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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Inertisierung von, insbesondere in (Haus-) Müll- und/oder Landwirtschafts-Abfall- und/oder Klärschlamm- Verbrennungs-Anlagen und/oder Anlagen für die Verbrennung von Filtermasse und Rückständen aus der Trinkwasser-Aufbereitung anfallenden, Filter- und Flugaschen, wobei die genannten Aschen mit einem Silikat-Material vermischt, zu Formkörpern geformt und unter Einbindung der toxischen Schwermetall-Anteile in wasser-unlöslicher Form in die sich bildende Masse auf Temperaturen von mindestens 700 C erhitzt werden.
Sie betrifft weiters die Verwendung der nach dem Verfahren erhaltenen Formkörper.
Die Verbrennung von kommunalen und - zum Teil - von industriellen Abfällen setzt sich in Europa und den U. S. A. mehr und mehr als die umweltverträglichste Art der Müllentsorgung durch. In Westeuropa, wo billige und sichere Deponien nicht mehr verfügbar sind, entscheiden sich immer mehr Städte und Gemeinden für die Entsorgung von Müll und/oder Klärschlamm zugunsten der Verbrennungstechnologie.
Das Gleiche gilt im wesentlichen für Siedlungs-Abwasser-Klärschlämme, für Sedimente und Rückstände aus der Wasser- bzw. Trinkwasser-Reinigung und -Aufbereitung sowie für die Entsorgung von Müll und Abfällen des Agrar-Sektors. Flug-Asche ist ein feines flüchtiges Pulver, welches meistens eine Vielzahl von toxischen Substanzen enthält. Daher sind die durch die Flugaschen verursachten Probleme sowohl vom technischen als auch vom Umwelt-Standpunkt aus ziemlich kritisch.
Die Entscheidung für den Einsatz der Verbrennungs-Methode wird dadurch erleichtert, dass gleichzeitig mit der Abfallmengenreduktion, auch eine weitere öffentliche Leistung erbracht werden kann, nämlich die Gewinnung und Lieferung von Femwärme. Einziger wesentlicher Nachteil dieser Technologie ist, dass ein bestimmter Teil der Verbrennungsasche, nämlich die pulverfeinen Flugaschen toxisch ist bzw. sind und speziellen strengen gesetzlichen Auflagen für ihren Transport und ihre Entsorgung unterliegen. Diese Aschen können nicht unbehandelt in normale Deponien verbracht werden, wie z. B. die üblichen Reststoffe aus der Bauindustrie und Bauwirtschaft. Somit kann der einfachste Weg einer Deponierung, nämlich die Flugasche auf nicht bewohnte Landstriche zu verteilen oder sie einfach für Gelände-Verfüllungen zu verwenden, nicht mehr gegangen werden.
Versuche, Flugasche als Gelände-Füllmaterial zu-verwenden, wobei die Wände oft aus Betonblöcken aufgebaut sind, in welchen die gleiche Flugasche als Zuschlag bzw. Füllmaterial verwendet ist, haben gezeigt, dass unter der permanenten Einwirkung von Witterung und Grundwässern die toxischen Inhaltsstoffe durch schon von vornherein vorhandene Poren und sich im Laufe der Zeit bildende, oft nur feine Haar-Risse in den Wandungs-Blöcken od. dgl. hindurch ausgelaugt werden.
Die Konzentrationen von Schwermetallen, die in der Asche meist in Form ihrer toxischen Salze vorliegen, liegen beispielsweise bei typischen durchschnittlichen
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Aschenproben aus einer Wiener Müllverbrennungsanlage bei folgenden, aus der Tabelle 1 ersichtlichen, Werten : Tabelle 1
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<tb>
<tb> Metall <SEP> Pb <SEP> Cd <SEP> Cu <SEP> Zn <SEP> Co <SEP> Ni <SEP> Cr
<tb> Konzentration <SEP> 1, <SEP> 92 <SEP> 41 <SEP> 728 <SEP> 5, <SEP> 14 <SEP> 84 <SEP> 131 <SEP> 139 <SEP>
<tb> (mg/kg <SEP> Asche)
<tb>
Die Verbrennungs-Flugaschen bilden, wie erwähnt, hochflüchtige feine Pulver, weiche oft mehr als 100 verschiedene chemische Substanzen enthalten, wobei neben den in der Tabelle 1 angeführten und weiteren, in geringeren Mengen enthaltenen Schwermetallen, z.
B. auch das hochaggressive Siliciumtetrachlorid, enthalten sein kann.
Es ist schon eine grosse Zahl von Untersuchungen und Verfahren bekannt geworden, welche eine wirkungsvolle Inertisierung von Flugaschen und -Filterkuchen aus den verschiedensten Arten von Verbrennungs-Anlagen für lange Zeiträume im oben ausgeführten Sinn zum Ziel haben.
Es sollen hier-und keinesfalls vollständig - das häufig empfohlene Einschliessen der Aschepartikel in erhärtende, anorganische, oft hydraulische Bindemittel, wie Gips oder Zement, Kalk, Kalkmilch oder aktives Aluminiumoxid, in abbindefähige Abfall- bzw.
Reststoffe aus der Industrie, wie z. B. Sinteraschen, Rauchgas-Entgiftungs-Gips und alkalische Abwässer aus der Produktion von synthetischen Fasern, oder in organische Harze, Asphalte od. dgl., erwähnt werden. Hiezu sei - keineswegs vollständig - auf die folgenden Patente bzw. Patentschriften verwiesen :
RU 2, 145, 585 A, DE 3 641 786 A, DE 43 37 79 A, JP 63 18224 A, JP 81 17501 A und US 5, 556, 258 A.
Diese so hergestellten Blöcke, in denen die Flugasche mit Beton oder einem anderen der eben genannten Binder-Materialien gebunden ist, haben die Eigenschaft, dass sie einem stetigen Alterungsprozess unterliegen, welcher sich insbesondere darin manifestiert, dass die Zahl der sie durchziehenden Risse, Spalten, Bruchflächen od. dgl. mit zunehmender Lagerungsdauer steigt. Durch dieselben werden die an sich im wesentlichen aus leicht auswaschbaren Salzen bzw. Verbindungen bestehenden toxischen Komponenten der Flugasche nach und nach herausgelaugt und gelangen so unerwünschterweise in die Umwelt.
Im Gegensatz zur Radioaktivität nimmt die Toxizität von Schwermetallen im Laufe der Zeit nicht ab, und es sind die bekannten Methoden für die Einschliessung bzw. das Containment von Flugasche so beschaffen, dass es durch ihren Einsatz bloss zu einer Verzögerung der von ihnen ausgehenden negativen Umwelteinflüsse kommt, jedoch die Quantität der Schadstoffe nicht reduziert wird.
Wie oben erwähnt, besteht eine weitere bekannte Methode darin, Kunststoff- bzw.
Polymer-Betone mit der Flug-Asche zu füllen, wobei hochmolekulare organische Bindemittel,
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wie z. B. nicht gesättigte Polyetherharze, verwendet werden, um die Flugasche vor einem Auslaugen zu schützen, siehe dazu RU 2100303 A. Solche Polymer-Betone haben aussergewöhnliche Eigenschaften, wie insbesondere hohe mechanische Festigkeit, hohe Resistenz gegen Scherkräfte und Porenfreiheit. Jedoch ist dieses Material ausgesprochen teuer. Darüber hinaus ist es vor dem Angriff von Mikroorganismen nicht sicher, welche dazu neigen, die Integrität des Maferials im Laufe der Zeit langsam zu zerstören, sodass es dann mit der Zeit doch zu einem Auslaugen der toxischen Inhaltsstoffe aus den Polymer-Blöcken kommt.
Eine weitere bekannte Methode, um Flugasche und Koks-Verbrennungsaschen zu stabilisieren, besteht in einem Sintern derselben zu verdichteten Agglomeraten, was bei Temperaturen im Bereich von 1200 bis 14000C erfolgt. Diese Agglomerate lassen sich als sogenannter "Agglo-Porit" als Füll- bzw. Zuschlagsmaterial fOr Betone verwenden, siehe RU 548586 A. Die Nachteile dieser Methode sind folgende : Sie macht eine extensive thermische Behandlung notwendig, die erhaltenen Granulate haben eine hohe Dichte und es bestehen enge Grenzen für die Partikelgrösse der Agglomerate, was die Perspektiven bezüglich ihres Einsatzes in der Bauwirtschaft eher einschränkt.
Es besteht weiters die prinzipielle Möglichkeit, die Granulate mit einem Gehalt an Flugaschen aus der Verbrennung organischer Rückstände der Kohleindustrie nach bekannten Verfahren herzustellen und sie als leichtes Zuschlagmaterial für Betone zu verwenden, wobei folgende Vorgehensweise vorgeschlagen wurde : Es erfolgt der Zusatz von Sulfaten in ihrer Kristall-Hydrat-Form und das erhaltene Gemisch wird granuliert, wonach es einer ersten thermischen Behandlungs-Stufe in einer oxidierenden Atmosphäre für eine Zeitdauer von 30 bis 90 min und bei einer Temperatur zwischen 700 und 1000 C unterworfen wird, und die Granulat-Teilchen dann in der zweiten Stufe bei Temperaturen um 1200 C gesintert werden.
Während des Hochtemperatur-Sintems werden die Teilchen dieselben gleichzeitig mit einem Pulver aus einem feuerfesten Material, das im Brennofen verteilt wird, bestäubt - siehe dazu die RU 730655 A. Diese Methode hat den wesentlichen Nachteil der Notwendigkeit der Erhitzung auf hohe Temperaturen, dazu kommen Probleme mit der Korrosion der Produktionsanlagen durch die Einwirkung schwefelhaltiger Gase, weiche wahrend des Erhitzungs-Prozesses aus der Granulatmasse ausströmen, und die Neutralisation dieser Gase am Ofenausgang nötig machen.
Eine weitere, schon seit langem bekannte Methode, Leicht-Füllmaterialien bzw.
Leichtzuschläge für Betone zu erstellen, besteht im Einsatz kohlenstoff-hältiger Rückstände aus der Metall-Industrie, wozu auf RU 2082688 A verwiesen sei. Hiebei erfolgen folgende Verfahrensschritte : Es werden 50 bis 85 Gew-% dehydratisierter Filterkuchen aus einem
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B. Hochofen-SchlackenstaubCalcinierung, gemahlener Kalkstein oder Dolomit, und 5 bis 10 Gew. % einer TonKomponente mit Wasser in einer Menge als Rest auf 100 Gew-% zu einer Grund-Masse vermischt. Dieser Mischung kann ein Plastifikator, wie z. B. Ligno-Sulfat, in einer Menge von etwa 1, 5 Gew. % zugesetzt werden. Die Grundmasse wird in Granulat-Teilchen übergeführt, welche dann getrocknet werden.
Dann folgt in oxidierender Atmosphäre ein mehrstufiger Prozess, in folgender Weise : Im ersten Schritt erfolgt für 5 bis 15 min. eine Erhitzung auf Temperaturen im Bereich von 450 bis 600 C, dann in der zweiten Stufe eine 2- bis 4minütige Erhitzung auf 800 bis 1000 C. Die so vorbehandelten Granulat-Teilchen werden dann einem finalen thermischen Behandlungs-Schritt bei hohen Temperaturen von 1200 C unterworfen, wobei sie, gleichzeitig mit einem Pulver aus einem feuerfesten Material bestäubt werden.
Die so erhaltenen Granulatteilchen weisen an sich ausreichende Festigkeit, Dichte und Härte auf, um als Zuschlag- bzw. Füllmaterial für Betone dienen zu können. Die Granulat-Teilchen können in den Beton ohne Hilfsbindemittel eingebracht werden, denn sie haben die vorteilhafte Eigenschaft, dass sie sich in der entstehenden Masse gleichmässig verteilen lassen.
Die Nachteile dieser bekannten Methode der Inertisierung bestehen vor allem in der Dreistufigkeit des Erhitzungs-Prozesses in den hohen anzuwendenden Temperaturen für den Finalisierungs-Schritt und in der Verwendung einer oxidierenden Atmopshäre bei diesen hohen Temperaturen.
Das, wie beschrieben erhaltene Endprodukt ist infolge von Bläh-Vorgängen während der Verarbeitung etwas porös, was eine Folge von chemischen Oxidations-ReduktionsReaktionen und damit verbundenen Ausgasungs-Vorgängen ist. Die genannte porige Struktur der Teilchen kann ein längerfristiges Auslaugen toxischer Substanzen aus den Granulat-Teilchen nicht wirkungsvoll verhindern.
Hingewiesen sei weiters auf die DE 37 13 482 A 1, deren Gegenstand ein Verfahren zum umweltschonenden Beseitigen von in Müllverbrennungsanlagen entstehenden, schwermetallhaltigen Rückständen, wie Filterstaub, Schlacke od. dgl., ist und gemäss weichem im wesentlichen vorgesehen ist, dass ein Ton mit mindestens 10 Gew-% pulverförmigen und feinkörnigen Rückständen intensiv gemischt wird und dass die erhaltene Mischung zu Ziegeln od. dgl. geformt und bei üblichen Brenntemperaturen gebrannt wird. Als Brenntemperaturen sind dort Temperaturen im Bereich zwischen 700 und 14000C angegeben.
Die bei diesem bekannten Prozess gebildete, die Flugasche-Partikel einschliessende, gebrannte Ziegelmasse ist das Ergebnis eines ein Zusammensintern der Tonteilchen bewirkenden Brennprozesses, dessen Produkt, wie von üblichen Ziegeln bekannt, jedenfalls immer noch porös und daher wassersaugend ist und somit eine beträchtliche innere Oberfläche aufweist, welche letztlich für - im Fall von Flugasche-Inertisierung höchst
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unerwünschte - Auslaugungsvorgänge durch Bodenwässer od. dgl., zur Verfügung steht. Damit ist ein tatsächlich gegen Auslaugung sicheres Flugasche-Inertisat auch auf diese Weise nicht erreichbar.
Es wurde weiters versucht, die Temperaturen beim Brennvorgang so hoch einzustellen, dass der erwähnte Sinterprozess zu einer weitgehend nicht mehr porösen Masse, also etwa zu einer Gasbildung führt. Allerdings ist hiebei der entscheidende Nachteil des hohen Bedarfs an wertvoller Hochtemperatur-Wärmeenergie gegeben.
Bei diesem ganz wesentlichen und in Anbetracht der zu verarbeitenden Mengen durchaus ins Gewicht fallenden Nachteil setzt die vorliegende Erfindung eirf : Sie hat sich die Aufgabe gestellt, einen praktisch auslaugungs-sicheren Einschluss von Filter- bzw.
Flugaschen aus Verbrennungsanlagen für kommunalen Müll und/oder Klärschlamm und/oder Agrarabfälle od. dgl., in einer praktisch porenlosen Matrix zu erreichen, und dies bei vergleichsweise wesentlich herabgesetzten Temperaturen und infolgedessen unter eklatanter Reduktion der dafür benötigten Wärme-Energiemenge.
Es wurde gefunden, dass sich der gewünschte hohe Inertisierungsgrad bei der gleichzeitig angestrebten Erreichung eines wesentlich verminderten Energiebedarfs erzielen lässt, wenn die beim Inertisierungs-Prozess eingesetzten und nach dessen Durchführung erhaltenen und insbesondere selbst als Baustoff oder in Baustoffen der verschiedensten Art als Zuschlagstoff einsetzbaren Formkörper relativ klein dimensioniert sind, was für deren gleichmässige Durchhitzung bei ihrer Herstellung, insbesondere bei den oben genannten, relativ niedrigeren Temperaturen förderlich ist, und wenn das für den Einschluss der toxischen Flugasche-Partikel vorgesehene Matrixmaterial schon bei wesentlich unterhalb üblicher Keramik- und Glasbrenn-Temperaturen liegenden Temperaturen im wesentlichen in einen glasschmelzeartig dichten Zustand übergeht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein, wie eingangs erwähntes Verfahren zur Inertisierung von Flugaschen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass - in einem ersten Schritt (a) in einer ersten Stufe (a1), jeweils bezogen auf 100 Gew-%
Gesamtmenge, 40 bis 50 Gew-% Filter- bzw.
Flugasche mit 10 bis 20 Gew-% eines trockenen ersten Additivs (I) auf Basis eines feinteiligen, schmelzpunkt-senkenden, alkatireichen, silikatbildenden Gemisches oder silikatischen Materials mit Gehalten von
Alkali- und gegebenenfalls Erdalkalimetalloxiden, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid als wesentliche Komponenten trocken vermahlen, vermischt und/oder vermengt wird und die so erhaltene Grundmasse in einer zweiten Stufe (a2) mit 30 bis 40 Gew-% eines zweiten Additivs (II) auf Basis einer Mineralsäure-Komponente zu einer homogenen
Granulier-Masse vermischt, vermahlen und/oder vermengt wird, dass - in einem zweiten Schritt (b) diese Granulier-Masse in ein im wesentlichen sphäroide
Partikel aufweisendes "grünes" Granulat bzw.
in derartige Pellets übergeführt wird,
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- wonach sich als dritter Schritt (c) ein Entzug von Wasser aus den "grünen" Granulat-
Partikeln bzw. Pellets durch Trocknen bei erhöhter Temperatur anschliesst, dass - in einem vierten Schritt (d) die getrockneten Granulat-Partikel bzw. Pellets unter
Ausbildung einer glasschmelze-artigen, die Flugasche-Teilchen inertisierend satt ein- und umschliessenden Matrix-Phase auf Temperaturen bis maximal 950"C erhitzt werden, wonach - schliesslich als fünfter Schritt (e) ein Abkühlen des erhaltenen Granulates bzw. der erhaltenen Pellets auf Umgebungstemperatur erfolgt.
Es hat sich gezeigt, dass bei Einsatz der oben genannten Additive (I) und insbesondere (11) praktisch ein vollständiges und dichtes Ein- und Umschmelzen der mit toxischen Schwermetallen angereicherten Asche-Partikel mit einer rissfreien, glasartigen Matrixmasse, eventuell sogar unter chemischer Einbindung der gegen Auslaugung durch Wasser im Zustand vor der Erhitzung mit den genannten Additiven nicht gesicherten, toxischen Bestandteile der Flugasche erzielt werden kann.
Einen ganz wesentlichen Beitrag zur Senkung der Erhitzungs-Temperatur leistet das zweite Additiv (11) auf Basis der Säure-Komponente. Der hier zum Tragen kommende Chemismus ist noch nicht ganz aufgeklärt, es ist jedoch im wesentlichen davon auszugehen, dass es durch die Einwirkung der Säure-Komponente zu einer Art"saurem Aufschluss" kommt, welcher die Sauerstoffbrücken an der grossen Oberfläche der feinen Flugasche-Partikel aufbricht und sozusagen den Boden für die spätere chemische Bindung der Flugasche-Moleküle an das erste Additiv I im Zuge des Erhitzungs-Schrittes bereitet.
Aus diesem Grund ist für die Herstellung dieser Bindungen dann wesentlich weniger Energie nötig, was die erfindungsgemäss erreichbare wesentliche Herabsetzung der ErhitzungsTemperatur zur Folge hat.
Die erfindungsgemäss erhaltenen Granulate bzw. Pellets zeichnen sich durch hohe Robustheit, hohe Oberflächen-Dichtheit und eine durchaus glasartige Oberfläche aus. Die Glasartigkeit und Glätte der Oberfläche vermindert die Benetzung durch Wasser und weiters jegliches Eindringen desselben, womit die Gefahr eines Herauslaugens toxischer Stoffe aus den Pellets in höchstem Masse über lange Zeiträume hinweg vermieden ist.
Die erhaltenen Granulate sind weiters tatsächlich nicht toxisch, sie können also für lange Zeit, ohne irgendwelche Schäden in der Umwelt zu-verursachen, selbst als Baustoffe oder in Baustoffen und weiters als praktisch universale Füll-und Zuschlagsmaterial für Verbund-Baustoffe verwendet werden.
Die erfindungsgemäss erhaltenen Partikel bzw. Pellets sind meist von dunkelbrauner bis dunkelgrauer Farbe, je nachdem, ob in den Ausgangs-Flugaschen z. B. eine Klärschlamm-Verbrennungsasche oder eine Hausmüll-Verbrennungsasche dominiert.
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Besonders günstig ist der Einsatz der erfindungsgemässen vorgesehenen Additive (I) und (11) in den im Anspruch 1 genannten Mengenverhältnissen in Relation zur Menge der eingesetzten zu inertisierenden Flugasche.
Um die Granulierung störungsfrei durchführen zu können, ist die Einschaltung eines Zwischen-Schrittes (bc) zwischen zweitem Schritt (b) und drittem Schritt (c), der ein "Einstäuben" der "grünen Pellets" umfasst, besonders bevorzugt, wozu auf den
Anspruch 2 verwiesen wird. Dieser Zwischen-Schritt bringt den weiteren Vorteil, dass sich beim Erhitzen der Pellets eine besonders dichte und glatte, gegen Auslaugung sichernde, glasschmelze-artige Oberflächenschicht auf denselben ausbildet. Die inneren Zonen der Pellets haben eher teilkristallinen Charakter. Die Menge des Bestäubungsmehls kann bis zu 20 Gew-%, bezogen auf die Gesamtmasse von Flugasche (n) und Additiv 1+11 betragen. Üblicherweise genügen Mengen im Bereich von 5 bis 15 Gew-%.
Was das für die angestrebte wesentliche Absenkung des Energiebedarfs beim Inertisierungsprozess durch Schmelzpunkts-Absenkung ebenfalls unterstützend wirkende erste Additiv ( !) betrifft, besteht es vorteilhafterweise im wesentlichen aus den aus dem Anspruch 3 hervorgehenden Komponenten innerhalb der dort angeführten Zusammensetzungs-Bereiche. Die Komponenten können in Form von Oxiden, Hydroxiden und Carbonaten als Mischoxide oder als Silikate, Silikoaluminate od. dgl., eingesetzt werden.
Durch den erfindungsgemässen Einsatz eines, günstigerweise selbst eine relativ niedrige Schmelztemperatur aufweisenden, innerhalb des Systems FlugascheMinerale/Additiv (I) und eben für sich selbst gleichzeitig auch schmelzpunkt-senkend wirksamen ersten Additivs (I) lässt sich eine satte Einbettung der Flugasche-Partikel in die Glas-Matrix, wie schon erläutert, unter Ausbildung chemischer und/oder koordinativer Bindungen zwischen den Additiv-Chemikalien bzw. -Mineralien und den FlugascheBestandteilen bzw. -Mineralien, und eine hochdichte Oberfläche bzw. Aussenhaut der einzelnen Granulat-Partikel bzw. Pellets erzielen. Dieses Additiv kann zu niedrigen Kosten aus jeweils lokal verfügbaren Rohstoffen oder aus Baustoffresten produziert werden.
Einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg des erfindungsgemässen Flugasche-Inertisierungs-Verfahrens steuert - wie oben ausgeführt-eines der das gemäss Anspruch 4 bevorzugt einzusetzende, fliessfähige, mehr oder weniger viskose zweite Additiv (11) in Form von verschiedenen sauren Lösungen und ihren Mischungen in verschiedenen, eher hohen Konzentrationen (20%-100%), insbesondere auf Basis von Beizoder Galvanik-Abwässern, bei.
Durch die Einwirkung der Säure kommt es zur Anregung und Ausbildung von-für eine der Knetbarkeit und Formgebung im nachfolgenden GranulerVorgang besonders förderlichen - OH-Gruppen an der Oberfläche der Flugasche und der Additiv (I)-Partikel, welche in den nachfolgenden Stufen der Trocknung und Erhitzung der Pellets für die erwähnte starke chemische Bindung der Komponenten untereinander sorgen können. Durch den Einsatz von schon gebrauchten Beizlaugen kann weiters ein
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wesentlicher Beitrag zur umweltschonenden Recyclisierung dieser ansonsten ebenfalls unangenehm zu entsorgenden Flüssigkeiten geleistet werden.
Eine weitere günstige Möglichkeit stellt der Einsatz von Schwefelsäure undloder
Phosphorsäure und/oder Salpetersäure als Additiv (11) gemäss Anspruch 5 dar, deren-insbesondere im Fall von Phosphor- und Schwefelsäure - höhere Viskosität zu einer guten Verarbeitbarkeit und Formgebung der Flugasche-Additiv-Mischungen bei der Bildung der Granulate bzw. Pellets beiträgt.
Was die eingesetzten Flugaschen betrifft, können dieselben günstigerweise sozusagen "sortenrein" oder als Gemische von Trinkwasseraufbereitungs-Rückstände-, Klärschlamm- und/oder Landwirtschaftsabfall-Verbrennungsaschen in den, aus dem Anspruch 6 hervorgehenden, an sich beliebigen Mengenverhältnissen eingesetzt werden.
Eine weitere Möglichkeit zu Granulaten der oben genannten guten Qualität zu gelangen, besteht darin, mindestens eine der im Anspruch 6 genannten Aschen mit einer aus einem Müll-oder Industrie-Abfall-Verbrennungsprozess stammenden Flug-Asche innerhalb der dem Anspruch 7 entnehmbaren Mengenverhältnissen als FlugascheKomponente einzusetzen. Als Industrie-Flugaschen kommen insbesondere solche aus Metall-Schmelzprozessen, aus der Zementindustrie od. dgl., in Frage.
Die, gemäss diesen Ansprüchen erhaltenen Granulate weisen hohe Härte an der Oberfläche, hohe Abriebfestigkeit und hohe mechanische Stabilität sowie weiters die angestrebte dichte Oberfläche auf und bieten somit hohe Sicherheit gegen ein Auslaugen durch Bodenwässer über lange Zeiträume hinweg.
Bezüglich des Granulier-Vorgangs ist zu bemerken, dass es günstig ist, bei Temperaturen innerhalb der dem Anspruch 8 zu entnehmenden Grenzen zu arbeiten. Wenn nämlich die Granulat-Teilchen während oder nach ihrer Zubereitung, also vor dem Trocknen auf Temperaturen von über 60 C erhitzt werden, kann es zu einem betriebsstörenden Zusammenbacken derselben kommen.
Sowohl, was die Erhitzung als auch die Lagerung bzw. Deponierung der erfindungsgemäss verglasten Flugaschen betrifft, haben sich Partikel bzw. Pellet-Grössen der im Rahmen des neuen Verfahrens als Vorprodukt herzustellenden "grünen" Ausgangspellets, wie sie dem Anspruch 9 zu-entnehmen sind, als besonders günstig erwiesen.
Dies gilt, über Transport und Lagerung der letztlich erhaltenen Granulate hinaus, insbesondere für die mit dem tatsächlich inerten Granulat problemlos und nicht umweltschädigend zu bewerkstelligen Verfüllungen im Landschaftsbau, im Rahmen von Tief-, Erd- und Grundbau und gegebenenfalls bei der Produktion von BaumaterialFormkörpem, wie z. B. Bau-und Pflastersteinen, Bauelementen, Fassadenelementen, Fertigteilen od. dgl.
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Was die Trocknung der grünen Pellets unter Vermeidung der Entstehung grösserer Mengen von Ausschuss-Pellets betrifft, hat sich eine eher vorsichtige TrocknungsTechnologie im Rahmen des Anspruchs 10 auf die dort angegebenen maximalen Restfeuchte-Werte bewährt. Die Trocknung erfolgt beispielsweise in einem Trommeltrockner. Versuche, den dort genannten Trocknungsgrad, also eine Trocknung auf höchstens 2 % nicht einzuhalten, führen dazu, dass die Partikel im Ofen infolge eines zu raschen Verdampfens des Wassers bersten können. Eine Trocknung der Teilchen bei unter 105 C verlängert den Trocknungszyklus unnötig, eine Trocknung bei über 150 C geht zu rasch vor sich und führt zu Defekten in den Teilchen.
Der jeweils vorgesehene End-Feuchtegrad im Trocknungsprozess kann in günstiger Weise auch eventuelle Probleme bei der dann folgenden zweistufigen Erhitzung der Granulatteilchen, wie z. B. Rissbildung, Aufplatzen und/oder Bruch, weitgehend vermeiden helfen. Was den wesentlichen Schritt der Erhitzung der vorerst "grünen" Granulat-Teilchen bzw. Pellets zur Bildung der die toxischen Flugaschepartikel auslaugungsdicht umschliessenden, glasartigen Matrixmasse betrifft, so haben sich siehe Anspruch 11-dafür Temperaturen, welche maximal 950 C betragen, überraschenderweise als vollkommen ausreichend erwiesen.
Diese für eine SchmelzeInertisierung niedrigen Temperaturen reichen für deren Vollständigkeit völlig aus, und bringen-insbesondere in Hinblick auf die zu verarbeitenden grossen Mengen - den ganz wesentlichen Effekt der Einsparung wertvoller Primär-Hochtemperatur-Wärmeenergie mit sich.
Zur günstigsten Aufheizgeschwindigkeit der getrockneten Pellets in der Erhitzungszone innerhalb eines Brennofens, wie z. B. eines Drehrohrofens, ist zu bemerken, dass hier infolge der hohen Thermoschock-Stabilität der "grünen" Pellets, wenn diese vorteilhafterweise gemäss Anspruch 10 getrocknet sind, praktisch keine Grenzen gesetzt sind. Aufheizgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 40 bis 60 C/min oder mehr sind in der Praxis anwendbar.
Die Zweistufigkeit des Erhitzungs-Prozesses gemäss Anspruch 11 hat sich auch als für die Bruchsicherheit der neuen Inertisat-Pellets besonders günstig erwiesen.
In der ersten Erhitzungs-Stufe (d1) wird vor allem das letzte freie und mineralisch gebundene Kristallwasser langsam ausgetrieben, womit-ein Bersten der Pellets vermieden wird, und es beginnt eine langsame Entwicklung von eventuell aus den Substanzen des Additivs (I) stammenden Gasen, sodass in der zweiten Erhitzungs-Stufe (d2) das dort einsetzende Zusammensintern der feinen Teilchen der Komponenten und dann die fortschreitende Verglasung der Masse zu den Pellets nicht mehr durch einen hohen Anfall von sich entwickelnden Gasen gestört werden können.
Bezüglich der Dauer der Erhitzung auf die für die bei den Prozessstufen (e1) und (e2) vorgesehenen Temperaturen gibt der Anspruch 12 im Detail näher Auskunft.
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Die Kühlung der fertiggestellten Granulate kann an sich sehr rasch erfolgen, sie sollte jedoch-siehe Anspruch 13-100"C/min nicht überschreiten.
Defekte, gebrochene und/oder Fehl-Dimensionen aufweisende Pellets, wie sie sowohl im dritten Verfahrensschritt (c), als auch nach vollendete fünften Verfahrensschritt (e), also nach der Hochtemperatur-Erhitzung anfallen können - siehe A n s p r u c h 14 können problemlos wieder in die erste Verfahrens-Stufe (a) der Mischung von Flugasche, Additiv (I) und Additiv (11) zurückgeführt und den dort miteinander zu vermischenden Komponenten einfach beigefügt werden.
Schliesslich bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung die "Verwendung der erfindungsgemäss erhaltenen Granulate bzw. Pellets gemäss Anspruch 15, welche zusammen mit einem, bevorzugt hydraulischen, Bindemittel zu Bausteinen, Bauteilen, Pflastersteinen u. dgl., verarbeitet werden können.
Es ist selbstverständlich günstig, innerhalb des Verfahrens für die Kontrolle des Fortgangs der Einzelprozesse bzw. Prozessschritte und der Misch- und Mengvorgänge in Hinblick auf homogene Verteilung der Komponenten und beispielsweise hinsichtlich der Bildung der trockenen Oberflächenschicht auf den "grünen" Pellets beim Bestäuben derselben mit dem Additiv (I)-Pulver Sorge zu tragen.
Die unter Einsatz des neuen Verfahrens erhaltenen Flugasche-Inertisat-Granulate bzw. -Pellets zeichnen sich durch hohe mechanische Stabilität und Bruchfestigkeit im Bereich von 7-24 kg/Pellet aus. Ihre innere Oberfläche beträgt praktisch Null.
Die erfindungsgemässe Technologie ermöglicht den Erhalt eines Granulats mit einer praktisch der Eluatklasse I entsprechenden bzw. einer ansonsten noch besseren Qualität, weiche problemlos deren Einsatz im Baustoff-Sektor bzw. für Bauzwecke ermöglichen.
Während übliche thermische Inertisierungsverfahren für Flugaschen auf Basis einer Verglasungs-Technologie bei hohen Temperaturen von über 1150 C meist jedoch über 1200"C arbeiten und dafür ein spezifischer Wärmeenergieaufwand von mindestens 1, 0 MW/t oder mehr zu veranschlagen ist, liegen die typischen Werte des Wärmeenergiebedarfs bei der erfindungsgemässen Niedrigtemperatur-Verglasung der Flugaschen bei etwa 0, 3 bis 0, 4 MW/t.
Bei den bekannten Hochtemperatur-Einschlussverfahren für Flugaschen stellt weiters die Entwicklung von hochkorrosiven, Salzsäure-Tröpfchen enthaltenen Gasen ein grosses Problem dar, das beim erfindungsgemässen, bei niedrigen Temperaturen arbeitenden Verfahren nicht zum Tragen kommt.
Letztlich spielt neben der o. a. wesentlichen Einsparung an Wärmeenergie die hohe Reduktion der Deponiekosten, weiche heute für Flugaschen im Schnitt zwischen 120 und 150 EURO betragen, eine entscheidende Rolle.
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Durch die Beimischung des zweiten Additivs (11) wird die Temperatur, bei welcher die
Asche in eine glasähnliche Substanz transformiert wird, wie oben näher erläutert, zu den niederen Temperaturen hin abgesenkt.
Verschiedene zusätzliche Verbesserungen werden z. B. durch exotherme chemische
Reaktionen, und durch optimale Pellet-Grössen erreicht, sodass der spezifische Wärme-
Energie-Aufwand die oben genannten Beträge nicht übersteigt. Auch die
Aufarbeitungskosten werden wesentlich reduziert, was den gesamten Prozess ökonomisch begünstigt.
Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.
Beispiel 1
1. In einer Standard-Mischeinrichtung wurden die folgenden Komponenten in den folgenden Mengenverhältnissen miteinander zu einer homogenen Trockenmasse gemischt :
440 g (44 Gew. %) Flug-Asche aus der Klärschlamm-Verbrennungs-Anlage der Firma
Entsorgungsbetriebe Simmering (EBS) in Wien,
110 9 (11 Gew. %) Flug-Asche aus der Anlage der Firma EBS für die Verbrennung von städtischem Müll,
110 g 11 Gew. % einer silikatischen Komponente mit folgender Basis-
Zusammensetzung : Si02-51, 2 Gew-%, Ai203 -29, 2 Gew-%
Na20 -10, 5 Gew-%
CaO -8, 2 Gew-%.
Rest auf 100 Gew-% : K2O, MgO, Fe203 und gegebenenfalls noch andere
Metalloxide in geringen Mengen.
2. Die innig gemischte Grund-Masse wurde dann mit 330 g (33 Gew. %) einer
Abfallauge aus einer Stahlbeiz-Anlage auf das Basis von 312 g/t Schwefelsäure und einem Gehalt von 200 g/t Eisensulfat vermischt.
3. Durch fortgesetztes Rühren und Kneten wurde die Mischung zu einer Granuler-
Mischung mit hoher Homogenität verarbeitet.
4. Mit Hilfe einer Standard-Granulier-Einrichtung vom Trommel-Typ wurden bei einer
Temperatur von 55 bis 60 C Granulat-Teilchen mit einem mittleren Durchmesser im
Bereich von etwa 1, 8 cm hergestellt und danach mit dem oben unter 1. genannten das Additiv (I) bildenden silikat-hältigen Material in einer Menge von 0, 05 Gew-%, bezogen auf Granulat-Gesamt-Gewicht bestäubt.
5. Die bestäubten Granulat-Teilchen wurden in einem Trommel-Trockner bei einer
Temperatur von 110 C 30 min lang getrocknet.
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6. Danach wurde in einem Laboratoriums-Rotationsofen die thermische Behandlung der
Granulat-Teilchen, wie folgt, durchgeführt : Erhitzen auf 4900C während einer
Zeitdauer von 15 min und danach eine Erhitzung auf 910 für eine Zeitdauer von
10 min.
7. Danach werden die Teilchen bei einer Abkühlungs-Geschwindigkeit zwischen 80 und 60 C pro min auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Die so erhaltenen Teilchen haben die folgenden Merkmale : Grösse : 10-20 mm Durchmesser Dichte : 2, 1 g/cm3 Bruchfestigkeit 7-24 kg/Pellet Eiuat-Quaiität : Eiuat-Ktasse)
Was den Aufbau bzw. die Struktur der Inertisat-Pellets gemäss Beispiel 1 betrifft, lassen sich aufgrund von Röntgen-Phasenanalysen (CuKa) folgende Aussagen zu deren Phasen-Struktur machen :
EMI12.1
:AIPO4 (Aluminium-Phosphate) CaS04 (Gips) CaSiO3 (Calciumsilikat)
Die (Phasen-) Zusammensetzungen von Kern und Hülle der Pellets sind ähnlich.
Gewisse Differenzen lassen sich auf den doch wesentlichen Anteil von amorphem bzw. eben vitrifiziertem glasartigem Material in der Hülle der Pellets erklären.
Druckfestigkeits-Tests zeigen, dass Pellets mit Durchmessern von 12 bis 15 mm erst bei einer Belastung von 7-24 kg pro Pellet zerstört werden, wobei praktisch kein Staub, sondern nur verschieden grosse Splitter entstehen.
Strukturtests zeigten, dass die glasartige Pellet-Hülle eine Dicke im Bereich von etwa 0, 5 mm aufwies, wobei keine definierte Grenze zum teil-kristallinen Inneren der Pellets hin besteht./
Die Thermo-Differentialanalyse des Prozesses zeigt im Temperatur-Bereich zwischen 20 und 8500C die Existenz von zwei kleinen exothermen Peaks bei 132 C und 276"C und einen kleinen endothermen Peak bei 470"C. Keiner davon hat einen wesentlichen Einfluss auf die thermische Kapazität des Erhitzungsprozesses.
Vorweggenommen seien gleich hier die Ergebnisse der später noch näher erläuterten Toxizitäts-Tests an den Pellets mittels der Biotest-Methode auf Basis von granulierten Stier-Spermien : Der Test erbrachte einen Toxizitäts-Index von 88, 7, was satt
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innerhalb des Bereiches der Nicht-Toxizität liegt. Somit sind die neuen Flugasche-Inertisat- Pellets biologisch ungiftig.
Die folgende Tabelle 2 zeigt zur Orientierung die gemäss den verschiedenen Laugungs-Klassen für Landverfüllungen maximal zugelassenen Grenzwerte verschiedener toxischer Schwermetalle gemäss der österreichischen Deponieverordnung, weiters den Gehalt der im vorliegenden Beispiel 1 eingesetzten Misch-Asche und das Ergebnis des Eluat-Tests mit Wasser hinsichtlich der dabei ermittelten Konzentrationen der verschiedenen Schwermetalle im Eluat der gemäss Beispiel 1 hergestellten neuen Granulat-Partikel. Die Angaben beziehen sich auf mg Schwermetall pro kg Flugasche. Die Kolonne "Steine" gibt die Ergebnisse, welche an, unter Einsatz der Pellets des Beispiels 1 hergestelltem, zementgebundenen Stein-Material, z. B. für Pflasterungen, ermittelt wurden.
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Tabelle 2
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<tb>
<tb> Element <SEP> Elaut/Kl <SEP> IV <SEP> Eluat/KI <SEP> III <SEP> Éluat/KI <SEP> II <SEP> Elaut/KI <SEP> Flugasche <SEP> Pellets
<tb> Zn <SEP> 5,000 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 5,144 <SEP> 2,8
<tb> Pb <SEP> 3, <SEP> 000 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 925 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Cr <SEP> 5, <SEP> 000 <SEP> 20 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 139 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Fe <SEP> 20 <SEP> 151, <SEP> 200 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP>
<tb> Cu <SEP> 5, <SEP> 000 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 728 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Ni <SEP> 2, <SEP> 000 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 131 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Co <SEP> 500 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 84 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
Eluat-Klasse IV :
Massenabfalldeponien Eluat-Klasse 111 : Reststoffdeponien Eluat-Klasse 11 : Baurestmassdeponien Eluat-Klasse t : Bodenaushubdeponien Flugasche : Parameter der Flugasche aus der Müll-Verbrannungsanlage der
EBS, Wien Pellets : Parameter der Pellets, ermittelt im Labor für Untersuchung der
Umweltfaktoren der Abteilung für sanitär-epidemiologische Aufsicht des Gesundheitsministeriums der Russischen Föderation in St.
Petersburg.
Die aus der Tabelle 2 ersichtlichen Werte zeigen, dass die neuen Pellets voll der Eluat-Klasse I (Deponie-Klasse/landfill-class D) entsprechen, dass sie also problemlos für Recyclisat-Baumaterial einsetzbar sind.
Die folgende Tabelle 3 gibt die Ergebnisse von Wasser-Extraktions-Tests hinsichtlich des Schwermetallgehaltes im Extrakt wieder :
Vor der Unterschuchung wurden die Pellets mit Leitungswasser im Verhältnis 1 : 10 übergossen. Es wurde die Exposition für die ersten 24 Stunden untersucht. Alle Versuchsserien wurden kontrolliert. Als Ausgangswasser wurde Leitungswasser verwendet, das den Vorschriften der Sanitätsaufsicht für Trinkwasser 2. 1. 559-96, 2. 1. 4. 011-98 und der Staatliche Normvorschrift GOST R 51232-98 "Trinkwasser" entspricht.
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Tabelle 3 : Ergebnisse der Untersuchungen der chemischen Kennwerte (Reg.
Nr. 786)
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<tb>
<tb> Nr. <SEP> Bezeichnung <SEP> Masseinheit <SEP> Gehalt <SEP> im <SEP> Eluat <SEP>
<tb> Exposition <SEP> : <SEP> 24 <SEP> Stunden
<tb> Element <SEP> mg/dm3 <SEP> Kontrolle <SEP> : <SEP> Leitungswasser <SEP> Pellets <SEP> gemäss <SEP> Beispiel <SEP> 1
<tb> Zn-0, <SEP> 017 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Pb <SEP> < 0,025 <SEP> 0,030
<tb> Cr- < 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP>
<tb> Fe <SEP> < 0,05 <SEP> < 0,05
<tb> Cu <SEP> - <SEP> < 0, <SEP> 02 <SEP> 0, <SEP> 141 <SEP>
<tb> Ni <SEP> mgäqu/dm3 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP>
<tb> Co <SEP> mgäqu/dm3 <SEP> < 0, <SEP> 02 <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP>
<tb>
Die Untersuchungen hinsichtlich der Toxizität auf Spermien erfolgte an der gleichen Wasser-Extraktprobe aus den Pellets gemäss Beispiel 1, wobei folgende Resultate gefunden wurden :
Auftauungsvolumen :0,6/ erhältnis :Lösung-Stier-Sperma:0,4-0,1 Index : iT : 88, 7 Index : iS : 79, 9 (iT : akute Toxizität; (Haupt-Index) iS: verzögerte Toxizität) Durchschnittswert der Zeit der Beweglichkeit : Kontrolle : T mittel = 22, 9 Kwr = 6, 9 Extrakt :Tmittel=20,4Kvar=7,2 Integralwert der Beweglichkeit : Extrakt : Smital = 838,8 Kvar = 19,0
Im folgenden und in der Tabelle 4 sind die Ergebnisse von weiteren Untersuchungen bezüglich Toxizität zusammengefasst : Index iT. 88, 7 Mittelwert der Zeit der Beweglichkeit : Kontrolle: Tmittel = 22,9 Kvar = 6, 9 Extrakt : Tmital = 20,4 Kvar = 7, 2 Integralwert der Beweglichkeit : Kontrolle : Smital = 872,2 Kvar = 10,9 Extrakt : Smffiel = 696,6 Kvar = 19,0
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Tabelle 4 :
Versuchsdaten und Ergebnisse :
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<tb>
<tb> Zyklus <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> Nr. <SEP> 3 <SEP> Nr. <SEP> 4 <SEP> Nr. <SEP> 5 <SEP> Nr. <SEP> 11 <SEP> Nr. <SEP> 12 <SEP> Nr. <SEP> 13 <SEP> Nr. <SEP> 14 <SEP> Nr. <SEP> 15
<tb> 1 <SEP> 100 <SEP> 214 <SEP> 107 <SEP> 139 <SEP> 172 <SEP> 121 <SEP> 155 <SEP> 137 <SEP> 156 <SEP> 168
<tb> 2 <SEP> 136 <SEP> 136 <SEP> 136 <SEP> 123 <SEP> 147 <SEP> 116 <SEP> 123 <SEP> 88 <SEP> 134 <SEP> 135
<tb> 3 <SEP> 105 <SEP> 123 <SEP> 128 <SEP> 111 <SEP> 109 <SEP> 108 <SEP> 114 <SEP> 63 <SEP> 116 <SEP> 112
<tb> 4 <SEP> 97 <SEP> 112 <SEP> 121 <SEP> 96 <SEP> 86 <SEP> 95 <SEP> 77 <SEP> 47 <SEP> 94 <SEP> 77
<tb> 5 <SEP> 65 <SEP> 78 <SEP> 99 <SEP> 83 <SEP> 65 <SEP> 76 <SEP> 63 <SEP> 32 <SEP> 73 <SEP> 68
<tb> 6 <SEP> 43 <SEP> 65 <SEP> 81 <SEP> 64 <SEP> 53 <SEP> 58 <SEP> 47 <SEP> 24 <SEP> 60 <SEP> 54
<tb> 7 <SEP> 34 <SEP> 47 <SEP> 67
<SEP> 59 <SEP> 44 <SEP> 55 <SEP> 26 <SEP> 25 <SEP> 43 <SEP> 55
<tb> 8 <SEP> 23 <SEP> 36 <SEP> 54 <SEP> 45 <SEP> 32 <SEP> 46 <SEP> 25 <SEP> 11 <SEP> 33 <SEP> 36
<tb> 9 <SEP> 19 <SEP> 43 <SEP> 32 <SEP> 38 <SEP> 27 <SEP> 23 <SEP> 15 <SEP> 12 <SEP> 31 <SEP> 18
<tb> 10 <SEP> 17 <SEP> 29 <SEP> 27 <SEP> 25 <SEP> 26 <SEP> 18 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 20 <SEP> 17
<tb> 11 <SEP> 13 <SEP> 27 <SEP> 21 <SEP> 24 <SEP> 16 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 7 <SEP> 13 <SEP> 12
<tb> 12 <SEP> 11 <SEP> 16 <SEP> 18 <SEP> 17 <SEP> 19 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 5 <SEP> 7 <SEP> 9
<tb> 13 <SEP> 9 <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> 19 <SEP> 15 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 7
<tb> 14 <SEP> 6 <SEP> 12 <SEP> 14 <SEP> 16 <SEP> 11 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 4 <SEP> 9 <SEP> 8
<tb> Tmital <SEP> 20,3 <SEP> 23,8 <SEP> 23,9 <SEP> 24,2 <SEP> 22,5 <SEP> 21,6 <SEP> 19,7 <SEP> 18,1 <SEP> 21,3 <SEP> 21,
1
<tb> Smrttel <SEP> 748 <SEP> 952 <SEP> 980 <SEP> 859 <SEP> 822 <SEP> 754 <SEP> 690 <SEP> 470 <SEP> 795 <SEP> 774
<tb>
Auf Grund der am Toxizitäts-Analysator durchgeführten Untersuchungen nach der Methode des Biotests durch Anwendung von granuliertem Stier-Sperma als Testobjekt wird ersichtlich, dass der Wasserauszug aus den Pellets aus verglaster Asche aus den Müllverbrennungsanlagen nach den Kennwerten der hohen Toxizität it = 88, 7 nicht toxisch ist (nicht toxisch : 70 < iT < 120).
Die methodologischen Anweisungen sind in der Publikation :"Biotests an Erzeugnissen aus Polymeren und anderen Stoffen" 1. 1. 037-95 erläutert.
Die obige Untersuchung auf Toxizität wurde im Stadtiaborzentrum für Staatliche sanitär-epidemiologische Aufsicht durchgeführt.
Die Ergebnisse der Tabellen zeigen eindeutig den erfindungsgemäss erreichbaren hohen Inertisierungsgrad. Auf die beschriebene Weise kann also eine völlig konventionelle und kostengünstige Verwendung der erfindungsgemäss erhaltenen Flugasche-Inertisat- Pellets bzw. Granulate im Bauwesen od. dgl. erfolgen, ohne dass die Gefahr einer Eluierung von toxischen Schwermetall-Verbindungen aus den Pellets durch Wässer und insbesondere Bodenwässer besteht.
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Beispiele 2 bis 8 :
Die folgende Tabelle 5 fasst die Ergebnisse der unter Einsatz verschiedener Additive und Flugaschen bei unterschiedlichen Bedingungen und Zusammensetzungs-Verhältnissen nach dem erfindungsgemässen Verfahrens erhaltenen inertisierten Flugasche-Granulate zusammen, wobei die Abkürzungen folgende Bedeutungen haben : Fe : FeSO in g/t K : Flugasche aus der Verbrennung von Klärschlamm T : Flugasche aus der Verbrennung von Trinkwasseraufbereitungs-Rückständen A : Flugasche aus der Verbrennung von Agrarabfall M : Flugasche aus der Verbrennung von Haushalts-Müll 1: Flugasche aus der Verbrennung von Industrie-Müll End-Temp : maximale Temperatur bei der Erhitzung der grünen Granulate MG : mittlere Grösse der Granulatteilchen in mm.
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Tabelle 5 :
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Additiv <SEP> I <SEP> Additiv <SEP> II <SEP> Flugasche, <SEP> Anteile <SEP> t <SEP> : <SEP> na <SEP>
<tb> Temp <SEP> MG <SEP> Eluat
<tb> Na20 <SEP> O2 <SEP> Al2O3 <SEP> CaO <SEP> Gew-% <SEP> Säure <SEP> %-Ig <SEP> Fe <SEP> Gew-% <SEP> K <SEP> T <SEP> A <SEP> M <SEP> Gew-% <SEP> C <SEP> cm <SEP> klasse
<tb> 1 <SEP> 10,5 <SEP> 51,2 <SEP> 29,2 <SEP> 8,2 <SEP> 11 <SEP> H2S04 <SEP> 60 <SEP> - <SEP> 33 <SEP> 80 <SEP> 20 <SEP> 55 <SEP> 890 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 51, <SEP> 0 <SEP> 29, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> Phosphor <SEP> 60 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> 60 <SEP> 30 <SEP> 10* <SEP> 47, <SEP> 5 <SEP> 900 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1/11 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 8,5 <SEP> 67,2 <SEP> 5,5 <SEP> 5,8 <SEP> 15,0 <SEP> H2SO4 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 32,2 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 52,
<SEP> 8 <SEP> 930 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> H2SO4 <SEP> 70-38, <SEP> 2 <SEP> 75 <SEP> 25 <SEP> 49, <SEP> 7 <SEP> 930 <SEP> 1,5 <SEP> II
<tb> 5 <SEP> 15 <SEP> 52 <SEP> 12 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 1 <SEP> H2S04 <SEP> 45 <SEP> 140 <SEP> 32, <SEP> 3 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 56, <SEP> 7 <SEP> 880 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> IIII <SEP>
<tb> 6 <SEP> 20, <SEP> 0 <SEP> H2S04 <SEP> 45 <SEP> 140 <SEP> 37, <SEP> 2 <SEP> 60 <SEP> 40 <SEP> 42, <SEP> 8 <SEP> 880 <SEP> 18 <SEP> 1 <SEP>
<tb> .
<SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP> 62 <SEP> 17 <SEP> 5,8 <SEP> 18,5 <SEP> H2SO4 <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 40,0 <SEP> 100 <SEP> 41, <SEP> 5 <SEP> 910 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 16,7 <SEP> 70,1 <SEP> 11,2 <SEP> 1,5 <SEP> 13,8 <SEP> H2SO4 <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 31,1 <SEP> 80 <SEP> 20 <SEP> 55, <SEP> 1 <SEP> 890 <SEP> 13 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 9 <SEP> 29,4 <SEP> 36,7 <SEP> 21,0 <SEP> 4,2 <SEP> 15,2 <SEP> Phosphar <SEP> 60 <SEP> - <SEP> 32,0 <SEP> 80 <SEP> 10 <SEP> 10** <SEP> 52, <SEP> 8 <SEP> 870 <SEP> 13 <SEP> 1 <SEP>
<tb>
*) Flugasche aus der Zementproduktion **) aus einem Elsen-Metallurgie-Ofen
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Anhand der Zeichnung wird das Verfahren gemäss der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 das Schema einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitenden Anlage und die Fig. 2 ein Blockschema mit der Darstellung der wesentlichen Energie- und Materialflüsse einer erfindungsgemäss arbeitenden Anlage :
Die in der Fig. 1 gezeigte Anlage 100 zur Inertisierung von Flugasche ist im Folgenden in die in ihr durchgeführten wesentlichen Verfahrensschritte eingeteilt :
Vorbereitung der Granulier-Mischung, auch "Pulpe" genannt :
Mit einem Transportmittel 01 angelieferte Flugasche 101 wird z.
B. auf Förderbändern od. dgl. zum Asche-Aufnahmebunker 1 transportiert und gelangt über eine Schnecken-Förderanlage, ebenso wie Additiv ()), ein silikat-basiertes Pulver und Additiv 11, eine Säurekomponente - jeweils angeliefert von einem weiteren Transportmittel 02-von den entsprechenden Behältern 21 und 22 als Materialflüsse 101 und 1+11 in einen Durchlaufmischer 3 und werden dort zu der etwa teigartige Konsistenz aufweisenden Granulier-Mischung, also zur "Pulpe" 102, gemischt.
Granulation und Aushärtung der Pellets :
Vom Durchlaufmischer 3 aus wird die Pulpe 102 dem Granulator 4 zugeführt, der mit einer Einrichtung 9,11 zur Ausscheidung von defekten und fehldimensionierten Granulat-Partikeln 106 verbunden ist. Von einem Behälter 5 mit Zufuhr-Einrichtung aus erfolgt die für die erreichbare Qualität der Pellets vorteilhafte Zufuhr von trockenem Additiv (I)-Mehl zur Bestäubung der Oberfläche der in der Granulier-Einrichtung 4 gebildeten grünen
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von deren Oberflächenschicht bzw. -haut in der Hitze.
Trocknung :
Das auf diese Weise vorbereitete "grüne" Granulat 103 gelangt von der Granulier-Einrichtung in eine Lagerkammer 6 und wird dann weiter in die Trocknungs-Einrichtung 7, wie z. B. ein Trommeltrockner, übergeführt, wo es zur Trocknung auf unter 2 Gew-% Feuchtegehalt einer Erhitzung auf Temperaturen von bis maximal 150 C ausgesetzt wird. Der grösste Teil der Feuchtigkeit entweicht dabei als Dampf D über eine Dampfabführung 70.
Hitzebehandlung :
Das aus dem Trommeltrockner 7 kommende, getrocknete Granulat 104 mit unter 2% Feuchtegehalt wird dann der Hitzebehandlung in einem Durchlauf-Ofen, bevorzugt Drehrohrofen 8, vorzugsweise bei einem spezifischen zweistufigen Temperaturverlauf und schliesslich bei End-Temperaturen von 870 bis 950 C in der letzten Temperaturstufe unterzogen. Nach gradueller Abkühlung, eventuell schon im Auslaufteil des Ofens 8 selbst, werden die erhaltenen gebrannten Granulat-Partikel bzw. Pellets 105 in eine Einrichtung zur
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Qualitätskontrolle 90 mit Partikelgrössen-Siebeinrichtung 9 transportiert. Die Gesamtdauer der eben beschriebenen thermischen Behandlung beträgt etwa 2 bis 3 Stunden.
Die Lagerung der intakten Pellets erfolgt in einem Pelletbunker 10. Defekte, gebrannte Granulat-Teilchen 106, üblicherweise nicht mehr als 5% der GranulatGesamtmenge, werden einem Mahlwerk 11 zugeführt, dort gemahlen und dann im feinteiligen Zustand zurück zum Durchlaufmischer 3 gefördert.
Schliesslich erfolgt der Abtransport der im Pelletbunker 10 zwischengelagerten, fertiggebrannten Inertisat-Pellets mittels Transportmittel 03.
Mit dem Buchstaben E sind in der Fig. 1 die gasförmigen Emissionen aus den verschiedenen Anlagenteilen, mit W die Wärme- bzw. Hitzezufuhr und mit S die Zufuhr von elektrischer Energie bezeichnet ; D steht, wie schon erwähnt, für den Dampfabzug.
Die Fig. 2 zeigt schematisch die Material- und Energiebilanz der einzelnen Schritte des erfindungsgemässen Flugasche-Inertisierungs-Verfahrens :
Hiebei stimmen die im Schema der Fig. 2 aufscheinenden Bezugszeichen und deren Bedeutung mit jenen zur Fig. 1 überein, wobei die Zahlen bei den leeren und bei den mit gewellter Füllung schwarzen oder gesprenkelten Pfeilen zur Quantifizierung der Materialströme bzw. Material-Teilströme in Tonnen pro Stunde dienen. Die graue Pfeilspitze zeigt die pro Stunde zugeführte Niedrigtemperatur-Wärmeenergie in Mcal/h und alle schwarzen Pfeilspitzen den Hochtemperatur-Wärmeenergie-Bedarf pro Stunde in kWh. In der Fig. 2 ist noch ein Behälter 160 für die Aufnahme von defekten Pellets 106 gezeigt, weiche nach Mahlung dann der Flugasche 101 zugemischt werden.