LU103353B1 - Tieftemperaturrecyclingvorrichtung und -verfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tieftemperaturrecycling umfassend die Schritte: Zu- führen von Recyclinggut; Einbringen von Recyclinggut in einen inertisierten Verfahrensbe- reich; Abkühlen des Recyclingguts im inertisierten Verfahrensbereich; Zerkleinern des Recyc- linggut im inertisierten Verfahrensbereich; Sortieren des Recyclingguts im inertisierten Ver- fahrensbereich. Durch das Inertisieren wird der Recyclingvorgang in einer Umgebung durch- geführt, in der kein Sauerstoff für etwaige Reaktionen, insb. Brände zur Verfügung steht. Das Abkühlen des Recyclingguts reduziert die Reaktionsfreudigkeit des Recyclingguts während der Schritte des Zerkleinerns und Sortierens.

Description

PP-ref.: P-00713-796 LU

Titel: Tieftemperaturrecyclingvorrichtung und -verfahren

LU103353

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Tieftemperaturrecycling von Abfällen.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Tieftemperaturrecycling von Problemabfällen. Problemabfälle sind alle Abfälle, bei deren

Brechen/ Zerkleinern chemische Prozesse ablaufen und gefährliche Reaktionen hervorrufen können (z.B. Batterien, elektronische Bauteile, Leiterplatten). Unter Tieftemperaturrecycling wird ein Vorgang verstanden, bei dem zumindest einige Verfahrensschritte bei Tieftemperatur (-60°C und kälter) ausgeführt werden. Es muss vermieden werden, dass bei dem Aufbre- chen/Zerkleinern von Bauteilen chemische Prozesse und Reaktionen erfolgen und schädliche

Prozesse (z.B. Feuer) ablaufen.

[0002] Beim Recycling von Problemabfällen kann es zu gefährlichen Situationen kommen, wenn die Problemabfälle (Bestandteile) während des Recyclings reagieren, z.B. Lithium-lonen-

Batterien thermisch durchgehen (brennen).

[0003] Die vorliegende Anmeldung hat es daher zur Aufgabe eine Tieftemperaturrecycling- vorrichtung und -verfahren bereit zu stellen, welche/s die Sicherheit für Personal und Umwelt erhöht und die Rückgewinnung von Rohstoffen steigert. Diese Aufgabe wird durch das Ver- fahren und den Gegenstand der beigefügten unabhängigen Ansprüche gelöst.

[0004] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst ein Verfahren zum Tieftem- peraturrecycling die Schritte: Zuführen von Recyclinggut; Einbringen von Recyclinggut in einen inertisierten Verfahrensbereich; Abkühlen des Recyclingguts im inertisierten Verfahrensbe- reich; Zerkleinern des Recyclinggut im inertisierten Verfahrensbereich; Sortieren des Recyc- linggut im inertisierten Verfahrensbereich. Durch das Inertisieren wird der Recyclingvorgang in einer Umgebung durchgeführt, in der kein Sauerstoff für etwaige Reaktionen, insb. Brände zur Verfügung steht. Zudem wird vermieden, dass Grundstoffe sich gegenseitig angreifen. Das

Abkühlen des Recyclingguts reduziert die Reaktionsfreudigkeit des Recyclingguts während der

Schritte des Zerkleinerns und Sortierens. Dies kann den Vorteil haben, dass eine Gefahr beim

Recycling von Problemabfällen für Mensch und Umwelt signifikant reduziert wird. 1

PP-ref.: P-00713-796 LU

[0005] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann ein Verfahren zum Tieftempe-

LU103353 raturrecycling die Verwendung von LN2 (flüssiger Stickstoff) für die Inertisierung des Verfah- rensbereichs und das Abkühlen des Recyclingguts umfassen. Dies kann den Vorteil haben, dass das Tieftemperaturrecycling kostengünstig durchgeführt werden kann.

[0006] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann bei einem Verfahren zum Tief- temperaturrecycling der inertisierte Verfahrensbereich auf Tieftemperatur gehalten werden.

Dies kann den Vorteil haben, dass die Reaktionsfreudigkeit des Recyclingguts fortwährend niedrig gehalten werden kann.

[0007] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann bei einem Verfahren zum Tief- temperaturrecycling das Abkühlen auf -80°C bis -100°C (oder -60°C bis -100°C bzw. tiefer, bis theoretisch -196,3°C) erfolgen. Dies kann den Vorteil haben, dass z.B. die fließfähigen bzw. pastösen Bestandteile des Recyclingguts (z.B. Elektrolyt) kristallisieren und einfacher bzw. un- gefährlicher zu handhaben sind.

[0008] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann bei einem Verfahren zum Tief- temperaturrecycling der inertisierte Verfahrensbereich auf -80°C bis -100°C (oder -60°C bis - 100°C bzw. tiefer, bis theoretisch -196,3°C) gekühlt werden. Dies kann den Vorteil haben, dass die Reaktionsfreudigkeit des Recyclingguts fortwährend niedrig gehalten werden kann.

[0009] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann bei einem Verfahren zum Tief- temperaturrecycling das LN2 zumindest teilweise in einer Verarbeitungsrichtung des Recyc- lingguts strömen. Die Verarbeitungsrichtung ist die Richtung, in der sich das Recyclinggut im

Wesentlichen durch das Verfahren bewegt. Dies kann den Vorteil haben, dass die Zuverlässig- keit des Verfahrens erhöht wird.

[0010] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann ein Verfahren zum Tieftempe- raturrecycling weiterhin den Schritt des Ausschleusens von sortierten Stoffen nach dem Sor- tieren umfassen. Dabei werden die sortierten Stoffe in getrockneter Atmosphäre ausge- schleust und auf Umgebungstemperatur gebracht bzw. aufgetaut. Zur Erzeugung der trocke- nen Atmosphäre (z.B. getrocknete Umgebungsluft bei Umgebungstemperatur) kann LN2 2

PP-ref.: P-00713-796 LU verwendet werden, das am Ende des Verfahrens anfällt. Dies kann den Vorteil haben, dass

Restfeuchte in den sortierten Stoffen gebunden wird. Diese Restfeuchte kann gesammelt rss den, da sie ggf. schadstoffbelastet ist.

[0011] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung weist eine Tieftemperaturrecycling- vorrichtung einen Verfahrensbereich auf. Der Verfahrensbereich umfasst eine Recyclinggut- frosteinrichtung, eine nachgeschaltete Zerkleinerungseinrichtung und eine nachgeschaltete

Sortiereinrichtung bzw. Sortierbereich. Der Verfahrensbereich ist dazu vorgesehen und geeig- net inertisiert und gekühlt zu werden. Dies kann den Vorteil haben, dass eine Gefahr beim

Recycling von Problemabfällen für Mensch und Umwelt signifikant reduziert wird.

[0012] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird bei einer Tieftemperaturrecyc- lingvorrichtung zur Inertisierung und Kühlung LN2 verwendet. Dies kann den Vorteil haben, dass das Tieftemperaturrecycling kostengünstig durchgeführt werden kann.

[0013] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Tieftemperaturrecyc- lingvorrichtung weiterhin eine Schnittstelle zur Versorgung nachgeschaltener Vorrichtungen mit LN2. Das in der Tieftemperaturrecyclingvorrichtung verwendete LN2 kann nach seiner dor- tigen Verwendung noch für andere Vorrichtungen genutzt werden, z.B. Klimaanlagen oder

Kühleinrichtungen (Kühlräume, Kühlschränke, sonstige Prozesskühlung, etc.).

[0014] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung strômt bei einer Tieftemperaturre- cyclingvorrichtung das LN2 zumindest teilweise in einer Verarbeitungsrichtung von Recycling- gut, welches in der Vorrichtung bearbeitet wird. Dies kann den Vorteil haben, dass die Zuver- lässigkeit des Verfahrens erhöht wird.

[0015] Nach einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Tieftemperaturrecyc- lingvorrichtung weiterhin einen Ausschleusebereich, welcher der Sortiereinrichtung nachge- schalten ist. Dabei wird der Ausschleusebereich unter getrockneter Atmosphäre gehalten. Die getrocknete Atmosphäre kann unter Verwendung von LN2, welches in der Tieftemperaturre- cyclingvorrichtung anfällt und z.B. über die Schnittstelle abgegriffen werden kann, erzeugt werden. Die getrocknete Atmosphäre kann getrocknete Umgebungsluft bei Umgebungstem- peratur sein. Durch die getrocknete Atmosphäre kann Restfeuchte in den sortierten Stoffen 3

PP-ref.: P-00713-796 LU gebunden werden. Das damit ggf. entstehende Kondensat kann aufgefangen werden, da es

LU103353

Schadstoffe enthalten kann. Dies kann den Vorteil haben, dass die Tieftemperaturrecycling- vorrichtung sicherer betrieben werden kann.

[0016] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figu- ren näher erläutert. Sie zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung Aus- führungsformen und ein Verfahren der vorliegenden Anmeldung.

[0017] Einführend sei festgehalten, dass die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen sind und es sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue

Lage zu übertragen.

[0018] Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform.

[0019] Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform.

[0020] Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.

[0021] Unter anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 1 ist schematisch eine Tieftemperaturrecyc- lingvorrichtung 10 dargestellt. Recyclinggut (nicht dargestellt) durchläuft die Tieftemperatur- recyclingvorrichtung 10 von links nach rechts, wie durch den kleinen Pfeil links in Fig. 1 sym- bolisiert. Die Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 umfasst einen Verfahrensbereich 20, eine Recyclinggutfrosteinrichtung 30, eine Zerkleinerungseinrichtung 40 und eine Sortierein- richtung 50. Die Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 ist an eine LN2-Versorgung (nicht ge- zeigt) angeschlossen. Die Recyclinggutfrosteinrichtung 30, Zerkleinerungseinrichtung 40 und

Sortiereinrichtung 50 sind im Verfahrensbereich 20 angeordnet. Das Recyclinggut wird der

Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 zugeführt und in der Recyclinggutfrosteinrichtung 30 abgekühlt bzw. gefrostet. Dies kann in einem Temperaturbereich zwischen -80°C bis -100°C erfolgen und theoretisch bis -196,3°C erfolgen (siehe oben).

[0022] Der Verfahrensbereich 20 wird zusammen mit der Recyclinggutfrosteinrichtung 30, der Zerkleinerungseinrichtung 40 und der Sortiereinrichtung 50 mit dem LN2 inertisiert und ebenfalls in einem Temperaturbereich zwischen z.B. -80°C bis -100°C gehalten (siehe oben). 4

PP-ref.: P-00713-796 LU

Das abgekühlte Recyclinggut wird in der Zerkleinerungseinrichtung 30 zerkleinert, sodass es in der nachfolgenden Sortiereinrichtung 50 nach wählbaren Kriterien sortiert werden kann. 05959

Danach verlässt das sortierte Recyclinggut als sortierte Stoffe 70 die Tieftemperaturrecycling- vorrichtung 10 über einen optionalen Ausschleusebereich 90. Der Transport zwischen den ein- zelnen Stationen, sowie in die und aus der Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 wird mit geeigneten und nicht gezeigten Fördereinrichtungen (Förderbänder, Rüttelförderer, etc.) vor- genommen.

[0023] Die Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 umfasst eine Schnittstelle 60, mit welcher das in der Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 befindliche LN2 an nachgeschaltene Vorrich- tungen weitergeleitet werden kann. Somit kann die Kühlenergie des LN2 bestmöglich genutzt werden. Mögliche Vorrichtungen können Klimaanlagen oder Kühleinrichtungen wie Kühlzel- len oder -schränke, sowie Prozesskühlung für andere Einrichtungen (z.B. Kühlwasserkühlung) sein.

[0024] Die Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 umfasst den Ausschleusebereich 90 in welchem die sortierten Stoffe 70 unter getrockneter Atmosphäre aus der Tieftemperaturre- cyclingvorrichtung 10 ausgeschleust und auf Umgebungstemperatur gebracht werden (siehe oben). Entstehendes Kondensat kann aufgefangen werden.

[0025] Die Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 dargestellt in Fig. 2 ist im Wesentlichen eine doppelte Anlage, wie in Fig.1 gezeigt, jedoch ist hier zwischen den einzelnen Straßen ein

Bedienerraum 80 vorgesehen, in dem Bediener die Vorgänge in der Tieftemperaturrecycling- vorrichtung 10 kontrollieren können. Der Bedienerraum 80 ist daher mit Umgebungsat- mosphäre versorgt und kann z.B. vermittels des LN2 aus der Schnittstelle 60 klimatisiert wer- den.

[0026] Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Tieftemperaturrecycling. Re- cyclinggut wird zugeführt. Das Zuführen kann zu einer Tieftemperaturrecyclingvorrichtung 10 erfolgen. Im nächsten Schritt wird das Recyclinggut in einen mit LN2 inertisierten Verfahrens- bereich 20 eingebracht. Im nächsten Schritt wird das Recyclinggut im inertisierten Verfahrens- bereich 20 durch LN2 abgekühlt. Diese Abkühlung erfolgt auf Tieftemperatur und kann in ei- nem Temperaturbereich von -80°C bis -100°C erfolgen (oder -60°C bis -100°C bzw. tiefer, bis theoretisch -196,3°C). Im nächsten Schritt wird das Recyclinggut zerkleinert. Die Zerkleinerung

PP-ref.: P-00713-796 LU kann nach gewünschten Parametern erfolgen, um ein der Situation bedarfsgerechtes Zerklei- nerungsergebnis zu erhalten. Im nächsten Schritt wird das zerkleinerte Recyclinggut nach pates wünschten Parametern sortiert. Das zerkleinerte und sortierte Recyclinggut ist nun in sortierte

Stoffe 70 gewandelt bzw. (ver-)bearbeitet. Der mit LN2 inertisierte Verfahrensbereich 20 kann auf Tieftemperatur gehalten werden. Dies kann in einem Temperaturbereich von -80°C bis - 100°C sein (oder -60°C bis -100°C bzw. tiefer, bis theoretisch -196,3°C). In einem letzten Schritt werden die sortierten Stoffe unter getrockneter Atmosphäre ausgeschleust. Dies kann ein

Auftauen umfassen. Die getrocknete Atmosphäre kann durch LN2 aus Umgebungsluft erzeugt werden, welches am Ende des Verfahrens zu Tieftemperaturrecycling zur Verfügung steht (siehe oben). Beim Auftauen entstehendes Kondensat kann aufgefangen werden.

[0027] Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten

Ausführungsvarianten eingeschränkt ist, sondern Variationsmôglichkeiten aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Kônnen des auf diesem tech- nischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Insbesondere kann die technische Lehre der Verfah- rensschritte in die Vorrichtungsansprüche übernommen werden und vice versa.

[0028] Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeich- nungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merk- malskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbei- spielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenstän- digen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnom- men werden.

[0029] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Ver- ständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder ver- kleinert dargestellt wurden. Die Figuren sind daher schematisch und wenn nicht explizit an- ders angegeben, können keine Größenbezüge aus ihnen abgeleitet werden. 6

PP-ref.: P-00713-796 LU

Bezugszeichenliste

LU103353

Tieftemperaturrecyclingvorrichtung

Verfahrensbereich

Recyclinggutfrosteinrichtung

Zerkleinerungseinrichtung

Sortiereinrichtung 60 Schnittstelle 70 sortierte Stoffe 80 Bedienerraum 90 Ausschleusebereich 7

Claims (12)

PP-ref.: P-00713-796 LU LU103353 Patentansprüche

1. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling, umfassend die Schritte: - Zuführen von Recyclinggut; - Einbringen von Recyclinggut in einen inertisierten Verfahrensbereich (20); - Abkühlen des Recyclingguts im inertisierten Verfahrensbereich; - Zerkleinern des Recyclingguts im inertisierten Verfahrensbereich; - Sortieren des Recyclingguts im inertisierten Verfahrensbereich.

2. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling nach Anspruch 1, wobei die Inertisie- rung des Verfahrensbereichs (20) und Abkühlen des Recyclingguts vermittels LN2 geschieht.

3. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling nach Anspruch 1 oder 2, wobei der inertisierte Verfahrensbereich (20) auf Tieftemperatur gehalten wird.

4. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling nach einem der vorangegangenen An- sprüche, wobei das Abkühlen auf -80°C bis -100°C erfolgt.

5. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling nach einem der vorangegangenen An- sprüche, wobei der inertisierte Verfahrensbereich (20) auf -80°C bis -100°C gekühlt wird.

6. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wo- bei das LN2 zumindest teilweise in einer Verarbeitungsrichtung des Recyclingguts strömt.

7. Verfahren zum Tieftemperaturrecycling nach einem der vorangegangenen An- sprüche, weiterhin umfassend den Schritt des Ausschleusens von sortierten Stoffen (70) nach dem Sortieren, wobei die sortierten Stoffe in getrockneter Atmosphäre ausgeschleust und auf Umgebungstemperatur gebracht werden. 8

PP-ref.: P-00713-796 LU LU103353

8. Tieftemperaturrecyclingvorrichtung (10) mit einem Verfahrensbereich (20), wo- bei der Verfahrensbereich eine Recyclinggutfrosteinrichtung (30), eine nachgeschaltete Zer- kleinerungseinrichtung (40) und eine nachgeschaltete Sortiereinrichtung (50) umfasst und der Verfahrensbereich weiterhin dazu vorgesehen und geeignet ist inertisiert und gekühlt zu werden.

9. Tieftemperaturrecyclingvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei zur Inertisie- rung und Kühlung LN2 verwendet wird.

10. Tieftemperaturrecyclingvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin um- fassend eine Schnittstelle (60) zur Versorgung nachgeschaltener Vorrichtungen mit LN2.

11. Tieftemperaturrecyclingvorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das LN2 zumindest teilweise in einer Verarbeitungsrichtung von Recyclinggut strömt.

12. Tieftemperaturrecyclingvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, weiterhin umfassend einen Ausschleusebereich (90), welcher der Sortiereinrichtung (50) nachgeschalten ist und wobei der Ausschleusebereich unter getrockneter Atmosphäre gehal- ten wird. 9