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wendung von überwiegend organischen Abfallstoffen, wie Müll, Klärschlamm od. dgl., bei dem die festen
Rückstände aus der Verbrennung dieser Abfallstoffe, gegebenenfalls unter Zugabe von Schmelzhilfen, wie Kalk, oder andern, zur Einstellung der gewünschten Schlackenzusammensetzung dienenden Zusatzmaterialien, wie ) Quarzsand, Eisenoxydabfâlle od. dgi., vollstandigaufgeschmoizen werden.
Die Beseitigung des in Siedlungsballungsräumen in immer grösser werdenden Mengen anfallenden Mülls ist ein Problem von ständig zunehmender Bedeutung. Es ist heute vielfach kein zur Ablagerung von Müll geeigneter
Raum vorhanden. Auch die Mfillablagerung im Meer wird bald nicht mehr möglich sein, da die Verschmutzung des Meerwassers schon heute ein gefährliches Ausmass erreicht hat. Aus diesen Gründen und da die Zerstörung ) der Landschaft und die Verschmutzung des Grundwassers durch Müllablagerungen nicht mehr länger in Kauf ge- nommen werden können, werden in zunehmendem Masse Müllverbrennungsanlagen errichtet.
Es ist in diesem Zusammenhang vorgeschlagen worden, die Rückstände aus der Verbrennung des Mülls, die sogenannte Müllschlacke bzw. Müllasche, ohne weitere Aufbereitung als Baustoff, vor allem als Zusatz zu
Beton zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese unaufbereitete Müllschlacke als Betonzusatz praktisch unbrauchbar ist, da sie viele unverbrannte Bestandteile bzw. Schwefel und Chlor enthält, welche im fertigen
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usblühungschädliche Bestandteile, wie z. B. Flaschenglas, enthalten sein, die zu einer ungleichmässigen Zusammen- setzung und zu einer Verringerung der Festigkeit des Betons führen.
Es ist weiters bekannt, die Müllschlacke zu zerkleinern und mit Staubkohle gemischt zu sintern. Für das Sintern werden dabei grosse Mengen an Staubkohle benötigt. Das anfallende Sintermaterial, das anschliessend gebrochen wird, weist eine grobporige Oberfläche, verschiedenste Kornformen, eine uneinheitliche chemische
Zusammensetzung und betonschädliche Bestandteile, wie Glasbruch auf, so dass es nur zum Herstellen von Beton brauchbar ist, an den keine hohen Anforderungen gestellt werden. Durch das Sintern ist auch kein vollständiges
Vermischen der Bestandteile möglich, so dass die Festigkeit und die Wärmedämmungseigenschaften des Betons häufig zu wünschen übrig lassen.
Schliesslich ist es auch bekannt, die Rückstände aus Industriemüllverbrennungsanlagen einzuschmelzen. Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Schmelz- bzw. Flammkammeröfen vorgeschlagen worden, mit denen eine ablagerungsfähige Schmelzschlacke erzeugt wird. Diese Schmelzschlacke, die zumeist in Form von Bruch- stücken vorliegt, wird unaufbereitet abgelagert oder als Füllstoff für den Wegebau verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Verwertung von Abfall- stoffen zu schaffen, das die Gewinnung eines von schädlichen Bestandteilen freien Zuschlagstoffes für Bau- material gestattet.
Dies wird gemäss der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die leichtflüssige Schmelze abgeschreckt wird, wobei glasige Granulate entstehen, die durch Brechen, z. B. in einer Walzenmühle, derart zerkleinert werden, dass das gebrochene Granulat eine maximale Korngrösse von 3 bis 7 mm aufweist und der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse unter 0, 06 mm 3 bis 25 Gew. -0/0, vorzugs- weise 5 Gel.-%, der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse unter 0, 2 mm 9 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 15 Gew.-%, und der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse von 0, 2 bis 1 mm 30 bis 60 Grew.-%, vorzugs- weise 40 Gew. -0/0, beträgt.
Durch das Abschrecken mit Wasser wird eine kristalline Erstarrung des Materials vermieden, also eine glasige Beschaffenheit erzielt, wodurch sich ausgezeichnete Wärmedämmungseigenschaften ergeben. Dieses
Material ist in Verbindung mit den verschiedensten Bindemitteln zur Herstellung von tragenden Bauteilen ver- wendbar. Die betonschädlichen Bestandteile der Müllschlacke bzw. Müllasche, wie Chlor, Schwefel und Glas- bruch, werden durch das Aufschmelzen entfernt bzw. unschädlich gemacht. Durch die glasige Erstarrung löst sich gegebenenfalls im Müll enthaltenes Metall von der Schlacke ab und kann beispielsweise durch Magnetab- scheidung abgetrennt werden. Der Schmelzpunkt der Schlacke liegt hiebei je nach Zusammensetzung im
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Zum Einstellen der gewünschten Schlackenzusammensetzung und zum Herabsetzen der Schlackenschmelz- temperatur können die Verbrennungsrückstände gemeinsam mit Zuschlagstoffen, wie z. B. Quarzsand, Kalk oder Eisenoxydabfälle, aufgeschmolzen werden ; dadurch kann die jahreszeitlich stark schwankende Müllzusammensetzung ausgeglichen und ein Produkt gleichmässiger Qualität hergestellt werden.
Das Abschrecken der geschmolzenen Schlacke kann in bekannter Weise durch Eingiessen bzw. Einlaufenlassen der schmelzflüssigen Schlacke bzw. durch Einbringen der teigigen Schlacke in ein Wasserbad durchgeführt und derart Granulat hergestellt werden. Dieses Granulat wird durch Brechen, beispielsweise mittels Walzen-, Rohr- oder Hammermühlen, zerkleinert, so dass ein glasiger Sand mit hoher Druckfestigkeit des Einzelkornes erhalten wird.
Das Abschrecken der aufgeschmolzenen Schlacke kann auch durch Wassereinspritzung durchgeführt und derart Schlackenbims hergestellt werden. Dieses Material stellt-wie es anfällt oder gebrochen und klassiert-einen ausgezeichneten Leichtbaustoff dar, der vor allem als Zuschlagstoff für Leichtbeton sehr wertvoll ist. Im Fall der Herstellung von Schlackenbims kann die Schäumbarkeit der Schlacke durch Zusätze verbessert
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werden.
Als Schmelzeinrichtung kann eine Zyklon- oder Wirbelschmelzfeuerung vorgesehen werden, wobei unter- halb der Austrittsöffnung des Feuerraumes ein Wasserbad angeordnet ist, dem gegebenenfalls eine Zerkleinerungseinrichtung für das Granulat, beispielsweise eine Rohrmühle, nachgeschaltet ist.
Als Feuerung können bestehende Feuerungen, wie die Feuerungen von kalorischen Kraftwerken oder Fernheizwerken verwendet werden, in denen die Mullsehiacke, da sie noch unverbrannte Bestandteile enthält, nur in geringem Ausmass zu einem Leistungsabfall fahrt. Die maximale Schlacken- bzw. Aschenmenge, die dem Feuerraum des Kessels von Kraftwerken oder Fernheizwerken zugeführt werden kann, ist dadurch begrenzt, dass ein verlässliches Aufschmelzen der Schlacke bzw. Asche gewährleistet sein muss. Diese Menge kann durch Versuche in einfacher Weise bestimmt werden und hängt von der Feuerungscharakteristik (Bauart, Brennstoff, Luftvorwärmung, Wärmeübergang) ab.
Für Steinkohlenstaub-Zyklonfeuerungen moderner Bauart gilt beispielsweise, dass etwa 12 bis 150/0 Müllasche, bezogen auf die Brennstoffmenge, gemeinsam mit dem Brennstoff dem Feuerraum zugeführt werden können.
Bei mit Gas- oder Ölbrennern betriebenen Kesseln kann die Müllschlacke bzw. -asche auf Grund der Möglichkeit höherer Verbrennungstemperaturen in noch grösserer Menge (bezogen auf die Kesselleistung) zugegeben werden. Die Zugabe erfolgt nötigenfalls nach einer Zerkleinerung zweckmässig mittels konzentrisch zu den Brennstoffdüse angeordneter Dralldüsen gemeinsam mit der Verbrennungsluft bzw. einem Teil derselben.
Jedenfalls soll die Müllschlacke bzw. -asche schon am Beginn der Verbrennung in der Verbrennungszone möglichst gleichmässig und fein verteilt sein, damit einerseits eine Nachverbrennung ihrer unverbrannten Bestandteile und anderseits ein guter Warmeübergang auf die Asche bzw. Schlacke gewährleistet ist. Die mit Öl- oder Gasbrennern betriebenen Kessel müssen für die Zufuhr von Müllschlacke umgebaut werden, es ist nicht nur der Einbau von Zuführdüsen notwendig, sondern es muss - ähnlich wie bei Kohlenstaub-Schlackenschmelz- feuerungen - eine Öffnung für den Ablauf der flüssigen Schlacke vorgesehen werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die schematisch und teilweise im Schnitt zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigen. Fig. 1 zeigt eine Zyklonfeuerung mit einer Granuliereinrichtung für die flüssige Schlacke und Fig. 2 zeigt eine Wirbelschmelzfeuerung mit Granuliereinrichtung.
In Fig. l ist mit --1-- eine Zyklonfeuerung mit Sekanteneinblasung bezeichnet. Der Feuerraum der Zyklonfeuerung --1-- weist Eintrittsöffnungen --2-- für die Verbrennungsluft und Düsen bzw. Eintrittsöffnungen
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KohlenstaubÖffnungen --2-- in Verbindung stehen und mit --5-- die Zuführleitungen für den Kohlenstaub- und die zerkleinere Müllschlacke bezeichnet. Mit --6-- ist der untere Teil eines Abhitzekessels bezeichnet, der am Boden eine Abflussöffnung --7-- für die flüssige Schlacke aufweist.
Die Zyklonfeuerung --1-- und der Abhitzekessel--6-- sind in bekannter Weise ausgebildet ; ein Vorteil der Zyklon feuerung besteht vor allem darin, dass sehr wenig feste Verbrennungsrückstände anfallen und daher nur gering dimensionierte Filter zur Staub- bzw. Aschenabscheidung nötig sind.
Die bei der Verbrennung der Abfallstoffe anfallende, in fester Form vorliegende Schlacke bzw. Asche wird ähnlich wie die Kohle für die Feuerung gemahlen, wobei auch die Mahlfeinheit im gleichen Bereich wie für
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sehen.
Der Strahlungs- und der Konvektionsteil des Abhitzekessels --6-- sind ebenso wie die Entstaubungsanlage nicht dargestellt, da sie gleich wie bei bekannten Abhitzekesseln ausgebildet sind. Unterhalb der Abflussöffnung - für die Schlacke befindet sich eine mit --8-- bezeichnete Granuliereinrichtung die ein Wasserbad --9-und ein Förderband --10-- zum Abtransport des beim Einlaufen der Schlacke in das Wasserbad --9-- gebildeten Granulates aufweist. Das Granulat kann wahlweise durch die Rohrstrecke --11 oder 12-- entweder direkt auf ein Transportmittel, z. B. einen Eisenbahnwaggon --13--, aufgegeben oder einem Bunker-14-- zugefuhrt werden.
An die Stelle der Granuliereinrichtung --8-- kann ein in bekannter Weise ausgebildetes Schäumbett treten, mit Hilfe dessen durch Wassereinspritzung in die flüssige Schlacke Schlackenbims hergestellt werden kann.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 kann beispielsweise bei einer Kesselleistung von 65 MW unter folgenden Be- dingungen (an der an den Kessel angeschlossenen Turbine gemessen) betrieben werden :
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<tb>
<tb> Brennstoff <SEP> : <SEP> Steinkohle <SEP> mit <SEP> Heizwert <SEP> (Hu) <SEP> = <SEP>
<tb> 6300 <SEP> kcal/kg
<tb> ausgemahlen <SEP> zu <SEP> Kohlenstaub
<tb> maximale <SEP> Brennstoffzufuhr <SEP> 15 <SEP> t/h
<tb> Verbrennungsluft <SEP> : <SEP> Vorwärmung <SEP> (nicht <SEP> dargestellt)
<tb> auf <SEP> maximal <SEP> 4200C
<tb> Luftüberschuss <SEP> (Verhältnis <SEP> von <SEP> Luft
<tb> zu <SEP> Brennstoff= <SEP> 1, <SEP> 1) <SEP>
<tb> Müllasche <SEP> bzw. <SEP> -schlacke <SEP> :
<SEP> maximale <SEP> Zufuhrmenge <SEP> 2 <SEP> t/h <SEP> ausgemahlen <SEP> und <SEP> zugeführt <SEP> gemeinsam <SEP> mit
<tb> dem <SEP> Kohlenstaub
<tb> Flugstaub <SEP> aus <SEP> dem <SEP> maximal <SEP> anfallende <SEP> Menge <SEP> : <SEP> 1 <SEP> t/h
<tb> Elektrofilter <SEP> : <SEP> gemeinsam <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Kohlenstaub <SEP> und
<tb> der <SEP> Müllasche <SEP> bzw. <SEP> -schlacke <SEP>
<tb> zugeführt
<tb> Schlackengranulat <SEP> : <SEP> maximal <SEP> erzeugte <SEP> Menge <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> t/h <SEP>
<tb>
Die chemische Zusammensetzung des Schlackengranulates beträgt beispielsweise :
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<tb>
<tb> CaO <SEP> 8, <SEP> 5% <SEP>
<tb> MgO <SEP> 2 <SEP> %
<tb> Na20 <SEP> 2, <SEP> 50/0 <SEP>
<tb> K20 <SEP> 2 <SEP> %
<tb> Fe <SEP> 9 <SEP> %
<tb> AlP3 <SEP> 20 <SEP> %
<tb> P20S <SEP> 0, <SEP> 50/0 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 51 <SEP> %
<tb> Ti02 <SEP> 0. <SEP> 5% <SEP>
<tb> S02 <SEP> 3, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Schmelzpunkt <SEP> 14700
<tb>
Bei der in Fig. 2 in analoger Weise wie in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist an Stelle der Zyklonfeuerung eine ebenso mit Kohlenstaub betriebene Wirbelschmelzfeuerung --20-- vorgesehen. Die Wirbelschmelzfeuerung - ist im unteren Teil eines Abhitzekessels angeordnet und mit Düsen --21versehen, die gleichzeitig der Zufuhr von Verbrennungsluft, Kohlenstaub und Abfallasche bzw. -schlacke dienen. Die zu diesen Düsen - führenden Leitungen sind mit --22-- bezeichnet.
Mit --23- ist der untere Teil des Abhitzekessels bezeichnet, dessen oberer Teil und Entstaubungsanlage in bekannter Weise ausgebildet und nicht dargestellt sind. Am Boden des Abhitzekessels --23-- ist eine Schlackenabflussöffnung --24-- und unterhalb von dieser eine Granuliereinrichtung --25-- mit einem Wasserbad -26-- mit einem Förderband --27-- angeordnet. Unterhalb der Förderbandabgabe ist ein Transportmittel, z. B. ein Eisenbahnwaggon --28-- vorgesehen.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung wird wie folgt betrieben : Die in einer Müllverbrennungsanlage anfallende Schlacke bzw. Asche wird mittels einer nicht in der Zeichnung gezeigten Rohrmühle gemeinsam mit der Feuerungskohle vermahlen und der gemahlene Feststoff gemeinsam mit der Verbrennungsluft durch die Leitungen --22-- den Düsen --21-- zugeführt. Die Verbrennung der Staub- bzw. Feinkohle und das Aufschmelzen der Fremdschlacke sowie der bei der Verbrennung im Feuerraum anfallenden Eigenschlacke finden gleichzeitig statt. Dem Gemisch aus Feuerungskohle und Müllschlacke bzw. -asche wird noch vor dem Einblasen durch die Düsen -21-- der in der Entstaubungsanlage anfallende Flugstaub zugesetzt.
Die flüssige
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oder einer Wirbelschmelzfeuerung Öl- oder Gasbrenner oder eine andere Kohlenfeuerung, beispielsweise eine Stufenschmelzkammer- oder Teilkammerschmelzfeuerung vorzusehen.
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- ähnlichstaubförmige, flüssige oder gasförmige Brennstoffe so in einen mit einer Schlackenzuführung versehenen Feuerraum eingeblasen werden, dass sie durch innige Verwirbelung mit der Verbrennungsluft unter für das Schmelzen bzw. Teigigwerden der Schlacke ausreichender Verbrennungstemperatur verbrannt werden.
Bei der Verwendung von beispielsweise in Kraftwerken üblichen Zyklonkesseln mit einer Leistung von je 125 MW, würden zwei solche Kessel genügen, um die derzeit in einer Stadt wie Wien (Verbrennung des gesamten Müllanfalles vorausgesetzt) maximal anfallende Müllschlackenmenge von etwa 50000 t/Jahr als Fremdschlacke einzuschmelzen. Es wäre auf diese Weise ohne ins Gewicht fallenden Aufwand für die Müllschlackenverarbeitungsanlage möglich, den gesamten Müllrückstand in einen wertvollen Baustoff umzuwandeln.
Falls das glasige Granulat als Zuschlagstoff für hochwertige Beton- oder Mörtelmischungen verwendet wird, soll das Granulat folgende Korngrössenverteilung haben :
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<tb>
<tb> Anteil <SEP> unter <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> mm <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 25%, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb> Anteil <SEP> unter <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 40%, <SEP> insbesondere <SEP> 12 <SEP> bis <SEP> 15 <SEP> Gew.-%
<tb> Anteil <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 43 <SEP> bis <SEP> 80%, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> 50 <SEP> Gew.-%
<tb> Anteil <SEP> zwischen <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> und <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 60%, <SEP> z. <SEP> B.
<SEP> 40 <SEP> Gew.-%
<tb> maximale <SEP> Korngrösse <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 7 <SEP> mm
<tb>
Da die Müllschlacke im allgemeinen wenig CaO- und viel SiO-Gehalt enthalt, ist die gemeinsame Verbrennung von Braunkohle- und Müllschlacke z. B. dann besonders vorteilhaft, wenn infolge sehr hohen CaO-Gehaltes in der Braunkohlenschlacke Kalkzerfall befürchtet werden müsste. In diesem Falle könnte durch Beigabe von Müllschlacke der CaO-Gehalt auf ein vertretbares Mass reduziert werden.