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Dokumentenidentifikation DE102005054811B4 14.06.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Metallfraktionen und/oder -teilen aus Materialgemischen
Anmelder Steinert Elektromagnetbau GmbH, 50933 Köln, DE
Erfinder Adolph, Manfred, 40764 Langenfeld, DE;
Feistner, Klaus Dieter, 52353 Düren, DE
Vertreter Kassner, K., Dipl.-Jur. Pat.-Ing., Pat.-Anw., 14089 Berlin
DE-Anmeldedatum 15.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005054811
Offenlegungstag 11.01.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2007
IPC-Hauptklasse B03C 1/035(2006.01)A, F, I, 20051115, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von Metallfraktionen und/oder -teilen aus Materialgemischen, wie z.B. aus der Alt-Reifenzerkleinerung oder der Zerkleinerung von Autowracks stammend, die verschiedene Metalle in unterschiedlichen Konfigurationen, Verbunden und Verbindungen, wie beispielsweise Verbunde von Cu und Fe oder Gummi und Fe, enthalten.

Derartige Materialgemische enthalten magnetisierbare Metalle, nicht magnetisierbare Metalle und Verbunde aus magnetisierbaren und nicht-magnetisierbaren Metallen, die nach spezifischen Merkmalen, wie Form, Farbe, Legierungsbestandteile, Leitfähigkeit, Magnetisierbarkeit usw. mittels in den Verfahrensablauf integrierter Förder-, Magnetseparations-, Erkennungs- und Trenneinrichtungen unterschieden werden sollen.

Zur Erzeugung reiner Fe-Metallfraktionen oder NE-Metallfraktionen sind Separationseinrichtungen mit Magnetrotoren bekannt, wie z.B. gemäß der EP 0 339 195, EP 0 342 330, DE 195 21 415, DE 43 23 932.

Darüber hinaus befassen sich die Separationseinrichtungen gemäß der DE 100 02 368 auch mit der Abtrennung nach einer spezifisch erzeugbaren Oberflächenfärbung der NE-Metalle.

Des weiteren widmeten sich schon Trennanlagen und Verfahren entsprechend der DE 199 32 480 schon den Problemen der Elektronikschrottaufhereitung.

Schließlich ist es auch bekannt, z.B. nach der Lehre der DE 100 56 658 mittels Detektionsspulen und Düsenleisten Fraktionen, bestehend aus NE-Metallen, Nichtmetallen und Metallen aus einer aufgegebenen Feststoffmischung zu erzeugen. Hierbei wird ebenfalls ein rotierender, mit Permanentmagneten bestückter Magnetrotor eingesetzt.

Materialgemische der eingangs genannten Art sind in ihrer Zusammensetzung sehr komplex, heterogen und vielfältig sowie problematisch zugleich, was nachstehendes Beispiel aus der Praxis zeigt.

Für die Zerkleinerung und Aufbereitung von Altautos und leichtem bis mittelschweren Sammelschrott werden seit Jahren Shredderanlagen eingesetzt. Geshredderter Stahlschrott ist ein gefragtes Einsatzmaterial für die Stahlwerke, sofern bestimmte Qualitätsanforderungen erfüllt werden. Die Qualitätskriterien werden in der Regel durch 4 Hauptkriterien definiert:

  • – 1. Sicherheit (keine feuergefährlichen oder radioaktiven Stoffe oder geschlossene Behälter im Schrott);
  • – 2. Reinheit (frei von nichtmetallischen Stoffen);
  • – 3. Begleitelemente (Anteile von insbesondere Kupfer, Zinn, Blei);
  • – 4. Sorten-Mischung (nach vorheriger Vereinbarung), bestimmt die Reinheit und die Freiheit von sichtbarem Kupfer, Zinn oder Blei und den Wert des geshredderten Stahlschrottes bzw. die Annahmeweigerung durch das Stahlwerk.

Die Aufbereitung des im Shredder zerkleinerten Schrottes erfolgt bekannterweise durch pneumatische und magnetische Trennverfahren. Hierbei werden z.B. in Windsichtern die flugfähigen nichtmetallischen Fremdstoffe und durch aushebend arbeitende Magnettrommeln die schwereren nichtmetallischen Materialen (z.B. Gummi, Holz) und die frei vorliegenden Nichteisen-Metalle vom Stahlschrott getrennt. Verbundstoffe, wie z.B. die Rotoren der Elektromotoren, Bronzebuchsen in Stahlgehäusen, Pkw-Reifen mit Stahldrähten, werden häufig durch die Magnettrommeln bei entsprechendem Stahlanteil ebenfalls zur Stahlschrott-Fraktion geworfen und führen so zur Nichteinhaltung obiger Qualitätskriterien.

Aus diesem Grunde werden äußerst unproduktiv oft ca. 30 bis 50% des Personals einer Shredderanlage zum manuellen Sortieren der Stahlfraktion an Sortierbändern nach der letzten magnetischen Trennstufe eingesetzt.

Nach einem internen Stand der Technik wurden bereits hinter einer aushebenden Magnettrommel, die alle Fe-haltigen Teile erfasste und auf einen anschließenden Vibrationsförderer abwarf, eine zweite Magnettrommel von oben beschickt. Die Feldstärke dieser Trommel wurde dabei soweit reduziert, dass schwere Verbundstoffe bereits nach 90 Grad Drehung vom Trommelmantel abfielen, während reine Fe-Teile bis ca. 180 Grad auf dem Trommelmantel verblieben und somit auf ein anderes Transportband abgeworfen wurden.

In der Praxis hatte sich jedoch herausgestellt, dass auch schwere reine Fe-Teile ebenso in die „Verbundteile-Fraktion" fielen wie auch leichtere Verbundteile mit in die reine Fe-Fraktion gelangten. Eine, wenn auch reduzierte Nachsortierung der reinen Fe-Fraktion war weiterhin erforderlich.

Es besteht deshalb das Erfordernis, auch die jeweiligen Verbundteile aus dem Materialstrom der eingangs genannten Art so zu erkennen, dass sie abtrennbar sind. Mit den Einrichtungen und/oder Verfahren des zuvor dokumentierten Standes der Technik ist dies noch nicht möglich.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, sowohl aus den Materialgemischen der eingangs genannten Art als auch den Materialgemischen des zuvor geschilderten Beispiels reine, verwertbare Fe-Metallfraktionen oder nicht Fe enthaltende Fraktionen zu erzeugen, dabei den manuellen Aufwand für die Sortierung zu senken bzw. zu vermeiden und eine gesteuerte magnetische Abtrennung einzusetzen, wobei darin Förder- Erkennungs- und Trenneinrichtungen integriert sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach den Merkmalen der Verfahrensansprüche 1 bis 8 gelöst. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 9 bis 16 vorgeschlagen.

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

1 die vereinfachte Darstellung des Verfahrens als Blockschaltbild,

2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

3 eine erweiterte Seitenansicht nach 2 mit den abgetrennten Fraktionen.

In 1 ist vereinfacht ein aus der Alt-Reifenzerkleinerung oder der Zerkleinerung von Autowracks stammendes Materialgemisch 1 dargestellt, welches mittels Magnetseparation 2 zu einem Gemisch 3 aufkonzentriert wird, wobei zugleich mit 4 bezeichnete, unmagnetische Bestandteile und ggf. Fe enthaltende Verschleppungen separiert werden.

Gemäß 2 wird dieses aufkonzentrierte Gemisch 3 mit zu einer Einzelkornschicht vereinzelten ersten Gemischanteilen 3.1 und zweiten Gemischanteilen 3.2 auf eine Fördereinrichtung 5 aufgegeben und einer elektromagnetischen Trenneinrichtung 7 oder Magnettrommel zugeführt. Diese Trenneinrichtung 7 weist aktivierbare/deaktivierbare Segmente 7.1...7n in einer erforderlichen Bandbreite auf, die ansteuerbar sind, und zwar in Korrespondenz oder der Zuordnung zu den ersten und/oder zweiten Gemischanteilen 3.1, 3.2.

Aus 3 ist ersichtlich, dass die aus der Einzelkornschicht zu trennenden ersten und/oder zweiten Gemischanteile 3.1, 3.2 zu einer Erkennungseinrichtung 6 gefördert werden, die die spezifischen Merkmale erkennt, um die logistische Entscheidung „Aussortierung/Nichtaussortierung" der ersten und/oder zweiten Gemischanteile 3.1, 3.2 zu treffen.

Verweisend auf die 2 wird sodann ein Zeitpunkt erfasst und fixiert, zu dem der abzutrennende erste und/oder zweite Gemischanteil 3.1, 3.2 sich im Wirkungsbereich der Trenneinrichtung 7 befindet. Mindestens ein partiell zu- und/oder abschaltbares Magnetfeld aus der Bandbreite der Segmente 7.1...7n der Trenneinrichtung zwingt den aus Fe-Teilen bestehenden Gemischanteil 3.1 über eine frühest einsetzende Abwurfparabel 9 in eine Abwurfposition 8. Dabei werden die zweiten Gemischanteile 3.2 davon abgesondert abgeworfen.

Entsprechend diesen Anordnungen lassen sich die Erfindungsvariationen wie folgt realisieren:

Es sollen Metallfraktionen oder -teile aus Materialgemischen 1, wie z.B. aus der Alt-Reifenzerkleinerung oder der Zerkleinerung von Autowracks stammend, die verschiedene Metalle in unterschiedlichen Konfigurationen, Verbunden und Verbindungen, wie Verbunde von Cu und Fe oder Gummi und Fe enthalten, zur Erzeugung einer reinen, verwertbaren Fe-Metallfraktion als ein zweiter Gemischanteil 3.2 oder reines Fe enthaltenden Fraktion als ein erster Gemischanteil 3.1 getrennt werden, die nach spezifischen Merkmalen, wie Form Farbe, Legierungsbestandteile, Leitfähigkeit, Magnetisierbarkeit zu unterscheiden sind. Mittels in den Verfahrensablauf integrierter Förder- 5, Magnetseparations- 2, Erkennungs- 6 und Trenneinrichtungen 7 wird zunächst ein Zeitpunkt erfasst (und entsprechende funktionelle Verknüpfungen ausgelöst), zu dem die zu trennenden ersten und zweiten Gemischanteile 3.1, 3.2 sich im Wirkungsbereich der elektro-magnetischen Trenneinrichtung 7 befinden, um das partiell zu- und/oder abschaltbare Magnetfeld in der Trenneinrichtung 7 mit den Segmenten 7.1...7n zu aktivieren oder zu deaktivieren. Im Ergebnis werden die Fe-Teile als erste Gemischanteile 3.1 zu der separaten Abwurfposition 8 befördert.

Dafür ist von Bedeutung, dass eine Vereinzelung im Sinne einer Einkornschicht des aufkonzentrierten Gemischs 3 und Förderung desselben zu der Erkennungseinrichtung 6 zur Erkennung der spezifischen Merkmale stattfindet. Danach erfolgt die Entscheidung „Aussortierung/Nichtaussortierung" 3.1, 3.2.

Die vorherige Magnetseparation 2 erzeugt das aufkonzentrierte Gemisch 3 von Fe und Fe-Verbunden.

Durch die Aktivierung/Deaktivierung eines dem jeweiligen ersten und/oder zweiten Gemischanteils 3.1, 3.2 zuordenbaren Segments 7.1...7n aus einer Bandbreite von Segmenten 7n wird an der elektro-magnetischen Trenneinrichtung 7 mindestens ein Segment angesteuert.

Im Sinne der Erfindung kann dazu die Trenneinrichtung 7 aus einer dem Förderstrom der Gemischanteile 3.1, 3.2 überlaufend angeordneten Magnettrommel mit integrierten ein- und abschaltbaren Elektromagneten als Segmente 7.1...7n bestehen.

Das Verfahren ist so ausbaufähig, dass durch das Einwirken des Magnetfelds der aktivierten Segmente 7.1, 7.2 auf die abzutrennende Gemischanteile 3.1, 3.2

  • – einerseits das Festhalten und Fördern zu der separaten Abwurfposition des Gemischanteils 3.1 und
  • – andererseits die Ablenkung in einer Wurfparabel 9 relativ zu den unbeeinflussten Gemischanteilen 3.2 bewirkt wird.

Speziell für das Abtrennen von Verbundteilen, wie Cu- und/oder Fe-Verbunde, auch herstammend aus insbesondere zerkleinerten E-Motoren mit deren Rotoren als noch bestehende besagte Verbunde, Verbund-Lagerbuchsen und Fe-Verbundstoffen mit einem Cu-Anteil und weiteren nichtmetallischen Stoffanteilen, wie z.B. aus zerkleinerten Pkw-Reifen stammend, ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar.

Dieses wird durch Abtrennen der Verbundteile und reinen magnetischen Anteile 3 mittels der magnetischen Aushebung 2 und Abführung dieser magnetischen Anteile 3 zu der Fördereinrichtung 5 realisiert. Dabei wird durch optische, e-magnetische Mittel oder Röntgenmittel die jeweilige Lage einzelner Verbundteile als erster Gemischanteil 3.1 zwischen den weiteren Teilen als zweiter Gemischanteil 3.2 mittels geeigneter, nicht dargestellter Sensoren in der Erkennungseinrichtung 6 auf der Fördereinrichtung 5 erkannt. Sodann wird aus einem Erkennungsimpuls eine gesteuerte Aktivierung mindestens eines von mehreren Segmenten 7.1...7n in der Richtung des Förderstromes der Gemischanteile 3.1, 3.2 angeordneten Trenneinrichtung 7 eingeleitet und die Trennung bewirkt. Somit können die reinen Fe-Teile als erster Gemischanteil 3.1 abgetrennt werden.

Generell ist es möglich, durch Vorschaltung einer hinsichtlich des Magnetfeldes einstellbaren, dem Förderstrom überlaufend angeordneten Magnettrommel eine Aufkonzentration des Materialgemischs 1 auf die Cu-Fe-Verbunde zu erreichen.

1
Materialgemisch
2
Magnetseparation, magnetische Aushebung
3
aufkonzentriertes Gemisch von Fe-, Fe-Verbunden, unmagnetischen Bestandteilen und ggf. Fe enthaltende Verschleppungen
3.1
erste Gemischanteile aus Fe
3.2
zweite Gemischanteile aus unmagnetischen Bestandteilen bzw. unbeeinflussbaren Bestandteilen
4
unmagnetische Bestandteile
5
Fördereinrichtung
6
Erkennungseinrichtung
7
elektro-magnetische Trenneinrichtung oder Magnettrommel
7.1...7n
partiell aktivierbare/deaktivierbare Segmente
8
Abwurfposition
9
Wurfparabel


Anspruch[de]
Verfahren zum Abtrennen von Metallfraktionen oder -teilen aus Materialgemischen (1), wie z.B. aus der Alt-Reifenzerkleinerung oder der Zerkleinerung von Autowracks stammend, die verschiedene Metalle in unterschiedlichen Konfigurationen, Verbunden und Verbindungen, wie beispielsweise Verbunde von Cu und Fe oder Gummi und Fe enthalten, zur Erzeugung einer reinen, verwertbaren Fe-Metallfraktion oder nicht Fe enthaltenden Fraktion, wobei die Materialgemische (1) magnetisierbare Metalle enthalten, die nach spezifischen Merkmalen, wie Form, Farbe, Legierungsbestandteile, Leitfähigkeit, Magnetisierbarkeit unterscheidbar sind, mittels in den Verfahrensablauf integrierter Förder-, Magnetseparations-, Erkennungs- und Trenneinrichtungen, gekennzeichnet durch die Erfassung und Fixierung eines Zeitpunktes, zu dem das abzutrennende Material-/Metallteil mit ersten und zweiten Gemischanteilen (3.1, 3.2) sich im Wirkungsbereich einer elektro-magnetischen Trenneinrichtung (7) befindet, und Einwirken eines partiell zu- und/oder abschaltbaren Magnetfelds und Fördern der Fe-Teile der ersten Gemischanteile (3.1) zu einer separaten Abwurfposition (8). Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Erzeugung einer Vereinzelung im Sinne einer Einkornschicht eines aufkonzentrierten Gemischs (3) und Förderung desselben zu einer Erkennungseinrichtung (6) zur Erkennung der spezifischen Merkmale zwecks Entscheidung „Aussortierung/Nichtaussortierung" von Material-/Metallteilen der ersten und/oder zweiten Gemischanteile (3.1, 3.2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Magnetseparation (2) zur Erzeugung des aufkonzentrierten Gemischs (3) von Fe, Fe-Verbunden, und eines Gemischs (4) aus unmagnetischen Bestandteilen und ggf. Fe enthaltende Verschleppungen aus dem aufgegebenen Materialgemisch (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch die Aktivierung/Deaktivierung eines dem jeweiligen Teil aus den Gemischanteilen (3.1, 3.2) zuordenbaren Segments (7.1...7n) der eine Bandbreite von Segmenten (7n) aufweisenden und mindestens einzeln ansteuerbaren elektro-magnetischen Trenneinrichtung (7). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer dem Förderstrom der Gemischanteile (3.1, 3.2) überlaufend angeordneten Magnettrommel als Trenneinrichtung (7) mit integrierten ein- und abschaltbaren Elektromagneten als Segmente (7.1...7n). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Einwirken des Magnetfelds des aktivierten Segments (7.1...7n) auf das abzutrennende Teil aus den Gemischanteilen (3.1, 3.2) mit dessen

– Festhalten und Fördern als Fe-Teil zu der separaten Abwurfposition (8) und/oder

– Ablenkung in einer Wurfparabel (9) relativ zu den unmagnetischen oder unbeeinflussten Gemischanteilen (3.2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen von Verbundteilen, wie Cu- und/oder Fe-Verbunde, auch herstammend aus insbesondere zerkleinerten E-Motoren mit deren Rotoren als noch bestehende besagte Verbunde, Verbund-Lagerbuchsen und Fe-Verbundstoffen mit einem Cu-Anteil und weiteren nichtmetallischen Stoffanteilen, wie z.B. aus zerkleinerten Pkw-Reifen stammend, durch Abtrennen der Verbundteile und reinen magnetischen Anteile (3) mittels magnetischer Aushebung (2) und Abführung dieser magnetischen Anteile (3) zu der Fördereinrichtung (5) und (optische, e-magnetische oder Röntgen-) Erkennung einzelner Verbundteile als erste Gemischanteile (3.2) und reine Fe-Teile (3.1) erfolgt und diese auf weitere Einrichtungen abgeführt werden. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Vorschaltung einer hinsichtlich des Magnetfeldes einstellbaren, überlaufenden Magnettrommel zur Aufkonzentration des Materialgemischs auf die Cu-Fe-Verbunde. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, aufweisend Förder-, Magnetseparations-, Erkennungs- und/oder Trenneinrichtungen, gekennzeichnet durch

a) Mittel zur Erfassung und Fixierung eines Zeitpunktes zu dem abzutrennende Material-/Metallteile aus ersten und zweiten Gemischanteilen (3.1, 3.2) sich im Wirkungsbereich einer Trenneinrichtung (7) befinden,

b) Mittel zum Einwirken eines partiell zu- und/oder abschaltbaren Magnetfelds der Trenneinrichtung (7) und

c) eine Fördereinrichtung (5) zum Fördern der Gemischanteile (3.1, 3.2).
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet

a) durch Mittel zur Erzeugung einer Vereinzelung zu einer Einkornschicht eines aufkonzentrierten Gemischs (3),

b) die Fördereinrichtung (5) und

c) eine Erkennungseinrichtung (6) zur Erkennung der spezifischen Merkmale und Entscheidung „Aussortierung/Nichtaussortierung" von Teilen der ersten und/oder zweiten Gemischanteile (3.1, 3.2)
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Magnetseparation (2) zur Erzeugung des aufkonzentrierien Gemischs. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (7) eine Bandbreite von Aktivierbaren/deaktivierbaren Segmenten (7.1...7n) aufweist, die mindestens einzeln ansteuerbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (7) als Magnettrommel mit integrierten ein- und abschaltbaren Elektromagneten als Segmente (7.1...7n) ausgeführt und dem Förderstrom der Gemischanteile (3.1, 3.2) überlaufend angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch Mittel zur Aufnahme der ersten Gemischanteile (3.1) aus einer Abwurfposition (8) und/oder Wurfparabel (9) und Mittel zur Aufnahme der zweiten Gemischanteile (3.2) aus einer anderen Wurfparabel. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetseparation (2) durch eine hinsichtlich des Magnetfeldes einstellbare Magnettrommel gebildet ist, die über dem Materialgemisch (1) laufend zur Aufkonzentration auf Cu-Fe-Verbunde angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetseparation (2) und Trenneinrichtung (7) in einem Gerät vereinigt sind.






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