Mechanische Verfahren zum Recycling von - BHS

Mechanische Verfahren zum Recycling von
Elektronikschrott mit Rotorshredder und Rotorprallmühle
Mechanical Processes for Recycling Waste Electric
and Electronic Equipment with the Rotorshredder
and Rotor Impact Mill
Procédé mécanique de recyclage des déchets
électroniques par déchiqueteur à rotor et broyeur
à percussion à rotor
Procesos mecánicos para el reciclaje de chatarra
electrónica mediante una trituradora y un pulverizador por impacto de rotores
Dipl.-Ing. Christopher Drechsel, Sonthofen*)
Zusammenfassung In Anlagen des Recycling von Elektro- und Elektronikschrott wie auch bei der konventionellen Gesteinsaufbereitung gibt
die Zerkleinerungstechnik vor, ob und wie gut die geforderten Trenn- und Sortierziele des Materials erreicht werden. Beim Zerkleinern von
E-Schrott werden an die Maschinen gezielte Ansprüche an Stückgrößenreduzierung, Unempfindlichkeit gegenüber Massivteilen und Flexibilität
gegenüber wechselnden Aufgabematerialien gestellt. Um Einzelkomponenten freizulegen, sollen Verbunde aufgeschlossen, schadstoffbehaftete
Bauteile jedoch nicht völlig zerstört werden. BHS Sonthofen verfügt mit dem hier vorgestellten Rotorshredder RS und der Rotorprallmühle RPMV
über zwei Maschinen zur Bewältigung der Hauptziele der E-Schrott-Aufbereitung – einerseits hohe Zerkleinerung sowie andererseits schonenden Verbundaufschluss. Das Erreichen dieser Ziele in Verbindung mit hoch variabler und gleichzeitig wirtschaftlicher Betriebsweise stellt eine
deutliche Weiterentwicklung gegenüber den bisher üblichen Techniken dar.
Summary In plants for the recycling of waste electric and electronic equipment (WEEE) as well as for conventional mineral processing, the
comminution equipment dictates whether and how the specifications for the separation and sorting of the feed material are achieved. For the
comminution of WEEE, the machines must meet specific requirements in respect of size reduction, insensitivity to solid components and flexibility for adapting to different feed materials. To liberate single components, composites must be broken up, but harmful components that
are contaminated with pollutants should not, however, be destroyed completely. With the Rotorshredder RS and Rotor Impact Mill RPMV
presented here, BHS Sonthofen supplies two machines to achieve the main objectives of WEEE processing - i.e. effective size reduction and
gentle desintegration of composites to liberate the individual components. The achievement of these aims in combination with an extremely
flexible and at the same time cost-efficient operation represents a leap in technology compared to conventional systems.
Résumé Qu’il s’agisse de matériels de recyclage des déchets électriques et électroniques ou de traitement traditionnel des roches, c’est la technique de fragmentation qui détermine si et dans quelle mesure les objectifs de séparation et de classement du matériau sont atteints. Pour la
fragmentation de déchets électr., les machines doivent satisfaire à des exigences déterminées du point de vue granulométrie, insensibilité
vis-à-vis de morceaux massifs et flexibilité et vis-à-vis de matériaux alimentés changeants. Pour isoler les constituants individuels, les matériaux
composites doivent être libérés, sans toutefois détruire entièrement les composants renfermant des matières polluantes. BHS Sonthofen dispose, avec les machines présentées ici, le déchiqueteur à rotor RS et le broyeur à percussion à rotor RPMV, de deux machines pour maîtriser les
objectifs principaux du recyclage des déchets électr. : fragmentation poussée ainsi que libération ménagée des composites. L’atteinte de ces
objectifs en liaison avec un mode d’exploitation hautement flexible et simultanément économique constitue un progrès technologique notable
par rapport aux techniques usuelles appliquées jusqu’à présent.
Resumen En las instalaciones para el reciclaje de chatarra eléctrica y electrónica, al igual que en la preparación convencional de rocas, la
tecnología de trituración determina si y en qué forma es posible alcanzar los objetivos requeridos de separación y clasificación del material. Al
triturar chatarra electrónica, las máquinas se enfrentan a exigencias muy selectivas en cuanto a la reducción del volumen por unidad, la
insensibilidad frente a piezas masivas y la flexibilidad con respecto a los cambiantes materiales de carga. A fin de liberar componentes individuales
deben desintegrarse los compuestos sin destruir completamente, sin embargo, los componentes que contienen sustancias contaminantes. BHS
Sonthofen dispone, con a las máquinas aquí presentadas, la trituradora rotativa RS y el molino por impacto rotativo RPMV, de dos dispositivos
para cumplir los dos objetivos principales en la preparación de chatarra electrónica – por un lado una elevada trituración y, por el otro lado,
una desintegración cuidadosa de los compuestos. El alcance de estos objetivos junto con una operación altamente variable y al mismo tiempo
rentable representa un salto tecnológico frente a las tecnologías aplicadas hasta la fecha.
1. Einführung
1. Introduction
Das geordnete Erfassen, Sammeln und Verwerten von Elektround Elektronikschrott (E-Schrott) verdrängt in Europa und zunehmend auch in anderen Ländern das bisher ungeordnete Vor-
In Europe and to an increasing extent in other countries, the
regulated collection and recycling of waste electric and electronic
equipment (WEEE) is supplanting unregulated procedures in the
*) Projektierung Aufbereitung/Recycling, BHS Sonthofen
GmbH, Sonthofen (www.bhs-sonthofen.de)
Project planning – Solids Processing/Recycling, BHS Sonthofen
GmbH, Sonthofen (www.bhs-sonthofen.de)
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gehen in Form der klassischen Beseitigungslösungen Deponie
oder Verbrennungsanlage. Die Hauptgründe für diese Entwicklung sind:
• die wachsende Größenordnung des europäischen und weltweiten Aufkommens zwingt zum Handeln,
• im E-Schrott befinden sich teilweise gesundheits- und umweltgefährdende Stoffe, die stoffgerecht entsorgt werden müssen,
• aus E-Schrott können wertvolle Sekundärrohstoffe gewonnen
und wiederverwertet werden.
Das europäische Jahresaufkommen von E-Schrott liegt zur Zeit bei
etwa 8 Mio. t mit einer jährlichen Zuwachsrate von etwa 3–5 %.
Deutschland trägt etwa 15 % (1,2 Mio. t) zum europäischen Jahresaufkommen bei [1].
Die EU-Richtlinie 2002/96/EG (auch WEEE-Richtlinie genannt), die
von den Mitgliedstaaten in nationales Recht umgesetzt worden
ist (in Deutschland seit März 2005 mit dem ElektroG), definiert
den Begriff E-Schrott und legt für eine Behandlung die drei folgenden Kategorien fest:
• Wiederverwendung oder stoffliche Verwertung (mechanisches
Recycling),
• andere Verwertungsverfahren, z. B. energetische (Verwendung
als Ersatzbrennstoff oder zur Energieerzeugung) und
• Beseitigung (Deponierung bzw. Verbrennung in MVA).
Die Tabelle zeigt die zehn Stoffgruppen des E-Schrott mit Beispielen sowie deren Verwertungsquoten für das Recycling. Die
form of the classical disposal solutions, i.e. landfills or incineration
plants. The main reasons for this development are:
• the growing volume of WEEE in Europe and worldwide is forcing us into action.
• WEEE sometimes contains substances that are hazardous to
health or the environment and require appropriate disposal.
• valuable secondary resources can be won from WEEE and reused.
Europe currently produces around 8 mill. tons WEEE per year, with
an annual growth rate of around 3–5 %. Germany accounts for
around 15 % (1.2 mill. t) of the annual volume of WEEE produced
in Europe [1].
The EU directive 2002/96/EC (also referred to as the WEEE directive), which has been transferred into national law by the member states (in Germany, in March 2005 with the Electrical and Electronic Equipment Act – ElektroG), defines the term Waste Electrical
and Electronic Equipment and establishes the following three categories of treatment:
• reuse or material recycling (mechanical recycling),
• waste-to-energy recycling (combustion as a substitute fuel or
for heat recovery) and
• disposal (landfilling or incineration in a WIP)
The Table shows the ten WEEE materials groups with examples
and recycling quotas. The percentages specified refer to the mass
of a scrap appliance for treatment.
Tabelle: Stoffgruppen und Verwertungsquoten für Elektronikschrott nach ElektroG [2]
Anteil Verwertung
Nr.
Wiederverwendung oder
stofflich recyceln mindestens %
energetisch
maximal %
Anteil Beseitigung
maximal %
Haushaltsgroßgeräte
(Kühlschränke, Waschmaschinen, Herde,
Heizgeräte, Klimaanlagen …)
75
5
20
Haushaltskleingeräte
(Staubsauger, Bügeleisen, Haartrockner,
Friteusen, Wecker …)
50
20
30
Geräte der Informations- u.
Telekommunikationstechnik
(Großrechner, PCs, Bildschirme, Drucker,
Notebooks, Kopierer, Telefone, Faxgeräte …)
65
10
25
Geräte der Unterhaltungselektronik
(Radios, Fernseher, Videorecorder,
HiFi-Anlagen, Musikinstrumente)
65
10
25
5
Beleuchtungskörper
(Leuchtstofflampen, Gasentladungslampen…)
50
20
30
6
Elektrische oder elektronische Werkzeuge
(keine industriellen Großwerkzeuge)
(Bohrmaschinen, Sägen, Nähmaschinen,
Rasenmäher, Schweißgeräte …)
50
20
30
Spielzeug, Sport- u. Freizeitgeräte
(Videospielkonsolen, Autorennbahnen,
Fahrradcomputer)
50
20
30
Medizinprodukte
(Geräte für Kardiologie, Dialyse, Beatmung,
Strahlentherapie …)
Erst 2008
Erst 2008
Erst 2008
Überwachungs- u. Kontrollelemente
(Rauchmelder, Heizregler, Thermostate,
sonst. Messgeräte …)
50
20
30
Automatische Ausgabegeräte
(Getränkeautomaten, Geldautomaten,
Zigarettenautomaten …)
75
5
20
1
2
3
4
7
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Stoffgruppen mit Beispielen
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prozentualen Angaben beziehen sich auf die Masse eines zu
behandelnden Altgerätes.
In der WEEE (bzw. im ElektroG) ist weiterhin vorgegeben, dass
bestimmte schadstoffbehaftete umweltgefährdende Bauteile oder
Stoffgruppen (auch Störstoffe genannt) im Recyclingprozess abzutrennen sind – wie z. B. Batterien, PCB-haltige Kondensatoren, Leiterplatten > 10 cm2, quecksilberhaltige Schalter oder Lampen,
Kunststoffe mit bromierten Flammschutzmitteln u.a. Dies kann
sowohl manuell als auch automatisiert sowie vor, während oder
nach der Behandlung erfolgen.
Die richtige Auswahl von geeigneten Verfahren und Anlagentechnik zum Recycling von E-Schrott ist für die Entsorger eine
große Herausforderung. Der geforderte hohe Grad der stofflichen
Verwertung in Verbindung mit den ökonomischen Gegebenheiten lässt folgende allgemeinen Rückschlüsse auf die Auswahl eines
geeigneten Recyclingverfahrens zu:
• Ein hoher Automatisierungsgrad ist für den wirtschaftlichen
Betrieb und zur Erzielung großer Durchsätze unabdingbar.
• Die Verfahrenstechnik der mechanischen Aufbereitung mit Zerkleinerungs- und nachfolgenden Trennstufen bietet grundsätzliche geeignete Lösungen. Kaum geeignet sind chemische oder
manuelle Demontageverfahren.
• Die Zerkleinerungsstufen müssen die Aufgabematerialien so aufschließen, dass die nachfolgenden Klassier- und Sortierstufen
nach physikalischen Kriterien marktgerecht saubere Fraktionen
trennen können.
Also prescribed in the WEEE (and in Germany’s ElektroG) is that
certain environmentally hazardous components or material
groups containing pollutants (also known as harmful substances)
must be removed in the recycling process – e.g. batteries, PCBcontaining capacitors, circuit boards > 10 cm2, mercury-containing switches or lamps, plastics with brominated flame protection agents, etc. This can be done manually or automatically
before, during or after waste treatment.
The correct selection of appropriate process and plant engineering for the recycling of WEEE represents a great challenge for disposal companies. The high degree of material recycling demanded in connection with the economic circumstances allows the following general conclusions regarding the selection of an appropriate recycling process:
• A high degree of automation is essential for cost-efficient operation and for achieving high throughput rates.
• The process engineering of mechanical processing with comminution and downstream separation stage provides generally suitable solutions. Chemical or manual dismantling are hardly suitable.
• The comminution stages have to liberate the feed materials so
that the downstream sizing and sorting stages can remove
saleable clean fractions based on physical criteria
• The comminution system must therefore be able to reduce feed
pieces to the required size, break down composites and isolate
materials.
Table: Material groups and recycling quotas for WEEE in accordance with ElektroG [2]
Rate of Recovery
Nr.
Reuse or material recycling
minimum %
Waste to energy
maximal %
Rate of disposal
maximal %
Large household appliances
(refrigerators, washing machines, cooking,
heaters, air conditioner appliances …)
75
5
20
Small household applicances
(vacuum cleaners, irons, hair dryers,
deep fat fryers, clocks …)
50
20
30
IT and telecommunications
equipment
(mainframes, PCs, monitors, printers,
notebooks, copiers, telephones, telex
65
10
25
Consumer equipment
(radios, TVs, video recorders,
Hi-fi systems, musical instruments …)
65
10
25
5
Lighting equipment
(fluorescent lamps, electric discharge lamps …)
50
20
30
6
Electrical and electronic tools
(not industrial tools)
(drills, saws, sewing machines, lawn mowers,
welding equipment …)
50
20
30
Toys, leisure and sports equipment
(video game consoles, car racing tracks,
bicycle computer …)
50
20
30
Medical devices (with the exception
of all implanted and infected products)
(machines for cardiology, dialysis,radiotherapy)
Not until 2008
Not until 2008
Not until 2008
Monitoring and control instruments
(smoke alarms, heating controllers,
thermostats, other measurement instruments
50
20
30
Automatic dispensers
(drink machines, cash dispensers,
cigarette machines …)
75
5
20
1
2
3
4
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8
9
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Material groups with examples
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• Die Zerkleinerungstechnik muss deshalb in der Lage sein, Stückgrößen zielgerecht zu verringern, Verbunde aufzulösen und
Stoffe zu vereinzeln.
• Zugleich muss eine geeignete Aussortierung der Störstoffe
sichergestellt sein.
• Für die Erreichung der Verwertungsquote ist es nicht mehr ausreichend, wie bisher nur die gut verkäuflichen und relativ leicht
abtrennbaren Metalle aus dem Stoffstrom zu trennen. Beispielsweise liegt in Geräten der Stoffgruppe 3 und 4 ein Metallanteil von höchstens 45 % (abhängig vom Produktionsdatum)
der Gesamtmasse vor; die geforderte stoffliche Verwertungsquote liegt aber bei 65 %. Es kommt hinzu, dass zukünftig in
allen Stoffgruppen der vermehrte Einsatz von Kunststoffen zu
erwarten ist und die metallischen Werkstoffe weiter verdrängt
werden. Die weitere Aufbereitung der vielfältigen Kunststofffraktionen wird also für europäische Entsorger eine unumgängliche Aufgabe werden. Die Anforderungen an eine zielgerechte und anspruchsvolle Zerkleinerungstechnik werden
dadurch noch weiter zunehmen.
Das Hauptziel der mechanischen Aufbereitung ist es also, Materialverbunde zu trennen und anschließend die freigelegten
Bestandteile in möglichst hoher Stoffreinheit zu gewinnen. Die
automatisierte Trennung der Verbunde kann nur über eine geeignete Zerkleinerungstechnik erfolgen. Entscheidend für den gesamten Aufbereitungsprozess ist deshalb die Technologie für die Zerkleinerung und den Aufschluss der Verbunde.
Die im Recycling herkömmlich vorherrschenden Maschinen mit
schneidender Technik sind bei E-Schrott weniger geeignet, da sie
grundsätzlich Materialverbunde nicht aufschließen, sondern nur
ihre Stückgröße verringern. Außerdem unterliegen schneidende
Maschinen einem hohen Verschleiß und einer hohen Schadensanfälligkeit gegenüber häufig vorkommenden massiven Einzelteilen im Aufgabegut.
Für die Aufbereitung von E-Schrott werden deshalb Zerkleinerungsmaschinen benötigt, die mit anderen Verfahrensprinzipien
arbeiten. Schneidende Maschinen eignen sich nur in einer Vorzerkleinerungsstufe für große Einzelstücke, um sie für die folgenden Prozessschritte auf eine passende Maximalgröße zu bringen.
• At the same time an appropriate removal of the harmful substances must be ensured.
• To achieve the specified recycling quotas, it is no longer sufficient to remove the easy-to-sell and relatively easy-to-separate
metals from the material stream. For example, appliances of
Material Groups 3 and 4 have a maximum metal content of
45 % (depending on the production date) of their total mass,
the necessary material recycling quota, however, is 65 %. In
addition comes the fact that an increased use of plastics can be
expected in future while metallic materials will be supplanted
further. The further processing of the wide range of different
plastic fractions will be an unavoidable task for European recycling and disposal operations. The requirements for an objective-oriented and sophisticated comminution system will
increase even further as a result.
The main aim of mechanical processing is therefore to separate
material composites and then to recover the liberated components with maximum material purity. The composites can only
separated automatically with an appropriate comminution system.
Crucial for the entire recycling process is therefore the technology for comminution and separation of the composites. The conventional machines based on cutting systems that are mainly used
in recycling are less suitable for WEEE as they generally do not
break down material composites but merely reduce their size. In
addition, cutting machines are subject to high wear and are highly susceptible to damage from the single solid components frequently contained in the feed material. For processing WEEE therefore, it is necessary to use comminution machines based on
other processing principles. Cutting machines are only suitable in
the primary comminution stage for large single pieces, to reduce
them to a suitable maximum size for the downstream process
steps.
2. BHS Comminution Systems for WEEE Recycling
Two comminution machines are presented that meet the technological and economic requirements for comminution and liberation in different process stages of the recycling process.
2.1 BHS RS Rotorshredder
2. BHS-Zerkleinerungstechnik für das
E-Schrott-Recycling
Es werden zwei Maschinen der Zerkleinerungstechnik vorgestellt,
die in unterschiedlichen Verfahrensstufen des Recyclingprozesses
den technologischen und ökonomischen Anforderungen an Zerkleinerung und Aufschluss gerecht werden.
2.1 BHS Rotorshredder RS
Die erste Zerkleinerungsstufe hat besonders beim Recycling von
E-Schrott einen zentralen Einfluss auf die Klassier- und Sortiereigenschaften des Materials in den nachfolgenden Verfahrensstufen. Mit dem Rotorshredder RS von BHS-Sonthofen (Bild 1) ist
für diesen Zweck seit zwei Jahren ein vielseitig einsetzbares Gerät
verfügbar.
Auf einem Grundrahmen befindet sich ein massives Gehäusemittelteil, an den Seiten sind einander gegenüberliegend zwei
große doppelwandige Türen angeordnet. In den Türinnenseiten
befinden sich vertikale Roststäbe, dahinter ist ein Fallschacht zum
Materialaustrag. Im inneren zylindrischen Arbeitsraum dreht sich
ein vertikaler Rotor mit fliegend angeordneten Werkzeugen, die
sich im Betrieb durch Fliehkraft ausrichten. Die Maschine hat einen
stabilen Einlauftrichter mit Vorrichtungen zur Druckentlastung im
Explosionsfall. Ein hydraulisch öffnender seitlicher Schieber im
unteren Arbeitsraum dient zum automatischen Ausschleusen von
unzerkleinerbaren Massivteilen. Die Rotorumfangsgeschwindigkeit
liegt im Bereich von 50 bis 70 m/s.
Die Maschine ist in drei Baugrößen erhältlich. Abhängig von diesen können Aufgabestückgrößen mit maximalen Kantenlängen
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Particularly in the recycling of WEEE, the primary comminution
stage has a key influence on the sizing and sorting behaviour of
the material in the downstream process stages. The RS Rotorshredder from BHS Sonthofen (Fig. 1) is a flexible machine that
the company has supplied for such applications for two years now.
On a base frame stands a solid central housing element, at the
sides two large double-walled doors are arranged opposite each
other. On the inside of the doors are vertical bars, behind these
is a chute for material discharge. Inside the cylindrical working
chamber, a vertical rotor rotates with flexibly mounted tools that
are aligned by centrifugal force during operation of the shredder.
The machine has a solid feed hopper with devices for pressure
relief in case of explosion. An hydraulically opened slide gate in
the bottom section of the working chamber is used for the automatic discharge of solid components that cannot be comminuted. The circumferential speed of the rotor ranges between 50 and
70 m/s.
The machine is available in three sizes: Depending on these sizes,
the machines can comminute feed sizes with maximum edge
lengths of 300, 600 or 800 mm. For WEEE this means that all
material groups in the above table are suitable as feed material
(Fig. 2). For feed materials from the Material Groups 1 and 10,
which exceed the maximum specified edge lengths, primary comminution in rotary shear shredder would be necessary: The feed
material enters the working chamber of the machine slantwise
from the top. On entry into the impact circuit, the feed material
is stressed. Brittle materials are comminuted by impact. Composite
materials that often consist of brittle as well as tenacious and soft
7
Bild 2: Aufgabematerial E-Schrott für RS
Fig. 2: WEEE feed material for RS
Bild 1: BHS Rotorshredder RS 2018
Fig. 1: BHS RS 2018 Rotorshredder
von 300, 600 oder 800 mm verarbeitet werden. Für E-Schrott
bedeutet das, dass alle Stoffgruppen aus der Tabelle als Aufgabegut geeignet sind (Bild 2). Bei Aufgabematerialien aus den
Stoffgruppen 1 und 10, die die genannten maximalen Kantenlängen überschreiten, wäre eine grobe Vorzerkleinerung in einer
Rotorschere erforderlich. Das Aufgabegut gelangt von schräg
oben in den Arbeitsraum der Maschine. Bei Eintritt in den Schlagkreis beginnt die Materialbeanspruchung. Spröde Stoffe werden
durch Schlag und Prall stark zerkleinert. Verbundmaterialien, die
oft sowohl spröde als auch zähe und weiche Anteile aufweisen,
werden aufgeschlossen durch Schlag-, Prall- und Scherkräfte, die
beim Auftreffen auf die Werkzeuge, den Rost und das übrige im
Raum befindliche Material freigesetzt werden. Ist das gewünschte Aufschlussergebnis erreicht, verlässt das Material durch den Rost
ohne Zwang den Arbeitsraum, wird im darunter befindlichen Auslauftrichter zusammengeführt und einem Förderer übergeben.
Beschickung, Zerkleinerung und Austrag erfolgen im kontinuierlichen Betrieb. Das Ergebnis ist ein Materialgemenge definierter
Maximalgröße, bei dem Metalle und auch sonstige Materialien zu
einem wesentlichen Grad freigelegt vorliegen.
Der Rotorshredder weist einige herausragende technische Eigenschaften auf:
• Die Zerkleinerungswerkzeuge können aufgrund der fliegenden
Anordnung bei Überlast ausweichen.
• Anzahl und Art der Zerkleinerungswerkzeuge können der jeweiligen Aufgabenstellung angepasst werden.
• Die optimale selbsttätige Einstellung der Verweildauer erfolgt
durch den kontinuierlichen Materialaustrag. Die Verweildauer
ist abhängig von Aufgabegröße, Rostspalt und Grad der Beanspruchung. Das Material verlässt die Maschine, sobald es den
gewünschten Zerkleinerungsgrad aufweist. Unnötige und oft
8
components are broken down by impact and shear forces which
are generated by impact with the tools, the grid and the other
material in the chamber. Once the required degree of liberation
is achieved, the material exits the chamber without force through
the grid, is collected in the discharge hopper below and transferred to a belt conveyor. Feeding, comminution and discharge
are performed in a continuous operation. The result is a material mix of defined maximum size in which the metals and other
materials contained are essentially liberated.
The Rotorshredder features several outstanding technical characteristics:
• On account of their flexible attachment, the comminution tools
can deflect when overloaded.
• The number and type of the comminution tools can be adjusted to the specific application requirements.
• Optimal automatic adjustment of the residence time is ensured
by the continuous material discharge.
• The residence time is dependent on the feed size, grid gap and
the degree of stressing.
• The material exits the machine as soon as the required degree
of comminution has been achieved. Unnecessary and often
damaging longer stressing of the feed material in batch operation, which for example can lead to the unwanted comminution of harmful components, is avoided.
• For WEEE a low specific consumption of around 11 kWh/t is
required.
• High throughput rates, e.g. up to 10 t/h in the medium-sized
RS 2018, are possible.
• Owing to the short residence time and the permanent air flow
through the machine, the process temperatures are kept low.
As a result, plastics do not melt and the working chamber does
not require cooling.
• On account of the ”open“ design of the working chamber, provided a properly installed dedusting system is available, the dust
concentration in the machine is kept very low. This reduces the
danger of explosion substantially.
• Very low wear costs are incurred thanks to the simple design
of the tools and the avoidance of cutting stresses.
• The direction of rotation of the rotor is reversible to ensure a
symmetrical wear pattern.
• The two wide-opening doors enable good accessibility for
maintenance work.
Moreover adjustment of the machine to specific operating
requirements or special material properties is possible. The following machine parameters can be selectively set or easily adjusted:
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schädigende Verlängerungen der Beanspruchung bei Chargenbetrieb, die z. B. zur ungewollten Zerkleinerung von Schadstoffbauteilen führen können, werden vermieden.
• Für E-Schrott ist ein geringer spezifischer Arbeitsbedarf von
etwa 11 kWh/t erforderlich.
• Es sind hohe Durchsätze, z. B. bis zu 10 t/h, bei der mittleren
Baugröße RS 2018 möglich.
• Durch die geringe Verweildauer und den permanenten Luftdurchsatz werden die Prozesstemperaturen niedrig gehalten.
Somit schmelzen Kunststoffe nicht an, und der Prozessraum
muss nicht gekühlt werden.
• Durch die „offene“ Konstruktion des Prozessraumes wird bei
ordnungsgemäß installierter Entstaubung die Staubkonzentration in der Maschine sehr niedrig gehalten. Dies führt zu
einer erheblichen Verringerung der Explosionsgefährdung.
• Sehr niedrige Verschleißkosten ergeben sich durch einfach
gestaltete Werkzeuge und Vermeidung von Schneidbeanspruchungen.
• Die Drehrichtung des Rotors ist reversierbar; es ergibt sich ein
symmetrisches Verschleißbild.
• Durch zwei weit zu öffnende Türen besteht eine gute Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten.
Außerdem ist eine Anpassung der Maschine an bestimmte
Betriebsanforderungen oder spezielle Materialeigenschaften
möglich. Es können folgende Maschinenparameter variabel eingestellt bzw. mit geringem Aufwand umgerüstet werden:
• Drehzahl (Rotorumfangsgeschwindigkeit),
• Öffnung des seitlichen Schiebers,
• Anzahl und Anordnung der Zerkleinerungswerkzeuge sowie
• Breite (= Spalt) und Länge der Roststäbe.
Eine gängige Aufgabenstellung ist das Zerkleinern von E-Schrott
auf < 40 mm. Für die mittlere Baugröße RS 2018 bedeutet dies
bei Aufgabestückgrößen von bis zu 600 mm ein erzielbares Zerkleinerungsverhältnis von 15 bis 20 in einem Durchlauf. Anwendung findet diese Verfahrenstechnik besonders bei von Störstoffen bereits entfrachtetem Material. Es erfolgt eine maximale Beanspruchung bei höherer Verweildauer.
Eine andere Aufgabenstellung umfasst den schonenden groben
Aufschluss ohne Zerstörung von schadstoffhaltigen Komponenten. Die Materialverbunde werden soweit aufgeschlossen, bis die
zu sortierenden Fraktionen freigelegt sind. Bild 3 zeigt die Fraktion 20-Xmm. Hierbei besteht die besondere Anforderung darin,
alle kleineren Bauteile unzerstört freizulegen, die Schadstoffe enthalten (z.B. Batterien, Kondensatoren, Leiterplatten). Diese Bauteile können dann ohne Freisetzung von Schadstoffen aus dem
nachfolgenden Materialstrom manuell entfernt werden. Mit dieser Maschineneigenschaft erspart sich der Anwender die
kostenintensive manuelle Vordemontage von Schadstoffbauteilen.
Bild 3: Zwischenprodukt 20-Xmm, AS
Fig. 3: Intermediate product 20-Xmm, AS
• speed (circumferential speed of the rotor),
• opening of the slide gate at the side,
• number and arrangement of the comminution tools and
• width (= gap) and length of the grid bars.
A common application is the comminution of WEEE to < 40 mm.
For feed sizes to 600 mm processed in the medium-size machine
RS 2018, this means a size reduction ratio of 15 to 20 in one pass.
This processing system is used particularly for material from which
any harmful materials have already been removed. The feed is
subjected to maximum loading with a longer residence time.
Another application is gentle primary liberation without destruction of the harmful components. The material composites are
broken down until the fractions are liberated ready for separation.
Fig. 3 shows the fraction 20-Xmm. The specific aim here is to liberate all small components containing harmful materials (e. g. batteries, capacitors, circuit boards) without destroying these. These
batteries can then be manually removed from the processed
material stream without release of harmful substances. Thanks to
this machine feature, the user is spared cost-intensive manual preseparation of harmful components.
Examples of the automatically sorted (AS) and hand-sorted fractions (HS) are shown in Figs. 4 to 6. Minimum loading with the
shortest residence time is selected.
Thanks to its great flexibility, the Rotorshredder can therefore be
used in plant concepts with manual pre-sorting of the WEEE as
well as in plants with (manual) removal of the harmful components after comminution. Feasible also is a plant concept in which
Bild 4: a) FE-Metall 20-Xmm, AS, b) NE-Metall 20-Xmm, AS
Fig. 4: a) FE metal 20-Xmm, AS, b) NF metal 20-Xmm, AS
AUFBEREITUNGS TECHNIK 47 (2006) Nr. 3
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Bild 5: a) Edelstahl 20-Xmm, HS, b: Kupfergewölle 20-Xmm, HS
Fig. 5: a) Stainless steel 20-Xmm, HS, b) Copper wool 20-Xmm, HS
Beispiele für die automatisch sortierten (AS) bzw. handsortierten
Fraktionen (HS) sind in den Bildern 4 bis 6 dargestellt. Es erfolgt
die Mindestbeanspruchung mit der geringsten Verweildauer.
Der Rotorshredder kann also durch seine hohe Variabilität sowohl
in Anlagenkonzepten mit manueller Vordemontage des E-Schrotts
als auch in Anlagen mit (manueller) Sortierung der Schadstoffbestandteile nach der Zerkleinerung eingesetzt werden. Denkbar
ist weiterhin ein Anlagenkonzept, bei dem ein Rotorshredder der
mittleren oder großen Bauart den ersten Aufschluss und die Freilegung der schadstoffbelasteten Komponenten vornimmt. Nach
der Sortierung der Schadstoffbauteile und einer FE-Vorabscheidung können dann mit einem weiteren Rotorshredder der kleinen
Bauart die Zerkleinerung auf unter 40 mm sowie der Aufschluss
der restlichen Materialverbunde erfolgen.
2.2 BHS Rotorprallmühle RPMV
Bei der Primärzerkleinerung von E-Schrott entsteht auch ein erheblicher Anteil von Material < 20 mm. Diese Fraktion (Bild 7) ist ein
Gemisch aus Kunststoffen, Verbundmaterialien, FE-Metallen, NEMetallen, Bruchstücken von Leiterplatten sowie Anteilen von Holz,
Gummi, Keramik und Glas. Zur Erhöhung von Anlagenwirtschaftlichkeit und stofflicher Verwertungsquote ist es notwendig,
auch aus dieser Fraktion zumindest die Metalle möglichst vollständig abzutrennen. Dies erfolgt z. B. durch Dichtetrennung über
Lufttrennherde und anschließende Magnetscheidung. Für eine
gute Abtrennung mit hohem Wertstoffanteil ist jedoch Voraussetzung, dass die restlichen Metall-Kunststoff-Verbunde gelöst
werden und die Metalle selbst in einer kugeligen bzw. angekugelten Kornform vorliegen. Mit der Rotorprallmühle RPMV
(Bild 8) bietet BHS eine Aufbereitungsmaschine, mit der diese
a medium- or large-size Rotorshredder performs the first desintegration of the feed and liberates the harmful components. After
sorting of the harmful components and primary separation of the
ferrous metals, another Rotorshredder of a smaller size can be used
for comminution to below 40 mm and liberation of the remaining material composites.
2.2 BHS RPMV Rotor Impact Mill
During the primary comminution of WEEE, a considerable quantity of material < 20 mm is produced. This fraction (Fig. 7) consists of a mixture of plastics, composite materials, FE metals, NF
metals, fragments of circuit boards, as well as fractions of wood,
rubber, ceramic and glass. To improve the plant efficiency and
material recycling quota, it is necessary at least to separate the
metals as completely as possible from this fraction. This is performed for example by gravity separation over air separation
tables and subsequent magnetic separation. Precondition for
effective separation with a high recovery rate is, however, that the
remaining metal-plastic composites are broken down and the
metals themselves are present in a round or pelletized particle
shape. With the RPMV Rotor Impact Mill (Fig. 8), BHS supplies a
processing machine to meet these requirements for effective separation of the 0–20-mm fraction.
Mounted on a base frame is a fully lined circular machine housing, with an anvil ring in the working chamber. Here a reversible
rotor with horse-shoe shaped impellers is attached to a vertical
shaft. The gap between the anvil ring and the rotor can be adjusted with spacers in the range between 15 and 25 mm. Above the
rotor, the machine is closed with a slewable cover. The circumferential speed of the rotor ranges between 40 and 70 m/s.
Bild 6: a) Batterien 20-Xmm, HS, b) Leiterplatten 20-Xmm, HS, c) Kondensatoren 20-Xmm, HS
Fig. 6: a) Batteries 20-Xmm, b) Circuit boards 20-Xmm, HS, c) Capacitors 20-Xmm, HS
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AUFBEREITUNGS TECHNIK 47 (2006) Nr. 3
Bild 7: Aufgabematerial 0–20mm für RPMV
Fig. 7: Feed material 0–20 mm for RPMV
Bild 8: BHS Rotorprallmühle RPMV 1113
Fig. 8: BHS RPMV 1113 Rotor Impact Mill
Voraussetzungen für eine gute Abscheidung der Fraktion 0–20mm
erfüllt werden.
Auf einem Grundrahmen ist ein mit Verschleißteilen voll ausgekleidetes rundes Maschinengehäuse montiert, das im Arbeitsraum
mit einer Ringpanzerung bestückt ist. Darin befindet sich auf einer
vertikalen Welle ein drehbarer Rotor mit hufeisenförmigen Schlägern. Der Spalt zwischen Ringpanzerung und Rotor ist mit
Distanzstücken im Bereich von 15 bis 25 mm einstellbar. Über
dem Rotor wird die Maschine mit einem schwenkbaren Deckel
abgeschlossen. Die Rotorumfangsgeschwindigkeiten liegen im
Intervall von 40 bis 70 m/s.
Das Material gelangt durch eine zentrale runde Öffnung im Deckel
mittig auf den Rotor und wird über Zentrifugalkräfte in die Beanspruchungszone hinein beschleunigt. Im Spalt zwischen Rotorschlägern und Ringpanzerung erfolgt die Beanspruchung; durch
unter dem Gehäuse montierte Austragskästen fällt das Material
senkrecht aus der Maschine.
Die Beanspruchungsart ist abhängig von den Materialeigenschaften. Stoffe mit sprödem Verhalten erfahren eine starke Zerkleinerung durch Prall. Weichkunststoffe, Zellulose oder Holz werden durch Scherung und Reibung nur grob zerkleinert bzw. aufgefasert. Bei Metallen (FE und NE) erfolgt die Verkugelung durch
mehrfache Biegung und Kompaktierung. Verbundmaterialien wie
z. B. vorzerkleinerte Leiterplatten werden aufgeschlossen, indem
durch Scherung und Reibung die Trennung der Metalle vom Leiterplattenträger erfolgt. Beispiele für Endprodukte nach der Sortierung zeigt Bild 9. Abhängig vom gewünschten Aufschluss- und
Verkugelungsgrad ist aufgrund der geringen Verweildauer ein
The material enters the machine through a round inlet in the centre of the cover, falls onto the rotor, and is accelerated into the
impact zone. In the gap between the impellers and the anvil ring
the material is stressed; the material falls vertically out of the
machine via discharge boxes installed below the machine housing.
The stress type depends on the material properties. Materials with
brittle behaviour experience intensive comminution based on
impact stresses. Soft plastics, cellulose or wood only undergo
coarse comminution or unravelled by shear and frictional stresses. Metals (FE and NF) are pelletized by multiple bending and
compaction.
Composite materials, e.g. pre-comminuted circuit boards are broken down based on separation of the materials from the circuit
board substrates by shearing and friction. Examples of final products after sorting are shown in Fig. 9. Depending on the required
degree of liberation and pelletization, two to five passes of the
feed material may be necessary as the residence time in the working chamber is short. The machine is available in three sizes. The
achievable throughput rate for WEEE depends on the machine size
and the number of passes, it ranges up to a maximum of 5 t/h.
Outstanding technical features of the RPMV Rotor Impact Mill
include:
• Very good accessibility thanks to the fully slewable machine
cover.
• The anvil ring and impellers are merely hung in place and
aligned by centrifugal force, that is there are no screw connections. This enables the fast and simple replacement of the
main wear parts and high availability.
Bild 9: a) NE-Metall 0–20 mm, AS, b) FE-Metall 0–20mm, AS, c) Restgemisch 0–20 mm, AS
Fig. 9: a) NF metal 0–20 mm, AS, b) Fe metal 0–20 mm, AS, c) Residual mix 0–20 mm, AS
AUFBEREITUNGS TECHNIK 47 (2006) Nr. 3
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BHS Rotorshredder RS
zur Hauptzerkleinerung
BHS Rotorshredder RS
for main crushing
Entstaubungsanlage
Dedusting system
Handsortierstation
Manual sorting station
Siebmaschine
Screen
Trommelmagnet
Drum magnet
Zerreißer für
Stückgut > 600 mm
Rotary shear
for input > 600 mm
Überbandmagnet
Overbelt magnet
NE-Metall-Scheider
Eddy current separator
Handsortierstationen
Manual sorting stations
Lufttrennherdstation
Air separation system
BHS Rotorprallmühle RPMV
zur Verkugelung von Metallen
BHS Rotor Impact Mill RPMV
for ball shaping of metals
Bild 10: Recyclinganlage für E-Schrott
Fig. 10: Recycling plant for WEEE
zwei- bis fünfmaliger Durchlauf des Aufgabegutes erforderlich. Die
Maschine ist in drei Baugrößen verfügbar. Der erzielbare Durchsatz für E-Schrott ist abhängig von Baugröße und Anzahl der
Durchläufe; er liegt im Bereich bis höchstens 5 t/h.
Herausragende technische Besonderheiten der Rotorprallmühle
RPMV sind:
• Durch vollständig schwenkbaren Deckel ist die Maschine sehr
gut zugänglich.
• Die Befestigung der Ringpanzerung und der Schläger erfolgt
nur über Einhängen bzw. durch Fliehkraft, nicht durch Schraubverbindungen. Dies ermöglicht ein schnelles und einfaches
Wechseln der Hauptverschleißteile und eine hohe Verfügbarkeit.
• Die Spaltweite und damit die Beanspruchungsbedingungen
werden in jedem Verschleißstadium der Schläger durch verschieden große Distanzstücke konstant gehalten.
• Durch Reversierung der Rotordrehrichtung ergibt sich ein symmetrisches Verschleißbild an Schlägern und Ringpanzerung.
• Der Wärmeeintrag in das Material (besonders in Kunststoffe) ist
aufgrund der kurzen Verweildauer und der Ventilationswirkung
des Rotors gering.
Auch in der Rotorprallmühle RPMV ist die Anpassung an verschiedene Anforderungen an das Endprodukt durch folgende
Maschinenparameter möglich:
• Anzahl der Durchläufe,
• Drehzahl (Rotorumfangsgeschwindigkeit),
• Spaltweite zwischen Ringpanzerung und Schlägern sowie
• zusätzlichen Einbau einer Scheibe zur Erhöhung der Verweildauer und Intensivierung der Beanspruchung.
Mit den variablen Betriebsparametern kann der Anlagenbetreiber
auf unterschiedliche Qualitätsanforderungen des Marktes sowohl
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• The gap width and the stress conditions are kept constant with
different sized spacers for all states of impeller wear.
• Reversing the direction of the rotor rotation ensures a symmetrical wear pattern on impellers and anvil ring.
• Owing to the short residence time and the ventilation effect of
the rotor, the heat input into the feed (particularly plastics) is
low.
In the RPMV Rotor Impact Mill too, operation can be adjusted to
the various requirements for the end-product by appropriate
selection of the following machine parameters:
• Number of passes
• Speed (circumferential speed of the rotor)
• Gap width between anvil ring and impellers and
• Additional installation of a disk for increasing the residence time
and intensification of the stresses
With these variable operating parameters, the plant operator can
respond fast and flexibly to the different quality requirements of
the market both on the supply and the recycling side.
2.3 BHS Expertise for WEEE Recycling Plants
In solids processing, the comminution system determines the
design of the separation system. At the same time, the comminution system must be designed to ensure the production of
a material mix that can then be separated into marketable fractions. An appropriate comminution system therefore represents
the starting point for the technical planning of a plant for processing waste electric and electronic equipment (WEEE). Based
on its own range of inhouse-built comminution machines, BHS
Sonthofen also supplies integrated recycling plants. Modern
CAD-3D design tools are used for the fast, graphic generation and
presentation of complex plants.
AUFBEREITUNGS TECHNIK 47 (2006) Nr. 3
auf der Beschaffungsseite als auch auf der Verwertungsseite schnell
und flexibel reagieren.
2.3 BHS Kompetenz für E-Schrott Recyclinganlagen
Die Zerkleinerungstechnik bestimmt die Auslegung der Trenntechnik bei der Aufbereitung von Stoffen. Gleichzeitig muss die
Zerkleinerungstechnik so gestaltet sein, dass sich ein in marktfähige Fraktionen trennfähiges Materialgemenge ergibt. Eine
geeignete Zerkleinerungstechnik ist damit der Ausgangspunkt für
die technische Planung einer Anlage zur Aufbereitung von ESchrott. Basierend auf den selbst hergestellten Zerkleinerungsmaschinen bietet BHS-Sonthofen auch vollständige Recyclinganlagen an. Mit modernen CAD-3D Konstruktionshilfsmitteln kann
schnell und in anschaulicher Art eine komplexe Anlage erstellt und
erläutert werden.
Bild 10 zeigt beispielhaft eine Anlage zum Recycling von Elektronikschrott für Durchsätze bis zu 10t/h. Hier erfolgen die Zerkleinerung und der Aufschluss von E-Schrott mit anschließender
Abtrennung der enthaltenen Metallfraktionen FE und NE sowie die
manuelle Sortierung von schadstoffbehafteten Bauteilen wie Batterien, Kondensatoren und Leiterplatten.
AUFBEREITUNGS TECHNIK 47 (2006) Nr. 3
Fig. 10 shows a typical plant for the WEEE recycling, with throughput rates up to 10 t/h. Here the WEEE is comminuted and broken
down with subsequent separation of the metal fractions, FE and
NF, and manual sorting of harmful components such as batteries, capacitors and circuit boards.
Schrifttum/References
[1] Bayer. Landesamt für Umweltschutz: Elektronik – Altgeräte –
Entsorgung – Quo Vadis? (S.35), Augsburg 13.11.2003
(www.bayern.de/lfu/bestell/elektronik_altgeraete.pdf)
[2] Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die
umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (ElektroG), Bundesgesetzblatt Jahrgang 2005 Teil 1
Nr. 17, Bonn, 23.03.2005
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