CH685562A5 - Verfahren zur Wiederverwertung von Stoffgemischen. - Google Patents

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CH685562A5
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CH
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mixtures
aluminum
alumina
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clay
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CH852/92A
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Inventor
Hans Friedli
Hans-Ueli Mueller
Horst Mutschler
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium

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Description

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CH 685 562 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedervenwertung von Stoffgemischen, enthaltend im wesentlichen brennbare Anteile und Aluminium und/ oder Aluminiumlegierungen.
Es ist bekannt, mit einer Oberflächenbeschich-tung versehene Metallteile, nach einer Zerkleinerung, einer kohlenstoffhaltigen Masse, die der Herstellung von Kathoden- oder Anodenblöcken für die Erzeugung von Aluminium angewendet wird, zuzu-mischen (EP 0 441 739).
Es besteht weiter das Bedürfnis, Stoffgemische, enthaltend Aluminium, in Anbetracht der Tatsache, dass zum Schmelzen des Aluminiums nur ca. 5% der Energie erforderlich ist, die zur elektrolytischen Gewinnung des Aluminiums benötigt würde, wieder-zuverwerten. Sehr oft ist eine einfache Trennung von Stoffgemischen enthaltend Aluminium nicht ohne weiteres möglich. Beispielsweise werden aus dünnschichtigem Aluminium und insbesondere Aiu-miniumfolien Mehrschichtverbunde hergestellt. Solche Mehrschichtverbunde können z.B. Verpak-kungsmaterialien darstellen. Ein Qualitätsmerkmal solcher Verbünde ist deren Widerstand gegen eine Delamination z.B. durch Altern, Hitze, Strahlung usw. Dementsprechend gelingt es nicht mehr, auch nach erfolgtem Gebrauch, die Mehrschichtverbunde in ihre einzelnen Schichten aufzutrennen und die Werkstoffe getrennt wiederzuverwerten.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung liegt darin, ein Verfahren und Mittel zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, die es ermöglichen das wertvolle und bei der Primärerzeugung energieintensive Aluminium oder Aluminiumlegierungen aus Stoffgemischen wiederzuverwerten.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass Stoffgemische in Mengen bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, gleichzeitig mit der Tonerde, der Schmelzflusselektrolyse oder direkt der Schmelzflusselektrolyse zugeführt werden.
Beispiele für solche Stoffgemische sind Mehrschichtverbunde aus verschiedenen Schichten aus Kunststoffen, wie thermoplastischen Kunststoffen beispielsweise der Reihe der Acetal,- Acryl-, Amid-, Arylenoxid-, Arylensulfid-, Arylensulfon-, Carbonat-, Cellulose-, Ester-, Imid-, Olefin-, Styrol- und Gemische, Copolymere, Blockpolymere usw. solcher Kunststoffe. Die Kunststoffe können auch Farbstoffe und Verarbeitungshilfsmittel oder andere die Eigenschaften der Kunststoffe steuernde Materialien, wie Antioxidantien, Lichtschutzmittel, Weichmacher, Gleitmittel, Emulgatoren, Pigmenten, Flammschutzmittel etc. enthalten. Solche Kunststoffe werden in der Praxis in Folienform mit an sich bekannten Haftvermittlern und Klebern mit Aluminiumfolien zu zwei-und mehrschichtigen Verbunden verarbeitet. Sowohl auf den Kunststoffen als auch den Aluminiumoberflächen können Siegelschichten vorhanden sein.
Andere Verbünde sind Folien aus Aluminium in Verbindung mit Cellulose, z.B. in Form von Papier, Pappe, Karton, Vliesen, Filzen und dgl., die gegebenenfalls auch noch Kunststoffolien enthalten und z.B. zu Verpackungs- oder Isoliermaterialien verarbeitet worden waren.
Weitere Stoffe sind Aluminiumprofile, die mit organischen Isolationsmaterialien und/oder mit Lackoder Kunststoff-Deckschichten versehen sind oder Aluminium/Kunststoffprofile.
Wiederverwertbar sind auch Stoffgemische, die Kombinationen von Cellulose oder cellulosehaltigen Materialien, wie Holz, Lignin, Karton, Pappe, Papier etc. und Aluminium, gegebenenfalls in Mischung mit Kunststoffen darstellen. Solche Stoffgemische können z.B. bei der Wiederverwertung von Baumaterialien anfallen.
Die Anteile der Stoffgemische, die nicht Aluminium darstellen, müssen im wesentlichen brennbar, d.h. insbesondere organischer Natur sein. Kleine Anteile im Bereiche von Verunreinigungen oder von Additivresten, wie z.B. Zink-, Siliciumverbindungen, Titandioxid und dgl. sowie Aluminiumoxid, dieses auch in grösseren Anteilen, stören in der Regel das Verfahren nicht.
Demzufolge sind für das erfindungsgemässe Verfahren Stoffgemische bevorzugt, die Kunststoffe und/oder Cellulose und Aluminium enthalten.
Soweit in vorliegender Erfindung Aluminium resp. Aluminiumlegierungen in den Stoffgemischen genannt ist, können auch Aluminiumlegierungen in gleicher Weise eingesetzt und angewendet werden.
Die Stoffgemische werden der Schmelzflusselektrolyse zur Wiederverwertung zugeführt. Die Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von metallischem Aluminium ist an sich bekannt und wird grosstechnisch in kontinuierlichen Verfahren ausgeführt. Zur Aufrechterhaltung der Elektrolyse wird nach Massgabe der elektrolytischen Spaltung der Tonerde aus einem Tonerdebunker kontinuierlich oder schrittweise neue Tonerde zum Prozess gegeben. Sinngemäss kann bei einem einfachen Verfahren, z.B. in einem Tiegel, eine Menge Tonerde vorgelegt werden.
Im Nebenstrom zu dieser Tonerdezugabe kann erfindungsgemäss das Stoffgemisch gleichzeitig zum Prozess gegeben werden.
Bevorzugt wird jedoch die Zugabe des Stoffgemisches zur Tonerde, Mischen dieser Bestandteile und in der Regel Überführung der Mischung in den Tonerdebunker und Speisung des Tonerde-Stoffgemisches in die Elektrolyse-Zelle, vorteilhaft in kleinen Portionen mittels eines sogenannten Point-fee-ders. Diese Vorrichtung an sich ist in der Elektrolyse-Technologie bekannt.
Um eine weitgehend homogene Mischung von Tonerde und Stoffgemisch zu erhalten, eine Entmischung zu vermeiden und um regelmässiges Ab-fliessen aus dem Tonerdebunker zu ermöglichen, ist es zweckmässig, dass die Stoffgemische in fein-teiliger Form, als Pulver, als Granulat, als Agglomerat oder als Schnitzel angewendet werden.
Die feinteilige Form der Stoffgemische kann beispielsweise eine Pulverfraktion erhältlich nach der Prüfsiebgewebereihe nach DIN 4188 mit einer Maschenweite von beispielsweise 5 mm und kleiner und zweckmässig 4 mm bis 0,1 mm, ein Granulat oder Agglomerat in einer Korngrösse von beispielsweise 0,1 bis 15 mm und bevorzugt von 3 bis 10 mm oder Schnitzel, Abschnitte und andere kleinteili-gen Formen, in Längen resp. Breiten von beispiels5
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weise 0,1 bis 10 mm und vorzugsweise von 2 bis 5 mm bei Dicken von in der Regel unter 3 und vorzugsweise unter 1 mm, sein.
Die Stoffgemische können auf verschiedene Arten zu den feinteiligen Formen verarbeitet werden, beispielsweise durch Zerkleinern, wie Mahlen, Schneiden, Reissen, durch Granulieren, Sieben, Sichten usw. Derartige Verfahren sind an sich bekannt.
Zum Zerkleinern können Mahlgänge, Glockenmühlen, Scheibenmühlen, Walzenmühlen, Kollergang, Rollenmühlen, Kugelmühlen, Prallzerkleinerungsmaschinen, Hammermühlen, Prallmühlen, Strahlmühlen, Schneidemühlen oder Holländer angewendet werden. In der Regel werden die Verfahren trocken ausgeführt, gegebenenfalls kann auch nass gemahlen werden.
Die Stoffgemische können auch einem Granulier-prozess unterzogen werden, um geeignete Anwendungsformen zu erhalten. Zu diesem Zweck bieten sich z.B. die an sich bekannten Brikettier-, Pelletierund Agglomerierprozesse an. Auch durch die Wahl des Mahlverfahrens, bevorzugt eine Verarbeitung in einer Schneidmühle können die Stoffgemische als Schnitzel oder in granulierter, insbesondere kugelförmiger Form anfallen. Granuliertes, kugelförmiges Stoffgemisch ist besonders geeignet, da es rieselfähig ist.
Das Stoffgemisch kann beispielsweise 1 bis 99,9 Gew.-% Aluminium und 0,1 bis 99 Gew.-% Kunststoffe und/oder 0,1 bis 80 Gew.-% Cellulose aufweisen. Bevorzugt sind Stoffgemische mit 5 bis 70 Gew.-% Aluminium und 10 bis 70 Gew.-% Kunststoffe und/oder 10 bis 70 Gew.-% Cellulose.
Das Mischen der Stoffgemische mit der Tonerde kann beispielsweise durch mechanische oder pneumatische Mischer erfolgen. Die Mischer sind an sich bekannt und es können, in nicht abschliessender Aufzählung, rotierende Mischbehälter, Mischer mit rotierenden Mischern, Fliessbettmischer, Schwerkraftmischer oder Scheckenmischer vorgesehen werden.
Die Stoffgemische können auch direkt in die Elektrolyse-Anlage und insbesondere auf die Tonerdeschicht über der Schmelze, eingespiesen werden oder die Stoffgemische können der Tonerde an verschiedenen Stellen im Prozess zugeführt werden. Beispielsweise können die Stoffgemische vor dem Tonerdebunker in die Speiseleitung für den Tonerdebunker oder im Tonderdebunker der Tonerde zugemischt werden oder die Stoffgemische können nach dem Tonerdebunker in die Zuführungsleitung der Tonerde zum Pointfeeder zugeführt werden.
Die Stoffgemische werden zweckmässig in Mengen von 1 bis 20 Gew.-% und bevorzugt von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, gleichzeitig mit der Tonerde, der Schmelzflusselektrolyse zugeführt.
Vorliegende Erfindung betrifft auch Tonerde, enthaltend bis zu 30 Gew.-% , bezogen auf die Tonerde, Stoffgemische aus brennbaren Anteilen und Aluminium, insbesondere zur Verwendung in der Schmelzelektrolyse.
Bevorzugt ist Tonerde, enthaltend 1 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt enthaltend 1 bis
5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Tonerde, Stoffgemische aus brennbaren Anteilen und Aluminium.
Die Tonerde gemischt mit dem Stoffgemisch oder jeder Anteil für sich wird dem Elektrolyseprozess zugeführt. Die brennbaren Anteile werden beispielsweise zu Kohlendioxid und Wasserdampf umgesetzt, beim Aluminiumanteil dient das Oberflächenoxid und allenfalls bei der Verbrennung entstehendes Aluminiumoxid als Tonerdeersatz. Das metallische Aluminium schmilzt bei der Elektrolysebadtemperatur von ca. 950°C und erhöht die Ausbeute an Aluminium, resp. vermindert die Energiemenge zur Gewinnung von Aluminium, da zum Schmelzen des Aluminiums nur ca. 5% der Energie erforderlich ist, die zur elektrolytischen Gewinnung notwendig wäre.

Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Wiederverwertung von Stoffgemischen aus brennbaren Anteilen und Aluminium oder Aluminiumlegierungen dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffgemische in Mengen bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, gleichzeitig mit der Tonerde, der Schmelzflusselektrolyse oder direkt der Schmelzflusselektrolyse zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffgemische Kunststoffe und/ oder Cellulose und Aluminium enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffgemische in feinteiliger Form, als Pulver, als Granulat, als Agglomerat oder als Schnitzel angewendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffgemische der Tonerde zugemischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffgemische Abfälle von Verpackungsmaterialien, enthaltend oder bestehend aus Kunststoffen und/oder Cellulosen und Aluminium, darstellen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffgemische in Mengen von 1 bis 20 Gew.-% und bevorzugt von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, gleichzeitig mit der Tonerde, der Schmelzflusselektrolyse zugeführt werden.
7. Tonerde, enthaltend bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, Stoffgemische aus brennbaren Anteilen und Aluminium oder Aluminiumlegierungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
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Non-Patent Citations (1)

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Title
Week 8216, Derwent Publications Ltd., London, GB; AN 82-32649E & SU,A,836 167 (GULDIN I. T.) 7. Juni 1981 *

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