Es sind heute Verfahren und Vorrichtungen bekannt um Shredderfraktionen unterschiedlicher Stoffgemenge nach den verschiedenen Stoffen zu trennen und einer Wiederverwertung zuzuführen. Hierbei werden einerseits ferromagnetische Metallteile von nichtmagnetischen getrennt, Kunststoffe von Buntmetallteilen und andererseits brennbare Materialien von nichtbrennbaren ausgesondert. Probleme bei dieser Trennung verursachen Kunststoffe, da heute eine exakte Trennung vom Gesetzgeber gefordert ist, um die einzelnen Kunststoffkomponenten einer artgerechten Wiederverwendung zuführen zu können. Die in den bekannten Verfahren zur Trennung von Kunststoffen verwendeten Dichtesortierer arbeiteten zwar nach einem Prinzip der Flotation, verwenden jedoch als Flotationsmedium Luft. Diese Dichtesortierer führen jedoch zu keinem befriedigenden Ergebnis, da weiterhin am Ende des Prozesses ein zwar reduziertes, jedoch in seiner Zusammensetzung nicht reines, nur aus einer Kunststoffart bestehendes Gemenge erhalten wird. Ein Grund dafür ist darin zu sehen, dass die Dichte chemisch unterschiedlicher Kunststoffe nicht zu große Unterschiede aufweist. Durch den sich bewegenden Luftstrom gibt es beim Absinken keine klare Trennung der einzelnen Arten der verschiedenen Kunststoffe. Das Resultat ist ein Konglomerat von verschiedenen Kunststoffarten als Sediment auf dem Boden des Flotationsbeckens.

Weiter sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt zum Trennen unterschiedlicher Stoffe, z. B. leichte und schwerere Fasern, Farben u. ä. bei denen Flüssigkeiten als Flotationsmittel verwendet werden und bei denen durch Belüftung des Flotationsmittels die leichteren Anteile des zu trennenden Stoffes in Schwebe gehalten und zur Oberfläche des Flotationsmittels transportiert und dort abgeschöpft werden können. Die schweren Anteile des Trenngutes sinken infolge der Schwerkraft nach unten und werden im Bodenbereich abgeführt (AT 411.155 B; DE 197 33 059 C2). Auch diese Verfahren und Vorrichtungen sind für die Trennung von Kunststoffen ungeeignet, da es bei Kunststoffen, auf Grund ihrer geringen Dichteunterschiede und der relativ großen Oberfläche der einzelnen Partikel essentiell ist, dass ein Wiederaufschwimmen der bereits abgeschiedenen schwereren Partikel vermieden wird. Eine solche, der Erfindung ähnliche Vorrichtung zeigt der Stand der Technik nicht und ist vielleicht bei den dort zu trennenden Materialen auch nicht notwendig. Verlorene Trennflüssigkeit wird durch Nachfüllen wieder ergänzt.

Eine saubere Trennung der Kunststoffe nach ihrer chemischen Zusammensetzung ist mit diesen Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich. Damit scheidet eine artspezifische Wiederverwendung der mit diesen Verfahren / Vorrichtungen gewonnenen Kunststoffgemengen aus.

Sie werden nach dem Stande der Technik einer thermischen Verwertung zugeführt, da diese keine Trennung der Kunststoffe nach deren chemischen Zusammensetzung erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zu schaffen, die eine saubere Trennung von Kunststoffen, nach ihrer chemischen Zusammensetzung, bewirkt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Kunststoffteile in ein homogenes Kunststoffgemenge, in vorteilhafterweise mit annähernd gleich großen Kunststoffteilen, zunächst aufbereitet. Dieses Kunststoffgemenge wird in ein Flotationsbecken, das mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllt ist, eingeleitet. Entsprechend dem Prinzip von Flotationsverfahren wird für die Trennung der einzelnen Kunststoffe die Tatsache genutzt, dass sich die unterschiedlichen Kunststoffe nach ihrem spezifischen Gewicht (Dichte) unterscheiden. Das Flotationsbecken weist mindestens einen, in einer bestimmten Höhenlage angeordneten, Siebboden auf, auf dem sich schwere Kunststoffpartikel ablagern, damit von leichteren trennen. In diesem Bereich des Flotationsgefäßes ist eine Einrichtung in Form einer Austragschleuse zum Austragen des abgesetzten Gutes angebracht. Die Austragung muss in einer Weise erfolgen, die keine Bewegung in das abgesetzte Gut bringt. Jede Bewegung, die unnötigerweise in das abgesetzte Gut eingebracht wird, kann ein Wiederaufschwimmen des Sediments verursachen. Die Austragschleuse besteht aus einem seitlich an das Flotationsbecken in einem eigenen Gehäuse angebrachten, entweder horizontal liegenden oder vertikal stehenden rotierenden Zylinder, der an seinem Außenumfang mit Dichtlippen bestückt ist. Es können auch mehrere axial hintereinander oder vertikal nebeneinander stehende Zylinder sein. Wichtig ist nur, dass die gesamte Längsseite der Austragsfläche überstrichen wird, so dass die Dichtlippen über einen Abschnitt der Wandung des Gehäuses streichen und dadurch von der Sedimentschicht im Flotationsbehälter, der mit dem Inneren des Gehäuses über mindestens eine Öffnung verbunden ist, abgesetztes Material abkratzen. Die Austragung erfolgt zunächst in einen, ebenfalls mit der gleichen Flüssigkeit gefüllten Austragsbehälter. Der Flüssigkeitsspiegel im Austragsbehälter ist nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, ebenso hoch wie im Flotationsbecken. Aus dem Austragsbehälter wird das dort abgesetzte Gut über einen mit Schöpfkellen besetzten Band- oder Kettenförderer in ein Kontrollcontainment zur Qualitätssichtung befördert. Um die Trennung der Kunststoffteilchen nach ihrer chemischen Zusammensetzung zielgerichtet zu unterstützen, ist eine Pulsationseinrichtung z. B. in Form einer zum Boden des Flotationsbeckens offene oder durch eine bewegliche Wand, z. B. Membran, verschlossene Glocke unterhalb des Siebbodens vorgesehen, über die durch pulsierend bewegte Luft, bewirkt wird, dass im Flotationsbecken die Flotationsflüssigkeit in Schwingung versetzt wird und Kunststoffpartikel, entsprechend ihrer Dichte, sich entweder durch Aufschwimmen (leichtere Kunststoffpartikel) nach oben zur Oberfläche des Flotationsbeckens hin bewegen und schwerere Kunststoffpartikel sich auf dem Siebboden im Flotationsbecken absetzen. Die pulsierende Bewegung der Flotationsflüssigkeit kann auch durch andere Schwingungserzeuger verursacht werden, z. B. hydraulische, mechanische oder elektrische Vibratoren. Eine Kombination von gleichen und /oder verschiedenen Vibratoren können eingesetzt werden um die Trennung von Kunststoffen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zu unterstützen und zu beschleunigen. Die Neigung des Siebbodens zur Horizontalen kann in Richtung der Austragschleuse hin verändert werden. Durch Veränderung der Siebbodenneigung und mittels schwenkbar am Siebboden angebrachten Klappen kann man die Dicke der Sedimentschicht auf dem Siebboden so steuern, dass diese über die gesamte Fläche etwa gleich ist. Außerdem wird durch die Neigung des Siebbodens zur Austragsschleuse hin bewirkt, dass die Austragung des Sediments unterstützt wird. Flotationsflüssigkeit, die durch die Austragung von Kunststoff aus der Sedimentschicht verloren geht, wird über eine gesteuerte Zuleitung, die im Bodenbereich in das Flotationsbecken einmündet, nachgefüllt. Starke Bewegungen der Flotationsflüssigkeit müssen vermieden werden, um das Absetzen schwererer Kunststoffpartikel nicht zu stören.

Um mehrere Kunststofffraktionen unterschiedlicher Dichte von einander zu trennen, werden entsprechend der Anzahl der zu trennenden Kunststoffe ebenso viele Flotationsbehälter, z. B. in Kaskadenform hintereinander in Reihe angeordnet. Der jeweils leichtere Kunststoff wird dabei zur Sedimentation einem vorausgehenden Flotationsbehälter für schwereren Kunststoff nachgeschaltet. Hierbei ist entscheidend, dass die Frequenz der Schwingung der Flotationsflüssigkeit dem jeweils auszuscheidenden Kunststoff angepasst wird. Damit erfolgt die Trennung von Kunststoffen unterschiedlicher Dichte infolge der damit verbundenen unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeit.

Die in die Flüssigkeit im Bodenbereich des Flotationsbeckens pulsierend mittels einer Kolben- oder Membranluftpumpe wirkende Luftsäule bewirkt eine Vergleichmäßigung der Abscheidung und exakte Trennung der einzelnen Kunststoffkomponenten. Wichtig hierbei ist, dass die eine Schwingung hervorrufende Luft das Flüssigkeitsbad in eine dem jeweils auszuscheidenden Kunststoff entsprechende Pulsationsfrequenz versetzt.

Ebenso wichtig ist, dass die Dicke des Ablagerungssumpfes von Kunststoffpartikeln auf dem Siebboden des Flotationsbeckens etwa gleich ist. Dies wird gesteuert und kontrolliert über gleichmäßig über die Fläche des Siebbodens, oberhalb der Sedimentsschicht, verteilt angeordnete Dicke- und / oder Dichtemesssensoren. Diese wirken mit einem Steuergerät zusammen und verändern die Neigung des Siebbodens und die Stellung der schwenkbar daran angeordneten Steuerklappen. Entsprechend der Meldungen der Sensoren werden die absinkenden Kunststoffpartikel über die Ablagerungsfläche verteilt.

Um sicherzustellen, dass nur einwandfrei getrenntes Kunststoffmaterial der Wiederverwertung zugeführt wird, leitet man das, in den Flotationsbecken getrennte Material, in ein nachgeschaltetes Kontrollcontainment, aus dem Stichproben entnommen oder in diesem selbst auf Homogenität, bzw. die Reinheit der Zusammensetzung des Sediments hin, z. B. mittels Infrarot-, Röntgenstrahlen-, Laser- und / oder Ultraschallgeräten, geprüft werden. Beanstandete Chargen werden so oft in den Trennungsprozess zurückgeführt, bis der gewünschte Reinheitsgrad des Trenngutes erreicht ist.

Die Vorrichtung, die zur Durchführung dieses Trennverfahrens erfindungsgemäß entwickelt wurde, umfasst mindestens ein Flotationsbecken, das mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllt ist. Über einen Zuleitungskanal wird der Flotationsbehälter mit Trenngut gefüllt. Das Trenngut sinkt im Flotationsbecken infolge seiner jeweiligen Dichte nach unten und lagert sich auf einem Siebboden des Flotationsbeckens ab. Für eine gleichmäßige Verteilung des Ablagerungsgutes auf dem Siebboden des Flotationsbeckens sorgen, verteilt über deren gesamte Fläche, oberhalb der Sedimentsschicht, angeordnete Sensoren, die die Dicke der Ablagerungsschicht an den einzelnen Messpunkten feststellen und über eine Steuereinrichtung die Neigung des Siebbodens und die Stellung der schwenkbar gelagerten Klappen so verändern, dass die absinkende Kunststoffpartikel stets dorthin geleitet werden, wo eine geringere Dicke der Sedimentsschicht von abgesetzten Kunststoffpartikeln vermeldet wird. Auch eine Änderung der Pulsationsfrequenz der Luftsäule und damit verbunden, eine Änderung der Frequenz der Schwingung in der Flotationsflüssigkeit kann dazu beitragen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind darin zu sehen, dass der Abstand des unteren Randes der Glocke zum Boden des Flotationsbeckens von Hand oder automatisch verändert werden kann, sodass der Spalt zwischen dem Boden des Flotationsbeckens und dem Glockenrand an die Notwendigkeiten eines Trennvorgangs angepasst werden kann. Zum Beispiel kann man dadurch die auf die Flotationsflüssigkeit übertragbare Schwingungsenergie erhöhen oder verringern.

Weiter ist eine sinnvolle Ergänzung der Erfindung darin zu sehen, dass die Einleitung des zu trennenden Kunststoffgemenges verteilt über den Querschnitt des Flotationsbeckens unterhalb der Oberfläche der Flotationsflüssigkeit über einen Verteiler erfolgt, der verhindert, dass die Flotationsflüssigkeit in eine nicht gewünschte heftige Bewegung gerät.

Eine weitere sinnvolle Ergänzung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Drehzahl einer oder mehrerer rotierenden Trommeln einer Austragsschleuse automatisch oder von Hand verändert werden kann, um damit die Austragung des Sediments an die Absetzgeschwindigkeit anzupassen. Die rotierenden Trommeln können waagrecht liegend oder senkrecht stehend in einem Gehäuse angeordnet sein und überdecken die gesamte Breite einer Längsseite des Flotationsbeckens. Sinnvollerweise sind Lippen am Umfang der Trommel der Austragschleuse aus elastischem Material in Längsrichtung derselben in solchem Winkelabstand zueinander angeordnet, dass die radialen Zwischenräume zwischen den einzelnen Lippen groß genug sind, um eine Sedimentaustragung zu begünstigen, z. B. 180°, 90°, 60° etc., sodass der Abstand zwischen den elastischen Lippen gleich groß ist.

Außerdem ist es für eine effektive Trennung zweckmäßig dafür zu sorgen, dass das in das Flotationsbecken eingebrachte Gemenge aus Kunststoffen sich in seiner Größe nicht wesentlich unterscheidet und innerhalb von Toleranzen hält, die den Absetzvorgang nicht störend verfälschen.

Die Austragung erfolgt zunächst in einen Austragsbehälter, der ebenfalls mit Flotationsflüssigkeit niveaugleich mit dem Flotationsbecken gefüllt ist, von dort über eine Fördereinrichtung, z. B. Band- oder Kettenförderer, bestückt mit Schöpfkellen, in das Kontrollcontainment zur Sichtprüfung auf Reinhalt.

1 Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt sich im einzelnen aus einem Flotationsbecken (2), einer Pulsationseinrichtung (9,10,11), sowie einem in seiner Neigung zur Austragschleuse (8) hin veränderbarem Siebboden (16), diversen schwenkbaren Klappen (6), die beide über eine Steuereinrichtung (17) betätigbar sind, die ihre Steuersignale von Sensoren (5) erhält, die oberhalb der Sedimentsschicht, verteilt über die gesamte Fläche des Siebbodens (16), angeordnet sind, zusammen. Das Flotationsbecken (2), in dem sich die Flotationsflüssigkeit (3) befindet, wird über eine Zufuhrleitung (1), die an ihrer Einmündung eine Einrichtung, z. B. in Form eines Siebes oder einer Platte, aufweist, mittels der einströmende Flüssigkeit beruhigt und vergleichmässigt wird, mit der zu trennenden Fraktion von Partikeln (4) unterschiedlicher Kunststoffe beschickt. Die Kunststoffpartikel (4) sinken, entsprechend ihrer Dichte, langsamer oder schneller auf den Siebboden (16) des Flotationsbeckens (2) ab. Durch pulsierend über eine Kolben- oder Membranpumpe (9) bewegte Luftsäule (10), die in eine, unterhalb des Siebbodens (16) angeordnete, zum Beckenboden hin entweder offene oder durch eine bewegliche Wand geschlossene Glocke (11) mündet, wobei der Abstand zwischen beiden einstellbar ist. Eine pulsierende Luftsäule (10), die von einer Kolben- oder Membranpumpe erzeugt wird, wirkt über die Glocke (11) auf die Flotationsflüssigkeit und versetzt diese in eine pulsierende Bewegung deren Frequenz einstellbar ist. Auch andere, Vibrationen hervorrufende Einrichtungen können hierzu eingesetzt werden. Hierdurch wird die Trennung leichterer von schwereren Fraktionen begünstigt. Die leichteren Fraktionen schwimmen zur Oberfläche der Flotationsflüssigkeit (3) und können in ein nachgeschaltetes Flotationsbecken weitergeleitet werden, die schwereren Fraktionen setzen sich auf dem Siebboden (16) als Sediment (12) ab und werden über die Austragschleuse (8), die mit mindestens einer elastischen Lippe(7) an einem rotierenden Zylinder (25) bestückt ist, die von der Sedimentschicht (12) abgeschiedenes Material abkratzt, in einen nachgeschalteten Austragsbehälter (27) befördert und von dort in ein Containment (13), mit oder ohne Siebboden zur Entwässerung, mittels einer Band- oder Kettenfördereinrichtung (26), die mit Schöpfkellen oder -bechern mit seitlicher und im Bodenbereich befindlicher Lochung, zur Stichprobensichtung auf Reinheit transportiert. Der Reinheitsgrad wird beispielsweise mittels Röntgen-, Ultraschall, Infrarot- und /oder Lasergeräten festgestellt. Im Einzelfall können Schwebeteilchen, wenn diese sich in einem Zwischenbereich der Flotationsflüssigkeit (3) akkumulieren, bereits ausgetragen und einer weiteren Trennbehandlung unterworfen werden. Entspricht das gesichtete Material den Erfordernissen, dann wird der so wiedergewonnene reine Kunststoff (14) einer artgerechten Weiterverwendung zugeführt. Ist der Reinheitsgrad (14) noch nicht zufriedenstellend, dann wird das im Kontrollcontainment (13) befindliche Kunststoffsediment wieder in das gleiche oder einen weiteres Flotationsbecken (2') zur weiteren Trennung geleitet. Die Trennung kann somit in mehreren Stufen vorgenommen werden, um einen vorgegebenen Reinheitsgrad (14) eines abgetrennten Kunststoffsediments (12) zu erreichen. Wichtig ist hierbei, dass die Sedimentsdicke (D) über den gesamten Bodenbereich des Flotationsbehälters (2) etwa gleich ist. Um dies zu gewährleisten tasten über die Fläche des Siebodens (16) verteilt angeordnete Sensoren (5), die oberhalb der Oberfläche der Sedimentschicht (12)angeordnet sind, dieselbe ab, vermelden Unregelmäßigkeiten an ein Steuergerät (17), das seine Befehle von den Sensoren (5) erhält, und das über ein Stellglied Klappen (6) am Siebboden (16) und die Neigung des Siebbodens (16) derart verstellt, dass diese Unregelmäßigkeiten an der Sedimentsoberfläche durch nachfolgend sich absetzende Kunststoffpartikel wieder ausgeglichen werden. Mit (7) ist ein Zwischenaustragsventil bezeichnet, das eine Austragung leichterer Kunststofffraktionen (18) zulässt. Über eine Zufuhrleitung (1) wird verlorene Flotationsflüssigkeit (3) in einer Weise nachgefüllt, bei der keine oder nur eine geringe Beeinflussung der, im Flotationsbecken (2) befindlichen Flüssigkeit, eintritt. Das Nachfüllen erfolgt über ein Schwimmerventil (17) automatisch oder ein von Hand betätigtes Ventil.

2 In 2 ist eine mögliche Konstruktion einer Austragsschleuse (8) dargestellt. Die Austragsschleuse (8) besteht aus einem zylindrischen Gehäuse (22) in dem konzentrisch ein rotierender Zylinder (25) beidseitig, einerseits an einer Gehäuseabdeckung und andererseits an einer Bodenplatte, gelagert ist, der an seinem Umfang in Längsrichtung mit mindestens einer elastischen Lippe (7) bestückt ist, die bei der Drehung des Zylinders (25) eine Einlassöffnung (21) aus dem Flotationsbecken (2) und nachfolgend eine Austragsöffnung (24) überstreicht, die in einen nachgeschalteten Austragsbehälter (27) und von dort mittels einer Fördereinrichtung (26) in ein Kontrollcontainment (13) führt. Der rotierende Zylinder (25) kann waagrecht liegend oder senkrecht stehend in einfacher oder mehrfacher Weise vorgesehen sein. Wichtig ist nur, dass die gesamte Längsseite des Flotationsbeckens (2) überdeckt wird, zu der der Siebboden (6) hin geneigt werden kann.

3 In 3 ist eine Austragsschleuse mit waagrecht liegendem Zylinder (25) gezeigt.