AT400540B

AT400540B - Verfahren zur einbindung und verfestigung von abfallstoffen

Info

Publication number: AT400540B
Application number: AT0016094A
Authority: AT
Inventors: Franz Dr Parzermair; Gerald Ing Woisetschlaeger; Andreas Dr Saxer; Walter Dr Lukas
Original assignee: Voest Alpine Stahl
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1996-01-25
Also published as: ATA16094A

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbindung und Verfestigung von feinteiligen und/oder pastösen und/oder flüssigen Abfallstoffen in einer wasserfesten Masse durch Mischen der in feinkörniger und/oder flüssiger Form vorliegenden Abfallstoffe mit einem feinkörnigen Bindemittel unter Zugabe von Wasser sowie ein Bindemittel zur Bildung einer wasserfesten Masse mit eingebundenen Abfallstoffen. 



   Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-A - 35 25 111 bzw. EP-A - 0 208 871 bekannt. Hierbei werden schadstoffhaltige Abfallstoffe mit einem hydraulischen Bindemittel, wie Zement oder Kalk, aufgeschlossen. Beim Härten des Zements oder Kalks kommt es zur Bildung einer porenfreien wasserdichten Umhüllung und damit zur Bildung von auslauffesten Agglomeraten, wodurch die Möglichkeit, die Agglomerate auf Deponien zu lagern, gegeben ist, ohne dass giftige Bestandteile der Abfallstoffe ausgewaschen werden und ins Grundwasser gelangen können. 



   Die   EP-A - 0   547 923 betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren und Verfestigen von Verbrennungsprodukten von Haushaltsabfällen, aus diesem Verfahren resultierende Produkte und Produkte zur Durchführung desselben. Hierbei werden Asche oder Rückstände aus der Dechlorierung von bei der Verbrennung von Haushaltsmüll entstehenden Rauchabgasen in ein wässeriges Bindemittel eingearbeitet, welches in erster Linie aus einem Pulver eines Basisproduktes aus Hochofenschlacke besteht. 



   Gemäss der EP-A - 0 130 854 werden flüssige Abfallstoffe zu einem festen, gegen Auslaugen beständigen Material verfestigt, indem   tonhältiges   Material dispergiert wird, der pH-Wert neutralisiert und hydraulisches und/oder   kalkhältiges   Bindemittel zugegeben wird. Als hydraulisches Bindemittel werden Hochofenschlacke oder Schlacke aus der Stahlerzeugung zugesetzt. 



   Aus der DE-C-39 34 085 und der AT-B-396. 558 sind Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen zur Einbindung und Verfestigung Bindemittel Verwendung finden, die eine latenthydraulische Komponente aus Flugasche (gemäss der DE-C-39 34 085 mit einem   Si02-Gehalt   von mindestens 40 Gew.

   %) mit alkalischen Anregem und Zusatzstoffen enthält
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem Abfallstoffe, wie   schwermetallhältige   Stoffe, Verbrennungsrückstände, Filterkuchen aus der Abwasseroder Rauchgasreinigung, staubförmige Rauchgasreinigungsprodukte, Abwässer aus Rauchgasreinigungen, Rückstände von Hüttenbetrieben   (zinkhältige   Stäube, Mischerschlacke) etc., mit einem Bindemittel verfestigt werden können, wobei eine dichte Matrix entsteht, die einerseits einen Wasserzutritt verhindert und andererseits durch Einbindung von löslichen   schadstoffhältigen   Anteilen neu gebildete Mineralphasen die Auslaugung von Schadstoffanteilen der oben genannten Abfallstoffe unterbinden.

   Das Verfahren soll wenig aufwendig sein, insbesondere dadurch, dass das Bindemittel preiswert zur Verfügung steht sowie keiner besonderen Aufbereitung bedarf. Weiters soll auf die Zugabe alkalischer Anreger verzichtet werden können. 



  Trotz geringer Kosten für die Durchführung des Verfahrens soll sehr hohe Sicherheit gegen Auslaugung gegeben sein. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Bindemittel eine beim Stranggiessverfahren, insbesondere Stahl-Stranggiessverfahren, anfallende Stranggussschlacke verwendet wird. 



   Durch Zugabe von Wasser und entsprechender Verdichtung des Mischgutes kommt es zur Bildung von Hydratphasen und somit zur Erhärtung des Gemisches. Die Reaktion der Stranggussschlacke mit dem zugesetzten Anmachwasser bewirkt die Bildung einer sehr dichten Matrix durch neugebildete Mineralphasen, die sowohl lösliche Schadstoffanteile der Prozessrückstände einzubinden vermögen als auch den Wasserzutritt verhindern, wodurch die Auslaugbarkeit von schadstoffhältigen Anteilen der Abfallstoffe und Prozessrückstände stark reduziert wird. 



   Die Abbindezeit der Stranggussschlacke hängt stark von der Art der Aufbereitung ab. Wie Versuche mit nicht aufbereiteter Stranggussschlacke gezeigt haben, beträgt die Abbindezeit bis zum Erreichen einer Frühfestigkeit (bestimmt mit einem   Vicat-Nadeigerät)   ca. 8 bis 10 Stunden. 



   Vorzugsweise wird die Stranggussschlacke vor der Verwendung als Bindemittel zumindest teilweise in einen feinpulverigen Zustand aufgemahlen. Hierdurch kann die Reaktivität stark erhöht werden. In einem feinpulverigen Zustand kann bereits innerhalb von wenigen Minuten das Erstarren eintreten. 



   Zweckmässig wird Stranggussschlacke, deren spezifische Oberfläche grösser ist als 2000 cm2/g (bestimmt nach DIN 66127 : Bestimmung der spezifischen Oberfläche pulverförmiger Stoffe mit Durchströmungsverfahren ; Verfahren und Gerät nach Biaine), verwendet
Vorteilhaft wird beim Stahl-Stranggiessen anfallende Stranggussschlacke, die (in Massen %) 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Si02 <SEP> 7-15%
<tb> Al203 <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> % <SEP> 
<tb> Fe2 <SEP> 03 <SEP> 5-15% <SEP> 
<tb> CaO <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 
<tb> MgO <SEP> 6-10%
<tb> 
 als Hauptbestandteile enthält, verwendet. 



   Unter Einsatz einer solchen Schlacke können sowohl feste, pastöse als auch flüssige Prozessrückstände mit leicht löslichen bzw. bereits als gelöst vorliegenden Schadstoffanteilen in die Hydratphasen, die sich bei der Zugabe von Wasser bilden, eingebunden werden. 



   Dabei kann der Anteil der Abfallstoffe 20 bis 80 Gew. % betragen. Der Wasseranteil beträgt hierbei 20 bis 60 Gew. % bezogen auf die gesamte Feststoffmenge der Mischung ; er ist abhängig von der Art des Einbaus - entweder in einer mit entsprechendem Gerät verdichtbaren Konsistenz oder pumpbarer Konsistenz. Die Zugabe des Wasseranteiles ermöglicht einerseits eine homogene Durchmischung von Bindemittel und zu entsorgenden Abfallstoffen und führt andererseits zur vollständigen Hydration der reaktiven Anteile der Stranggussschlacke. 



   Zur Erzielung besserer technologischer Eigenschaften des erhärteten Mischgutes werden vorteilhaft zusätzlich inerte, nicht reaktive Zusatzstoffe, wie Quarzsand, Rückstände aus einer Baurestmassenverwertung etc., zugegeben. 



   Zur Erreichung einer besonders hohen Dichtigkeit kann es vorteilhaft sein, dass zusätzlich Binde-   und/oder   Dichtungsmittel in einem Ausmass zwischen 0, 2 bis 10 Gew. % bezogen auf den Gehalt an Stranggussschlacke dem Mischgut zugesetzt werden. 



   Ein Bindemittel zur Herstellung einer wasserfesten Masse aus Abfallstoffen, Bindemittel und Wasser ist dadurch gekennzeichnet, dass es von   Stranggussschlacke,   insbesondere Stahl-Stranggussschlacke, gebildet ist, wobei es insbesondere folgende chemische Zusammensetzung aufweist (Hauptbestandteile in Masse%) : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Si02 <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 15 <SEP> % <SEP> 
<tb> AI203 <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> % <SEP> 
<tb> Fe2O3 <SEP> 5-15% <SEP> 
<tb> CaO <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 
<tb> MgO <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> %. <SEP> 
<tb> 
 



   Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert :. 



  Beispiel 1 : 
Zur Stabilisierung eines Filterkuchens aus der Abwasserreinigung wurde Stahl-Stranggussschlacke als Bindemittel verwendet, wobei folgendes Mischungsverhältnis angewandt wurde :
70 Masse% Stranggussschlacke
30 Masse% Filterkuchen (Trockensubstanz) zusätzlich wurden 27 Masse% Anmachwasser, bezogen auf den Feststoffgehalt, zugegeben. 



   Die Stranggussschlacke hatte folgende chemische Zusammensetzung (Werte der wichtigsten Bestandteile in   Masse%) :   
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Si02 <SEP> 8, <SEP> 72 <SEP> 
<tb> AI203 <SEP> 21, <SEP> 70 <SEP> 
<tb> Fe203 <SEP> 10, <SEP> 58 <SEP> 
<tb> CaO <SEP> 42, <SEP> 28 <SEP> 
<tb> CaO <SEP> frei <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 
<tb> MgO <SEP> 8, <SEP> 22 <SEP> 
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 
<tb> K20 <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 spez.   Oberfläche :   2600   cm2/g   (nach Blaine) Der Filterkuchen wies für die bedeutendsten Bestandteile die nachstehende chemische Zusammensetzung 
 EMI3.1 
 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> :

  CaO <SEP> 20, <SEP> 3 <SEP> % <SEP> 
<tb> Fe <SEP> (OH)3 <SEP> 35,0 <SEP> %
<tb> S03 <SEP> 28, <SEP> 7%
<tb> K20 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> %
<tb> ci <SEP> 3, <SEP> 8%
<tb> F <SEP> 1, <SEP> 8%
<tb> Pb <SEP> 0, <SEP> 8%
<tb> Cd <SEP> 0, <SEP> 017%
<tb> Hg <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> %
<tb> Tt <SEP> 0, <SEP> 04%
<tb> NH4. <SEP> 0, <SEP> 8%
<tb> 
 
 EMI3.3 
 Mischgutes. Anschliessend wurde das Mischgut in Schalungen unter Proctor-Verdichtung (in Anlehnung an ÖNorm B 4418: Erd- und Grundbau; Untersuchung von Bodenproben ; Proctorversuch) eingebaut. 



   Nach 28 Tagen Lagerungs- bzw. Reaktionszeit ergaben sich folgende technologische Eigenschaften der erhärteten Mischung :
Druckfestigkeit : 31 N/mm2
Wasserdurchlässigkeits-Beiwert   (k-Wert) :   < 1 x   10-12   m/s (kein Wasserdurchfluss nach 14 Tagen Wasserbeaufschlagung mit einem Druck von 4 bar !) (bestimmt nach DIN 18130/Teil 1 :

   BaugrundUntersuchung von Bodenproben-Bestimmung des   Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes - Laborversuche)   Für die nach ÖNORM S2072 durchgeführte Auslaugung wurden folgende   Eluatkonzentrationen     bezüglich   der kritischen Parameter bestimmt (zum Vergleich sind die   Eluatkonzentrationen   des unverfestigten Filterkuchens angeführt) :

   
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> stabilisiert <SEP> unverfestigt
<tb> Leitfähigkeit <SEP> (msicm) <SEP> 0,67 <SEP> 10,0 <SEP> - <SEP> 14,0
<tb> Chlorid <SEP> (mg/l) <SEP> 74 <SEP> 2670 <SEP> - <SEP> 3670
<tb> SOL <SEP> (mg/l) <SEP> 84 <SEP> 1850-2800 <SEP> 
<tb> F- <SEP> (mg/l) <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 7, <SEP> 7-16 <SEP> 
<tb> NH < . <SEP> (mg/I) <SEP> < <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 33 <SEP> - <SEP> 62 <SEP> 
<tb> Cd <SEP> (mg/l) <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 
<tb> Hg <SEP> (mg/l) <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> 0, <SEP> 016-0, <SEP> 133 <SEP> 
<tb> TI <SEP> (mg/l) <SEP> 0. <SEP> 014 <SEP> 3, <SEP> 22-4, <SEP> 42 <SEP> 
<tb> 
 
Der unverfestigte Filterkuchen wäre aufgrund der Eluatkonzentrationen nicht für eine Deponierung zulässig (Werte liegen teilweise höher als die Grenzwerte für   E) uatk) asse) Nb   nach ÖNORM S2072).

   Die Stabilisierung mit Stranggussschlacke bewirkte Eluatkonzentrationen, die deutlich die Anforderungen der Eluatklasse ib nach ÖNORM S2072 erfüllen und somit eine Deponierung ermöglichen. 



  Beispiel 2 : 
Zur Stabilisierung von zinkhältigem Grob- und Feinstaub wurde Stahl-Stranggussschlacke der folgenden chemischen Zusammensetzung verwendet (Werte der wichtigsten Bestandteile in   Masse%) :   

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> SiO2 <SEP> 8,72
<tb> AI203 <SEP> 21, <SEP> 70 <SEP> 
<tb> Fe2 <SEP> 03 <SEP> 10, <SEP> 58 <SEP> 
<tb> CaO <SEP> 42, <SEP> 28 <SEP> 
<tb> CaO <SEP> frei <SEP> 0,95
<tb> MgO <SEP> 8, <SEP> 22 <SEP> 
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 
<tb> K20 <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> 
<tb> 
 spez.

   Oberfläche : 2600   cm2/g   (Blaine) Der Staub wies für die bedeutendsten Bestandteile nachstehende chemische Zusammensetzung auf (in Masse%) : 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> CaO <SEP> 23, <SEP> 9 <SEP> % <SEP> 
<tb> Femet <SEP> 6, <SEP> 7% <SEP> 
<tb> Fe2O3 <SEP> 50,9 <SEP> %
<tb> MgO <SEP> 1, <SEP> 2%
<tb> Al2O3 <SEP> 0,13 <SEP> %
<tb> ZnO <SEP> 14, <SEP> 7%
<tb> PbO <SEP> 1,9 <SEP> %
<tb> 
   Folgendes Mischungsverhältnis   wurde angewandt :
30 Masse% Stahl-Stranggussschlacke
70 Masse% Gemisch aus Grob- und Feinstaub   Anmachwassermenge :   20 Masse% bezogen auf den Feststoffgehalt Nach Mischung in einem Zwangsmischer wurde das fertige Mischgut in Schalungen gegossen und am Rütteltisch verdichtet. 



   Nach 28 Tagen Reaktionszeit ergaben sich folgende technologische Eigenschaften :
Druckfestigkeit : 18   N/mm2     Wasserdurchlässigkeits-Beiwert (k-Wert) :   9 x 10-10 m/s Für die nach ÖNORM S2072 durchgeführte Auslaugung wurden folgende Eiuatkonzentrationen bezüglich der kritischen Parameter (zum Vergleich sind die Eluatkonzentrationen des unbehandelten Gemisches aus Grob- und Feinstaub angeführt) : 
 EMI4.3 
 
<tb> 
<tb> stabilisiert <SEP> unverfestigt
<tb> Leitfähigkeit <SEP> (mS/cm) <SEP> 1, <SEP> 55 <SEP> 4, <SEP> 25 <SEP> 
<tb> Blei <SEP> (mg/I) <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 
 
Das unbehandelte Gemisch aus Grob und Feinstaub ist der Eluatklasse Illb nach ÖNORM S2072 zuzuordnen.

   Durch die Stabilisierung konnten die Eluatkonzentrationen deutlich reduziert und eine Zuordnung zur Eluatklasse lia nach ÖNORM S2072 erreicht werden. 



   Für die grosstechnische Umsetzung der vorliegenden Erfindung sind nach Mischung bzw. Homogenisierung des Bindemittels und zu entsorgender Prozessrückstände und nach Zugabe von Anmachwasser in einem geeigneten Mischgerät   folgende Verfahrensabläufe zweckmässig :     *   direkter Einbau mit Verdichtungsgeräten bzw. Einpumpen in den Deponieraum. 



     *   Einbau des Mischgutes in vorgefertigte Schalungen zu Formgebung ; nach Erhärtung erfolgt das
Ausschalen und anschliessend Deponierung des stabilisierten Mischgutes. 



     *   Granulierung des Mischgutes unmittelbar nach dem Mischvorgang und Zwischenlagerung bis zum
Erreichen einer gewissen   Festigkeit ; anschliessend   Deponierung des Granulates. 

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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Einbindung und Verfestigung von feinteiligen und/oder pastösen und/oder flüssigen Abfallstoffen in einer wasserfesten Masse durch Mischen der in feinkörniger und/oder flüssiger Form vorliegenden Abfallstoffe mit einem feinkörnigen Bindemittel unter Zugabe von Wasser, dadurch <Desc/Clms Page number 5> gekennzeichnet, dass als Bindemittel beim Stranggiessverfahren, insbesondere beim Stahl-Stranggiess- verfahren, anfallende Stranggussschlacke verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggussschlacke zumindest teilwei- se vor der Verwendung als Bindemittel in einen feinpulverigen Zustand aufgemahlen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stranggussschlacke, deren spezifi- sche Oberfläche grösser ist als 2000 cm2/g (bestimmt nach Blaine), verwendet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stranggussschlacke, die (in Masse%) EMI5.1 <tb> <tb> Si02 <SEP> 7-15% <tb> AI203 <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> % <SEP> <tb> Fe203 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 15 <SEP> % <SEP> <tb> CaO <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> % <SEP> <tb> Ego <SEP> 6-10% <SEP> <tb> als Hauptbestandteile enthält, verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Abfallstoffe in einer Menge von 20 bis 80 Gew. % mit einer Stranggussschlacke in einer Menge von 80 bis 20 Gew. % vermischt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser in einer Menge von 20 bis 60 Gew. % bezogen auf die gesamte Feststoffmenge der Mischung zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich inerte, nicht reaktive Zusatzstoffe, wie Quarzsand, Rückstände aus einer Baurestmassenver- wertung etc., zugegeben werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Binde-und/oder Dichtungsmittel in einem Ausmass zwischen 0, 2 bis 10 Gew. % bezogen auf den Gehalt an Stranggussschlacke dem Mischgut zugesetzt werden.
9. Bindemittel zur Bildung einer wassertesten Masse aus Abfallstoffen, Bindemittel und Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass es von Stranggussschlacke, insbesondere Stahl-Stranggussschlacke, gebildet ist.
10. Bindemittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende chemische Zusammenset- zung aufweist (Hauptbestandteile in Masse%) : EMI5.2 <tb> <tb> Si02 <SEP> 7-15% <tb> Ab203 <SEP> 15-35% <SEP> <tb> Fie203 <SEP> 5-15% <SEP> <tb> CaO <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> % <SEP> <tb> MgO <SEP> 6-10%. <tb>