CS206237B1

CS206237B1 - Method of treating the refuse sludge

Info

Publication number: CS206237B1
Application number: CS684679A
Authority: CS
Inventors: Jiri Mikoda; Jan Fidler; Leon Vaverka; Jaroslav Beranek
Original assignee: Jiri Mikoda; Jan Fidler; Leon Vaverka; Jaroslav Beranek
Priority date: 1979-10-09
Filing date: 1979-10-09
Publication date: 1981-06-30

Description

, Vynález se týká způsobu zpracování odpadních vápenatých kalů z výroby sody Solvayovým způsobem.The invention relates to a process for the treatment of waste calcium sludge from soda production by the Solvay process.

Při výrobě, sody Solvayovým způsobem vznikají odpadní kal, které mají průměrné složení sušiny:During production, the soda ash process produces waste sludge having an average dry matter composition:

CaCO^ CaCO2 65,2 65.2 Ca(0H)₂ Ca (OH) ₂ 6,6 6.6 ^r2°3 ^r 2 ° 3 5,2 5.2 CaCl₂ +CaCl ₂ + NaCl NaCl 18,0 18.0 nerozp. insol. zbytek residue 4,0 4.0

tato sušina představuje v průměru 30 % hmot. celkové hmoty kalu. Zbytek je voda.this dry matter represents on average 30% by weight. total sludge mass. The rest is water.

Tyto kaly představují závažný ekologický problém. Při jejich současné likvidaci volnou skládkou pronikají zejména chloridové ionty do spodních vod, které se stávají hygienicky závadnými a chemicky agresivními. Zanedbatelný není ani zábor půdního fondu.These sludges represent a serious environmental problem. During their simultaneous disposal in a free landfill, chloride ions in particular penetrate into groundwater, which become harmful to health and chemically aggressive. Nor is the neglect of land resources.

206 237206 237

200 237200 237

Jako jediný schůdný způsob se doposud jevilo přepraoování těchto kalů na vápenaté hnojivo k neutralizaci překyselenýoh půd· K tomuto použití je nutno alespoň částečně odstranit vodorozpustné chloridy a odstranit převážnou část vody, aby produkt byl sohopen dlouhodobého skladování. Okazuje se, že pro zhruba půlroční skladovací dobu, která je dána trvalou produkcí kalu a sezónním vápněním půd je nutno, aby kal obsahoval méně než 3 % hmot. vody a Velikost částic byla pod 1 mm. Tohoto lze zatím dosáhnout bud přímým sušením odvodněného filtračního koláče spalinami v bubnové sušárně a následným drcením nebo míšením odvodněného kalu s kysličníkem vápenatým, kdy využitím hydratačního tepla při vzniku hydroxidu vápenatého doohází k odparu zbytkového obsahu vody a z větší části k samovolnému rozdružení kalu na praoh.So far the only viable method has been to reprocess these sludge to a lime fertilizer to neutralize the acidification of the soils. It has been found that for approximately six months of storage, which is due to the continuous production of sludge and seasonal liming of soils, the sludge must contain less than 3% by weight. water and particle size was below 1 mm. Meanwhile, this can be achieved either by directly drying the dewatered filter cake with a flue gas in a tumble dryer and then grinding or mixing the dewatered sludge with calcium oxide, where the use of hydration heat to produce calcium hydroxide vaporises the residual water content and largely spontaneously separates the sludge.

Pokud se při přímém sušení kalu používalo spalin z uhlí jako zdroj tepla, jeví se technologie z energetiokého hlediska jako únosná. Avšak vzhledem k nutným strojním investicím byly by náklady na výrobu takto vyrobeného hnojivá větší než náklady na získáni ekvivalentního uhličitanu vápenatého.If the flue-gas from coal was used as a heat source in the direct drying of the sludge, the technology appears to be acceptable from an energy point of view. However, due to the necessary machinery investment, the cost of producing the fertilizer so produced would be greater than the cost of obtaining the equivalent calcium carbonate.

Použití kysličníku vápenatého k dosušóvání kalu je ještě náročnější, nebol kromě komplikovaného strojního zařízení je nevýhodou to, že zhruba polovina vápníku obsaženého v hnojivu pochází z vápna, které bylo nutno nejdříve za vysokých energetiokýoh nároků vyrobit. Náklady na výrobu jsou výrazně větší než cena plynoucí z užitné hodnoty výrobku jako vápenatého hnojivá.The use of calcium oxide to finalize the sludge is even more difficult since, apart from the complicated machinery, the disadvantage is that about half of the calcium contained in the fertilizer comes from lime which had to be produced first under high energy requirements. The cost of production is significantly higher than the cost of the product's value as a calcium fertilizer.

V současné době se stává neúnosným spalování vysooe simatých paliv a to zejména nekvalitních hnědých uhlí bez jejich odsíření. Byla rozpracována metoda fluidního spalování vysoce- simatýoh, málo výhřevných uhlí při teplotách ooa 700 - 900 °C ve fluidní vrstvě, kdy doohází k téměř dokonalému spalování. Reakční podmínky umožňují při přídavku 1,2 - 1,5 násobku steohiometriokého množství uhličitanu vápenatého zachytit i více než 90 % veškeré uvolněné síry ve formě síranu vápenatého. Fluidní spalovací režim vyžaduje částice uhličitanu vápenatého o velikosti nad 0,1 mm. Takovéto spektrum částic lze získat buá mletím čerstvýoh vápenců nebo granulaoí praohovýoh podílů z vápenek. Bylo zjištěno, že při teplotě 900 °C a 1,5 násobném přebytku uhličitanu vápenatého vůči steohiometrii se v kompaktních částicích uhličitanu vápenatého o velikosti 0,3 mm a při době prodlevy částic adltiva 6-8 hodin zaohytí 90 % síry uvolněné při spalování. Použije-li se však k odsíření granulovaných praohovýoh podílů uhličtanu vápenatého, dojde za jinak stejnýoh podmínek k zachycení téhož množství síry při době podlevy částic adltiva přibližně 100 minut. Vezmeme-li v úvahu, že fluidní spalovací vrstva praouje obvykle jako ideální misič, vyplývá z toho zásadní výhodnost použití odslřovaoího adltiva s pórovitým charakterem jako jsou granule praohovýoh podílů uhličitanu vápenatého popsané v popisech vynálezů k autorským osvědčením č. 199 928 a č. 200 354. Nevýhodnost takového postupu však spočívá ve značné nákladnosti granulaoe vápencových prachů s pojidly.At present, it is becoming unbearable to burn highly simulated fuels, especially low-quality brown coal without desulphurization. The method of fluidized bed combustion of highly simulated, low calorific coal at temperatures of about 700 - 900 ° C in the fluidized bed was developed, where almost perfect combustion occurred. The reaction conditions make it possible to capture more than 90% of the total sulfur released in the form of calcium sulphate by adding 1.2-1.5 times the stoichiometric amount of calcium carbonate. The fluidized bed combustion mode requires calcium carbonate particles above 0.1 mm in size. Such a spectrum of particles can be obtained either by grinding fresh limestone or granular thresholds from limestone. It has been found that at 900 ° C and a 1.5-fold excess of calcium carbonate over steohiometry, 90% of the sulfur released by combustion is trapped in the compact calcium carbonate particles of 0.3 mm and the additive particle residence time is 6-8 hours. However, if desulphurized granulated calcium carbonate portions are used to desulfurize the same amount of sulfur, the same amount of sulfur will be trapped at an additive particle residence time of about 100 minutes. Taking into account that the fluidized bed combustion generally flows as an ideal mixer, the essential advantage of using a pore-type dehumidifying additive, such as the calcium carbonate slag fraction granules described in the inventive descriptions of author's certificates No. 199 928 and No. 200 354 The disadvantage of such a process, however, lies in the considerable cost of granulating the limestone powders with binders.

206 237206 237

Podstatně výhodnější než výše zmíněné způsoby zpracování odpadních vápenatých kalů a výhodnější než metoda odsiřování pomocí granulovaných prachových podílů se jeví způsob zpracování odpadních vápenatých kalů z výroby sody Solvayovým způsobem jako odsiřovací prostředek podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se odpadní vápenatý kal po vyprání chloridových iontů a odvodnění na obsah sušiny 40 až 75 % hmot. rozdruží na velikost částic 0,1 až 5 mm a dávkuje samostatně nebo spolu s uhlím do fluidního spalovacího prostoru o teplote 650 až 1000 °C.Substantially more advantageous than the aforementioned methods for treating waste calcium sludge and more preferred than the method of desulphurization using granulated dust fractions, the process for treating waste calcium sludge from soda production by the Solvay process seems to be desulphurizing agent according to the present invention. washing of chloride ions and dewatering to a dry matter content of 40 to 75 wt. It is crushed to a particle size of 0.1 to 5 mm and metered separately or together with coal into a fluidized bed combustion chamber at a temperature of 650 to 1000 ° C.

Vynález je založen na poznání a pochopení některých vlastností odpadních vápenatých kalů. Ukázalo se totiž, že příměsi v těohto kalech způsobují, že tyto kaly je možno zpracovat do soudržné formy peletizací, pokud se filtrační koláč obsahující zhruba 30 % hmot. vody nastrouhá či podrtí na částice okolo 2,5 mm. Pokud byla vrstva peletizovaných částic za teplot od 100 °C do červeného žáru promíchávána, došlo k odsušení vody, avšak jednotlivé částice se neslepovaly ani nerozpadávaly, naopak převážně vznikly pevné částice o velikosti zhruba 1 mm, s vysokým aktivním povrchem. Nejlepších výsledků se dosáhlo, když před peletizací byl rozdružený kal smíchán s uhelným prachem o velikosti částic do 1 mm. Další příměsi k vytváření pčrovitosti a soudržnosti peletizovaných částic jako je vodní sklo, škrob atd. se ukázaly zbytečné.The invention is based on the knowledge and understanding of some properties of waste calcium sludge. Indeed, it has been shown that the admixtures in these sludges cause these sludges to be processed into a coherent form by pelletizing if the filter cake contains about 30% by weight. of water is grated or crushed to particles around 2.5 mm. If the layer of pelletized particles was stirred at a temperature of 100 ° C to the red heat, water was dried, but the individual particles did not stick or disintegrate, but mostly formed solid particles about 1 mm in size with a high active surface. Best results were obtained when the separated sludge was mixed with coal dust up to 1 mm in size before pelletizing. Additional admixtures to create porosity and cohesiveness of pelletized particles such as waterglass, starch, etc. have proved unnecessary.

. Experimentálně bylo zjištěno, že částice kalu o velikosti 1,25 - 1,4 mm mají shod- ♦ nou reaktivnost s vápencem o velikosti částic 0,1 mm při stejné teplotě a koncentraci.. It has been experimentally found that sludge particles of 1.25 - 1.4 mm have the same reactivity with limestone of 0.1 mm at the same temperature and concentration.

Byla zjištěna následující závislost mezi dobou odsiřování a stupněm proreagování částic kalu při teplotš hoření 850 °CsThe following dependence was found between the desulfurization time and the degree of reaction of the sludge particles at 850 ° C.

60 minut 60 minutes 66,23 % 66.23% 120 minut 120 minutes 80,53 % 80.53% 240 minut 240 minutes 85,61 % 85.61%

Tyto doby jsou kratší než průměrná doba zdržení aditiv ve fluidní spalovací vrstvě, která je zhruba 10 hodin.These times are shorter than the average residence time of the additives in the fluidized bed, which is about 10 hours.

Výhodnost předkládaného vynálezu tedy spočívá ve využití a upotřebení odpadních vápenatých kalů jako laciná a účinné odsiřovací aditivum při fluidním spalování simých paliv.Thus, the advantage of the present invention resides in the use and utilization of waste lime sludge as a cheap and effective desulfurization additive in fluidized-bed combustion of mild fuels.

Jako optimální se jeví následující způsob zpracování odpadních vápenatých kalů podle vynálezu. Odpadní kaly se sedimentací v rybnících zahustí na 30 % hmot. obsahu sušiny. Například jeřábovým drapákem se takto zahuštěný kal dopraví do rozplavovací nádrže, kde se zbaví části chloridů a jako 15 $ní suspenze se čerpadlem dopraví na tlakové filtry opatřené případně promývací částí. Takto se získá filtrační koláč obsahující cca 70 %The following method of treating the waste calcium sludge according to the invention appears to be optimal. The waste sludge is thickened to 30% by weight in the ponds. dry matter content. For example, with a crane grab, the thickened sludge is conveyed to a deposition tank, where it is freed of part of the chlorides and, as a suspension of 15, is pumped to the pressure filters provided with a possibly washing part. This gives a filter cake containing about 70%

206 237 hmot* tuhé fáze, který se rozdrtí, resp. nastrouhá na částice s průměrnou velikostí okolo 2,0 mm. Takto rozdružený materiál se přímo dávkuje do hořící fluidní vrstvy o teplotě nejlépe Θ00 - 900 °C. V hořící fluidní vrstvě dochází k peletizaoi dávkovaného kalu a k reakoi siraýoh sloučenin s uhličitanem vápenatým a kysličníkem vápenatým z kalu.206 237 masses of solid phase, which is crushed, resp. grated to particles with an average size of about 2.0 mm. Such fragmented material is directly fed into the burning fluidized bed at a temperature of preferably Θ00 - 900 ° C. In the burning fluidized bed, the feed sludge is pelletized and the sulfur compounds are reacted with calcium carbonate and calcium oxide from the sludge.

Příklad provedeníExemplary embodiment

V teplárenském kotli se spalováním uhlí ve fluidní vrstvě při 840 °C a s tepelným výkonem 10 MW se spaluje hnědé uhlí o výhřevnosti 7 MJ/kg a obsahující 4 % hmot. síry.In a heating boiler with fluidized bed coal combustion at 840 ° C and with a heat output of 10 MW, brown coal with a calorific value of 7 MJ / kg and containing 4 wt. open.

Do kotle se kromě uhlí dávkuje 2,1 t/h rozdruženýoh odpadních vápenatých kalů z výrobny sody Solvayovým způsobem o velikosti částic zhruba 2 mm a vlhkosti coa 30 % hmot.In addition to coal, 2.1 t / h of separated soda waste sludge from a soda plant with a particle size of about 2 mm and a moisture content of about 30% by weight are fed into the boiler.

% oelkové síry obsažené v uhlí se při fluidním spalování zaohytí ve formě síranu vápenatého, který se spolu s popelem společně odvádí z kotle.% of the sulfur sulfur contained in the coal is captured in the form of calcium sulphate during fluidized-bed combustion, which together with the ash is discharged from the boiler.

Rozdružený kal pro odsiřování se získá filtrací a promytím koláče na kontinuálním tlakovém filtru PPAKM. Po rozdružení v bubnovém drtiči se stíranými stěnami se transportuje bez dalšího skladování volně ložený ze sodáray přímo k teplárenskému kotli.The split desulfurization sludge is obtained by filtration and washing the cake on a PPAKM continuous pressure filter. After separation in a drum crusher with wiped walls, it is transported in bulk from soda water directly to the heating boiler without further storage.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION

Process for processing waste sludge from soda production by the Solvay process to a desulfurization agent characterized in that the waste calcium sludge is washed with chloride ions and dewatered to a dry matter content of 40 to 75% by weight. It is crushed to a particle size of 0.1 to 5 mm and metered separately or together with coal into a fluidized bed combustion chamber at a temperature of 650 to 1000 ° C.