Fachforum Ressourcen 2018
Leverkusen
Leverkusen, 6. November 2018
Verbesserungspotentiale bei der Sortierung
von LVP-Gemischen
Fachforum Ressourcen – Kunststoffe und Nachhaltigkeit
Dr.-Ing. Alexander Feil
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• In deutschen Sortieranlagen (LVP-Anlagen) werden jährlich rund 2,3 Mio.
Mg Verpackungsabfälle aus dem post-consumer-Bereich behandelt.
• Von den enthaltenen rund 1,15 Mio. Mg Kunststoffen werden rund
335.000 Mg/a der stofflichen Verwertung zugeführt, der größte Teil von
750.000 Mg/a (≙ ca. 65 %) wird thermisch verwertet.
• Unabhängige Sortieranalysen an Vorkonzentraten (Kunststoff-Folien, Po-
Artikeln, Mischkunststoffe) haben aufgezeigt, dass die DKR-
Qualitätsvorgaben deutlich unterschritten wurden.
• Novellierte Verpackungsverordnung fordert ab 2019 eine deutliche
Steigerung der werkstofflichen Verwertung für Kunststoffe ein.
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Status
Wie kann eine verbesserte Effizienz der Sortierung erreicht werden?
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• Diskontinuierliche Materialanlieferungen
versus kontinuierlicher Anlagenbetrieb
• Einsatz von Mobiltechnik zur
Anlagenbeschickung
• Aufschluss: Freilegen des Sackinhaltes
Input
• Konditionierung dient u.a. der Vorabscheidung
von Feinkorn/Grobkorn sowie der Vor-
bereitung der Stoffströme der für die im i.R.
nach Einzelkorn trennenden Sortierstufen
• Sortentrennung erfolgt nach physikalischen
(Fe- und Ne-Separation), chemischen (NIR)
sowie Artikeleigenschaften (Formen)
Verfahrenskonzept für LVP-Sortieranlagen
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AUFSCHLUSS
KONDITIO-
NIERUNG
SORTIERUNG
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1.) Zuführung und
Vereinzelung
2.) Sensorik
Erkennung 4.) Austrag
Trennung
3.) Klassifikation
Sensorgestützte Sortierung – Systemaufbau
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• Sortierprinzip
1. „Rougherstufe“
wird auf maximales Wertstoff-
ausbringen eingestellt
2. „Cleanerstufe“
wird auf maximale Reinheit
eingestellt
3. „Scavangerstufe“
wird auf maximales Wertstoff-
ausbringen eingestellt Ziel-
Sorte
Gemisch
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3
Prinzip der Sortentrennung - Theorie und Praxis
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• Von den LVP-Anlagen arbeiten nur ein kleiner Teil mit mehrstufiger Sensortechnik
• Konsequenz: Bei einstufigen Sensorsystemen muss entschieden werden, ob ein hohes
Ausbringen oder ein hoher Wertstoffgehalt angestrebt wird.
• Konsequenzen:
hohes Ausbringen bedeutet schlechte Produktqualität DKR-Spezifikationen?
gute Produktqualität hohe Wertstoffverluste
• Rahmenbedingungen:
Vertragszeiträume für die Sortierung sind durch Gerichtsentscheid auf 2 Jahre begrenzt,
danach muss sich wieder beworben werden RISIKO CAPEX
• Voraussetzung für hohe Sortiereffizienzen: „bestimmungsgemäßer Betrieb“
- Monoschichtbelegung auf dem Förderband für Magnet- und Wirbelstromscheidung
- zusätzlich räumliche Abgrenzung der Partikel für sensorische Trennung
Status (Sensor)-Sortierung in LVP-Anlagen
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Problem Überfüllung der Sensorsortierung
Förderrichtung Sensorik
Förderstrom - Lastverteilung
0
5
10
15
20
25
30
35
0 20 40 60 80 100
Nummer der Messung
Du
rch
sa
tz t
/h
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Wirku
ng
sg
rad
in
%
Median
10,8 t/h25 Perzentil
8,8 t/h
Mittelwert
11,9 t/h
75 Perzentil
13,9 t/h
Wirkungsgrad
Massendurchsatz
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Problem Überfüllung im Input zum ÜMS
Film
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Staus-Quo Beschickung – Volumenströme Input
Trommelsieb und Austrag Siebüberlauf
• Anlagenbeschickung 2,5 h/4 Stunden, davon 1,5 h Leerlauf!
• Siebmaschinenüberfüllung > Vmax ca. = 175 m³/h: insgesamt fünfmal!
• Suboptimale Beschickung wird nicht innerhalb der Siebmaschine kompensiert!
Folge: Über-/Unterfüllung in der Beschickung führt zur Über-/Unterfüllung im
weiteren Prozessverlauf!
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• Überfüllung: Verschlechterung der
Siebgüte (SG) und der Sortiereffizienz,
evtl. auch Maschinenstillstand,
Entsorgungskosten steigen
• Unterfüllung: Erhöhung der spezifischen
Betriebskosten (BK) in €/t und
Verschlechterung der Siebgüte (SG)
• Leerlauf: Erhöhung der BK
Ziel: Bereitstellung von vergleichmäßigten
Volumenströmen mit 𝑉 ~ 𝑉 Auslegung
AUFSCHLUSS
KONDITIO-NIERUNG
SORTIERUNG
Input
Einfluss der Stoffstromzuführung auf das technisch-
betriebswirtschaftliche Ergebnis
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Bewertungskriterien
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• Gleichmäßigkeitsfaktor fc
– Dimensionsloses Bewertungskriterium für die Verstetigung von
Feststoffvolumenströmen:
fc = 𝑽𝟗𝟎
𝑽𝟏𝟎
mit V90 = 90-Perzentil der Volumenstrommessdaten in [m³/h]
V10 = 10-Perzentil der Volumenstrommessdaten in [m³/h]
fc = 1 → keine Schwankung, idealer Zustand
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Gleichmäßigkeitsfaktor ungeführte/geführte Beschickung
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In V2 ähnlicher Median,
mit geringerer Schwankungsbreite,
realisierbar.
Faktor „Mensch“
fc = 5.8
fc = 2.8
fc = 2.0
κ = 0.61
κ = 0.63
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Steuerungskonzept für eine geführte Stoffstromführung
vBelt
Drum
Screen
Liberation
CCS Sorting Steps
Screen
Underflow
Vin
vBelt
Control Unit
3D
LT
• Durch ein Ampelsystem wird dem Radladerfahrer der Status der Beschickung
mitgeteilt (Füllstandsmessung)
• Volumenstromerfassung Input über 3D-Lasertriangulation
• Durch die steuerbare, volumenstromabhängige Bandgeschwindigkeit sollen
temporäre Austragsmengenschwankungen aus der KW ausgeglichen werden
• Verifizierung des Systems steht noch aus
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• Effizienzsteigerungen in Sortieranlagen können durch die Implementierung
mehrstufig arbeitender Sortierungen erzielt werden.
• Sortiereffizienzen werden zudem davon beeinflusst, ob die Anforderungen
an eine Stoffstromvereinzelung und – im Falle der sensorbasierten
Sortierung – der zusätzlichen räumlichen Abgrenzung der Partikel erreicht
werden.
• Ursachen für suboptimale Sortierbedingungen setzen bereits bei der
Anlagenbeschickung an, da Über- oder Unterfüllungen nicht im
Prozessverlauf kompensiert werden.
• Neue Konzepte für eine optimierte, d.h. vergleichmäßigte Prozesszuführung
sind erforderlich, da herkömmliche Dosiersysteme (wie z B. Bandwaagen)
für LVP-Material nicht geeignet sind.
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Zusammenfassung und Ausblick
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Backup-Folien
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Vo
lum
e flo
w
[m3/h
]
Two-shaft CCS Single-shaft
CCS
0 m³/h
50 m³/h
100 m³/h
150 m³/h
200 m³/h
250 m³/h
300 m³/h
350 m³/h
400 m³/h
450 m³/h
500 m³/h
Zweiwelle Einwelle
Fe
sts
toff
vo
lum
en
str
om
Feststoffvolumenstrom Hausmüll - nach Zerkleinerung
10 Quantil
Minimum
Median
Maximum
90 Quantil
Mittelwert
10 Quantile
Minimum
Median
Maximum
90 Quantile
Influence of reversing processes of the CCS on the volume flow in
the discharge
• Reversing actions of the shaft of the CCS result from a poor pull-in behavior of
the input material and consequently lead to a reduced (or no) material
discharge
• Indicator: increase in energy consumption (load bearing capacity) of CCS
• Two counter-rotating shafts improve the pull-in behavior and can reduce the
amount of reversing actions
Two-shaft CCS (M+J)
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