Batterien jeglicher Art, öl-und eisenoxidhaltige Schlämme aus Stahlwalzwer- ken, Schlämme aus Oberflächenbehandlungs-, Beiz-und Säuberungs-, Metalisierungs-und Verzinnungsverfahren von Metallteilen, Staub oder Schlamm aus Hochofen, Elektro-oder Konverterstahlwerken.

In verschiedenen Ländern in Europa werden gebrauchte Kunststoffverpackun- gen aus Haushalten und Kleingewerben eingesammelt um einer Wiederver- wertung zugeführt zu werden. Der Gesetzgeber dieser Länder bestimmt, daß ein gewisser Prozentsatz der in den Verkehr gebrachten Verpackungen wiederverwertet werden muß. Die ordnungsgemäße Wiederverwertung kann entweder darin bestehen, daß die Kunststoffe gesäubert, getrennt und an- schließend für die Herstellung neuer Produkte gebraucht werden, oder daß die Kunststoffe in ihre chemische Bestandteile zerlegt werden um daraus Grund- stoffe wie synthetisches Öl oder Methanol zu gewinnen.

In den letzten Jahren werden in der Automobilindustrie vermehrt Kunststoffe eingesetzt, die dann nach der Verschrottung der Kraftfahrzeuge als sogenannte Schredderleichffraktion entsorgt werden müssen.

Andererseits fallen in der Industrie große Mengen an metallhaltigen Reststoffen in Form von Schlamm an. Diese Reststoffe fallen z. B. bei dem Filtrieren der Tauchbäder an und enthalten nebst großen Mengen an Wasser verschiedene Metalle wie z. B. Zink, Nickel, Molybden, Koblad, Kupfer, Eisen in Form von Oxiden, Hydroxiden, Chloriden und Sulfaten. Die Entsorgung dieser Reststoffe ist kostspielig bzw. die Endlagerung dieser Stoffe ist problematisch. Die Schlämme werden meist in speziellen Deponien gelagert.

Ein Beispiel der Zusammensetzung solcher metallhaltigen Schlämmen sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

Tabelle 1 Ni, Cu, Zn (%) S (%) Cl CaO Inert H20 (%) Fe, Mo, (%) Stoffe Ko (%) (%) Schlamme 15-50 >30 1-15 > 5 10-30 1-5 10-75

In den Hochöfen, Elektro-oder Konverterstahlwerken fallen große Mengen an metallhaltigen Reststoffe in Form von Staub oder Schlamm an. Reststoffe werden durch Abgasreinigungsanlagen aus den Abgasen als Staub oder als Schlamm abgeschieden. Die Entsorgung dieser Reststoffe ist kostspielig bzw. die Endlagerung dieser Stoffe ist problematisch. Die Schlämme werden meist in künstlichen Seen unter offenem Himmel gelagert, während die Stäube untertage in Stollen abgelagert werden.

Typische Zusammensetzungen von metallhaltigen Stäuben und Schlämmen aus Hochofen, Elektro-, bzw. Konverterstahlwerken sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

Tabelle 2 Fe (%) Zn (%) Pb (%) C (%) H20 (%) Stäube 20-30 20-35 1-10 1-2 Schlämme20-30 2-8 1-5 0-20 30-40 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, ein ressourcenschonendes Verfahren zur Verwertung von Kunstoffabfällen bei der thermischen Behand- lung metallhaltiger Reststoffe vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verwer- tung von Kunststoffen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Rest- stoffe in einem Etagenofen, welcher in drei Zonen aufgeteilt ist, wobei jede

Zone mehrere übereinanderliegende Etagen aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfaßt : * kontinuierliches Einbringen der metallhaltigen Reststoffe auf die oberste Etage der ersten Zone des Etagenofens, wobei die Reststoffe nach und nach in die zweite Zone transferiert werden und währenddem getrocknet werden, aufheizen bis auf ungefähr 800°C und kalzinieren der Reststoffe innerhalb der zweiten Zonen wobei die Reststoffe nach und nach in die dritte Zone transferiert werden, * kontinuierliches Einbringen von Kunststoffen auf die oberste Etage der dritten Zone und Aufheizen des Gemischs auf 900°C bis 1200°C in der dritten Zone wobei die Metalle reduziert werden, Austragen des Gemischs aus dem Etagenofen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es gelingt, die als Mischung vorliegenden Metalloxide,-sulfate,-chloride usw. zu reduzieren und zu trennen (insbesondere Eisen und Zink), so daß die getrennten Fraktionen Eingangsstoffe für andere Prozesse darstellen und gleichzeitig gebrauchte Kunststoffe wiederzuverwerten. Somit können aus Reststoffen Wertstoffe hergestellt werden. Das'eventuell vorhandene Eisen kann nach Durchlaufen des Prozesses in den Produktionsablauf eines Stahlwerkes zurückgeführt werden. Die Nichteisenmetalloxide werden soweit konzentriert, daß sie als Rohstoff zur Gewinnung von NEmetallen eingesetzt werden können. Übrig bleiben Aschen, die im wesentlichen aus Inertstoffen wie Si02, Al203, MgO bestehen.

In der ersten Zone werden die metallhaltigen Reststoffe durch den Kontakt mit den heißen Etagen, den im Etagenofen aufsteigenden Gasen und eventuell durch Brenner bis auf ungefähr 200°C erhitzt, so daß das Wasser komplett verdampft und anschließend in die zweite Zone transferiert wird. In dieser Zone werden die metallhaltigen Reststoffe bis auf über 800°C erhitzt und kalziniert.

Nachdem die Reststoffe eine Temperatur von über 800°C erreicht haben, ist

die Kalzination abgeschlossen und die Reststoffe werden in die dritte Zone eingegeben und Kunststoffe werden kontinuierlich auf die oberste Etage der dritten Zone eingebracht und unter die Reststoffe gemischt und weiter erhitzt.

Sobald es eine gewisse Temperatur erreicht hat (ab ungefähr 900°C bis 1200°C) beginnen die Metalloxide mit den Kunststoffen zu reagieren, wobei sich verschiedene Nichteisenmetalle verflüchtigen und zusammen mit den Abgasen aus dem Etagenofen ausgetragen werden.

Die flüchtigen Nichteisenmetalle können, in einer bevorzugten Ausgestaltung, auf den Etagen in der dritten Zone wo sie gebildet werden, abgesaugt und getrennt von den übrigen Abgasen behandelt werden. Diese Abgase werden anschließend z. B. in einer Nachbrennkammer oxidiert wobei die Metalle zu Metalloxiden umgewandelt werden welche dann in einer Filtereinrichtung von den Abgasen getrennt werden können.

Gleichzeitig oder zu einem späteren Zeitpunkt werden die im Etagenofen eventuell vorhandenen Eisenoxide, Nickeloxide usw. zu den korrespondieren- den Metallen reduziert. Die auf diese Art erzeugten, nicht flüchtigen Metalle werden zusammen mit den Rückständen des eingebrachten Materials und den Aschen aus dem Ofen ausgetragen.

In diesem Verfahren können entweder staubförmige oder schlammförmige, metallhaltige Reststoffe aufgegeben werden wobei durch eine gezielte Pro- zeßführung und durch dauerndes Umwälzen ein Zusammenbacken der Partikel vermieden wird. Unabhängig von der Konsistenz des Eingangsmaterials liefert der Prozeß ein feinkörniges Endprodukt. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn das Ausgangsmaterial Eisenoxide enthalt. Da das feste Endprodukt feinkörnig, ist die Trennung der Asche vom Eisen leicht durchführbar. Diese Abtrennung kann z. B. im heißen Zustand über Klassierung erfolgen.

Natürlich eignet sich dieses Verfahren auch zur Behandlung von Pellets und Mikropellets, die normalerweise einen Durchmesser von 0,5 bis 3 mm aufwei- sen.

Nach einer Abkühlung unter 700°C ist es andererseits möglich, das reduzierte Eisen über Magnetabscheider von der Asche zu trennen. Die Qualität des so

gewonnenen direkt reduzierten Eisens ist nahezu unabhängig von der Menge der Asche und anderen Rückständen des Ausgangsmaterials.

Das gewonnene Eisen kann anschließend zu Briketts verarbeitet werden oder direkt in einen Einschmelzofen (Elektroofen usw.) eingebracht und weiterverar- beitet werden.

Man kann demnach resourcenschonende Kunststoffabfälle einsetzen um die Metalloxide in Metall umzuwandeln und dabei auf Kohle oder andere fossile Brennstoffe weitgehend verzichten.

Der Prozeßraum ist in verschiedene Zonen unterteilt, die Feststoffe bewegen sich kontinuierlich von oben nach unten und die Gase werden von unten nach oben d. h. im Gegenstrom durch den Ofen geleitet. Durch die Unterteilung des Prozeßraums in verschiedene Zonen kann man die Prozeßbedingungen in den verschiedenen Zonen oder sogar pro Etage messen und gezielt beeinflussen.

Bei einer alternativen Ausgestaltung können die metallhaltigen Reststoffe können aber auch mit mindestens einem Teil der benötigten Kunststoffe vermischt werden, bevor sie in den Etagenofen eingebracht werden., Dies gilt besonders im Fall der Behandlung von Schlämmen mit einem hohen Wasser- gehalt die mit wenigstens einem Teil der benötigten Kunststoffe vermischt werden können, bevor sie in den Ofen eingetragen werden. Die Schlämme haben nämlich meist eine klebrige Konsistenz und lassen sich, wenn sie mit Kunststoffen vermischt sind, leichter in den Ofen einbringen. Die Vermischung mit den Kunststoffen vermindert die Tendenz, daß das eingebene Material bei der Erwärmung Agglomerate bildet.

Die metallhaltigen Reststoffe werden kontinuierlich von Rechen, die auf jeder Etage des Ofens angebracht sind, umgewälzt und nach und nach auf die darunterliegende Etage befördert.

Durch das dauernde Umwälzen wird ein Zusammenbacken der Partikel verhindert. Die Umwälzgeschwindigkeit hängt von vielen Faktoren wie z. B. der Geometrie der Rechen, der Dicke der Schichten usw. ab. Die metallhaltigen

Reststoffe auf den Etagen sollten mindestens einmal pro ein bis drei Minuten umgewälzt werden, wodurch eine Agglomeration weitgehend verhindert wird.

Es besteht die Möglichkeit, sauerstoffhaltige Gase gezielt auf der Etage einzublasen, wo der Wärmebedarf durch Verbrennen der überschüssigen Prozeßgase abgedeckt werden muß.

Dabei ist es vorteilhaft, sauerstoffhaltige Gase zu verwenden, die eine Tempe- ratur von mindestens 250°C haben.

Auf den untersten Etagen der dritten Zone des Etagenofens kann zusätzlich Kunststoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, oder Erdgas eingeblasen werden.

Hierdurch wird ein höheres Reduktionspotential der Atmosphäre im Ofen realisiert und eine vollständigere Reduzierung der Oxide erreicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden eine oder mehrere Etagen im Ofen mittels Brenner aufgeheizt.

Um die Konzentration an Reduktionsgasen im unteren Teil des Ofens nicht durch Rauchgase der Beheizung zu vermindern, kann hier auch indirekt d. h. durch eine Strahlungsbeheizung Energie zugeführt werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung werden an jeder Zone auf einer oder mehreren Etagen Gase aus dem Etagenofen abgesaugt. Diese heißen Gase können anschließend entweder durch einen C02-Wascher geleitet werden, um die Gasmenge zu verringern und das Reduktionspotential des Gases zu erhöhen oder aber durch einen zusätzlichen Reaktor geleitet werden, in dem sich Kohlenstoff befindet, so daß das in den heißen Gasen enthaltene Kohlendioxyd mit dem Kohlenstoff reagiert um Kohlenmonoxid zu bilden gemäß dem Boudoirschen Gleichgewicht und dadurch das Reduktionspotential des Gases erhöht wird. Die an Kohlenmonoxid angereicherten Gase werden anschließend zurück in den Etagenofen geleitet.

Man kann, gemäß einer anderen Ausgestaltung, einen Teil der Gase, die im Ofen nach oben strömen unterhalb der Etagen, auf denen Nichteisenmetalle verdampfen durch einen Absaugstutzen in der Seitenwand aus dem Ofen absaugen und oberhalb dieser Etagen durch einen Einlaß wieder in den Ofen

einblasen. Dadurch ist die auf den Etagen, auf die der die Nichteisenmetalloxi- de zu Metallen reduziert werden und sich verflüchtigen, vorhandene Gasmenge gering. Die gebildeten Metalle können dann in einer relativ geringen Gasmenge auf diesen Etagen durch einen Auslaß in der Seitenwand aus dem Ofen abgesaugt werden. Das abgezogene Gasgemisch wird nachverbrannt, in einer Abkühlvorrichtung abgekühlt und anschließend mit Hilfe eines Filters gereinigt, bevor es nach außen gelangt.

Durch die geringen Abgasmengen ergeben sich auf den entsprechenden Etagen niedrige Gasgeschwindigkeiten und so wird wenig Staub mit diesem Abgas ausgetragen. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Metallkonzentration im Abgas.

Zu einer weiteren Erhöhung der Produktivität kann der Etagenofen unter einem bestimmten Überdruck gefahren werden. Dies ist im Gegensatz zu einem Drehofen, der über Wassertassen mit einem Durchmesser von zirka 50 m abgedichtet ist, bei einem Etagenofen, der nur kleine Abdichtungen an der Antriebswelle hat, sehr einfach zu realisieren. In einem solchen Fall müssen Druckschleusen für die Eingabe und die Ausfuhr von Material vorgesehen werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwen- dung eines Etagenofens zur thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe gemäß dem beschriebenen Verfahren vorgeschlagen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Im folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegen- den Figur beschrieben. Es zeigt : Fig. 1 : einen Schnitt durch einen Etagenofen zur thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Etagenofen 10, der aus drei unter- einanderliegende Zonen 12,14,16 besteht, die jeweils mehrere Etagen 18 aufweisen. Diese freitragenden Etagen 18, sowie der Mantel 20, der Deckel 22 und der Boden 24 des Ofens sind aus feuerfestem Material.

In jeder Zone 12,14,16 ist jeweils ein Absaugstutzen 26,28,30 vorgesehen, durch den die Gase aus dem Ofen 10 evakuiert werden können. Die Abgase der drei Zonen 12,14,16 haben eine unterschiedliche Zusammensetzung so daß es sinnvoll sein kann die Abgase der verschiedenen Zonen 12,14,16 separat zu behandeln.

Im Deckel 22 ist eine Öffnung 32 durch die die metallhaltigen Reststoffe, bzw. ein Gemsich aus metallhaltigen Reststoffen und Kunststoffen, auf die oberste Etage der erste Zone aufgetragen werden können.

In der Mitte des Ofens ist eine Welle 34 angebracht, an der Rechen befestigt sind, die über die jeweiligen Etagen ragen.

Die Rechen sind so ausgelegt, daß sie das Material auf einer Etage von innen nach außen und dann auf der darunterliegenden Etage von außen nach innen wälzen, um so das Material von oben nach unten durch den Ofen zu transpor- tieren. Die Welle 34 und die Rechen sind luftgekühlt und an den Rechen sind Öffnungen vorgesehen, durch die Luft in das Innere des Ofens strömen kann und dort zur Nachverbrennung genutzt werden kann.

Üblicherweise werden die Reststoffe auf die erste Etage der ersten Zone 12 aufgebracht während die Kunststoffe in die dritte Zone 16 aufgeben werden und dort mit den metallhaltigen Reststoffen in Kontakt gebracht werden.

Während des Transports durch die erste Zone 12 werden die metallhaltigen Reststoffe auf ungefähr 200°C erhitzt und getrocknet.

Im Mantel 20 des Etagenofens 10 ist-normalerweise im oberen Drittel der dritten Zone 16-. mindestens eine Einlaßöffnung 36 angebracht, durch die die Kunststoffe in den Ofen eingetragen werden können. Die Kunststoffe, die in die dritte Zone 16 eingebracht werden, werden dort durch die Rechen mit den erhitzten, metallhaltigen Reststoffen vermischt und schlagartig gekrackt wobei große Mengen an Wasserstoff und Kohlenmonoxid freigesetzt werden. Durch die hohe Temperatur und durch die Gegenwart von Kohlenmonoxid und Wasserstoff werden die in den Reststoffen enthaltenen Oxide während des Transportes durch den Etagenofen 10 zu Metall reduziert.

Durch die kontrollierte Eingabe von Kunststoffen und von sauerstoffhaltigen Gasen an verschiedenen Stellen des Etagenofens 10 und durch die Möglich- keit, Gase an kritischen Stellen abzusaugen, ist es möglich, die Reduktion der metallhaltigen Reststoffe genau zu kontrollieren und das Verfahren unter optimalen Bedingungen durchzuführen.

In der Seitenwand sind Düsen 38 zum Einblasen von heißen (350°C bis 500°C) sauerstoffhaltigen Gasen vorgesehen, durch die man Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas in den Etagenofen 10 eingeben kann. Durch die hohen Temperaturen und durch die Gegenwart von Sauerstoff verbrennt ein Teil des Kohlenstoffs zu Kohlendioxid, der wiederum mit dem im Überschuß vorhande- nen Kohlenstoff reagiert und zu Kohlenmonoxid umgewandelt wird. Das Kohlenmonoxid reduziert schließlich die Oxide.

Da diese Reaktion überwiegend endotherm ist, ist es sinnvoll, Brenner 40 anzubringen, die eine gleichbleibend hohe Temperatur in den Etagen des Ofens sicherstellen. Hier können Gas-oder Kohlenstaubbrenner eingesetzt werden.

Diese Brenner 40 können zur Vorheizung und/oder zum Zusatzheizen mit Gas oder Kohlenstaub mit Luft befeuert werden. Durch das Mengenverhältnis zwischen Sauerstoff und Brennmaterial kann ein zusätzliches Reduktionsgas erzeugt werden oder bei Luftüberschuß wird ein Nachverbrennen der Prozeß- gase erreicht. Im Falle einer Kohlenstaubfeuerung kann im Brenner ein Über- schuß an Kohlenmonoxid erzeugt werden. Bei außenliegenden Brennkammern kann vermieden werden, daß die Asche der verbrannten Kohle in den Ofen gelangt und sich mit dem Eisen vermischt. Die Temperaturen in den Brenn- kammern werden so gewählt, daß die anfallende Schlacke flüssig abgezogen werden kann und in verglaster Form entsorgt werden kann. Durch die Erzeu- gung von Kohlenmonoxid wird der Verbrauch an Kunststoffen im Ofen 10 reduziert und somit auch der Aschegehalt im fertigen Produkt.

In der letzten oder in den beiden letzten Etagen ist die Zugabe von Kunsstoffen, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder Erdgas durch spezielle Düsen vorgesehen. In dieser Atmosphäre mit erhöhtem Reduktionspotentia ! kann die Reduktion der Metalloxide vervotlständigt werden.