DE68910896T2 - Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen. - Google Patents

Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen, gummibeschichtetem Stahl oder dgl., und insbesondere ein Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen.
  • Das Dokument Spironello, V.R.; Mahan, W.M.; "Partial replacement of Coke in Cupola operation", Trans. Am. Foundrymen's Soc., 89 (1981), Seiten 417 - 24, offenbart ein Verfahren zum Wiederverwenden von Stahlgürtelautoreifen, gekennzeichnet durch Anordnen von zerstückelten Autoreifen in einem herkömmlich (mit heißer Luft) befeuertem Cupolofen mit Koks und einem Flußmittel. Das sich ergebende graue Eisen kann extern entschwefelt werden. Bis zu 20% des teuren Koksbrennstoffes kann durch zerstückelte Autoreifen ersetzt werden.
  • Abfallreifen sind ein Umweltproblem, insbesondere Stahlgürtelreifen, da die Stahlgürtel deren Wert für Gummihersteller reduzieren, weil große Prozentanteile des Reifens aus von Gummi umhüllten Stahlgürteln bestehen, was die Wiedergewinnung des Gummis schwieriger und aufwendiger macht, da die Stahlgürtel etwa 10% des Reifengewichtes ausmachen.
  • Die Eisen- und Stahlindustrie kann die gummiumhüllten Stahlgürtel wegen des hohen Schwefelgehaltes des Gummis nicht wirtschaftlich als Abfall verwenden, da der Schwefel in dem geschmolzenem Eisen endet, was den Wert des aus einem derartigen Abfall hergestellten Eisens wesentlich reduziert.
  • Eine Aufgabe ist es, den die Stahlgürtel umhüllenden Gummi auf ein Minimum zu reduzieren, die Stahlgürtel in einem Cupolofen zu schmelzen und den Schwefelgehalt des geschmolzenen Eisens auf ausreichend niedrige Pegel zu reduzieren, um ein kommerziell wertvolles Eisen mit niedrigem Schwefelgehalt zu erzeugen.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen zu offenbaren, welches das den Stahl umhüllende Gummi auf ein Minimum reduziert und den Schwefel aus dem geschmolzenem Eisen in dem plasmagefeuerten Cupolofen auf einen ausreichend niedrigen Pegel entfernt, so daß das Verfahren ökonomisch durchführbar und für die Umwelt akzeptabel ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen, gummibeschichtetem Stahl oder dgl., mit den Verfahrensschritten des Verwendens von Stahlgürtelreifen, gummiumhülltem Stahl oder dgl. durch Anordnen des gummiumhüllten Stahls in einem befeuerten Cupolofen mit Koks und einem Flußmittel, gekennzeichnet durch Betreiben des Cupolofens als einen plasmagefeuerten Cupolofen, um den Gummi zu verbrennen und einen geschmolzenen Teich von Eisen und Schlacke innerhalb des unteren Teils des Cupolofens zu bilden, ein entschwefelndes Mittel dem Cupolofen über eine Plasmabrennerzufuhrdüse hinzuzufügen, und einen Plasmabrenner bei einem Leistungspegel von etwa 250 Kilowattstunden pro Tonne von geschmolzenem Stahl zu betreiben, um das entschwefelnde Mittel in der Plasmabrennerzufuhrdüse zu schmelzen, das geschmolzene entschwefelnde Mittel mit dem Schwefel in dem geschmolzenem Eisen zu reagieren und das reagierte und unreagierte entschwefelnde Mittel mit der Schlacke zu kombinieren, wodurch seine Viskosität reduziert wird und es besser fließend gemacht wird.
  • Günstigerweise umfaßt das Verfahren, wenn es ausgeführt wird, die Verfahrensschritte des Shreddern der Stahlgürtelreifen, Trennen des geshredderten Gummis, mit darin angeordnetem Stahl, von dem geshredderten Gummi, das frei von Stahl ist; erneutes Shreddern des Gummis mit dem darin angeordneten Stahl und Trennen des geshredderten Gummis mit dem Stahl darin von geshreddertem Gummi, das frei von Stahl ist, bis der geshredderte Gummi mit dem darin angeordneten Stahl etwa 50% oder mehr Stahl ausmacht; Anordnen des geshredderten Gummis mit etwa 50% oder mehr Stahl in einem plasmagefeuerten Cupolofen mit Koks und einem Flußmittel; Betreiben des plasmagefeuerten Cupolofens zur Verbrennung des Gummis von dem Stahl und Schmelzen des Stahls zur Bildung eines geschmolzenen Teiches von Stahl und Schlacke innerhalb des unteren Teils des plasmagefeuerten Cupolofens; Hinzufügen eines entschwefelnden Mittels zu dem plasmagefeuerten Cupolofen über eine Plasmabrennerzufuhrdüse; Betreiben des Plasmabrenners bei einem Leistungspegel der ausreicht, um das entschwefelnde Mittel in der Plasmabrennerzufuhrdüse zu schmelzen, wobei das geschmolzene entschwefelnde Mittel mit dem Schwefel in dem geschmolzenem Eisen reagiert, um den Schwefel davon zu entfernen, und wobei das reagierte und unreagierte entschwefelnde Mittel sich mit der Schlacke kombiniert, wodurch ihre Viskosität reduziert wird und sie besser fließend gemacht wird.
  • Vorteilhafterweise kann das Abgas verbrannt und benutzt werden, um die Blasluft zu erhitzen, Dampf einem Boiler herzustellen, um einen Prozess zu betreiben oder Elektrizität zu erzeugen. Das Abgas kann auch gereinigt und in einem Zementbrennofen verbrannt werden, oder in irgendeinem endothermen Prozess verwendet werden.
  • Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Prozesses zum Shreddern von Stahlgürtelreifen, Trennen des gummiumhüllten Stahls und dessen Zuführen in einen plasmagefeuerten Cupolofen zur Herstellung von Eisen;
  • Fig. 2 eine alternative schematische Darstellung, worin die Abgase von dem plasmagefeuerten Cupolofen in einem Zementofen benutzt werden; und
  • Fig. 3 eine alternative schematische Darstellung, worin die Abgase von dem plasmagefeuerten Cupolofen in einem Boiler benutzt werden, um Dampf herzustellen, um einen Turbinengenerator zu betreiben.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Eisen aus Stahlgürtelreifen 1, die in einen ersten Shredder 3 eingebracht werden. Das geshredderte Gummi und der gummiumhüllte Stahl fallen in einen ersten magnetischen Trenner, in dem der Gummi und der gummiumhüllte Stahl magnetisch getrennt werden, der getrennte gummiumhüllte Stahl wird dann einem zweiten Shredder 7 zugeführt und dann zu einem zweiten magnetischen Trenner 9, der abgetrennte gummiumhüllte Stahl wird einem dritten oder weiteren Shredder 11 und einem dritten oder weiteren magnetischen Trennern 13 zugeführt. Der Gummi wird über eine Leitüng 15 zu einem Aufnahmebehälter (nicht dargestellt) geführt, wo er gesammelt wird, so daß er an Gummihersteller verkauft werden kann, um zu Gummiprodukten recycelt zu werden, oder zu anderen Verwendern von geshreddertem Gummi. Während nur drei Stufen von Shreddern und Trennen dargestellt sind, sind, wenn vier Stufen benutzt werden, etwa 80% des Reifens als Gummi wiedergewinnbar, die verbleibenden 20% sind stahlumhüllter Gummi, bestehend aus etwa 50% Gummi und 50% Stahl. Der gummiumhüllte Stahl wird in einen Aufnahmebehälter 17 eingebracht und vor dem Aufnahmehälter 17 wird der gummiumhüllte Stahl in einen Behälter 19 eingeführt. Der Behälter 19 wird benutzt, um den gummiumhüllten Stahl zu einem plasmabefeuerten Cupolofen 21 zu transportieren.
  • Der Cupolofen 21 ist ein Ofen, der ein Basisteil 23 und ein vertikales zylindrisches Gehäuse 25 aufweist, welches sich von der Basis 23 nach oben erstreckt. Die Basis 23 und das Gehäuse 25 können mit feuerbeständigen Ziegeln ausgekleidet sein, oder mit anderem wärmefesten Material 27, und/oder sie können einen Wassermantelkühler (nicht dargestellt) aufweisen, um deren äußeren Teil zu kühlen. Das Gehäuse 25 bildet einen unbehinderten runden offenen Schacht 29 mit einer Auslaßgasleitung 31, die das obere Ende des Schachtes 29 mit einem Schornstein 50 verbindet. Eine Chargentür umfaßt eine Öffnung 33, die angrenzend zum oberen Ende des Schachtes 29 angeordnet ist, um eine Charge in den plasmagefeuerten Cupolofen 21 zu laden.
  • Eine Charge umfaßt normalerweise Koks, der etwa 2% des Gewichtes des Stahls oder etwa 18,14 kg (40 lbs.) pro Tonne von Stahl ausmacht; gummiumhüllten Stahl, der den größeren Teil der Charge ausmacht, und ein Flußmittel, wie beispielsweise Dolomit oder Kalkstein, der etwa 0,6% des Gewichts des Stahls von etwa 5,44 kg (12 lbs.) pro Tonne Stahl ausmacht.
  • Angrenzend zum Basisteil 20 angeordnet ist ein Auslauf 35, der einen Damm 37 und einen Abstreifer 39 aufweist, die zusammenarbeiten, um das geschmolzene Eisen und Schlacke zu trennen, welche von dem Auslaß 35 getrennt abgezogen werden.
  • Eine Plasmabrennerzufuhrdüse 41 ist im unteren Teil des Schachtes 29 angeordnet, mit einer Endöffnung in den Schacht 29 hinein, und sie besitzt einen Plasmabrenner 43, angeordnet in dem Ende gegenüber liegend der Endöffnung in den Schacht 29 hinein. Zwar ist nur eine Plasmabrennerzufuhrdüse 41 dargestellt, jedoch ist selbstverständlich, daß irgendeine Zahl von Plasmabrennerzufuhrdüsen 41 in dem plasmabefeuerten Cupolofen 21 angeordnet werden können, abhängig von der Größe und dem vorgesehenen Durchsatz.
  • Ein spezieller Materialaufnehmer 45 ist oberhalb der Plasmabrennerzufuhrdüse 41 angeordnet und besitzt einen Schneckenförderer 47 oder eine andere Zufuhreinrichtung, die damit zusammenarbeiten, um den Strom von partikuliertem Material zu der Plasmabrennerzufuhrdüse 41 zu steuern. Der Aufnehmer 45 enthält ein zusätzliches Flußmittel aus der Gruppe von Flußmitteln, die aus CaO, MgO, CaCO&sub3;, MgCO&sub3; und CaCO&sub3;MgCO&sub3; bestehen, welche durch einen Schneckenförderer 47 zu der Plasmabrennerzufuhrdüse 41 mit einer Rate zugeführt werden, die bei annähernd 9,07 kg (20 pounds) pro Stunde pro Tonne von geschmolzenem Stahl liegt.
  • Angeordnet in der Auslaßgasleitung ist ein Nachbrenner 49, in dem die Abgase mit Luft gemischt und vor ihrer Abgabe durch den Schornstein 15 verbrannt werden. Die auf diese Weise erzeugte Hitze kann benutzt werden, um die Blasluft vorzuheizen, die im allgemeinen mit einer Rate von 382 m³ /mi (13.500 scfm) pro Tonne von geschmolzenem Stahl zugeführt wird.
  • Da die Abgase verbrennbare Gase enthalten und eine erhebliche Menge von Energie erzeugen, wenn sie verbrannt werden, können sie für verschiedene endotherme Anwendungen benutzt werden, die eine erhebliche Wärmezufuhr erfordern. Die Abgase können in einem elektrostatischen Abscheider oder anderen Reinigungseinrichtungen 51 gesäubert und in einem Zementkiln 53 verbrannt werden, oder können in einem Boiler 61 verbrannt werden, um Dampf herzustellen, um eine Dampfturbine 63 zu betreiben, die direkt mit einem elektrischen Generator 65 zur Herstellung von Elektrizität gekoppelt ist.
  • Der Betrieb des Verfahrens ist wie folgt: Reifen 1 werden in Vielfachschritten 3, 7 und 11 geshreddert und gummiumhüllter Stahl von dem Gummi durch Vielfachmagnetseparatoren 5, 9 und 13 nach jedem Shreddern getrennt, bis der endgültige getrennte gummiumhüllte Stahl ungefähr 50% Stahl und 50% Gummi ist. Der gummiumhüllte Stahl zusammen mit Koks und einem Flußmittel, wie beispielsweise Kalkstein, werden in einem Cupolofen angeordnet, wobei eine Charge gebildet wird. Für jede Tonne geschmolzenen Stahl umfaßt die Charge etwa 18,14 kg (40 lbs.) Koks und etwa 5,44 kg (12 lbs.) Kalkstein. Der Plasmabrenner oder die Plasmabrenner 43, betrieben bei einer Leistung von etwa 250 Kilowatt pro Stunde pro Tonne Stahl oder mit einem niedrigeren Pegel, der eine äquivalente Strömung bei Temperaturen in dem Bereich von 1371ºC (2500ºF) bis 1927ºC (3500ºF) erzeugt. Ein Entschwefelungsmittel wird von dem Aufnehmer 45 für partikuliertes Material über einen Schneckenförderer 47 in die Plasmabrennerzufuhrdüse 41 mit einer Rate von 9,07 kg (20 lbs.) pro Tonne Stahl oder mit einer Rate zugeführt, die abhängt von dem Schwefelgehalt der Zufuhr, wobei das entschwefelnde Mittel geschmolzen wird. Das geschmolzene Entschwefelungsmittel kombiniert sich mit dem geschmolzenem Eisen und der Schlacke und entfernt Schwefel von dem Eisen, um ein kommerziell wertvolles Eisen zu erzeugen. Die Prozentzahlen von Koks, Flußmittel und Entschwefelungsmittel können variieren, abhängig von dem Verhältnis von Gummi zu Stahl, der Prozentzahl von Schwefel in der Zufuhr und der Art des Eisens, das erzeugt wird. Das Abgas ist verbrennbar und kann in verschiedenen Verfahren benutzt werden, die einen Wärmeeingang erfordern. Ein Zementkiln und Leistungserzeugung werden als Beispiele für einige der Anwendungen gegeben, zu denen die Abgase gebracht werden können, um die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens zu verbessern, jedoch kann irgendein endothermer Prozess mit dem plasmabefeuerten Cupolofen verbunden werden, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verbessern.

Claims (11)

1. Ein Verfahren zum Recycling von Stahlgürtelreifen, gummiumhülltem Stahl, oder dgl., bestehend aus den Verfahrensschritten des Verwendens von Stahlgürtelreifen, gummiumhülltem Stahl oder dgl. durch Anordnen des gummiumhüllten Stahls in einem befeuerten Cupolofen mit Koks und einem Flußmittel, gekennzeichnet durch Betreiben des Cupolofens als einen plasmabefeuerten Cupolofen, um das Gummi zu verbrennen und einen geschmolzenen Teich von Eisen und Schlacke innerhalb des unteren Teils des Cupolofens zu bilden, ein Entschwefelungsmittel zu dem Cupolofen über die Plasmabrennerzufuhrdüse hinzuzufügen, und einen Plasmabrenner mit einer Leistungshöhe von etwa 250 Kilowattstunden pro Tonne von geschmolzenem Stahl zu betreiben, um das Entschwefelungsmittel in der Plasmabrennerzufuhrdüse zu schmelzen, das geschmolzene Entschwefelungsmittel mit dem Schwefel in dem geschmolzenen Eisen zu reagieren, und das reagierte und unreagierte Entschwefelungsmittel mit der Schlacke zu kombinieren, um dessen Viskosität zu erniedrigen und es besser fließend zu machen.
2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich des Verfahrensschrittes des Shredderns der Stahlgürtelreifen vor der Erhitzung in dem Cupolofen.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, einschließlich der Verfahrensschritte des Trennens des geshredderten Gummis mit darin angeordnetem Stahl von geshreddertem Gummi frei von Stahl, und Anordnen des geshredderten Gummis mit dem darin angeordneten Stahl in dem Cupolofen.
4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, einschließlich der Verfahrensschritte des erneuten Shredderns des Gummis mit dem darin angeordneten Stahl und Trennen des Gummis mit dem Stahl von dem stahlfreien Gummi, bis der geshredderte Gummi mit dem darin angeordneten Stahl im wesentlichen 50% oder mehr Stahl enthält, und Anordnen des geshredderten Gummis mit 50% oder mehr Stahl in dem Cupolofen.
5. Ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Verwendens des Aulaßgases von dem Cupolofen in einem endothermen Prozess.
6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte des Verbrennens der Abgase aus dem Cupolofen durch Hinzufügen von Luft dazu und Vorheizen der Blasluft für den Cupolofen unter Verwendung des verbrannten Abgases.
7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte des Durchführens der verbrannten Abgase durch einen Boiler, um Dampf herzustellen.
8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Verwenden des Dampfes, um eine Dampfturbine zu betreiben, die mit einem Generator verkoppelt ist, um Elektrizität herzustellen.
9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Verfahrensschritt des Anordnens des geshredderten Gummis mit etwa 50% oder mehr Stahl in einem plasmabefeuerten Cupolofen mit Koks und einem Flußmittel das Hinzufügen von etwa 18,14 kg (40 lbs.) von Koks pro Tonne Stahl und das Hinzufügen von etwa 5,44 kg (12 lbs.) eines Flußmittels pro Tonne Stahl umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Verfahrensschritt des Hinzufügens von Entschwefelungsmittel zu dem Cupolofen über eine Plasmabrennerzufuhrdüse das Hinzufügen von etwa 9,07 kg (20 lbs.) von Entschwefelungsmittel pro Tonne Stahl umfaßt.
11. Ein Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Verfahrensschritt des Hinzufügens eines Entschwefelungsmittels zu dem Cupolofen über eine Plasmabrennerzufuhrdüse das Hinzufügen eines Entschwefelungsmittels aus einer Gruppe von Verbindungen umfaßt, die CaO, MgO, CaCO&sub3;, MgCO&sub3; und CaCO&sub3;MgCO&sub3; umfaßt.
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