Grundlagen der Aufbereitung fester Abfallstoffe und Recyclingtechnologien - Vorlesung 2 - 28.10.2008

Grundlagen der Aufbereitung fester Abfallstoffe und Recyclingtechnologien

Vorlesung 2

28.10.2008

Beschreibung:

• Technische Verfahren zur Aufbereitung von Sekundärrohstoffen
• Grundlagen der Zerkleinerung, Klassierung und Sortierung

ETCS:

• 10 Vorlesungen

Dauer:

• 2 SWS

Folgeveranstaltung:

• Planung von Abfallentsorgungsanlagen

Literatur:

• Aufbereitungstechnik
• Müll & Abfall
• Aufbereitung disperser Feststoffe (Kellerwessel)
• DSD-Handbuch

Schlagwörter und Notizen:

• Zerkleinerung
• Pendelschwingbrecher vs. Schlagbrecher

• Bauteile:

1. Schwingerbrechbacke
2. Gehäusebrechbacke
3. Schwinge
4. Schwingachse
5. Excenterwelle
6. Pendelrollenlage
7. Zugstangengehäuse
8. Zugstange
9. Spalt-Verstellmutter
10. ...
11. ...
12. ...
13. ...

1. 
   

• für Bauschutt: einer der größten Sektoren in Deutschland
• 50 Mio t werden jährlich aufbereitet
• in diesem Bereich wird sehr gut vorsortiert => relativ sauberes Material
• das meiste für den Straßenbau
• Verfüllung: unterste Qualität => keine Gewinnspanne in Aussicht
  
• Schotterfraktion bis 50mm => für Untergrund

Folie: Zerkleinerung im Schlagbrecher

• Brechspalt läuft konisch zu
• Ende: Parallelstellung der Backen ermöglicht Zerkleinerung auf 18-20mm
• Brechspalt ist offen/geschlossen

• Technik versagt bei unsauberem Material
• der Sektor Bauschuttaufbereitung ist einer der besten, seit 15 Jahren kaum noch neue Innovationen oder Verbesserungen notwendig => Deutschland, deine Straßen !

Folie: Schlagbrecher / Klappkegelbrecher ?

• innerer und äußerer Kegel
• der innere pendelt, der äußere ist starr
• Hauptanwendung von drückend nach schlagend

es folgen noch Prüfungsfragen, die in den L²P-Lernraum gestellt werden sollen !

• armierter Bauschutt = Verbund von sprödem mineralischem Beton und duktilem Baustahl
• je weniger Kohlenstoff + mehr Kupfer desto weicher der Stahl
• aus Armierungsstahl kann man kaum hochwertigen Verwertungsstahl zurückgewinnen (kompliziertes Verfahren)

• Zerkleinerungswerkzeuge (Schlagleisten)

1. Rotor
2. Prallleisten
3. Prallplatten

• A: Aufgabe
• wo Backenbrecher versagt wird ... eingesetzt ???
• Fallplatten sind hydraulisch oder federnd gelagert
• bei starrer Lagerung könnte das Gehäuse zerstört werden
• Ziel der Zerkleinerung: mit wenig Beanspruchung soll das Material schnell aus der Maschine befördert werden
• für Schotter bekommt man Geld, für Sand nicht
• ergo: Schotter so viel wie möglich, Sand so wenig wie nötig

• Rotor bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 60m/s
• Prallschlag
• Prallleisten verschleißen ungleich => Unwucht => diese erzeugen Schwingungen, die emittiert werden => also fallen auch Schwingungen unter das Emissionsschutzgesetz
• hoher Fein- und Feinstanteil in der Maschine

• wenig Holz (Fremdmaterial) ist okay, kein Engpass
• zuviel Holz => Maschine verstopft
• Materialübergänge stellen Schwachstellen dar => gezielte selektive Zerkleinerung

Folie:

• bei großer Schwungmasse kann man die Maschine nicht "einfach so" mal anhalten
• kleineres Material muss den Prozess durchwandern können, ohne zu verstopfen
• Prallleisten sollten gleichmäßig verschleißen, leider gelingt dies nicht immer
• von daher verwendet man preiswertes Material

• grobe Zerkleinerung: Mahlbacken & Rost / zurückgezogen / nur Zahnprallwerkzeug im Einsatz
• mittlere Zerkleinerung: Einsatz von Zahnprallwerk u. Mahlbacken
• feine Zerkleinerung: Einsatz von Zahnprallwerk / Rost und Mahlbahnen

zwischendurch werden verschiedene Kleinteile zur Begutachtung durch die Reihen weitergegeben: Rost, zerkleinerte Schredderteile, Metallklumpen, abgenutze Hämmer usw.

Film:

• mindestens schon 40-50 Jahre alter Lehrfilm, trotzdem sehr gut
• sw, Hochgeschwindigkeitsaufnahmen in Zeitlupe
• Versuche mit Probegut, während eine Kamera im Inneren die Vorgänge filmt
• Gummibälle (60mm Querschnitt) prallen einfach ab, ohne zu zerstört zu werden
• Stahlkugeln (30mm, duktil, elastisch) werden nicht zerstört, verformen sich aber
• Porzellankugeln (50mm) => herrlich, jetzt ist action in der Maschine => alles wird zerkleinert, Pulver und Staub in der Luft
• Strömungsgeschwindigkeiten v. 35m/s erzeugen Strömungswirbel => Gefahr der Anreicherung von feinem Material in der Mühle => bekomme ich alle Teile auch wieder heraus ?
• manche Teile werden nur in Rotation versetzt

Liste erstellen und lernen:

• Kenngröße
• Prallmühle
• Prallbrecher

typische Klausurfragen für Vorteile / Nachteile

• Entscheidung treffen: was ist am besten geeignet !

Prinzip der Hammermühle

1. Rotor
2. Schlagwerkzeuge (Hammer)
3. Mahlbahn
4. Austragungsort
   

• Beanspruchungsdauer ist hier etwas höher
• durch Rostentfernung wird Mahlbahn verkürzt
• Rost + Hammer
• Papier ist nicht weich: enthält sowohl organische als auch mineralische Anteile
• gelangt Papier (=Fremdköper) wird schon nach Stunden durch die Papierfasern die Hämmer zu stark beansprucht
• Beweis: ein Hammer ist schon an der Arbeitsfläche abgerundet => das ist echt der Hammer
  
• durch Verbrennen verbleiben mineralische Reste (-> Glührückstand)

Lernen:

• Beanspruchung
• Kennzeichen
• Einsatzgebiet

• in Hammermühlen können auch Explosionen stattfinden
• von daher hat man sie alle kleiner dimensioniert
• Betonturm => Explosionsdruck soll nach oben entweichen => lockeres Dach !
• Hammermühlen werden nicht mehr für Massenanwendung genutzt
• Einsatz für kleinere Bereiche: Trennung von Komponenten wie Elektronikschrott => Schlag und Prall
• Kunstoffe werden an ihren Oberflächen bearbeitet verformen sich aber nicht => so eine Art Walken findet statt => wie mit einem Teppichklopfer werden Kunststoffe gereinigt => nicht Sinn der Erfindung und teures Reinigen !

• Materialzuführung über Treibrollen
• kompaktieren + schieben (400 cm/s)
• kompaktieren = vorverdichten
• schieben = kont. Zuführen auf die Schnittkante
• oben- und untenliegender Rost
• Verschlusskappe für oberen Rost
• Entsorgung von Schrott in einer amerikanischen Kaserne an der Mosel - aus Versehen gelangt doch noch eine Handgranate in die Mühle => Explosion => der tonnenschwere Deckel fliegt über 100m in die Mosel ;-)

Shredder

• nicht alles kann mit 60m/s nach oben fliegen, z.B. faseriges Material => Absaugen

1. Treibrolle
2. Amboss
3. Prallkante
4. Prallwand zur Verdichtung

• durch Reibung kommt es zur Wärmeentwicklung von bis zu 800°C => deshalb soll faseriges Material schnellstmöglich aus der Maschine raus

Folie: Shredder

• obere Treiberrolle
• Reparatur / Wartung
• Rotoraushebung
  
• Hammer = 140 kg (so groß wie eine Palette)

Zerdiator

• Shredder mit oberen und unterem Rost
• Rotorkappe
• Rotor ohne Hämmer wiegt alleine schon 16 Tonnen
• verschlissener Rotor bringt viel finanziellen Aufwand mit sich
  

• je schneller eine Maschine läuft, desto höher ist auch ihr Verschleiß
• hier besteht sogar ein quadratischer Zusammenhang

Hammerformen

• Glocken
• learning by doing

• Auto-Metallschrott - duktil, sperrig
• das Auto ist ein sehr aufwändiges Konsumgut und besteht aus vielen NE- Verbundwerkstoffen
• Metall < 60%, Kunststoff = 39%
• Verwertung: 10 % energetisch + 75 % Wertstoff
• angestrebtes Ziel: 85 % Wertstoffrückgewinnung, ist aber schwer, denn das Auto besteht wie schon erwähnt aus komplexen NE-Verbundwerkstoffen, die schwer voneinander zu trennen sind

wesentliche Arbeitsschritte lernen

• 1) Vorkompaktieren => dient der Luftverringerung (60 Schläge / min ?)

• 2) Grobes "Stückigmachen" => zerschneiden auf DINA4-Größe
  

• 3) Zerkleinern auf <80mm>

Grobbeschreibung:

• Vorne Golf reinstecken
• in 10 Sekunden hinten als Shreddermaterial wieder raus ;-)

• Kernschrott wie Motorblock + Getriebe (>3mm) müssen vorher ausgebaut werden
• nur dünnwandiges Metall im Shredder

• kugeliges Endmaterial ist praktisch

Besonderes Einsatzgebiet selektiver Zerkleinerung: Papier-Kunststofffolien-Gemisch

• Konditionierung
• für leichtere Teile sind die Luftkräfte stärker als die Schwerkraft => Absaugen
• Schwerteileauswurf
• Amboss
• besonders schwere Teil erzeugen beim Aufprall gegen den Hammer ein sehr intensives lautes Geräusch => ein Sensor nimmt dieses Signal von über 45db auf => es öffnet sich der Ausgangsdeckel

• Rotor und Mahlbahn
• Gehäuse wird gepanzert
• die Hämmer ordnen sich von alleine and => gewaltige Kräfte
• einzelner Hammer = bis zu 140 kg

Foto:

• eckige Konstruktion - leicht fliegende Teile prallen zurück und fliegen nicht direkt raus ???
• Übersicht: Baugrößen / Leistung
• Kennleistungsdaten immer auf Material bezogen prüfen !!! nicht blenden lassen => wahre Kapazität herausfinden

Klausurrelevant:

• Einflussgrößen
• Auswirkungen auf das Zerkleinerungsergebnis
• Bemerkungen

=> Tabelle anschauen => Effekt => wie reagieren Sie => welche Stellgrößen müssen verändert werden ?

• Hämmer sind im Neuzustand so groß wie Europaletten

Bilder:

• neues Gehäuse
• Amboss
• Austragungsrost

• Stahl auf Stahl hinterlässt Spuren + Verschleiß

Technische Daten für Shredder:

• Zuführungsschurse ???
• Treibrollen

Technische Daten v. Zerdiatoren

• Standzeiten wichtiger Verschleißteile
• Hämmer müssen jedes halbe Jahr von Hand umgedreht werden

• Stahlpreis ? => 400 Euro pro Tonne ?