangen. Die Aufprallwahrscheinlichkeit eines Partikels auf die Prallplatten wird damit ebenfalls erhöht.

Es kann vorgesehen werden, dass die Bremsplatten in mehreren Ebenen auf der Innenseite der Rotationskammer angeordnet sind und die ringförmigen Vorsprünge zwischen den Ebenen verlaufen. Die Anordnung kann weiterhin so getroffen sein, dass jeder Ebene von Prallplatten eine Ebene von Bremsplatten zugeordnet wird.

Insgesamt gelingt es durch dieses Verfahren einerseits und durch die besondere Ausbildung des Rotationsbeschleunigers anderseits sowohl eine Feinfraktion als auch eine Grobfraktion der Asche aufzuarbeiten. Die betreffenden Fraktionen werden durch die gleiche oder gleichartige Vorrichtung bearbeitet, deren einzelnen Maschinen lediglich an die entsprechenden Korngrößen angepasst werden müssen. Dies kann durch eine Veränderung der ohnehin einzustellenden Betriebsparameter erfolgen. Die betreffenden Grobfraktionen oder Feinfraktionen oder Unterfraktionen können in Bunkern zwischengelagert werden, bis eine ausreichende Menge für die Aufarbeitung mit einem Parametersatz vorhanden ist.

Dies betrifft insbesondere die Unterfraktionen, die nach jedem Bearbeitungszyklus entweder der Grobfraktion oder der Feinfraktion nur in relativ geringen Mengen vorliegen und die nicht miteinander vermischt werden sollten, um eine gute Abtrennung der Nichteisenmetalle zu ermöglichen. Dann brauchen die Betriebsparameter der einzelnen Maschinen oder die Wechselsiebeinsätze der Klassiervorrichtung nicht allzu häufig verändert beziehungsweise gewechselt zu werden. Der Arbeitsaufwand für die Abtrennung der Nichteisenmetalle aus der gesamten Asche kann daher bei gleichbleibendem Ergebnis reduziert werden.

Die letztlich gewonnenen Fraktionen der Nichteisenmetalle können wieder zusammengeführt werden. Dieses Gemisch der Fraktionen oder die einzelnen Fraktionen können nach den Elementen sortiert werden, um reine Metallfraktionen zu erhalten. Es werden demnach die einzelnen Nichteisenmetalle in einem hohen Reinheitsgrad aus der Asche gewonnen, die beispielsweise eingeschmolzen werden können.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Verfahrensschema gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Seitenansicht des Rotationsbeschleunigers, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 im Schnitt die Draufsicht in die Reaktionskammer des Rotationsbeschleunigers,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt der Innenwandung der

Reaktionskammer, und

Fig. 5 die Teilansicht auf die Innenwandung der

Reaktionskammer .

Mit dem in der Figur 1 schematisch dargestellten Verfahren können die Nichteisenmetalle aus der Asche oder Schlacke einer Hausmüllverbrennungsanlage sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse gewonnen werden. Der Ausgangsstoff des Verfahrens wird durch eine bereits teilweise aufgearbeitete Asche gebildet. Die ursprüngliche Asche aus dem Verbrennungsvorgang ist vorher zerkleinert worden, und die Eisenbestandteile sind zumindest teilweise mit bekannten Trennverfahren entfernt worden.

Häufig wird die Asche auf eine Korngröße kleiner 20 mm oder 25 mm zerkleinert, damit sie besser gehandhabt werden kann. Mit bekannten Trennverfahren werden in der Regel nur Korngrößen ab einer bestimmten Grenzkorngröße, beispielsweise größer als 4,0 mm weiter verarbeitet. Es ist daher weiterhin üblich, die zerkleinerte und von Eisen befreite Asche in wenigstens zwei Fraktionen einer Aufarbeitungsanlage zuzuführen. Die eine Fraktion, die Feinfraktion 11, enthält die Partikel kleiner als die Grenzkorngröße. Die andere Fraktion, die Grobfraktion 12, enthält die Partikel größer als die Grenzkorngröße. Diese Fraktionen 11, 12 bilden die Ausgangsstoffe für das im Folgenden beschriebene Verfahren.

Die von der Hausmüllverbrennungsanlage angelieferten oder bereitgestellten Fraktionen 11, 12 können zunächst jeweils in einem Bunker 13, 14 getrennt zwischengelagert werden. Über eine Dosiereinrichtung 15 wird eine vorbestimmte Menge entweder der Feinfraktion 11 oder der Grobfraktion 12 einem Trockner 16 zugeführt. Im Folgenden wird das Verfahren anhand der Feinfraktion 11 beschrieben.

In dem Trockner 16, der als Trommeltrockner ausgebildet sein kann, wird die zugeführte Fraktion 11 der Asche auf einen vorbestimmbaren Rest feuchtegehalt getrocknet. Der Restfeuchtegehalt ist vorzugsweise kleiner als 3 Gew.-%. Dadurch werden Anbackungen und Verklumpungen der feinkörnigen Feinfraktion im Folgeprozess vermieden.

Die getrocknete Feinfraktion wird einem Rotations beschleuniger 17 zugeführt, der weiter unten beschrieben wird. In dem Rotationsbeschleuniger 17 werden die durch inertes oder mineralisches Material verunreinigten Nichteisenmetallpartikel gereinigt, indem das an der Oberfläche anhaftende inertes oder mineralisches Material von dem Nichteisenmetallpartikel durch starke Beschleunigung und/oder Verzögerung der verunreinigten Partikel abgesprengt wird. Die Nichteisenmetallpartikel werden dabei nicht zerkleinert, sondern allenfalls verformt. Diese Art des Materialaufschlusses ist grundsätzlich bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung .

Die so getrocknete und aufgeschlossen Feinfraktion 11 wird anschließend in einer Klassiervorrichtung 18 aufgeteilt in mehrere Unterfraktionen. In der Zeichnung sind fünf Unterfraktionen 19.1, 19.2, 19.3, 19.4, 19.5 dargestellt, es können aber auch weniger oder mehr Unterfraktionen vorgesehen werden. Bei einer Ausgangskörnung der Feinfraktion 11 von 0 mm bis 4,0 mm kann die Unterfraktion 19.1 die Körnung 0 mm bis 0,25 mm enthalten. Die Unterfraktion 19.2 kann die Körnung 0,25 mm bis 1,0 mm, die Unterfraktion 19.3 die Körnung 1,0 mm bis 2,0 mm, die Unterfraktion 19.4 die Körnung 2,0 mm bis 3,0 mm und die Unterfraktion 19.5 die Körnung 3,0 mm bis 4,0 mm enthalten. Diese Unterfraktionen können in entsprechenden und jeweils separaten Vorratsbehältern 20 zwischengelagert werden, bis sie weiter aufgearbeitet werden.

Der weitere Verfahrensablauf wird anhand der Unterfraktion 19.3 beschrieben. In den Unterfraktionen 19.1 bis 19.5 liegt ein Gemisch aus den Nichteisenmetallpartikeln, aus dem abgesprengten inerten oder mineralischen Material sowie aus noch vorhandenem oder abgesprengtem eisenhaltigem Material vor. Dieses wird in einem Magnetfeldabscheider 21 in bekannte Weise abgetrennt. Das abgetrennte eisenhaltige Material 22 wird abgeführt. Die somit vom eisenhaltigen Bestandteil 22 gereinigte Unterfraktion 19.3 gelangt zu einem Wirbelstromabscheider 23, in dem in bekannter Weise die Nichteisenmetalle von den inerten oder mineralischen Bestandteilen getrennt werden. Die inerten oder mineralischen Bestandteile 24 werden abgeführt .

Nach diesem Schritt 23 liegt ein Gemisch aus nahezu reinen Nichteisenmetallpartikeln in der Körnung der Unterfraktion 19.3 vor. Die weitere Verarbeitung von Nichteisenmetallen hängt auch von dem spezifischen Gewicht ab. So werden Leichtmetalle, beispielsweise Aluminium oder Magnesium, anders gehandhabt als schwere Metalle, wie beispielsweise Kupfer, Blei, Zink, Messing, Gold oder Silber.

Es ist daher weiterhin vorgesehen, dass das nahezu reine Nichteisenmetallgemisch einer Trennvorrichtung 25 zugeführt wird, in der das Gemisch in eine Schwermetallfraktion 26 und eine Leichtmetallfraktion 27 aufgeteilt wird. Diese Trennvorrichtung 25 kann als Lufttischanlage, Schwing- Setzmaschine oder Schwimm-Sinkanlage ausgebildet sein. Diese Trennvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Die Verfahrensschritte in den Einrichtungen 21, 23 und 25 werden jeweils mit einer Unterfraktion 19.1 bis 19.5 eines engen Kornbereichs durchgeführt. Die einzelnen Apparate und Anlagen können daher sehr genau auf die jeweilige Korngröße eingestellt werden, so dass eine gute Trennung mit hoher Trennschärfe der behandelten Partikel erfolgen kann. Die Reinheit der Endprodukte 26, 27 ist entsprechend hoch.

Grundsätzlich können die Verfahrensschritte auf den Einrichtungen 21, 23, 25 sooft mit den einzelnen Unterfraktionen 19.1 bis 19.5 wiederholt werden, bis die ursprünglich zugeführte Menge der Feinfraktion 11 bearbeitet worden ist. Es kann aber auch abgewartet werden, bis sich in den jeweiligen Vorratsbehältern 20 für die Unterfraktionen 19.1 bis 19.5 eine ausreichende Menge angesammelt hat, so dass die folgenden Verfahrensschritte beziehungsweise die dafür eingesetzten Maschinen und Anlagen 21, 23, 25 nur relativ selten umgestellt werde müssen.

Das gleiche Verfahren kann mit den gleichen Maschinen und Anlagen auch für die Aufarbeitung der Grobfraktion 12 verwendet werden. Es ist hierfür lediglich erforderlich, die Betriebsparameter des Trockners 16 und des Rotationsbeschleunigers 17 an die größere Körnung anzupassen. Für die anschließende Klassierung der getrockneten Grobfraktion in die Unterfraktionen kann die Klassiervorrichtung 18 mit Wechselsieben ausgerüstet sein, die ein schnelles und problemloses Wechseln der Siebe zum Anpassen an unterschiedliche Fraktionen möglich ist.

Die Grobfraktion 12 kann in der umgerüsteten Klassiervorrichtung 18 aufgeteilt werden in mehrere Unterfraktionen 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5. In der Zeichnung sind fünf Unterfraktionen dargestellt, es können aber auch weniger oder mehr Unterfraktionen vorgesehen werden. Bei einer Ausgangskörnung der Grobfraktion 12 von 4,0 mm bis 20,0 mm kann die Unterfraktion 29.1 die Körnung 4,0 mm bis 6,0 mm enthalten. Die Unterfraktion 29.2 kann die Körnung 6,0 mm bis 8,0 mm, die Unterfraktion 29.3 die Körnung 8,0 mm bis 10,0 mm, die Unterfraktion 29.4 die Körnung 10,0 mm bis 12,0 mm und die Unterfraktion 29.5 die Körnung 12,0 mm bis 20,0 mm enthalten. Diese Unterfraktionen können in entsprechenden und jeweils separaten Vorratsbehältern 28 zwischengelagert werden, bis sie weiter aufgearbeitet werden.

Die weitere Aufarbeitung der Unterfraktionen 29.1 bis 29.5 der Grobfraktion 12 erfolgt in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen Behandlung der Unterfraktionen 19.1 bis 19.5 der Feinfraktion 11. Die Betriebsparameter der einzelnen Maschinen und Anlagen 21, 23, 25 werden lediglich an die jeweils zu behandelnde Körnung angepasst. Dies ist mit einfachen Mitteln und beispielsweise anhand von Erfahrungswerten schnell möglich. Als Ergebnis liegen die abgetrennten und sauberen Nichteisenmetallpartikel 26, 27 in einer relativ reinen Form und in der entsprechenden Körnung vor. Diese Nichteisenmetallpartikel 26, 27 können in der jeweiligen Körnung getrennt voneinander weiterverarbeitet werden. Die unterschiedlichen Körnungen können aber auch miteinander vermischt werden.

Mit dem Verfahren können sowohl die Feinfraktion 11 als auch die Grobfraktion 12 der vorbehandelten Asche aus Hausmüllverbrennungsanlagen mit nur einer Vorrichtung 15, 16, 17, 18, 21, 23, 25 aufgearbeitet werden. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass mehrere Maschinen oder Anlagen 21, 23, 25 parallel arbeiten, um den Durchsatz zu erhöhen. Diese Möglichkeit ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Insbesondere können einzelne Maschinen baulich an die jeweiligen Korngrößen angepasst werden und nur für die Bearbeitung eine bestimmte Korngröße eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise bei den Wirbelstromabscheidern 23 zweckmäßig sein, da deren Bauweise auch von der Korngröße abhängt. Letztlich können jeder Unterfraktion 19.1 bis 19.5 oder 29.1 bis 29.5 separate Bearbeitungslinien 21, 23, 25 zugeordnet werden. Hiermit erhöht sich der maschinelle Aufwand, aber der Durchsatz kann gesteigert werden. Auch reduziert sich der personelle Einsatz. Ein wesentlicher Bestandteil des Verfahrens ist die Abtrennung der inerten und mineralischen Bestandteile von den Nichteisenmetallpartikeln in dem Rotationsbeschleuniger 17. Dieser ist so ausgebildet, dass sowohl die Feinfraktion 11 als auch die Grobfraktion 12 gut behandelt werden können. Der Rotationsbeschleuniger 17 umfasst ein Gehäuse 30, in deren im Querschnitt kreisrunden Reaktionskammer 31 wenigstens eine Welle 32 um ein konzentrische Drehachse 33 drehbargelagert ist. An der Welle 32 sind entlang dem Umfang mehrere Prallplatten 34 in mehreren Ebenen 35, 36, 37, 38 angebracht.

Im Einzelnen ist die Anordnung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so getroffen, dass die Reaktionskammer 31 und die Drehachse 33 vertikal ausgerichtet sind. Es sind vier Ebenen 35, 36, 37, 38 mit Prallplatten 34 vorhanden, bei denen die Prallplatten der beiden oberen Ebenen 35, 36 mit einer anderen Geschwindigkeit als die Prallplatten der unteren beiden Ebenen 37, 38 rotieren können. Sie können auch in entgegengesetzter Richtung rotieren. Die Welle 32 ist hierfür als Hohlwelle ausgebildet. Die einzelnen Wellenabschnitte werden durch eine Antriebseinrichtung 43 in an sich bekannte Weise angetrieben.

Die Welle 32 begrenzt somit der Innenwandung 39 des Gehäuses 30 die im Querschnitt kreisringförmige Reaktionskammer 31, in der die Prallplatten 34 rotieren. Das Gehäuse 30 hat somit eine im wesentlichen zylindrische Gestalt und erstreckt sich vertikal von oben nach unten. Von oben durch eine exzentrisch Aufgabeöffnung 40 eingefülltes Material wandert demnach von oben aufgrund der Schwerkraft nach unten durch die Reaktionskammer 31 bis zu einer nicht gezeigten Austrittsöffnung. Das zugeführte Material wird dabei von den rotierenden Prallplatten 34 erfasst. Die Prallplatten 34 erstrecken sich radial nach außen und sind vertikal ausgerichtet. Der von den Prallplatten 34 überstrichene Bereich erfasst nahezu die gesamte Reaktionskammer 31, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Partikel tatsächlich von einer Prallplatte 34 erfasst und somit aufgeschlossen wird, ist relativ hoch.

Durch die durch den Aufprall bewirkte starke Beschleunigung in Umfangsrichtung werden die einzelnen Partikel hohen Kräften ausgesetzt, wodurch das an der Oberfläche der Nichteisenmetallpartikel anhaftende inerte oder mineralische Material abgesprengt wird, ohne die Nichteisenmetallpartikel zu zerstören. Dieser Effekt ist grundsätzlich bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung .

Die von den Prallplatten erfassten Partikel werden aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen in Richtung auf die Innenwandung 39 der Reaktionskammer bewegt. Es sind Bremsplatten 41 auf der Innenwandung 39 vorhanden, die sich radial nach innen in die Reaktionskammer 31 erstrecken und vertikal verlaufen. Die sich in Umfangsrichtung bewegenden Partikel treffen auf die Bremsplatten 41 und werden abrupt abgebremst. Durch die dadurch erzeugte starke Verzögerung treten wiederum hohe Kräfte auf, wodurch ein weiteres Absprengen des inerten oder mineralischen Materials von der Oberfläche der Nichteisenmetallpartikel bewirkt wird.

Um zu verhindern, dass die abgebremsten Partikel an der Innenwandung 39 ungehindert nach unten wandern, sind konzentrische Vorsprünge 42 auf der Innenwandung 39 vorhanden, die sich radial nach innen und horizontal erstrecken. Die Vorsprünge haben demnach eine kreisringförmige Gestalt. Dort wird sich das von den Bremsplatten 41 und der Innenwandung 39 herabrutschende Material zunächst sammeln und aufgrund der durch die Rotation der Prallplatten bewirkten Verwirbelung wieder in die Reaktionskammer 31 gefördert. Dort treffen die Partikel des Materials wieder auf die rotierenden Prallplatten und werden weiter aufgeschlossen. Durch das somit bewirkte mehrfache Beschleunigen und Abbremsen wird eine gute Trennung der inerten und mineralischen Bestandteile von den Nichteisenmetallpartikeln erreicht.

Die Bremsplatten 41 können ebenfalls in mehreren Ebenen übereinander angeordnet sein. Zwischen den einzelnen Ebenen können die ringförmigen Vorsprünge 42 verlaufen. Die Prallplatten 34 können in der Ansicht rechteckig oder fünfeckig mit einer abgeschrägten oberen Stirnkante 44 ausgebildet sein. Auch kann vorgesehen werden, dass die Prallplatten 34 untereinander liegender Ebenen in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Es können beispielsweise 14 bis 18 Prallplatten 34 in einer Ebene vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sein. Auch können in den einzelnen Ebenen eine unterschiedliche Anzahl von Prallplatten vorhanden sein. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Partikel von einer der Prallplatten erfasst wird, steigt somit ebenfalls.

Zum Anpassen des Rotationsbeschleunigers an unterschiedliche Materialeigenschaften oder an unterschiedliche Korngrößen kann zum einen die Drehzahl und somit die Umfangsgeschwindigkeit der Prallplatten 34 variiert werden. Zum anderen ist vorgesehen, dass die Bremsplatten 41 in radialer Richtung 45 verschiebbar in einer schlitzförmigen Durchbrechung 46 der Wand 47 des Gehäuses 30 gelagert sind. Die Bremsplatten 41 ragen daher mehr oder weniger in die Reaktionskammer 31 hinein, so dass mehr oder weniger Material abgebremst wird. Die Verschiebung der Bremsplatten 41 kann manuell, motorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Insbesondere ist eine Veränderung auch während des Betriebs möglich, und das Ergebnis ist am

Materialaustrag sofort feststellbar. Der Aufschluss der Partikel kann somit optimiert werden. Auch kann der Verschleiß der Bremsplatten 41 optimiert werden, da bei geringerer Eintauchtiefe der Bremsplatten in die Reaktionskammer 31 deren Verschleiß abnimmt.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus der Asche von Hausmüllverbrennungsanlagen sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse Ansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus der Asche von Hausmüllverbrennungsanlagen sowie aus den Rückständen thermischer Prozesse, welche Asche zerkleinert und im wesentlichen von Eisen befreit worden ist und in wenigstens zwei Fraktionen vorliegt, von denen die eine Feinfraktion (11) Partikel unterhalb einer vorbestimmbaren Grenzkorngröße und die andere Grobfraktion (12) Partikel oberhalb der Grenzkorngröße enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Nichteisenmetalle sowohl der Feinfraktion (11) als auch der Grobfraktion (12) in den gleichen Vorrichtungen (15, 16, 17, 18) unter Anwendung von gleichen Behandlungsschritten mit an die jeweiligen Korngrößen angepassten Betriebsparameter unabhängig voneinander abgetrennt werden, dass entweder die Feinfraktion (11) oder die Grobfraktion (12) in einem Trockner (16) auf einen Restfeuchtegehalt von kleiner als 3,0 Gew.-% getrocknet wird, dass entweder die getrocknete Feinfraktion (11) oder die getrocknete Grobfraktion (12) einem Rotationsbeschleuniger (17) zugeführt wird, in dem die an den Metallpartikeln anhaftenden inerten und mineralischen Bestandteile von den Metallpartikeln gelöst werden, dass das Gemisch aus Metallpartikeln und gelöstem inertem Material entweder der Feinfraktion (11) oder der Grobfraktion (12) in einer Klassiervorrichtung mit auswechselbaren Siebeinsätzen für unterschiedliche Korngrößen in wenigstens zwei Unterfraktionen (19, 29) aufgeteilt wird, dass jede Unterfraktion (19, 29) entweder der Feinfraktion (11) oder der Grobfraktion (29) einem Magnetfeldabscheider (21) zugeführt wird, der mit an die Unterfraktionen angepassten Betriebsparametern die Eisenoxidanteile und Eisenanteile von den Nichteisenmetallpartikeln und den gelösten mineralischen und inerten Bestandteilen trennt, dass anschließend die Gemische aus Nichteisenmetallpartikeln und inertem und mineralischen Bestandteilen jeder Unterfraktion (19, 29) einem Wirbelstromabscheider (23) zugeführt wird, der mit an die jeweilige Unterfraktion angepassten Betriebsparametern die inerten und mineralischen Bestandteile von den Nichteisenmetallpartikeln abtrennt, und dass die verbleibenden Nichteisenmetallpartikel jeder Unterfraktion (19, 29) einem Lufttisch (25) oder einer Schwingsetzmaschine oder einer Schwimmsenkanlage zugeführt werden, mit dem beziehungsweise der die Nichteisenmetallpartikel aufgeteilt werden in eine Leichtfraktion (27), die überwiegend Aluminium und Magnesium enthält, und in eine Schwerfraktion (26), die überwiegend Kupfer, Zink, Blei, Gold und Silber enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkorngröße 4,0 mm beträgt und die Feinfraktion in der Klassiervorrichtung (18) in fünf Unterfraktionen mit den Korngrößen 0 mm bis 0,25 mm und 0,25 mm bis 1,0 mm und 1,0 mm bis 2,0 mm und 2,0 mm bis 3,0 mm sowie 3,0 mm bis 4,0 mm aufgeteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkorngröße 4,0 mm beträgt und die Grobfraktion in der Klassiervorrichtung (18) in fünf Unterfraktionen mit den Korngrößen 4,0 mm bis 6,0 mm und 6,0 mm bis 8,0 mm und 8,0 mm bis 10,0 mm und 10,0 mm bis 12,0 mm sowie 12,0 mm bis 20,0 mm aufgeteilt wird.

4. Rotationsbeschleuniger, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher Rotationsbeschleuniger (17) eine aufrechte im Querschnitt kreisrunde Reaktionskammer (31) aufweist, in der Schlagwerkzeuge um eine konzentrische Drehachse (33) drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagwerkzeuge als vertikal ausgerichtete und sich radial zur Drehachse (33) erstreckende starre Prallplatten (34) ausgebildet sind, die an einer um die Drehachse (33) rotierenden Welle (34) lösbar angebracht sind.

5. Rotationsbeschleuniger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass entlang dem Umfang 10 bis 20 und insbesondere 14 bis 18 Prallplatten (34) angeordnet sind.

6. Rotationsbeschleuniger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Prallplatten (34) in mehreren horizontalen Ebenen (35, 36, 37, 38) angeordnet sind.

7. Rotationsbeschleuniger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatten (34) wenigstens zweier Ebenen (35, 36; 37, 38) mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit und/oder unterschiedlicher Drehrichtung rotieren.

8. Rotationsbeschleuniger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatten (34) unmittelbar übereinanderliegender Ebenen (35, 36, 37, 38) versetzt zueinander angeordnet sind.

9. Rotationsbeschleuniger nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (39) der Reaktionskammer (31) aufrecht ausgerichtete und sich radiale erstreckende Bremsplatten (41) vorgesehen sind.

10. Rotationsbeschleuniger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsplatten (41) in radialer Richtung (45) hin- und herverschiebbar an der Wand (47) der Reaktionskammer (31) angeordnet sind.

11. Rotationsbeschleuniger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsplatten durch Schlitze (46) in der Wand (47) der Reaktionskammer geführt sind.

12. Rotationsbeschleuniger nach einem der Ansprüche 4 bis

11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (39) der Rotationskammer (31) wenigstens ein umlaufender und sich senkrecht zur Drehachse erstreckender ringförmiger Vorsprung (42) vorhanden ist.

13. Rotationskammer nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsplatten (41) in mehreren Ebenen auf der Innenseite (35) der Rotationskammer (31) angeordnet sind und die ringförmigen Vorsprünge (42) zwischen den Ebenen verlaufen.