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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR RECYCLING OLD CARS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/015277
Kind Code:
A1
Abstract:
In a process for recycling old cars by shredding and thermal treatment of the light shredded fraction ('resh'), a favourable energy balance and recovery of valuable materials are achieved in that metallic components are sorted out during or after shredding, the remaining materials being finely shredded to a length of about 2 mm or less, and the finely shredded materials being melted in a melting reactor (16) by inherent energy and converted into a non-hazardous solid material by cooling. Preferably, the heat from the waste gas is recovered and the cooled waste gas is then treated in an absorber (24) with a regeneratable absorbing material for producing recoverable acids.

Inventors:
RITTER JUERGEN (CH)
Application Number:
PCT/DE1998/002846
Publication Date:
April 01, 1999
Filing Date:
September 24, 1998
Export Citation:
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Assignee:
NYMIC ANSTALT (LI)
RITTER JUERGEN (CH)
International Classes:
B01D53/14; B03B9/06; B09B3/00; B62D65/00; B62D67/00; C22B7/00; (IPC1-7): B03B9/06; C03B5/00
Foreign References:
DE4238164A11994-05-19
DE4426503A11996-02-01
DE4437852A11996-05-02
US5443157A1995-08-22
DE2436549B11975-08-28
US5619934A1997-04-15
Attorney, Agent or Firm:
Lins, Edgar (Lins & Partner GbR Theodor-Heuss-Strasse 1 Braunschweig, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zur Verwertung von Altautos durch Zerkleinern und thermische Behandlung der SchredderLeichtfraktion (Resh), dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach der Zerkleinerung metallische Bestandteile aussortiert wer den, daß eine Feinzerkleinerung der übrigen Stoffe auf eine Länge von etwa 2 mm oder darunter vorgenommen wird und daß die feinzerkleinerten Stoffe in einem Schmelzreaktor (16) durch die inhärente Energie geschmolzen und durch Abkühlung zu einem ungefährlichen Feststoff umgewandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas unter Wärmerückgewinnung abgekühlt und an schließend in einem Absorber (24) mit regenerierbarem Ab sorptionsmaterial zur Produktion verwertbarer Säuren auf bereitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Schmelze des Schmelzreaktors (16) ein nicht eluierbares glasartiges Granulat hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Resh kohlenstoffarmer Abfallstaub zugemischt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfallstaub wenigstens im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 dem Resh zugemischt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß als Schmelzreaktor (16) ein Schmelzzy klon verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schmelzreaktor (16) lediglich mit einem Stützbrenner für den Anfahrvorgang und zur Gewähr leistung der Betriebssicherheit betrieben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der aus dem Schmelzreaktor (16) austre tenden Schmelze in einer weiteren Schmelzstufe (31) Schwermetalle entzogen werden und die Schmelze danach zu einem Feststoff umgewandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff gemahlen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der weiteren Schmelzstufe (31) einer Abgas reinigung (32) mit Rückgewinnung von Mischmetallen zuge führt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß aus den im Abgas des Schmelzreaktors (16) enthaltenen Wertstoffen Salzsäure und Schwefelsäure gewonnen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß durch Regeneration des Adsorptionsmate rials Dioxine und Furane dissoziiert werden und Quecksil ber zurückgewonnen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber (24) bezüglich des SO2Anteils im Abgas im Durchbruchbetrieb gefahren wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewinnung von Schwefelsäure aus dem Abgas nach dem FattingerStickoxidSchwefelsäureverfahren erfolgt, nach dem das Abgas den Absorber (24) durchlaufen hat.
Description:
Verfahren zur Verwertung von Altautos Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Alt- autos durch Zerkleinern und thermische Behandlung der Schred- der-Leichtfraktion (Resh).

Aufgrund der in Altautos enthaltenen Stoffvielfalt ist die Be- seitigung von Altautos immer problematisch gewesen. Bekannt- lich werden Altautos zunächst geschreddert. Die Entsorgung der Schredder-Leichtfraktion (Resh) ist problematisch, weil das Deponieren des Resh zu einer Gefährdung des Grundwassers auf- grund der in den Reststoffen enthaltenen Schwermetalle mit sich bringen würde. Es sind daher thermische Verfahren be- kanntgeworden, die so ausgelegt sind, daß die im Resh enthal- tenen inerten Stoffe, wie SiO2, Al203 und CaO und Metalle, so- weit sie nicht schon vorher weitgehend auf mechanischem Weg aus dem Resh ausgeschieden wurden, eingeschmolzen werden. Aus den im Resh enthaltenen organischen Stoffen wird Synthesegas gewonnen, das vor allem zur Herstellung von elektrischer Ener- gie genutzt wird.

Es ist ferner bekannt, Resh einer Pyrolyse unter Sauerstoffab- schluß zu unterwerfen. Der aus dem Reaktor ausgetragene Pyro- lysekoks enthält die Metalle und interten Stoffe des Resh. Die Metalle, wie Eisen, Kupfer und Nickel werden vom Pyrolysekoks getrennt und als verhüttungsfähige Stoffe zurückgewonnen. Der Koks wird zusammen mit den inerten Stoffen, wie SiO2, Al203 und CaO einer Schmelzkammer zugeführt. In dieser werden die iner- ten Stoffe mit Erdgas, das mit reinem Sauerstoff stöchiome- trisch verbrannt wird, eingeschmolzen. Durch Wasserkühlung wird aus der abgezogenen Schmelze ein glasähnliches Granulat gewonnen. Bei diesem Prozeß entsteht in der Schmelzkammer zu-

gleich Synthesegas, das CO und H2 enthält. In diesem Prozeß können die leichtflüchtigen Schwermetalle Zink, Blei und Cad- mium nicht als Mischmetalle zurückgewonnen werden. Sie gehen wie Schwefel und Chlor in verschiedenen Verbindungen ins Syn- thesegas, aus dem sie vor dessen Verstromung ausgeschieden werden müssen. Die Handhabung der abgeschiedenen Schadstoffe ist unklar und dürfte eine Gasreinigung erfordern, bei der üblicherweise zu deponierende Rückstände entstehen.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, in einem ersten Schritt die Metalle aus dem Resh auszusortieren und einer Wiederver- wertung zuzuführen. In mehreren mechanischen Trennstufen fal- len außer den Metallfraktionen verschiedene mineralische und organische Fraktionen an. Die nur schwach beladenen orga- nischen Fraktionen werden in einem Schacht zu Synthesegas ver- gast, aus dem über Gasmotoren elektrische Energie gewonnen wird. Die beim Trennen anfallenden, stärker mit Schadstoffen kontaminierten organischen und die mineralischen Fraktionen werden in einem Schmelzofen mit Primärenergie eingeschmolzen, und aus der Schmelze wird ein glasähnliches Granulat gewonnen.

Bei diesem zweistufigen Prozeß müssen das Synthesegas und das oxidische Abgas aus dem Schmelzprozeß getrennt voneinander gereinigt werden. Dabei anfallende Rückstände werden depo- niert.

Alternativ zu der Herstellung des Granulats ist vorgeschlagen worden, die Vergasung von zerkleinertem Resh in einem Wirbel- schichtreaktor vorzunehmen und die aus ihm abgezogenen Fest- stoffe anschließend in einem reduzierend gefahrenen Metall- badreaktor zu behandeln, um Schwermetalle abzureichern und als Metallschmelze abzuziehen. Die inerten Stoffe können dann als Zementzumahlstoff aufbereitet und verwendet werden.

Alle bekannten Verfahren erfordern einen hohen Energieeinsatz für die Herstellung der Schmelzen, aus denen verschiedene mehr oder weniger verwendbare Produkte gewonnen werden. Darüber

hinaus fallen aus der Gasreinigung meist Rückstände an, die deponiert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine verbesserte Energiebilanz erzielt wird und daß eine Be- lastung der Umwelt weitgehend vermeidbar ist.

Ausgehend von dieser Problemstellung ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach der Zerkleinerung metallische Bestand- teile aussortiert werden, daß eine Feinzerkleinerung der übri- gen Stoffe auf eine Länge von etwa 2 mm oder darunter vorge- nommen wird und daß die feinzerkleinerten Stoffe in einem Schmelzreaktor (16) durch die inhärente Energie geschmolzen und durch Abkühlung zu einem ungefährlichen Feststoff umgewan- delt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Ver- wertung von Resh praktisch ohne externe Energiezufuhr, da die im Resh enthaltene Energie zur Durchführung der Schmelzung, vorzugsweise mit einem Schmelzzyklon, benutzt wird.

Vorzugsweise wird dabei das Abgas unter Wärmerückgewinnung abgekühlt und wird anschließend in einem Absorber mit regene- rierbarem Absorptionsmaterial zur Produktion verwertbarer Säuren aufbereitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt dadurch die vollstän- dige Vermeidung von nicht verwertbaren Reststoffen und die Ge- winnung von im Resh enthaltener Energie als verwertbare Ener- gie.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die im Resh enthaltene Energie dazu benutzt, toxische Abfallstäube, insbesondere KVA-Filterstäube (Filterstäube einer Müllverbren- nungsanlage) und ggf. Stahlfilterstäube zusammen mit dem Resh zu verarbeiten und unschädlich zu machen. Dabei können die toxischen Stäube zu einem nicht eluierbaren Granulat mit ein-

geschmolzen werden oder zusammen mit dem Resh so behandelt werden, daß die toxischen Bestandteile zu wiederverwertbaren Materialien konvertiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Figur 1-ein schematisches Diagramm zur im wesentlichen mechanischen Vorbereitung der verwendeten Aus- gangsstoffe Figur 2-ein schematisches Diagramm für die Schmelzbe- handlung der Ausgangsstoffe und der energeti- schen und stofflichen Behandlung der Abgase Figur 3-eine schematische Zusammenfassung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausbau- stufe Figur 4-eine schematische Darstellung des erfindungsge- mäßen Verfahrens in einer zweiten Ausbaustufe.

Figur 1 verdeutlicht im linken Teil die Aufbereitung von Resh, also vorzerkleinerten Altautoteilen. Der Resh wird in einem Lager 1 gelagert und aus diesem zu einer Zerkleinerungs-und Trocknungsstufe 2 transportiert, wo die Zerkleinerung und Trocknung in einem Prozeßschritt, vorzugsweise in einem Prall- reaktor, geschieht. Der dabei entstehende Staub wird abgesaugt und in einem Staubfilter einer Abluftreinigungsstufe 3 aufge- fangen, so daß gereinigte Abluft ins Freie gelangt. Der Staub aus dem Staubfilter der Abluftreinigungsstufe 3 gelangt zusam- men mit dem getrockneten und fein zerkleinerten Resh in eine Sieb-und Sichtungsstufe 4. Das durch eine Maschenweite von 1,25 mm hindurchpassende Feinmaterial gelangt in ein Silo 5 zur erfindungsgemäßen weiteren Verarbeitung. Die größeren Teile werden nach Metallen und Nichtmetallen getrennt. Die

größeren Metallstücke, insbesondere aus Eisen, Aluminium und Kupfer können der Verhüttung zugeführt werden. Größere Stücke aus anderem Material fallen nur in geringen Mengen an und wer- den als energiehaltige Reststoffe verwertet oder separat auf < 1,25 mm zerkleinert und dem Silo 5 zugeführt.

Die hier interessierenden feinzerkleinerten Reshanteile gelan- gen aus dem Silo 5 über eine Dosiereinrichtung 6 in eine Mischstufe 7.

Erfindungsgemäß wird auch KVA-Filterstaub aufbereitet, indem er aus einem Lager 8 in eine Trocknungsstufe 9 transportiert wird. Die Trocknungsluft wird in einer Entstaubungsstufe 10 vom Staub befreit und gelangt als Abluft ins Freie. Der Staub aus der Entstaubungsstufe 10 gelangt mit dem getrockneten Staub aus der Trocknungsstufe 9 in einen Silo 11, von wo der Filterstaub über eine Dosiereinrichtung 12 der Mischstufe 7 zugeführt werden kann.

Als weitere Option kann auch Stahl-Filterstaub aus einem Silo 13 über eine Dosiereinrichtung 14 der Mischstufe 7 zugeführt werden.

Figur 2 verdeutlicht, daß das gemischte Material am Ausgang der Mischstufe 7 in einen Vorlagebehälter 15 gelangt, von dem aus es in einen Schmelzreaktor 16 gebracht wird. In dem Schmelzreaktor 16 finden exotherme Umsetzungen statt, die die Arbeitstemperatur des Schmelzreaktors aufrechterhalten können.

Der Schmelzreaktor 16 ist vorzugsweise als Schmelzzyklon aus- gebildet, in den die Einsatzstoffe tangential eingeblasen wer- den. Dabei findet ein extrem schneller Wärmeübergang von dem Resh auf die Filterstäube statt, wobei bei den sich einstel- lenden hohen Temperaturen von 1800° und darüber in dem Ein- satzstoffgemisch enthaltene Stoffverbindungen vollständig dis- soziiert werden. Die flüchtigen Bestandteile, wie Schwefel,

Chlor und die leichtflüchtigen Schwermetalle, wie Zink, Blei, Cadmium und Quecksilber, werden mit dem Abgas abtransportiert.

Die im Resh enthaltene Überschußenergie wird soweit wie mög- lich für die Einschmelzung der Filterstäube genutzt. Bevorzugt ist eine leicht reduzierende Arbeitsweise des Schmelzreaktors 16.

Dabei entstehendes Gas (mit H2 und CO) kann wegen seiner Brenn- barkeit nachverbrannt werden.

Aus der Schmelze am Ausgang des Schmelzreaktors 16 wird durch Abkühlung in einer Granulationsstufe 17 ein glasartiges, nicht eluierbares Granulat erzeugt, in dem die im Resh und in den Filterstäuben noch enthaltenen restlichen Schwermetalle einge- schlossen und somit ungefährlich gemacht worden sind.

Das Abgas aus dem Schmelzreaktor gelangt in einen Abhitzekes- sel 18, in dem bereits Grobstaub abgeschieden wird. Das im Abhitzekessel 18 abgekühlte Abgas gelangt in eine Entstau- bungsstufe 19 zur Abscheidung von Feinstaub. Der Staub wird gewaschen. In der Wäsche gehen die Chloride aus den Chlorver- bindungen mit Zink, Blei und Cadmium in Lösung. Durch Filtra- tion und Neutralisation der Lösung durch NaOH erhält man ei- nerseits Metallhydroxide und andererseits NaCl-bzw. KCl-Sole.

Das aus der Entstaubungsstufe 19 austretende Abgas gelangt über eine Kühlungsstufe 23 in einen Adsorber 24, der mit einem Gegenstrom-Koksbett aus Aktivkoks ausgebildet ist. Durch den Aktivkoks 24 werden aus dem Abgas insbesondere Quecksilber, aber auch Dioxine und Furane herausgefiltert und auf dem Ak- tivkoks angelagert. Der Aktivkoks 24 ist von Zeit zu Zeit an der Unterseite austragbar. Der Aktivkoks 24 adsorbiert auch SO2-Anteile im Abgas. Aufgrund der hohen SO2-Konzentration wird der Adsorber 24 jedoch für SO2 zweckmäßigerweise im Durchbruch- betrieb gefahren, so daß SO2 überwiegend den mit H2SO4 gesät-

tigten Adsorber 24 durchläuft und anschließend verarbeitet werden.

In einer Regenerationsstufe 25 für den beladenen Aktivkoks werden die Beladungsstoffe H2SO4 und Quecksilber wieder von dem Aktivkoks entfernt, wobei eine Temperatur von ca. 600 °C ver- wendet wird. Bei dieser Temperatur zersetzen sich Dioxine und Furane zu ungefährlichen Produkten, so daß der Aktivkoks nach der Regenerationsstufe 25 im Kreislauf wieder zur erneuten Beladung dem Adsorber 24 zugeführt werden kann. Das in der Regenerationsstufe 25 entstehende Reichgas, das im wesent- lichen SO2 und Quecksilber enthält, wird einer Reichgaswäsche 26 unterzogen, wodurch das SO2 von dem Quecksilber getrennt wird. Das Quecksilber wird in der Reichgaswäsche als Wertstoff zurückgewonnen, und das SO2 der Schwefelsäureanlage zugeführt.

Das durch den Adsorber 24 wandernde vorgereinigte Gas enthält im wesentlichen nur noch HC1-, SO2-und NOx-Anteile. In einer Waschstufe 27 wird Salzsäure ausgewaschen und als Zwischenpro- dukt eine HCl-Dünnsäure gewonnen, die in einem Behälter 28 zwischengelagert wird. Aus ihr kann beispielsweise eine ver- kaufsfähige 30 % ige Salzsäure hergestellt werden. Alternativ hierzu kann die produzierte HCl-Dünnsäure auch der Neutralisa- tionsstufe 22 zugeleitet werden, um nach einer Neutralisation mit Natronlauge (NaOH) zu einer Chloridsalzsole verarbeitet zu werden.

Nach der Waschstufe 27 enthält das Abgas im wesentlichen nur noch SO2-und NOx-Anteile. In einem bekannten Verfahren wird aus dem SO2 in einer Herstellungsstufe 29 H2SO4 hergestellt, beispielsweise nach dem"Fattinger-Verfahren", wie es bei- spielsweise in EP 0 553 337 B2 beschrieben ist. Das nunmehr gereinigte Abgas wird über einen Kamin ins Freie geleitet. Bei der erfindungsgemäßen Anlagenkonfiguration erübrigt sich der Einsatz einer Entstickungsanlage. Da in dem Fattinger-Stick- stoff-Schwefelsäureverfahren verfahrensbedingt geringe Mengen an Salpetersäure benötigt werden, vermindert sich der Einsatz

dieser Säure entsprechend der in dem Abgas enthaltenen NOx-Men- ge.

Der im Abhitzekessel 18 erzeugte Dampf wird zusammen mit aus dem Schmelzreaktor 16 über eine Verdampfungskühlung gewonnenen Dampf unter Verwertung der Abwärme des Schmelzreaktors 16 mit einer Dampfturbine 30 zur Stromerzeugung verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zur Herstellung von unschädlichem Granulat, das beispielsweise im Straßenbau ver- wendet werden kann, sowie zu verkaufsfähigen Produkten, ins- besondere einer Schwefelsäure, Salzsäure oder Sole und Queck- silber als Wertstoffe. Darüber hinaus wird gereinigtes Gas ins Freie geleitet und verwertbare Energie in Form von Strom er- zeugt.

Das beschriebene Verfahren ist besonders vorteilhaft, weil nicht nur das Problem der Resh-Verwertung gelöst ist sondern zugleich die Beseitigung von hochtoxischen KVA-Filterstäuben und ggf. Stahl-Filterstäuben gelingt, ohne daß hierfür der Verbrauch externer Energien erforderlich ist.

Allerdings kann die Zumischung von Filterstäuben auch entfal- len, da das erfindungsgemäße Verfahren natürlich auch zur aus- schließlichen Behandlung von Resh geeignet ist. Da dabei keine Überschußenergie von Resh für die Einschmelzung von Filter- stäuben verbraucht wird, fällt die bei einer stark reduzieren- den Fahrweise des Schmelzreaktors in Form von Synthesegas an.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verfahren ist in Figur 3 schematisch nochmals dargestellt und in die großen Bearbei- tungsblöcke"Konditionierung der Einsatzstoffe","Schmelzen" und"Abgasreinigung mit Wertstoffrückgewinnung und Stromerzeu- gung"unterteilt.

Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung gemäß Figur 3 eine weitere Ausbaustufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei

der am Ausgang der Schmelzstufe 16 eine weitere Schmelzstufe 31 vorgesehen ist, in die die flüssige Schmelze aus der Schmelzstufe 16 übergeben wird. Sie kann beispielsweise aus einem Reaktor mit einem flüssig gehaltenen Eisenbad bestehen und in bekannter Weise zur Abreicherung der in der flüssigen Schlacke noch enthaltenen restlichen schwerflüchtigen Nichtei- senmetalle und ggf. auch von Chrom dienen. Am Ausgang der wei- teren Schmelzstufe 31 kann ein Zementzumahlstoff entnommen werden, der Schwermetallspuren nur noch im unteren ppm-Bereich und im übrigen aus Stoffen wie SiO2, Al203, CaO o. a. besteht.

Diese Bestandteile sind im Zement ebenfalls enthalten.

In die weitere Schmelzstufe 31 können auch die Metallhydroxide am Ausgang der Filtrationsstufe 21 geleitet werden, um in dem Eisenbadreaktor bei stark reduzierender Fahrweise Zink, Blei und Cadmium in metallischer Form als verkaufsfähiges Mischme- tall zurückzugewinnen. Hierzu dient die hinter der zweiten Schmelze vorgesehene Abgasreinigungsstufe 32. Das am Ausgang der Abgasreinigungsstufe 32 anstehende Reingas wird über den bereits erwähnten Kamin mit dem Reingas am Ausgang der Schwefelsäure-Herstellungsstufe 29 ins Freie geleitet.

Die dargestellte zweite Ausbaustufe, die im wesentlichen der Weiterbehandlung im Hinblick auf die Erzeugung von Mischmetall und der Abreicherung der restlichen nichtflüchtigen Schwerme- talle aus der flüssigen Schlacke dient, eignet sich insbeson- dere für die Zumischung von Stahl-Filterstaub zu dem Resh und dem KVA-Filterstaub.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist konzipiert für die Verar- beitung von 30.000 t/a Resh und 50.000 t/a Filterstaub und andere Rückstände aus Müllverbrennungsanlagen. Mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren läßt sich daher in besonders vor- teilhafter Weise ein Doppelnutzen erzielen, nämlich die ener- getisch und stofflich vorteilhafte Verwertung von Resh und Beseitigung von Filterstäuben, die hochtoxisch sind. Selbst-

verständlich läßt das erfindungsgemäße Verfahren auch Anlagen mit größerer oder kleinerer Kapazität zu.

Für die erfindungsgemäß erforderliche Feinzerkleinerung der Reshbestandteile auf < 2 mm, insbesondere < 1,25 mm, eignet sich ein Prallreaktor, mit dem der Anteil größerer nichtmetal- lischer Stücke kleingehalten werden kann.