Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Ver¬ wertung von Geräteschrott, welcher nichtmetallische und metalli¬ sche Anteile enthält. Solcher Geräteschrott fällt z.B. in Form von defekten oder ausgedienten elektrischen und elektronischen Geräten (Computer, Peripheriegeräte, Unterhaltungselektronik, elektrische Schalt- und Regelapparate), wissenschaftlichen Appa¬ raten, Ausschuss von Komponenten, aber auch von Kabeln und Ver¬ drahtungen aller Art, Abfällen von Halbfabrikaten (z.B. kupfer¬ kaschierte Kunststoffplatten) usw. an. Die Zusammensetzung sol¬ cher Art von Schrott ist äusserst vielfältig und heterogen, d.h. die verschiedensten Werkstoffe treten in sehr unregelmässi- ger und meist feiner Verteilung auf. Im metallischen Anteil finden sich hauptsächlich Eisen, Kupfer, Aluminium, Bunt- und Lötmetalle sowie verschiedene Edelmetalle (Gold, Silber, Platin, Palladium usw.). Der nichtmetallische Anteil setzt sich im we¬ sentlichen aus verschiedenartigen Kunststoffen (teilweise faser¬ verstärkt), Keramik, Glas usw. zusammen.

Der Anfall an solchem meist voluminösen Geräteschrott ist bereits jetzt hoch (weltweit auf etwa 300 ^* 000 Tonnen jährlich geschätzt). Er ist offensichtlich in rascher Zunahme begriffen angesichts der technischen Entwicklung der Elektronik und Informatik und hoher Zuwachsraten im Gerätemarkt, was beides zu einem raschen "Generationenwechsel" von Geräten führt.

_A n sich wäre eine Rückgewinnung von mancherlei wertvollen, bei der Geräteherstellung verwendeten und unentbehrlichen Werkstoffen verlockend; insbesondere moderne elektronische Gerate und deren Komponenten enthalten z.B. nicht unerhebliche Mengen von Edel¬ metallen als Kontakt- und Leitermaterialien. Eine solche Rückge¬ winnung hat sich allerdings als sehr schwierig erwiesen und konnte bisher nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden. Natürlich wäre eine manuelle Verarbeitung bzw. ein Aussortieren angesichts der anfallenden Mengen völlig unrealistisch; höchstens ein Ausbau von Funktionseinheiten, z.B. bestückten Leiterplatten aus grossen Gehäusen oder etwa das Abtrennen grösserer Glasteile (Glaskolben von Sichtgeräten usw.) kann in Betracht gezogen werden.

Bisher wurde eine Geräteschrott-Verwertung meist in der Weise versucht, dass die Schrotteinheiten zwecks Volumenverminderung zertrümmert und dann in einen Brennofen gegeben wurden. Der brennbare Anteil wurde darin verglüht, und die zurückbleibende, im wesentlichen Metalloxide und stark verunreinigte Metallteile enthaltende "Asche" wurde dann reduzierend erschmolzen und hier¬ auf in mehreren Schritten pyrometallurgisch raffiniert. Dieses Verfahren hat jedoch einen recht erheblichen Energiebedarf und ist vor allem mit einem hohen Ausstoss an gefährlichen Luft¬ schadstoffen verbunden. Infolge der hohen Anlage- und Betriebs¬ kosten (Ofen und Schmelzanlagen, Hochkamin, Abgasreinigung usw.) ist die Wirtschaftlichkeit derartiger Verfahren in Frage ge¬ stellt, und wegen der trotz kostspieliger Gegen assnahmen noch bestehenden Umweltbelastung sind sie kaum mehr tragbar.

Bei einem anderen, aus der DE-OS Nr. 33 47 230 bekannten Ver¬ fahren werden z.B. Fernsehgeräte zweistufig zerkleinert, und das Gemisch wird mittels Magnetscheidung in magnetische und unmagnetische Bestandteile getrennt, worauf aus den letzteren Pappe- und Papierteilchen mittels Windsichtung ausgetragen wer¬ den. Die unmagnetische Fraktion wird hierauf in einer Schwimm- Sink-Anlage z.B. durch eine Suspension von Magnetit und Wasser geleitet und in eine leichte und eine schwere Fraktion getrennt; beide Fraktionen müssen anschliessend getrocknet werden und

werden dann elektrostatisch z.B. einerseits in "Holz, Papier, Pappe" und "Plastik", bzw. andererseits in "NE-Metalle" und "Glas" getrennt. Bei diesem Verfahren fallen also verschiedene Arten von Nichtmetallen getrennt sowie NE-Metalle an; die mag¬ netische Fraktion samt deren Verunreinigungen, die bei der Wind¬ sichtung ausgetragenen Bestandteile und insbesondere die Staub¬ anteile erfahren keine weitere Beachtung oder Weiterverarbei¬ tung. Ueber den erzielten Trennungsgrad (Reinheit) der Fraktionen und über den Grad der Material-Rückgewinnung enthält die genann¬ te Veröffentlichung keine Angaben. Vor allem aber ist die ange¬ wendete Schwimm-Sink-Trennung (Flotation) nachteilig: Der Be¬ trieb der Anlage mit der laufenden Aufbereitung der Trennflüssig¬ keit und insbesondere das nachfolgende Trocknen beider Fraktio¬ nen benötigen viel Energie und verursachen hohe Betriebskosten; die zum Beschweren der Trennflüssigkei benötigten Mineralien oder Chemikalien werden teilweise mit dem Trenngut ausgetragen und belasten wiederum die Weiterverarbeitung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Geräte¬ schrott der genannten Art enthaltene, verwertbare Stoffe auf wirtschaftliche Weise und mit geringstmöglicher Umweltschädigung der Wiederverwendung zuzuführen und verbleibende Anteile - im wesentlichen Nichtmetalle - deponiefähig zu machen. Diese Auf¬ gabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, welches darin besteht, dass man durch stufenweises und abwechselndes mechanisches Zerkleinern und magnetisches sowie mechanisch-physi¬ kalisches, trockenes Separieren des Schrottes in einem geschlos¬ senen System dessen nichtmetallische Fraktion sowie die mag¬ netische und die nichtmagnetische Metallfraktion getrennt in Granulat- und Staubform darstellt, um die beiden Metallfraktionen der pyrolysefreien, nasschemischen und/oder elektrolytischen Trennung zuzuführen.

Eine erfindungsgemässe Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein erstes und ein zweites mechanisches Zerkleinerungsaggregat und einen bezüg¬ lich Materialfluss zwischen diesen angeordneten Magnetseparator enthält, dass zur Trennung des vom Magnetseparator ausgeschie-

denen Gemisches aus magnetischer Metallfraktion und Nichtmetall¬ fraktion ein erstes mechanisch-physikalisches Trennaggregat und zur Trennung des nach dem Magnetseparator anfallenden, durch das zweite Zerkleinerungsaggregat geführten Gemisches aus nicht¬ magnetischer Metallfraktion und Nichtmetallfraktion mindestens ein zweites mechanisch-physikalisches Trennaggregat vorhanden ist, und dass ferner Mittel zur Staub-Rückführung in eines der Trennaggregate vorhanden sind.

Zweckmässige Varianten des vorgenannten Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 10, und besondere Ausgestaltungen der erfin- dungsgemässen Anlage sind in den Ansprüchen 12 bis 18 angegeben.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine mit dem genannten Verfahren bzw. mit der genannten Anlage zu gewinnende magneti¬ sche Metallfraktion, nichtmagnetische Metallfraktion sowie nicht¬ metallische Fraktion (Ansprüche 19 bis 24).

Mit der Erfindung wird das schwierige und dringende Problem der Beseitigung von Geräteschrott auf überraschend effiziente Weise gelöst, indem eine hohe Rückgewinnungsquote wertvoller Bestandteile mit vergleichsweise geringem Energieaufwand und praktisch ohne Anfall von umweltschädigenden Stoffen oder Abfallprodukten erreicht wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Varianten und im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläu¬ tert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf bzw. den Aufbau einer Anlage zur Verarbeitung von Geräteschrott bis zur Darstellung der drei Fraktionen in Granulat- und Staubform, und

Fig. 2 ist die schematische Darstellung einer nasschemischen und elektrolytischen Weiterverarbeitung und Separierung der Metallfraktionen.

Gemäss der schematischen Darstellung nach Fig. 1 wird Geräte¬ schrott S einem ersten Zerkleinerungsaggregat 1 zugeführt, z.B. einer Hammermühle, in welcher eine Grobzerkleinerung des Schrottes in Bruchstücke von maximal etwa 3 bis 5 cm erfolgt. Diese Bruchstücke werden dann einem Magnetseparator 2 zugeleitet. Bei der magnetischen Separation erfolgt eine Trennung in eine magnetische Gemischfraktion G1 und eine nichtmagnetische Ge¬ mischfraktion G2. Die als "magnetisch" bezeichnete Gemischfrak¬ tion G1 , welche vom Magnetseparator 2 ausgeschieden wird, ent¬ hält Metallpartikel mit vorwiegend ferromagnetischem Anteil (Metalle und Legierungen der Eisengruppe), die aber natürlich mit verschiedenen anderen Metallen verbunden sind. Beide Ge¬ mischfraktionen G1 und G2 führen auch einen erheblichen Anteil an nichtmetallischen Teilen mit sich.

Entsprechend der Linie 20 in Fig. 1 wird die magnetische Ge¬ mischfraktion G1 einer Siebvorrichtung 4, beispielsweise einem Rüttelsieb mit einer Maschenweite von etwa 2 cm zugeführt. Der Siebrückbehalt (Partikelgrösse von mehr als 2 cm) wird über den Pfad 21 in die Grobzerkleinerung 1 rezirkuliert. Der das Sieb 4 passierende Anteil von G1 wird dagegen einem mechanisch¬ physikalischen Trennaggregat 5 zugeführt. In diesem erfolgt eine Trennung in die magnetische Metallfraktion B und eine nicht¬ metallische Fraktion A, welche Fraktionen beide in Granulatform mit einem gewissen Staubanteil anfallen.

Dem Magnetseparator 2 ist eine weitere Zerkleinerungsstufe 3 für die nichtmagnetische Gemischfraktion G2 nachgeschaltet, d.h. der Magnetseparator befindet sich bezüglich Materialfluss zwischen dem ersten Zerkleinerungsaggregat 1 und dem zweiten Zerkleinerungsaggregat 3. Im Letzteren, vorzugsweise einem soge¬ nannten Schredder mit rotierendem Schlagmesser, erfolgt die weitere Zerkleinerung der Fraktion G2 in Partikel mit einer Grδsse von maximal etwa 3 mm. Diese Partikel werden anschliessend entstaubt, gemäss Fig. 1 in einer Staubabscheideanordnung, be¬ stehend aus den Einheiten 6 und 7. Als Einheit 6 wird zweckmäs- sigerweise ein Windsichter und als Einheit 7 ein Zyklon ver¬ wendet. Anschliessend an die Staubabscheideanordnung 6,7 wird

das entstaubte Partikelgemisch einer Siebvorrichtung 8, z.B. einem Rüttelsieb mit einer Maschenweite von etwa 3 mm zugeleitet. In der Staubabscheideanordnung besorgt der Windsichter 6 zunächst eine Trennung in schwere Partikel einerseits und leichte Partikel mit Staub anderseits, wobei nur der Leichtanteil über den Zyk¬ lon 7 geführt wird; die schweren Partikel gelangen dagegen unter Umgehung des Zyklons direkt in das Sieb 8 (Pfad 24). Der Sieb- rückbehalt der Siebvorrichtung 8 (Partikelgrδsse über 3 mm) wird über den Pfad 25 in das vorangehende Aggregat 3 zur noch¬ maligen Zerkleinerung rezirkuliert. Das das Rüttelsieb 8 passie¬ rende Partikelgemisch gelangt dagegen auf ein zweites mechanisch¬ physikalisches Trennaggregat 10.

Wie in Fig. 1 mit den Linien 22 angedeutet, ist es zweck ässig, dass man das beim Zerkleinern und - sofern zwischen dem Zerklei¬ nerungsaggregat 3 und dem Trennaggregat 10 eine Entstaubung und Siebung erfolgt - auch das dort anfallende Staubgomisch pneuma¬ tisch sammelt und einem Luftfilter 9 zuleitet. Das im Luftfil¬ ter 9 pneumatisch gesammelte Staubgemisch d wird dann ebenfalls dem Trennaggregat 10 zugeführt (Pfad 23). Es ist zu erwähnen, dass anstelle der Staubabscheideanordnung mit Windsichter 6 und Zyklon 7 allenfalls auch andere Anordnungen in Frage kommen, z.B. abhängig vom anfallenden Schrott S, vom verwendeten Zerklei¬ nerungsaggregat 3 oder der Art des mechanisch-physikalischen Trennäggregates 10; z.B. kann nur ein Zyklon oder nur ein Wind¬ sichter oder eine andere Entstaubungseinheit in Frage kommen.

Zur mechanisch-physikalischen Trennung der (weiter zerkleinerten und entstaubten) nichtmagnetischen Mischfraktion G2 können meh¬ rere Trennstufen erforderlich sein, wie durch die Einheiten 10, 11 und 12 angedeutet. In jeder Stufe wird ein (abnehmender) An¬ teil der nichtmetallischen Fraktion A ausgeschieden (P ad 26), so dass schliesslich die nichtmagnetische Metallfraktion C übrig bleibt. Beide Fraktionen A,C fallen wiederum in Granulatform mit kleinerem oder grösserem Staubanteil an. In einer kontinuier¬ lich arbeitenden Anlage wird man zweckmässigerweise, wie in Fig. 1 dargestellt, mehrere Trennaggregate 10, 11, 12 in Kaskade anordnen. Es ist jedoch auch denkbar, die Metallpartikel jeweils

chargenweise durch das gleiche Trennaggregat zu rezirkulieren und dabei fortschreitend zu reinigen. Uebrigens ist zu erwähnen, dass auch zur Trennung der magnetischen Gemischfraktion G1 meh¬ rere Trennstufen erforderlich sein können.

Zum mechanisch-physikalischen Separieren der beiden Gemischfrak¬ tionen G1 und G2 (Aggregate 5 bzw. 10-12) sind insbesondere elektrostatisch wirkende Trennstufen, d.h. an sich bekannte elektrostatisch arbeitende Separatoren geeignet (zuweilen auch als "elektrodynamische" Separatoren bezeichnet). Bei mehreren in Kaskade angeordneten Einheiten können Separatoren vom selben Typ, gegebenenfalls mit fortschreitend kleinerer Verarbeitungs¬ kapazität, verwendet werden.

Eine Anlage gemäss Fig. 1 wurde als Prototyp für eine stündliche Verarbeitungsleistung von 500 kg Geräteschrott, vorwiegend be¬ stückte Elektronik-Leiterplatten, Abfälle von kupferkaschierten, glasfaserverstärkten Kunststoffplatten usw. ausgelegt. Hierfür wurde eine Hammermühle 1 mit einer Antriebsleistung von 65 kW eingesetzt. Die Durchsatzleistu.ng der weiteren Aggregate richtet sich nach der fortschreitenden engenmässigen Aufteilung der Materialströme. Die gesamte Leistungsaufnahme beim Betrieb der Anlage (Antriebsleistungen der einzelnen Aggregate) beträgt weniger als 100 kW. Die verwendeten elektrostatischen Separa¬ toren arbeiten mit einer Gleichspannung von 24 kV bei einer Wechselstrom-Blindleistung von 45 kVA.

Die nachstehende Tabelle 1 gibt eine ungefähre Aufteilung der Materialströme an, die natürlich stark vom anfallenden Schrott abhängt (Prozentangaben bezogen auf die Schrottmenge):

Tabelle 1 S =

G1 magnetische Gemischfraktion 15 %

G2 nichtmagnetische Gemischfraktion 80 % 100 % d Filterstaub 5 %

A nichtmetallische Fraktion 72,6 %

B magnetische Metallfraktion 10 % J> 100 %

C nichtmagnetische Metallfraktion 17,4 %

Nach _V erarbeitung von einer Tonne Elektronikschrott der vorge¬ nannten Art ergaben sich die nachstehenden Anteile in den beiden Metallphasen fProzentangaben bezogen auf die Schrottmenge):

Tabelle 2

Fe

Ni

Sn + Pb

AI

Cu

Ag

Au

Pd nichtmet. Fraktion (weniger als 0,1 % Metallanteil) 100 %

Die beiden Metallfraktionen B und C werden nach dem Verfahren und mit einer Anlage gemäss Fig. 1 durch stufenweises und ab¬ wechselndes mechanisches Zerkleinern und magnetisches sowie mechanisch-physikalisches, trockenes Separieren gewonnen und in Granulat- und Staubform dargestellt. Die in der Anlage verwen¬ deten Aggregate sind soweit erforderlich "gekapselt", und der anfallende Staub wird gesammelt und in den Materialstrom zu¬ rückgeführt. Es werden somit keine nennenswerten Stoffanteile in die Umgebung ausgestossen oder verloren, sondern in den Fraktionen A, B und C ist praktisch die gesamte Stoffmenge des verarbeiteten Schrottes S enthalten. Für die vollständig trockene Separierung werden auch keine Fremdstoffe benötigt, die wieder ausgeschieden werden müssten. Somit ist das System bzw. die Anlage bezüglich Materialfluss geschlossen. Es wurde übrigens festgestellt, dass gerade im gesammelten und rückgeführten Staub nicht unerhebliche Anteile der rückzugewinnenden Edelmetalle enthalten sind.

Die Metallfraktionen B und C sind zur pyrolysefreien, nassche¬ mischen und/oder elektrolytischen Trennung in weiteren Verfah¬ rensschritten, wie sie weiter unten beispielsweise anhand der

Fig. 2 beschrieben werden, bestimmt und geeignet. Mit dem vor¬ stehend beschriebenen Verfahren lässt sich erreichen, dass der Nichtmetallanteil in den beiden Metallfraktionen höchstens 0,1 Gewichtsprozent beträgt, und je nach Ausgestaltung der Anlage und der Verfahrensschritte, aber auch abhängig von der Art des Schrottes lässt sich der Nichtmetallanteil sogar auf weniger als 0,005 Gewichtsprozent einstellen.

Die nichtmetallische Fraktion A fällt ebenfalls in Granulatform mit Staubanteil an. Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich erreichen, dass der Metallanteil in der nichtmetallischen Frak¬ tion höchstens 0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 0,005 Gewichtsprozent beträgt. Dadurch und dank dem stark vermin¬ derten Volumen kann die nichtmetallische Fraktion ohne weiteres, d.h. ohne Umweltschädigung, in Deponien gelagert werden, doch ist es auch denkbar, diese Fraktion einer Wiederverwendung zuzu¬ führen.

Die nachfolgende Tabelle 3 bezieht sich auf die beiden Metall¬ fraktionen B und C allein. Sie gibt eine als Beispiel festge¬ stellte prozentuale Verteilung der in den Metallfraktionen ent¬ haltenen Metalle an und ferner den Rückgewinnungsfaktor q, wel¬ cher mit der nachstehend beschriebenen, nasschemischen und elektrolytischen Trennung erreicht wurde.

Ein Beispiel der pyrolysefreien Trennung der Metallfraktionen B und C mittels nasschemischen und elektrolytischen Verfahrens¬ schritten ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Die magnetische Metallfraktion B mit den Hauptbestandteilen Fe und Cu wird mittels einem als "Kupfer-Zementation" bezeichneten Verfahren von den Eisenmetallen befreit. Sie wird in einen Tank 30 mit Kupfersulfat-Lösung CuSO. gegeben, in welcher Lösung die Austauschreaktion

CuS0 ₄ + Fe *- Cu + FeSC ^* ₄ abläuft. In analoger Weise wird die Fraktion B auch vom Ni-An- teil befreit entsprechend der Austauschreaktion

CuSO. + Ni •- Cu + NiS0 ₄ -

Das bei der Fe-Umsetzung entstehende Eisensulfat FeSO. kann weiter verwendet werden und wird insbesondere bei der Abwasser¬ reinigung in grossen Mengen benötigt.

Die nichtmagnetische Metallfraktion C, welche in der Regel grös- sere Anteile von Aluminium enthält, wird in einen Tank 32 mit Natronlauge NaOH gegeben. Darin wird der AI-Teil ausgelaugt entsprechend der Formel

2NaOH + 2H ₂ 0 * ^■ 2NaAl0 ₂ + 3H ₂ 0.

In der Natronlauge zerfällt NaAl0 ₂ in Natron NaOH und Aluminium¬ hydroxid Al(OH).,, welches ausgefällt wird. Letzteres kann insbe¬ sondere bei der Produktion von Keramik weiterverwendet werden.

Die so von Eisenmetallen bzw. Aluminium befreiten, übrig geblie¬ benen Anteile der Fraktionen B und C (überwiegend Cu) werden durch ein Waschbad geführt (Tanks 31 bzw.33). Sie können dann bei 1300° C aufgeschmolzen (Tiegel 34) und zu Anodenblöcken 35 gegossen werden. Hierbei handelt es sich um einen einfachen Umschmelzvorgang ohne metallurgische Reaktionen.

In einem galvanischen Bad 36 wird sodann das Kupfer aus den Anodenblöcken 35 elektrolytisch abgeschieden. Verbliebene Ni- und Sn-Anteile können in einem weiteren Bad 37 ebenfalls elektro¬ lytisch abgeschieden werden. Der im Bad 36 und gegebenenfalls

im Bad 37 sich bildende Bodensatz 38 (Schlamm) enthält im we¬ sentlichen noch die aus dem Geräteschrott gewonnenen, in den Metallfraktionen B und C enthaltenen Edelmetall-Anteile.

Die Edelmetalle können mit an sich bekannten Methoden noch nass¬ chemisch und gegebenenfalls elektrolytisch angereichert bzw. getrennt und raffiniert werden: In einem Tank 39 mit Salpeter¬ säure HNO, wird zunächst das Silber ausgefällt. Ein weiterer Tank 40 mit Salzsäure HC1 und Salpetersäure HNO.. dient zur Aus¬ fällung von Gold, Palladium und Platin. Die auf diese Weise ange¬ reicherten, ausgefällten Edelmetalle werden zwecks Endraffination wiederum elektrolytisch abgeschieden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung anhand der Fig. 2 her¬ vorgeht, erfolgt die Trennung der Metallfraktionen B und C ohne pyrolytische Reaktionen und die damit verbundenen Umweltbela¬ stungen. Dies ist vor allem möglich dank der hohen Trenngüte (Reinheit), mit der die Metallfraktionen aus dem vorangehenden Trennverfahren gemäss Beispiel Fig. 1 hervorgehen.