SE452894B - Sett att avlegsna organiska beleggningar fran aluminiumskrot - Google Patents

Description

452 894 2 En annan känd typ av behandling för att avlägsna beläggningar från skrot inbegriper användning av en vertikal, rörlig, packad bädd. En vertikal, rörlig, packad bädd.resulterar i bättre och mera effektiv värmeöverföring, men den är också termiskt instabil.

En ytterligare svårighet med förfaranden med vertikal, ' rörlig bädd är att höga temperaturer, t ex över ca 6U0°C, förorsakar snabb oxidation av aluminium/magne- siumlegeringar och därför måste undvikas. Betydande oxidation kan inträffa och stora värmemängder kan al- stras, vilket resulterar i destruktiv utbredning av en reaktionsfront genom bädden.

Det är känt att utsätta sönderdelat fast material för värme (med användning av exempelvis påblåst het- luft) med materialet arrangerat i en horisontellt rör- lig bädd, t ex för sintring av järnmalmspellets för efterföljande användning i masugnar, för behandling av kommunalt fast avfall, som inbegriper metalliskt avfall, samt för förvärmning av metallskrot före smältning. Kända tidigare försök att använda sådan teknik för att avlägsna organiska beläggningar från aluminiumskrct har inteuppnåtttillfredsställande be- läggningsavlägsnande från skrotet. Dessa försök använde emellertid uppåt strömmande luft genom skrotet.

Föreliggande uppfinning åstadkommer ett sätt att avlägsna organiska beläggningar från aluminium, vilket sätt åstadkommer följande fördelar: sättet resulterar i noggrann reglering av metallskrotets temperatur och följaktligen ett mycket jämnt och reproducerbart av- lägsnande av organiska beläggningar. Med avseende på effektiviteten ligger sättet mellan förfaranden med vertikal bädd och ugnsförfaranden, men är mera stabilt i drift än båda dessa förfaranden. Slutligen förflykti- gar den höga värmeöverföringshastigheten vid förelig- gande förfarande organiskt material från sprickor i sådan omfattning att det är möjligt att effektivt av- lägsna beläggningar från krossade dryckesbehållare och 452 894 3 kuber av balad folie, t ex upp till 2,5 cm, samt av- lägsna organiskt material frânnællanskikten av sönder- rivna metallaminat.

Föreliggande uppfinning omfattar ett sätt att snabbt och kontinuerligt avlägsna vidhäftande organiska material, såsom lacker, målfärg eller andra belägg- ningar, från skrot, som innehåller aluminium, samt att återvinna metallskrot, vars beläggning avlägsnats.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett sätt att avlägsna organiska beläggningar fràn alumíniumskrot genom att upphetta en ström av skrot i en syreinnehàl- lande gasström under passage genom en pyrolyszon, känne- tecknat därav, att skrotet leds genom pyrolyszonen som en stationär bädd av skrot uppburen på en gasgenomträng- lig transportör, och att den syreinnehållande, heta gasen leds nedåt genom metallskrotbädden, varvid den heta gasen har en temperatur som höjer temperaturen hos skrotbäddens övre yta till 500-600°C, varvid gasens temperatur och tillförselhastighet och syrehalt samt förflyttningshastig- heten hos skrotbädden justeras för att säkerställa att en reaktionsfront, vid vilken det organiska materialet pyrolyseras och kvarvarande kol förbrännes, förflyttar sig från toppen till botten av bädden i pyrolyszonen och för att skrotet kvarhålles i pyrolyszonen under upp till min sedan reaktionsfronten nått bäddens botten.

Utnyttjandet av ett nedåtriktat gasflöde är ett viktigt drag hos sättet enligt uppfinningen. Utnytt- jandet av ett nedâtriktat gasflöde höjer nästan ögon- blickligen skrotets temperatur vid inträdet i pyrolys- zonen till reaktionstemperatur vid bäddens topp för att initiera en reaktionsfront. När ett uppâtriktat gasflöde utnyttjas, är det nödvändigt att höja tempe- raturen hos transportören till reaktionstemperatur innan den beläggningsavlägsnande reaktionen kan initi- eras. Under tiden sker viss upphettning av det belagda materialet och detta har effekten att fördröja reaktions- frontens passage genom skrotbädden. Vid långsam upp- hettning av skrotet sker mer pyrolys av beläggningarna 4520894 4 på skrotet och mer kol måste sålunda brännas bort från skrotet.

Upphettningen av bäddens toppyta vid inträdet i pyrolyszonen beror företrädesvis på värmeöverföring från gasströmmen. I vissa fall kan emellertid den externa värmetillförseln till bädden kompletteras ' genom ovanför bädden anordnade strâlningsupphettare.

I ett sådant fall kan gastemperaturen vara något lägre än den erforderliga temperaturen vid bäddens yta, t ex upp till 50°C under den önskade yttemperaturen hos bädden.

De föregående temperaturbetingelserna gäller be- handling av beläggningar på material i "emottaget" skick. Föreliggande sätt gör det möjligt att avlägsna beläggningar oberoende av eventuella kemiska förbehand- lingssteg.

Den bifogade ritningen visar en förenklad, schema- tisk sidovy av en horisontellt rörlig, packad bädd- anordning, som är anordnad för att genomföra sättet enligt uppfinningen vid en belysande utföringsform därav.

I enlighet med uppfinningen åstadkommas ett sätt, varigenom aluminiumskrot, som är belagt eller delvis täckt med organiskt material, såsom mâlfärg eller lack eller olja, kontinuerligt och snabbt kan genomgå avlägsnande av beläggningen. Metallskrotet kan sedan återvinnas för efterföljande omsmältning och återan- vändning. Sättet är allmänt användbart för aluminium- skrot, t ex tomma öl- och läskedrycksburkar av alumi- nium, aluminiumfasadplât, aluminiumfolie och andra dylika produkter hos vilka aluminium utgör en huvud- komponent, eller kompositmaterial, som inbegriper en annan metall bunden till aluminium.

I enlighet med sättet enligt uppfinningen över- föres belagd aluminiummetallskrot till mindre stycken genom krossning, sönderrivning eller på annat sätt (t ex klippning eller hackning) i enlighet med vad som 452 894 är praxis inom skrotåtervinningsindunstrin. På rit- ningen satsas skrot 10 kontinuerligt frân en in- loppsränna 12 på en rörlig, horisontell, porös transpor- tör, såsom ett poröst galler eller ett rörligt, ändlöst vävt trådnät 14 för att bilda en packad bädd 16 av metallskrot därpå. Alternativt kan man använda en -öppenmaskig vibrerande sikttransportör. Transportören 14 bär den packade bädden av metallskrot genom en pyrolys- zon 18, vari skrotet bringas i kontakt med het gas, som blåses nedåt genom bädden 16 från tillförselhöl- jet 22 för hetluft. Avloppsgaserna leds bort under bädden genom utlopp. som definierats av ett omgivande nöije 26.

Transportören 14 har företrädesvis ett betydande motstånd mot gasflöde, tex jäxnföfiaart med motståndet hos den packade bädden 16, så att överdriven kanalbildning hos gasflödet inte inträffar genom ej upptagna områden hos bandet i den händelse avbrott 1 tillförseln av skrot till bädden 16 inträffar.

Vid drift har den packade bädden av belagt metall- skrot en tjocklek av ca 4-40 cm och rör sig genom upp- hettningszonen med en hastighet som åstadkommer en uppehållstid av 2-20 min. När den packade bädden rör sig genom pyrolyszonen blåses eller drages het gas konti- nuerligt nedåt genom den packade bädden i en riktning, som är väsentligen vinkelrätt mot rörelseriktningen hos den packade bädden av metallskrot. Den heta gas som utnyttjas vid sättet bör företrädesvis innehålla tillräckligt med syre för förbränning av allt belägg- ningsmaterialet. I praktiken utnyttjas vanligen het luft.

Inuti den packade bädden av belagt metallskrot initieras en pyrolysreaktion. Kontakt med den heta gasen förorsakar partiell sönderdelning och destilla- tion av det organiska materialet på metallskrotet, vilket resulterar i avlägsnande av den organiska be- läggningen. Denna sönderdelningsreaktion är exotermisk , 452 894 6 till sin natur och förorsakar en fortlöpande ökning i temperaturen hos bädden. När den enda vârmetillförseln beror på den heta gasen är den temperatur som erfordras hos den tillförda gasen för att uppnå den önskade reaktionsgraden, av storleksordningen ca 500-600°C, företrädesvis ca 510-S70°C, varvid en temperatur av minst ca 540°C särskilt föredrages. Utanför omrâdet soo-eoo°c är det mindre latt ett erhålla tillfreds- ställande resultat. Lägre temperaturer åstadkomer inte tillfredsställande borttagning av det organiska beläggningsmaterialet när det tillförda skrotet inne- håller skrot, som är belagt med de mera motstånds- kraftiga beläggningar som konventionellt används för beläggning av aluminium. Högre temperaturer resulterar i oxidation av metallskrotet. Fastän vissa beläggningar genomgående kan borttagas vid lägre temperaturer är det inte tillfredsställande att driva ett skrotåter- vinningssystem på grundvalen att ingen av de mera mot- ståndskraftiga beläggningarna skall inkomma med det tillförda skrotet. Lokaliseringen av reaktionszonen i fortvarighetstillstånd inuti bädden indikeras på rit- ningen medelst den brutna linjen 28. Under och till vänster om denna zon (enligt ritningen) är metallen i bädden fortfarande belagd, medan metallen över och till höger om reaktionszonen saknar beläggning. Skrotet med borttagen beläggning utmatas på en ränna 32, t ex för transport till en omsmältningsugn.

Det föredrages särskilt att flödeshastigheten hos den heta gasen genom bädden är ca 10-60 Nm3/min/m2 bädd.

En gashastighet av mindre än 10 Nm3/min/m2 kan i vissa fall vara potentiellt riskabel. Fastän gasflödeshastig- heter överstigande 60 Nm3/min/m2 kan utnyttjas vid sättet, resulterar användning av flödeshastigheter av denna storleksordning i att det krävs mera het gas för en given skrotmängd. Därför ökar bränslekraven och kostnaderna för upphettning av gasen. Inom området ca -60 Nm3/min/m2 varierar den optimala flödeshastigheten 452 894 7 beroende på naturen och densiteten hos det metall- skrot vars beläggning avlägsnas samt på bäddens tjock- lek.

Eftersom temperaturen hos bädden av metallskrot varierar med flödeshastigheten hos den heta gas som passerar därigenom, måste bäddens tjocklek begränsas 'för att säkerställa att temperaturen i bädden förblir under ca 600°C och för att säkerställa att överdriven metalloxidation undviks. För de använda gasflödeshastig- heterna, dvs i området ca 10-60 Nm3/min/m2, bör bäddens tjocklek hållas under ca 40 cm. Det specifika bädd- djupet beror på skrottypen och bäddensiteten.

I de flesta fall upphettas luft genom passage genom en värmeväxlare, vari luften upphettas medelst en gasström från en efterbrännare, i vilken de flyk- tiga ämnena från pyrolyszonen förbrännes med tillskotts- gas eller oljebränsle. Tillförseln av tillskottsbränsle till efterbrännaren regleras lämpligen som svar på ett förinställbart temperaturmätningsinstrument, som är anordnat att mäta temperaturen hos luften efter värmeväxlaren.

Med utnyttjande av de ovan angivna bäddjupen, temperaturerna, gasflödeshastigheterna och liknande, kan sättet användas för att snabbt och kontinuerligt avlägsna beläggningar på aluminiumskrot. Under optimala betingelser är skrotets uppehållstid i pyrolyszonen ca 3-10 min. En sådan uppehâllstid är tillräcklig för att i huvudsak fullständiga avlägsnandet av organiskt material från metallskrotet, men resulterar inte i överdriven oxidation av metallskrotet.

För att ytterligare belysa sättet enligt uppfin- ningen hänvisas till följande särskilda exempel.

.EXEMPEL 1 Avfall bestående av dryckesburkar av aluminium med organiska beläggningar (t ex lack eller målfärg) sönderrevs och satsades på en bandtransportör med ett horisontellt, rörligt vävt trådband av rostfritt stål 452 894 8 för att bilda en packad bädd på transportören som var 7,5 cm djup, 243 cm bred och S70 cm lång och hade en densitet av ca 250 kg/m3. Bädden av sönderrivet skrot fördes sedan genom en pyrolyszon, där het luft med en temperatur av ca 5S0°C blåstes nedåt på bädden.

Om så önskas, kan sugning pâläggas undersidan av 'transportören för att underlätta den heta luftens rörelse genom den packade bädden. Den blåsta luften rörde sig genom bädden med en hastighet av ca 30 m/min och värmefronthastigheten var ca 35 mm/min (i vertikal- riktningen). Den heta, blåsta luften passerade genom bädden, mottog värme genom förbränning av kvarvarande kol hos den organiska beläggningen och utträdde ur bädden vid en temperatur av ca 580°C. Under antagande att det sönderrivna metallskrotet krävde 1 min för av- lägsning av beläggningen blev den nödvändiga uppehålls- tiden 3 min och transportörens hastighet ca 1,9 m/min.

I huvudsak fullständigt avlägsnande av den organiska beläggningen från det sönderrivna metallskrotet erhölls.

EXEMPEL 2 I en maskin, som var konstruerad såsom antyds på den bifogade ritningen, var längden hos bädden i pyro- lyszonen 12 m och bäddens bredd var 1 m.

Maskinen drevs vid en temperatur hos den tillförda processluften av storleksordningen 500-600°C vid en flödeshastighet av storleksordningen 140-420 Nm3/min.

Bäddjupet var av storleksordningen 5-30 cm.

Försök utfördes med belagda dryckesbehâllare (ej sönderrivna), som krossades för att bilda en bädd med aensitecen 120-170 kg/m3 på banaet. Andra försök utfördes med sönderrivet, belagt aluminiumskrot, som bildade en bädd med en densitet av 170-250 kg/m3.

Beläggningen på detta material avlägsnades på ett tillfredsställande sätt i torrt tillstånd vid en uppe- hållstid av 6-6,5 min i pyrolyszonen vid ett bäddjup av 30 cm för de ej sönderrivna burkarna och ett mindre bäddjup av ca 20 cm för det sönderrivna materialet. ~rades till en sönderrivningsmaskin i ett tillstånd där 452 894 9 Den använda luftflödeshastigheten var 280 Nm3/min vid å sso°c.

Vid ytterligare försök för att simulera mottagning av skrot bestående av använda burkar, som eventuellt innehöll betydande rester av det ursprungliga innehållet, indränktes skrotburkar i vatten över natten och levere- 72 % av totalvikten utgjordes av vatten.

Det våta, sönderrivna materialet matades på en transportör med en hastighet så att en bädd med ett djup av 10-15 cm bildades. Luft tillfördes ovanifrån med en hastighet av 280 Nm3/min och en temperatur av s4o°c.

Detta material befanns vara tillfredsställande uttorkat och befriat från sin beläggning vid en uppe- hâllstid av ca 7 min.

I fall där man kände till att beläggningsmaterialet hos en stor sats av material som skulle behandlas, var ett av de mera lättpyrolyserade beläggningsmaterialen, har det varit möjligt att avlägsna beläggningen hos hela satsen på mycket kortare uppehållstider, såsom 2 min, vid en temperatur hos den tillförda luften av ca 550°C.

Vid andra försök med maskinen innehöll den till- förda gasen en betydande andel âtercirkulerad gas från avgaserna från pyrolyszonen, så att gasen hade en minskad syrehalt av storleksordningen 10 %. Man fann att det sönderrivna, belagda aluminiumskrotet samt ej sönder- rivet, krossat, belagt aluminiumskrot kunde befrias från sin beläggning på tillfredsställande sätt på en uppehâllstid av 10 min.

En jämförelse mellan beläggningsborttagning med användning av roterugn och sättet enligt föreliggande uppfinning kan göras. Ugnsförsök har vid flera till- fällen frambringat sönderrivet metallskrot som på ett tillfredsställande sätt befriats från sin beläggning. Med avseende på beläggningsborttagningens kvalitet gäller emellertid att det inre hos vikta strimlor även under 452 894 l0 de bästa betingelser innehåller kol. Ökning av ugns- behandlingstemperaturen har orsakat uppbrytning av aluminiumburklock i ett fint pulver. Kvaliteten hos de strimlor.som erhålls genom föreliggande sätt var bättre. De guldfärgade anstrykningarna hos strimlorna med borttagen beläggning indikerar mindre totaloxida- ' tion. Det inre hos de vikta strimlorna var befriat från beläggning utan någon skadlig effekt på burklocken. överhettning förorsakade blåsbildning och i extrem- fallet förintning av det sönderrivna skrotet, men ej pulvrisering.

Mera betydelsefullt är att ugnsförfarandet krävde en noggrann reglering av massflödeshastigheten hos det sönderrivna metallskrotet in i ugnen för att upp- rätthâlla en riktig beläggningsborttagning. T o m mått- liga densitetsändringar, t ex 210-260 kg/m3, hos rela- tivt jämnt sönderrivet metallskrot förorsakade problem med regleringen av ugnstemperaturen. I motsats härtill fann man vid försök med det föreliggande sättet det vara möjligt med stora ändringar i skrotdensitet, lik- som övergâng till fasadplåtskrot och rent belagt folie- skrot utan påtaglig skillnad i kvaliteten hos den ut- matade produkten.

Ugnar har en definierad gräns för den material- volymmängd som kan satsas. En produkt med låg densitet innebär långsam produktion. Vid det föreliggande sättet kan skrot med låg densitet tagas emot genom att helt enkelt öka bäddtjockleken.

Slutligen är det endast möjligt att bestämma uppe- hâllstider och processtemperaturer indirekt i en ugn.

Det föreliggande sättet skiljer sig genom att process- temperaturer och uppehållstider är direkt reglerbara.

Under produktionsbetingelser är det lätt att lära operatörer hur man skall köra processen och det är möjligt att uppnå en hög grad av reglering av processen.

Förutom sönderrivet eller krossat skrot från öl- och läskedrycksburkar samt aluminiumfasadplåt, kan 452 894 ll andra aluminiuminnehâllande kompositmaterial behandlas för avlägsnande av beläggning med användning av före- liggande sätt. Sättet kan sålunda användas för att borttaga beläggning hos ett kompositmaterial, som inbegriper en annan metall bunden till aluminium med en organisk beläggning, samt även för att borttaga ° beläggning hos "Dampfaluminum", som är en ljuddämpad, av tre delar laminerad, sammansatt aluminiumfolie- produkt bestående av en aluminiumbas, som är belagd med ett viskoelastiskt, adhesivt dämpningsmedel, som begränsas av ett tunt aluminiumskinn.'Dampfa1um1num' används 1 otaliga tillämpningar inbegripet husvagnar, flygplan, garagedörrar, vägg- och takbeklädnad, samt fönsterkarmar.l

Claims (9)

10 15 20 25 30 452 894 12 PATENTKRAV

1. Sätt att avlägsna organiska beläggningar från aluminiumskrot genom att upphetta en ström av skrot i en syreinnehàllande gasström under passage genom en pyro- lyszon, k ä n n e t e c k n a t därav, att skrotet - leds genom pyrolyszonen som en stationär bädd av skrot uppburen på en gasgenomtränglig transportör, och att den syreinnehàllande, heta gasen leds nedåt genom metallskrot- bädden, varvid den heta gasen har en temperatur som höjer temperaturen hos skrotbäddens övre yta till 500-600°C, varvid gasens temperatur och tillförsel- hastighet och syrehalt samt förflyttningshastigheten hos skrotbädden justeras för att säkerställa att en reaktionsfront, vid vilken det organiska materialet pyrolyseras och kvarvarande kol förbrännes, förflyt- tar sig från toppen till botten av bädden i pyrolys- zonen och för att skrotet kvarhâlles i pyrolyszonen under upp till 10 min sedan reaktionsfronten nått bäddens botten. 0

2. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den enda yttre värmekällan för skrotbäddens övre yta är en ström av syreinnehâllande gas vid en temperatur i området 500-600°C.

3. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att den syreinnehållande gasen är luft.

4. Sätt enligt kravet 2 eller 3, t e c k n a t därav, att gastemperaturen är i omrâdet 510-s1o°c.

5. Sätt enligt något av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a t därav, att skrotbäddens djup är av storleksordningen 4-40 cm. k ä n n e -

6. Sätt enligt något av föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att den heta gasen passerar geno bädden vid en flödeshastighet av 10-60 Nm3/min/m2. 10 452 894 13

7. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att skrotbädden för- flyttas genom pyrolyszonen under en uppehållstid av 2-10 min.

8. Sättenligtkravet3, kännetecknat därav, attdenheta iuftströmmen upphettas till önskad temperatur i en värmeväxlare genom värmeutbyte med gaser, som bildas vid pyrolysen, varvid de brännbara komponenterna förbrännas 1 blandning med tillskotts- bränsle.

9. Sätt enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att tillförseln av tillskottsbränse regleras med ett temperaturkänsligt instrument, som avkänner lufttemperaturen efter värmeväxlaren.