Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Kunststoffteilchen eines Kunststoffgemenges von Kunststoffen chemisch unterschiedlicher Art, die teilweise einen sich überschneidenden und teilweise einen unterschiedlichen Dichtebereich aufweisen, z.B. Polyethylen (PE), Polyethylen- terephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polystyrol

(PS) und Polyvinylchlorid (PVC). Derart unter¬ schiedliche Kunststoffarten entstehen als Abfall beispielsweise bei der Vermengung unterschiedli¬ cher Einwegflaschen. So werden stille Wasser vor- wiegend in 1,5-Liter PVC-Flaschen abgefüllt, wäh¬ rend andere Getränke in sogenannten PET-Flaschen verkauft werden. 5o werden allein in Westeuropa 1,4 Milliarden PET-Flaschen pro Jahr produziert. Die Flaschen weisen in der Regel einen Polyethy- lenschraubdeckel auf, wobei die PET-Flaschen ein

Bodenteil aus ebenfalls Polyethylen besitzen kön¬ nen. Eine direkte Wiederverwertung der vermisch¬ ten Flaschenkunststoffe ist nicht möglich, da PET erst bei 260 C schmilzt, während PVC sich bereits oberhalb der Erweichungstemperatur von 160 C un¬ ter HCl-Abspaltung zersetzt. Für solche vermisch¬ ten Kunststoffe gibt es daher keine nennenswerten Wiederverwertungsmöglichkeiten, so daß die Ab¬ fallkunststoffe bislang nicht gesammelt, sondern über den Hausmüll entsorgt werden, d.h., letzt¬ lich verbrannt oder deponiert werden.

Für vermischte PVC-haltige Kunststoffe lassen sich in der Regel auch keine Erlöse erzielen. Vielmehr verlangt der Verwerter häufig noch eine Gutschrift,

die sich an den eingesparten Deponiekosten orien¬ tiert .

Demgegenüber gibt es für sortenreine Recycling¬ kunststoffe seit langem einen Markt, wobei sich die Preise an den Preisen für Neuware orientieren. Je nach Qualität uird für Recyclingware bis zu 60 _> der \euuare erzielt. Es besteht also ein großes Interesse an Verfahren zur Trennung von vermischten Kunststoffen.

10 Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Trennung von Kunststoffteilchen von Kunststof¬ fen chemisch unterschiedlicher Art arbeiten mit nach der Dichte trennenden Anlagen , z.B. Hydro- zyklonen. Dieses Verfahren versagt allerdings bei

15 Kunststoffen, die im gleichen Dichtebereich lie¬ gen, wie z.B. PET (Dichte ca. g/c 1,37 - 1,38) und PVC (Dichte ca. g/cm 1,38). Hingegen ist die Trennung von Polyethylen (PE) von den anderen beiden Kunststoffarten PET und PVC aufgrund der

20 unterschiedlichen Dichte von 0,95 g/cm möglich. Die Trennung von Kunststoffen, die im gleichen Dichtebereich liegen, kann beispielsweise auf elektrostatischem Wege erfolgen.

Aus der DE-PS 30 35 6.9 ist bekannt, Kunststoffe

25 elektrostatisch in einem Freifallscheider zu trennen .

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei der Trennung eines Kunststoffgemenges mit drei oder vier unterschiedlichen Arten von Kunststoffen,

30 also beispielsweise PE, PET, PS und PVC, mit ei¬ nem dieser bekannten Verfahren eine große Menge an Mittelgut anfällt bzw. die Abscheidungen an der jeweiligen Elektrode nur einen ungenügenden Reinheitsgrad aufweisen;

darüber hinaus weist das Mittelgut einen hohen Be¬ standteil aus mindestens einem der Einsatz-Kunst¬ stoffe auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mehrere Komponenten eines Kunststoffgemen¬ ges auch ähnlicher bzw. gleicher Dichten, sicher voneinander getrennt werden können. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Trennung in mindestens zwei Schritten erfolgt, wobei in einem ersten Schritt die Kunststoffteilchen voneinander getrennt werden, die einen unterschiedlichen Dichtebereich aufweisen, und wobei in einem zweiten Schritt die Kunststoffteilchen mit gleichem Dichtebereich ge¬ trennt werden. Hierbei werden vorteilhaft im ersten Schritt die Kunststoffteilchen nach dem Prinzip der Dichtetrennung getrennt, wobei die Dichte der Trennflüssigkeit so gewählt wird, daß sie in das Ge¬ biet der größten Dichtedifferenz zwischen den ein¬ zelnen Kunststoffarten des Kunststoffgemenges fällt; vorteilhaft wird hierbei die Dichte der Trennflüs¬ sigkeit zwischen 1,0 und 1,3 g/cm eingestellt. Die Dichtetrennung kann hierbei auch mittels Hydro- zyklon erfolgen. Gegebenenfalls erfolgt die Tren¬ nung nach der Dichte nicht nur in einem Schritt, sondern in mehreren, wenn mehrere Kunststoffarten unterschiedlicher Dichte getrennt werden sollen.

Es hat sich ferner gezeigt, daß durch eine Ober¬ flächenbehandlung der Kunststoffteilchen des Kunst¬ stoffgemenges eine verbesserte triboelektrische Aufladung im Sinne einer höheren Ladungsdichte er¬ reicht werden kann ^' .

Die chemische Behandlung der Oberfläche der Kunst stoffteilchen des Kunststoffgemenges erfolgt nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung dadurch daß die Trennflüssigkeit so gewählt wird, daß sie im basischen Bereich (pH-Wert etwa 10-12) oder im sauren Bereich (pH-Wert von 2-4) liegt. Besonders vorteilhafte Ergebnisse ergeben sich dann, wenn d Trennflüssigkeit eine Salzlösung ist, deren Haupt bestandteil NaCl ist. Zusätzlich zu dem NaCl in

10 der Salzlösung können noch K-, Mg- und SO -Ionen in der Salzlösung vorhanden sein, d.h., aufgrund der gewünschten Zusammensetzung der Salzlösung bietet sich die Verwendung einer Salzlösung an, wie sie bei der Herstellung von Kali im Kaliberg¬

15 bau als Abfallprodukt entsteht. Eine verbesserte triboelektrische Aufladung wird insbesondere auch dadurch erreicht, daß nach der Dichtetreπnung die Trennflüssigkeit aus dem Kunststoffgemenge durch Wasser herausgewaschen wird. Im Zuge der Dichte¬

20 trennung bzw. der nachfolgenden Reinigung des Kunststoffgemenges mit Wasser kann eine Reinigung der Kunststoffteilchen, die eine Größe unter 10, und vorzugsweise etwa unter 6 mm, aufweisen, von Papierresten bzw. Getränkeresten erfolgen. Eine

25 entsprechende Reinigung ist allerdings auch durch einen der Dichtetrennung vorgelagerten Waschvor¬ gang in beispielsweise einer Waschmühle oder einem Turbowäscher möglich. Nach dem Waschen erfolgt eine Trocknung des Kunststoffgemenges, wobei vor

30 dem eigentlichen Trocknen der Wassergehalt des Kunststoffgemenges durch ein Entwässerungsaggregat z.B. eine Zentrifuge, auf einen Restwasseranteil von unter 2 % reduziert wird.

Im Nachfolgenden wird das Kunststoffgemenge einer Wärmebehandlung bei 30 - 100°C über einen Zeitraum von mindestens 5 min unterzogen; auch diese Ma߬ nahme dient der Erzielung einer höheren Ladungs¬ dichte der einzelnen Kunststoffteilchen . Erklär¬ bar erscheint dies dadurch, daß aufgrund der Wärme¬ behandlung in dem oben angegebenen Temperaturbe¬ reich eine Veränderung der Oberfläche der Kunst¬ stoffteilchen stattfindet. Die Oberflächenbehand¬

10 lung kann also sowohl chemisch als auch durch Wärme bzw. durch beide Behandlungsarten erreicht werden.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Er¬ findung wird dem Kunststoffgemenge eine organische Substanz, und zwar insbesondere Fettsäure, in einer

15 Menge von etwa 10 - 50 mg/kg Kunststoffgemenge zu¬ gegeben. Die Zugabe der Fettsäure dient der Kondi- tionierung der Kunststoffteilchen, ebenfalls mit dem Ziel, bei der nachfolgenden triboelektrischen Aufladung eine höhere Ladungsdichte der einzelnen

20 Teilchen zu erreichen. Auch diese Behandlung kann allein oder in Kombination mit der chemischen oder thermischen Behandlung der Kunststoffteilchen er¬ folgen .

Es hat sich gezeigt, daß bei derart vorbehandelten

25 Kunststoffteilchen im Freifallscheider selbst nur Feldstärken von 2 - 3 KV/cm aufrechterhalten wer¬ den müssen.

Bei dem bekannten Verfahren hingegen arbeitet der Freifallscheider mit einer Feldstärke von 3 - 4

30 KV/cm, was die Gefahr von Sprühentladungen in sich barg. Durch Sprühentladungen kann es zu einer Ent¬ zündung des Kunststoffgemisches im Freifallscheider kommen .

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Zur Abtrennung der Polyolefine (PE) wurde die Sub¬ stanz einem Hydrozyklon zugeführt. Das resultieren¬ de PVC-PET-Gemisch wurde auf einem Vibrationssieb von der Flüssigkeit getrennt, geschleudert und in einem Fließbetttrockner 6 min bei 70 - 100 C ge¬ trocknet .

Im Fließbett lassen sich eventuell noch vorhandene letzte Papierreste mit der Abluft austragen und mit- tels eines Zyklons aus der Abluft abtrennen. Das vorgetrocknete Gut wurde danach in einem weiteren Fließbetttrockner noch 3 min bei 30°C kontaktiert und dabei aufgeladen.

Das aus dem Fließbett auslaufende Gut wurde konti¬ nuierlich einer aus zwei Scheidern bestehenden Trennanlage zugeführt. In der Vortrennung wird be¬ reits ein PET-Konzentrat mit 99,4 % PET erhalten; das PVC-Konzentrat mit einem PVC-Gehalt von 82,3 % wurde mittels einer Spiralschnecke zum Nachtrenn- scheider befördert, wobei sich erneut die selek¬ tive Aufladung der Kunststoffteilchen ausbildete.

Das so aufgeladene Vorkonzentrat wurde auf dem ^' Nachtrennscheider in ein hochprozentiges PVC- Konzentrat, eine Mittelgutfraktion und eine ca. 53 % PET-enthaltende Abreicherungsfraktion aufge¬ trennt. Letztere wurde gemeinsam mit dem Mittelgut der Vortrennung zur Neuaufladung in das Fließbett rezykliert .

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Die triboelektrische Aufladung selbst erfolgt bei¬ spielsweise in einem Fließbetttrockner oder in ei¬ ner Spiralschnecke ausreichender Länge oder auch dadurch, daß das Kunststoffgemenge pneumatisch über eine bestimmte Strecke befördert wird. Als Rand¬ bedingungen sind bei der triboelektrischen Auf¬ ladung Temperaturen von etwa 15 - 50°C, vorzugs¬ weise von 20 - 35 C, und eine relative Feuchte der umgebenden Luft von 10 - 40 ?ό, vorzugsweise 15 - 20 ,°ό, einzuhalten. Die triboelektrische Aufladung der Kunststoffteilchen selbst erfolgt bekannter¬ weise durch innige Berührung der Teilchen mitein¬ ander.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird das er¬ findungsgemäße Verfahren erläutert:

Beispiel 1: Trennung eines Getränkeflaschengemenges

Das eingesetzte Getränkeflaschengemisch wies fol¬ gende Zusammensetzung auf:

76,9 % PET

19,8 % PVC

2.1 % PE

1.2 % Papier/Schmutz

Das Flaschengemenge wurde einer naß arbeitenden Schneidmühle zugeführt und unter Wasserzugabe auf eine Teilchengröße von unter 6 mm zerkleinert. Die auch Papier enthaltende Schmutzlösung wurde abge¬ zogen. Danach wurde das Gut in einem Wäscher kräf¬ tig gerührt und damit die Oberflächen gereinigt und auf die später erfolgende elektrostatische Trennung vorbereitet.

TT

Alles in allem ließ sich das Kunststoffgemenge in eine PVC-Fraktion mit einem Reinheitsgrad von 99,3 % PVC, eine PET-Fraktion mit einem Reinheitsgrad von 99,4 % PET und eine PE-Fraktion mit einem Reinheitsgrad von 97,6 % PE

auftrennen; die Ausbeute (absolute Menge) - bezogen auf das eingesetzte Flaschengemenge - bestand aus :

94.6 % PET 96,2 % PVC

89.7 % PE.

Beispiel 2

Trennung eines PE/PP/PS/PVC-Kunststoffgemenges

Das eingesetzte Gemenge aus gebrauchten Kunststoff ^, artikeln enthielt die vier gebräuchlichsten Massen¬ kunststoffe in folgender Zusammensetzung:

45,7 % PE

20,1 % PP

17,5 % PVC

14,9 % PS

10 1,8 % Reststoffe

100 kg dieses Gemenges wurden zunächst auf einer Schneidmühle vollständig auf eine Korngröße unter 6 mm zerkleinert. Das Schπitzelgemenge wurde einem Wäscher zugeführt und mit frischem Wasser verrührt.

15 Das gewaschene Gut wurde in ein mit Wasser gefüll¬ tes Flotationsbecken überführt, während die Schmutz¬ lösung verworfen wurde. Die Polyolefine enthalten¬ de Leichtfraktion wurde abgeschöpft, während die das PVC und PS enthaltende Schwerfraktion am Boden

20 des Beckens abgesaugt wurde. Beide Fraktionen wur¬ den mittels Schleudern vorentwässert.

Die PP/PE-Fraktion wurde einem Fließbetttrockner zugeführt und bei 80°C 6 min getrocknet. Auf das ausfließende Gut wurde ein Fettsäuregemisch C8-C12

25 in einer Menge von 50 g/t aufgesprüht und in einem weiteren Fließbetttrockner noch 3 min bei 30°C flui- disiert. Das aus dem. Fließbett ausfließende Gemenge wurde kontinuierlich einem Freifallscheider zuge¬ führt. Das Mittelgut dieser Trennung wurde konti¬

30 nuierlich in den zweiten Fließbetttrockner zurück¬ geführt .

Die elektrostatische Trennung der Leichtfraktion lieferte folgendes Ergebnis:

Menge Analyse Ausbeute kg (Reinheits- (in % des Einge¬ grad in % ) brachten)

PE-Fraktion 44,1 96,6 92,2 PP-Fraktion 20,6 88,5 90,7

Die Schwerfraktion wurde in einen Fließbetttrockner mit angeschlossenem Kühler überführt und in der

10 Heizzone ca. 6 min bei 80 C getrocknet und in der Kühlzone noch ca. 3 min bei 30 C fluidisiert. Die elektrostatische Trennung, ebenfalls mit Mittelgut¬ rückführung, lieferte folgendes Ergebnis:

Menge Analyse Ausbeute

15 kg (Reinheits¬ (in ?ό des Einge¬ grad in ?.) brachten)

PVC-Fraktion 17,3 97,1 95,9

PS-Fraktion 14,8 94,3 93,7

Beis pie l 3

Trennung eines PE/PS/PET/PVC-Ge enges in die Einzelkomponentεn

Das eingesetzte Gemenge aus gebrauchten Kunst- Stoffen wies folgende Zusammensetzung auf:

46,8 % PE 29,8 % PS 12,2 % PVC 10,1 % PET 1 _> 1 % Schmutz

100 kg dieses Gemenges wurden zunächst auf einer Schneidmühle vollständig auf eine Korngröße unter 6 mm zerkleinert. Das Schnitzelgemenge wurde einem Wäscher zugeführt und mit frischem Wasser verrührt. Das gewaschene Gut wurde in ein mit Kaliablauge der Dichte 1,2 g/cm gefülltes Flotationsbecken ge¬ füllt.

Die PE und PS enthaltende Leichtfraktion wurde ab¬ geschöpft, während die das PVC und PET enthaltend.e Schwerfraktion am Boden des Beckens abgesaugt wurde. Beide Fraktionen wurden auf einem Schwingsieb vor¬ entwässert und mit Frischwasser gewaschen und an¬ schließend auf Schleudern bis auf eine anhaftende Feuchte von 2 % ^• vorentwässert. Die bei der Dichte- trennung und der Vorentwässerung anfallenden salz¬ haltigen Abwässer können zur Aufarbeitung in den Kali-Lösebetrieb zurückgeführt werden.

Beide Fraktionen wurden separaten Fließbetttrock¬ nern zugeführt, die jeweils mit einer Heiz- und Kühlzone ausgestattet waren. In der heißen Zone wurden die Güter auf 80 C erwärmt, wobei die Ver¬ weilzeit etwa 6 min betrug, während die nachge¬ schaltete Kühlzone mit nicht erwärmter Luft be¬ trieben wurde .

Die aus den Fließbetten ausfließenden Güter wur¬ den elektrostatischen Freifallscheidern zugeführt,

10 wobei die anfallenden Mittelgüter in die Flie߬ betten zurückgeführt wurden.

Die elektrostatische Trennung der Leichtfraktion lieferte folgendes Ergebnis:

Menge Analyse Ausbeute

15 kg (Reinheits¬ (in % des Ein¬ grad in _>) gebrachten)

PE-Fraktion 43,8 95,6 93,5 PS-Fraktion 27,7 92,4 92,9

Bei der elektrostatischen Trennung der Schwer- 20 fraktion wurde nachstehendes Ergebnis erhalten:

Menge Analyse Ausbeute kg (Reinheits- (in % des Ein- grad in Jό) gebrachten)

PVC-Fraktion 12,6 93,9 96,6 25 PET-Fraktion 9,2 97,1 88,0

FlieSbett zum Beispiel 1;

Trennung der Kunststoffe eines Gemisches von leeren Getränke¬ flaschen - 100 kg Trockensubstanz

19.8 % PVC

76.9 % PET

2.1 % PE

1.2 % Papier

PVC-Konzentrat 99,3 % PVC

FlieBbild tu Beispiel 2:

Trennung eines PE/PP/PVC/PS-Kunststoffgemiεches in die Einzel- komponenten

Zusammensetzung des Aufgabegutes:

100 kg Aufgabegut

Mahlung

Wasser Wäscher Schmutzlösung

Dichtetrennung in Wasser

Fraktion < 1 g/cm" Fraktion > 1 g/cm ^" 64,7 kg 32,1 kg

Vorentwässerung

Trockner

Fettsäure *K-

Trockner

Scheider 1

PE PP PVC PS

44,1 kg 20,6 kg 17,3 kg 14,8 kg

96,6 . PE 88,5 \ PP 97,1 % PVC 94,3 % PS

~- PE = 93,2 . °)pp _ 90,7 % C = 95,9 % -,PS = 93,7 .

FlieBbild zu Beispiel 3:

Trennung eines PE/PP/PVC/PET-Kunststoffgemisches in die Einzel¬ komponenten

Zusammensetzung des Aufgabegutes:

46,8 % PE 29,8 % PS 12,2 % PVC 10,1 % PET 1,1 % Schmutz

100 kg Aufgabegut

Salzhaltige Abwässer Aufarbeitung im Kali-Löεebetrieb