CZ202133A3 - Method of decontaminating hazardous substances from solid materials - Google Patents
Method of decontaminating hazardous substances from solid materials Download PDFInfo
- Publication number
- CZ202133A3 CZ202133A3 CZ202133A CZ202133A CZ202133A3 CZ 202133 A3 CZ202133 A3 CZ 202133A3 CZ 202133 A CZ202133 A CZ 202133A CZ 202133 A CZ202133 A CZ 202133A CZ 202133 A3 CZ202133 A3 CZ 202133A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- decontamination
- autoclave
- water vapor
- temperature
- solid
- Prior art date
Links
- 239000011343 solid material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 3
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 17
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 7
- 241001120493 Arene Species 0.000 description 6
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 6
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 5
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008380 degradant Substances 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů probíhá tak, že do je vložena kontaminovaná pevná látka, autokláv je poté hermeticky uzavřen a do hermeticky uzavřeného autoklávu je přivedena vodní pára o teplotě 80 až 372 °C a tlaku 0,01 až 30 MPa, přičemž vodní pára začne penetrovat a prohřívat kontaminovanou pevnou látku do dosažení její maximální vlhkosti, kdy za pomocí vzniklého přetlaku uvnitř pevné kontaminované látky jsou kontaminanty spolu s vodní párou odváděny na povrch pevné látky a postupně dispergovány ve vodní páře v prostředí autoklávu, přičemž následně je vodní pára spolu s kontaminanty odváděna mimo autokláv.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials takes place in such a way that a contaminated solid substance is inserted into the autoclave, the autoclave is then hermetically sealed, and steam at a temperature of 80 to 372 °C and a pressure of 0.01 to 30 MPa is introduced into the hermetically sealed autoclave, while water the steam begins to penetrate and heat the contaminated solid substance until it reaches its maximum humidity, when with the help of the overpressure created inside the solid contaminated substance, the contaminants together with the water vapor are removed to the surface of the solid substance and gradually dispersed in the water vapor in the autoclave environment, while subsequently the water vapor together with contaminants removed outside the autoclave.
Description
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálůMethod of decontamination of hazardous substances from solid materials
Oblast technikyField of technology
Technické řešení vynálezu se týká způsobu odstraňování toxických organických látek nebo těkavých anorganických látek zejména ze skupiny polychlorovaných bifenylů, polycyklických aromatických uhlovodíků, arenů, alifatických sloučenin a vázaných těžkých kovů z pevných materiálů.The technical solution of the invention relates to the method of removing toxic organic substances or volatile inorganic substances, especially from the group of polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons, arenes, aliphatic compounds and bound heavy metals from solid materials.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Z dosavadního stavu techniky je známo několik způsobů odstranění nebezpečných látek z pevných materiálů. Jedním z nich je spalování odpadního materiálu za vysoké teploty, avšak tento způsob je jednak velmi energeticky náročný a dále při spalování vznikající škodliviny unikají do ovzduší. Při spalování odpadů, obsahujících organické chlorované uhlíky mohou dokonce vznikat vysoce škodlivé látky, jako jsou např. dioxiny. Nevýhodou tohoto technického řešení je také to, že spolu s nebezpečnými látkami jsou spáleny kontaminované nosiče těchto nebezpečných látek, jsou-li organického původu, například dřevo.Several methods of removing hazardous substances from solid materials are known from the prior art. One of them is the incineration of waste material at high temperatures, but this method is very energy-intensive, and the harmful substances produced during combustion also escape into the air. When burning waste containing organic chlorinated carbons, highly harmful substances such as dioxins can even be produced. The disadvantage of this technical solution is also that contaminated carriers of these dangerous substances, if they are of organic origin, for example wood, are burned together with dangerous substances.
U anorganických látek je potom dekontaminovaný zbytek po spalování vesměs tepelně přeměněn natolik, že není možné jeho opětovné použití. Dalším způsobem je odstranění škodlivých látek zahřátím kontaminovaného materiálu na teplotu, při které se kontaminanty odpaří, jejich páry jsou odvedeny do kondenzátoru, kde dojde k jejich zkapalnění. Variantně tento způsob dekontaminace popisují technická řešení podle US 5230167 A, US 5514286 A, CZ PV 1996-3781 A3, CZ 5751 Ul, CZ PV 2003-2717 A3 a CZ PV 2004-609 A3.In the case of inorganic substances, the decontaminated residue after incineration is mostly thermally transformed to such an extent that its reuse is not possible. Another method is to remove harmful substances by heating the contaminated material to a temperature at which the contaminants evaporate, their vapors are led to a condenser where they are liquefied. Alternatively, this method of decontamination is described in technical solutions according to US 5230167 A, US 5514286 A, CZ PV 1996-3781 A3, CZ 5751 Ul, CZ PV 2003-2717 A3 and CZ PV 2004-609 A3.
Nevýhodou těchto technických řešení je dekontaminace při teplotách, kde díky přítomnosti kyslíku nebo vzduchu dochází k oxidaci materiálů, popřípadě se vázaný kyslík uvolňuje do atmosféry dekontaminačního zařízení. Při dekontaminaci organických tuhých látek, zejména dřeva dochází k zuhelnatění dekontaminované hmoty, popřípadě k jejímu vznícení. Další nevýhodou těchto technických řešení je nutnost pozvolného chlazení dekontaminovaného materiálu, aby v případě organických materiálů nedošlo k jejich zahoření a nutnost odstranění veškerých plynných složek z prostoru dekontaminačního zařízení, aby při jeho ochlazování nedošlo ke kondenzaci plynu zpět na dekontaminovaný materiál.The disadvantage of these technical solutions is decontamination at temperatures where materials are oxidized due to the presence of oxygen or air, or bound oxygen is released into the atmosphere of the decontamination equipment. During the decontamination of organic solid substances, especially wood, charring of the decontaminated material or its ignition occurs. Another disadvantage of these technical solutions is the necessity of gradual cooling of the decontaminated material, so that, in the case of organic materials, they do not catch fire, and the necessity of removing all gaseous components from the space of the decontamination device, so that during its cooling, gas does not condense back onto the decontaminated material.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do autoklávu je vložena kontaminovaná pevná látka, autokláv je poté hermeticky uzavřen a do hermeticky uzavřeného autoklávu je přivedena vodní pára o teplotě 80 až 372 °C a tlaku 0,01 až 30 MPa. Vodní pára začne penetrovat a přehřívat kontaminovanou pevnou látku v celém jejím objemu. Teplota pevného materiálu zůstane na stejné úrovni jako teplota vodní páry, tak dlouho dokud obsah zvlhčeného kontaminantu spolu s vodní párou bude vyšší než vlhkost nasyceného dekontaminovaného materiálu. Tento efekt způsobí přetlak uvnitř pevného materiálu a způsobí odvod kontaminantu spolu s vodní párou na povrch pevné látky. Kontaminanty jsou následně dispergovány ve vodní páře a díky tepelné setrvačnosti pevného materiálu, která je vždy vyšší než tepelná setrvačnost vodní páry, zůstávají kontaminanty ve vznosu vodní páry, až do vyrovnání teploty vodní páry a kontaminované pevné látky. Vodní páraje spolu s rozptýlenými kontaminanty odváděna mimo autokláv.The mentioned disadvantages are eliminated by the method of decontamination of dangerous substances from solid materials, according to the present invention, the essence of which is that a contaminated solid substance is placed in an autoclave, the autoclave is then hermetically sealed, and steam at a temperature of 80 to 372 ° is introduced into the hermetically sealed autoclave C and a pressure of 0.01 to 30 MPa. Water vapor begins to penetrate and superheat the contaminated solid throughout its volume. The temperature of the solid material will remain at the same level as the temperature of the water vapor as long as the wetted contaminant content along with the water vapor is higher than the moisture content of the saturated decontaminated material. This effect creates an overpressure inside the solid and causes the contaminant to be drawn along with the water vapor to the surface of the solid. Contaminants are subsequently dispersed in the water vapor and due to the thermal inertia of the solid material, which is always higher than the thermal inertia of the water vapor, the contaminants remain in the water vapor until the temperature of the water vapor and the contaminated solid are equalized. The water vapor together with the dispersed contaminants is drained outside the autoclave.
- 1 CZ 2021 - 33 A3- 1 CZ 2021 - 33 A3
Je výhodné, aby vodní pára spolu s dispergovanými kontaminanty byla z autoklávu odváděna přes výměník tepla, kde dochází k její kondenzaci, přičemž kontaminanty jsou z kondenzátu odstraněny pomocí filtrace a/nebo ultrafiltrace a/nebo reverzní osmózy a/nebo deemulgace.It is preferred that the water vapor together with the dispersed contaminants is removed from the autoclave through a heat exchanger where it condenses, while the contaminants are removed from the condensate by filtration and/or ultrafiltration and/or reverse osmosis and/or deemulsification.
Je účelné, aby při ukončení dekontaminačního procesu byl v autoklávu vytvořen podtlak -0,01 až -0,6 MPa, nejvýhodněji pomocí vývěvy, čímž je zamezeno oxidaci již dekontaminované pevné látky a pevná látka se vlivem tepelné setrvačnosti rovněž vysuší, například při dekontaminaci dřeva.It is expedient that, at the end of the decontamination process, a negative pressure of -0.01 to -0.6 MPa is created in the autoclave, most preferably by means of a vacuum cleaner, which prevents oxidation of the already decontaminated solid substance and the solid substance also dries due to thermal inertia, for example during wood decontamination .
Dokonalý prostup vodní páry pevnou látkou je definován strukturou dekontaminované látky, teplotou potřebnou pro uvolnění kontaminantů atermicko-tlakovou křivkou vodní páry.The perfect penetration of water vapor through a solid substance is defined by the structure of the decontaminated substance, the temperature required for the release of contaminants by the athermal-pressure curve of water vapor.
Tento způsob dekontaminace je velmi šetrný k dekontaminovanému pevnému materiálu, jelikož vodní pára velmi účinně penetruje a uvolňuje kontaminanty i při nižších teplotách, než je teplota výparu kontaminantů a retenční schopnost páry je dostatečná k tomu, aby se vodní pára nemusela kontinuálně odvádět v průběhu dekontaminace.This method of decontamination is very gentle on the decontaminated solid material, as water vapor very effectively penetrates and releases contaminants even at lower temperatures than the contaminant vapor temperature, and the retention capacity of the vapor is sufficient so that water vapor does not have to be continuously removed during decontamination.
Další nespornou výhodou tohoto technického řešení je možnost rychlé a efektivní regulace tlaku a teploty vodní páry v prostoru autoklávu a tím dosažení optimální termicko-tlakové křivky pro konkrétní dekontaminovaný pevný materiál. Vodní pára obsahující dispergované nebezpečné látky je po dekontaminaci z prostředí autoklávu odváděna přes výměník tepla do akumulační nádrže, odkud je následně vedena na technologii filtrace a/nebo ultrafiltrace a/nebo reverzní osmózy a/nebo deemulgace a je upravena zpět na parametry napájecí vody vhodné k opětovné výrobě páry.Another indisputable advantage of this technical solution is the ability to quickly and effectively regulate the pressure and temperature of the water vapor in the autoclave space and thereby achieve the optimal thermal-pressure curve for a specific decontaminated solid material. After decontamination from the autoclave environment, the water vapor containing dispersed dangerous substances is removed via a heat exchanger to a storage tank, from where it is subsequently led to the technology of filtration and/or ultrafiltration and/or reverse osmosis and/or deemulsification and is adjusted back to feed water parameters suitable for steam generation again.
Další výhodou je rovněž skutečnost, že při dekontaminaci například betonových dílů při použití vysokotlaké přehřáté páry dochází vedle vlastní dekontaminace pevného materiálu i kjeho rozpojování, tj. zdrobnění až na stavební suť a takto ošetřený dekontaminovaný beton se již nemusí dále drtit, stačí jej pouze vytřídit na požadované frakce. Při dekontaminaci zemin, kameniva, ocelárenských a vysokopecních strusek pomocí vodní páry v autoklávu je možné mimo nebezpečných látek dispergovaných ve vodní páře rovněž odstranit i prachové částice, produkty silikátových, železnatých, manganatých, vápenatých a síranových degradantů. Při dekontaminaci dřeva lze rovněž velmi šetrně postupně uvolňovat nebezpečné látky proudící přehřátou párou střídající se v časovém intervalu se sytou párou, čímž je dekontaminované dřevo opětovně využitelné.Another advantage is also the fact that during the decontamination of, for example, concrete parts using high-pressure superheated steam, in addition to the actual decontamination of the solid material, it is also separated, i.e. reduced to construction debris, and decontaminated concrete treated in this way does not need to be further crushed, it is only necessary to sort it into desired fraction. When decontamination of soils, aggregates, steel and blast furnace slags using steam in an autoclave, it is possible to remove dust particles, products of silicate, iron, manganese, calcium and sulfate degradants in addition to hazardous substances dispersed in steam. When decontamination of wood, it is also possible to very carefully gradually release dangerous substances flowing with superheated steam alternating with saturated steam at intervals, which makes the decontaminated wood reusable.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Příklad 1Example 1
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že do autoklávu je příkladně vložena demoliční cihlo-betonová suť po demolici průmyslového objektu obsahující kontaminanty na bázi polychlorovaných bifenylů, póly cyklických aromatických uhlovodíků a arenů. Autokláv je uzavřen a suť je zahřívána podle níže uvedené teplotní křivky.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials according to the present invention consists in the fact that, for example, demolition brick-concrete debris after the demolition of an industrial building containing contaminants based on polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons and arenes is inserted into the autoclave. The autoclave is closed and the debris is heated according to the temperature curve below.
Vzhledem k tomu, že pro tento druh materiálu je nutná agresivní penetrace vodní páry do směsného dekontaminovaného materiálu, je rychlost nasycování autoklávu přehřátou párou vysoká, a maximum teploty 112 do 218 °C nastává v intervalu 135 až 225 minut.Since this type of material requires aggressive penetration of water vapor into the mixed decontaminated material, the rate of saturation of the autoclave with superheated steam is high, and the maximum temperature of 112 to 218 °C occurs in the interval of 135 to 225 minutes.
Pevná látka, demoliční cihlo-betonová suť, která je již natemperována v celém objemu, je postupně nahřívána do 206 °C, kde je provedena vizuální kontrola kondenzátu vzniklého při nahřívání vnitřního prostou autoklávu. Poté je teplota zvýšena na 212 °C, kde nastává fáze termické výdrže do 180té minuty a poté je provedeno další zvýšení teploty na 218 °C, aby byl vytvořen maximální přetlak v pórech dekontaminovaného materiálu. Poté je již zahájena sestupná termická fáze, kdy jeThe solid substance, the demolition brick-concrete rubble, which is already tempered in its entire volume, is gradually heated to 206 °C, where a visual inspection of the condensate formed during the heating of the internal plain autoclave is carried out. After that, the temperature is increased to 212 °C, where the phase of thermal endurance occurs until the 180th minute, and then a further temperature increase to 218 °C is carried out in order to create a maximum overpressure in the pores of the decontaminated material. After that, the descending thermal phase is already started, when it is
-2CZ 2021 - 33 A3 vodní pára odváděna do výměníku tepla. Rychlost poklesu teploty vodní a tlaku vodní páry, ve kterém je dispergován kontaminant je dána měřením teploty dekontaminované směsné stavební suti.-2CZ 2021 - 33 A3 water vapor discharged to the heat exchanger. The rate of decrease in water temperature and water vapor pressure in which the contaminant is dispersed is determined by measuring the temperature of the decontaminated mixed construction debris.
Graf 1 - Termická a tlaková křivka pro dekontaminaci stavební suti smíšenéGraph 1 - Thermal and pressure curve for decontamination of mixed construction debris
Tabulka 1 - Data pro dekontaminaci stavební suti smíšenéTable 1 - Data for decontamination of mixed construction debris
Příklad 2Example 2
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů příkladně betonové záchytné jímky obsahující kontaminanty na bázi polycyklických aromatických uhlovodíků, alifatických uhlovodíků a arenů, podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že do autoklávu je vložen kusový beton, kterýje zahříván podle níže uvedené teplotní křivky atabulky. Vzhledem k tomu, že je nutná agresivní penetrace vodní páry do struktury hmoty a pro jejímu rozpojení, je rychlost nasycování autoklávu přehřátou párou vysoká. V tomto teplotně tlakovém režimu je nutné počítat i s chemickými reakcemi slínkových minerálů cementového pojivá, které rekrystalizací při vysokých teplotách zvyšují svůj objem a přispívají k dezintegraci materiálu.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials, for example, concrete catch basins containing contaminants based on polycyclic aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons and arenes, according to the present invention consists in the fact that lump concrete is placed in the autoclave, which is heated according to the temperature curve and table below. Due to the fact that aggressive penetration of water vapor into the structure of the mass is required and for its separation, the rate of saturation of the autoclave with superheated steam is high. In this temperature-pressure regime, it is also necessary to take into account the chemical reactions of the clinker minerals of the cement binder, which, by recrystallization at high temperatures, increase their volume and contribute to the disintegration of the material.
Pokud jsou v betonovém masivu armovací kovové materiály, nemají prakticky vliv na vlastní dekontaminaci a dochází k jejich oddělení od betonové hmoty vlivem jejich tepelné roztažnosti. Maximum teploty nastává v intervalu 135 až 190 minut.If there are reinforcing metal materials in the concrete massif, they practically have no effect on their own decontamination and their separation from the concrete mass occurs due to their thermal expansion. The maximum temperature occurs between 135 and 190 minutes.
-3 CZ 2021 - 33 A3-3 CZ 2021 - 33 A3
Pevná látka, betonová záchytná jímka, která je již natemperována v celém objemu, je postupně nahřívána do 218 °C, kde je provedena vizuální kontrola kondenzátu vzniklého při nahřívání vnitřního prostou autoklávu. Poté je teplota zvýšena na 226 °C, kde nastává fáze termické výdrže do 195té minuty. Maximální teplota 226 °C je volena z toho důvodu, aby došlo nejen k vytvoření maximálního přetlaku ve struktuře dekontaminovaného materiálu, ale také vyvázání chemicky vázané vody ve slínkových minerálech při jeho fázových přeměnách a rekrystalizaci. Sestupná termická fáze je volena jako maximálně rychlá, s ohledem na technické možnosti výměníku tepla, ve kterém pára kondenzuje.The solid substance, the concrete catch basin, which is already tempered in its entire volume, is gradually heated to 218 °C, where a visual inspection of the condensate formed during the heating of the inner plain autoclave is performed. Then the temperature is increased to 226 °C, where the thermal endurance phase occurs until the 195th minute. The maximum temperature of 226 °C is chosen for the reason that not only the maximum overpressure is created in the structure of the decontaminated material, but also the binding of chemically bound water in the clinker minerals during its phase transformations and recrystallization. The descending thermal phase is chosen as maximally fast, taking into account the technical capabilities of the heat exchanger in which the steam condenses.
Při takto rychlém poklesu teploty a tlaku není nutné měřit teplotu v dekontaminovaném materiálu, ke kondenzaci páry vzhledem k vysoké tepelné setrvačnosti betonu nedochází.With such a rapid drop in temperature and pressure, it is not necessary to measure the temperature in the decontaminated material, steam condensation does not occur due to the high thermal inertia of the concrete.
Graf 2 - Termická a tlaková křivka pro dekontaminaci hutného betonuGraph 2 - Thermal and pressure curve for decontamination of dense concrete
Tabulka 2 - Data pro dekontaminaci hutného betonuTable 2 - Data for decontamination of dense concrete
Příklad 3Example 3
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů příkladně směsi jílu, zemin a kameniva po demolici retenční jímky na ropné produkty obsahující kontaminanty na bázi polychlorovaných bifenylů, polycyklických aromatických uhlovodíků, arenů, alifatických sloučenin, a vázaných těžkých kovů, podle předloženého vynálezu, spočívá v tom, že do autoklávu je vložena uvedená směs, která je zahřívána podle níže uvedené teplotní křivky a tabulky. Rychlost napouštění vodní páry a zvyšování tlaku v autoklávu je pozvolná, aby nedošlo ke vznosu prachových částic dekontaminovaného materiálu do prostoru autoklávu, s výhodou se použije nasycená pára, která kondenzuje ve struktuře kontaminovaného materiálu a smáčí jej.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials, for example a mixture of clay, soil and aggregate after the demolition of a retention pit for petroleum products containing contaminants based on polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons, arenes, aliphatic compounds, and bound heavy metals, according to the present invention, consists in that the specified mixture is placed in the autoclave and is heated according to the temperature curve and table below. The rate of filling with water vapor and increasing the pressure in the autoclave is gradual, so that dust particles of the decontaminated material do not rise into the autoclave space, preferably saturated steam is used, which condenses in the structure of the contaminated material and wets it.
-4CZ 2021 - 33 A3-4CZ 2021 - 33 A3
Po dosažení maximální teploty a tlaku je udržována poměrně dlouhá termická výdrž a také sestupná teplotní fáze je pozvolná, opět s ohledem k možnému vznosu prachových částic do prostoru autoklávu.After reaching the maximum temperature and pressure, a relatively long thermal endurance is maintained and the downward temperature phase is also gradual, again with regard to the possible rise of dust particles into the autoclave space.
Vzhledem k vysoce porézní struktuře dekontaminovaného materiálu je uvolnění kontaminantů a jejich dispergace, případně kondenzace v prostředí přehřáté vodní páry rychlejší, než u materiálů s vysokou objemovou hmotností s malým množstvím pórů.Due to the highly porous structure of the decontaminated material, the release of contaminants and their dispersion or condensation in the environment of superheated water vapor is faster than in materials with a high bulk density with a small amount of pores.
Graf 3 - Termická a tlaková křivka pro dekontaminaci zemin, strusek, kamenivaChart 3 - Thermal and pressure curve for soil, slag, aggregate decontamination
Čas [min]Time [min]
Tabulka 3 - Data pro dekontaminaci zemin, strusek, kamenivaTable 3 - Data for soil, slag, aggregate decontamination
Příklad 4Example 4
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů příkladně látek obsažených v dubových a bukových železničních pražcích na bázi polycyklických aromatických uhlovodíků arenů, podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že do autoklávu jsou vloženy železniční pražce, které jsou zahřívány podle níže uvedené teplotní křivky a tabulky.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials, for example substances contained in oak and beech railway sleepers based on polycyclic aromatic hydrocarbon arenes, according to the present invention consists in the fact that railway sleepers are placed in an autoclave and are heated according to the temperature curve and table below.
Vzhledem k nutnosti rozevření vláknité struktury dřeva je rychlost napouštění vodní páry do autoklávu vysoká. U organických materiálů je vazba mezi kontaminantem a dekontaminovaným materiálem snáze uvolnitelná do prostředí vodní páry, není zde nutnost použití vysokých teplot a tlaků, a to i z toho důvodu, aby nedošlo k uzavření struktury dřeva jeho uhelnatěním.Due to the need to open up the fibrous structure of the wood, the rate of steam entering the autoclave is high. In the case of organic materials, the bond between the contaminant and the decontaminated material is more easily released into the water vapor environment, there is no need to use high temperatures and pressures, also for the reason that the structure of the wood is not closed by carbonization.
S výhodou je využita možnost vakuování při tlaku - 0,4 MPa na konci dekontaminace při teplotě 120 °C, kdy se dekontaminované dřevo zároveň zbaví vlhkosti. Sestup teploty a tlaku je rychlý a jeThe option of vacuuming at a pressure of - 0.4 MPa at the end of decontamination at a temperature of 120 °C is advantageously used, when the decontaminated wood is simultaneously freed of moisture. The drop in temperature and pressure is rapid and is
-5CZ 2021 - 33 A3 řízen měřením teploty dekontaminovaného dřeva tak, aby vzhledem k jeho navlhnutí nedocházelo ke kondenzaci vodní páry na povrchu dřeva, takže teplota dekontaminovaného dřeva musí být vždy alespoň o 10 °C vyšší než teplota páry v prostředí autoklávu.-5CZ 2021 - 33 A3 controlled by measuring the temperature of the decontaminated wood so that, due to its wetting, condensation of water vapor does not occur on the surface of the wood, so the temperature of the decontaminated wood must always be at least 10 °C higher than the temperature of the steam in the autoclave environment.
Graf 4 - Termická a tlaková křivka pro dekontaminaci tvrdého dřevaGraph 4 - Thermal and pressure curve for hardwood decontamination
Dekontaminace tvrdého dřevaDecontamination of hardwood
Tabulka 4 - Data pro dekontaminaci tvrdého dřevaTable 4 - Hardwood decontamination data
Příklad 5Example 5
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů příkladně látek obsažených ve smrkových a borovicových výdřevách důlních děl na bázi polycyklických aromatických uhlovodíků a arenů, podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že do autoklávu jsou vloženy výdřevy, které jsou zahřívány podle níže uvedené teplotní křivky a tabulky.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials, for example, substances contained in spruce and pine exudate of mine shafts based on polycyclic aromatic hydrocarbons and arenes, according to the present invention, consists in the fact that the exudate is inserted into an autoclave and is heated according to the temperature curve and table below.
Z důvodu nutného rozevření vláknité struktury dřeva je rychlost napouštění vodní páry do autoklávu vysoká. Na rozdíl od dekontaminace tvrdého dřeva se s výhodou používá zvyšování a snižování teploty a tlaku v průběhu dekontaminace, kdy při snížení teploty a tlaku dojde ke kondenzaci vodní páry ve struktuře měkkého dřeva, a při následném zvýšení teploty a tlaku je kontaminant efektivně vyveden podél vláken měkkého dřeva a dispergován do prostředí vodní páry. Z tohoto důvodu lze měkké dřevo dekontaminovat i při nižších teplotách vodní páry než dřevo tvrdé. S výhodou je využita možnost vakuování při tlaku -0,4 MPa na konci dekontaminace při teplotě 120 °C, kdy se dekontaminované dřevo zároveň zbaví vlhkosti. Sestup teploty a tlaku je rychlý a je řízen měřením teploty dekontaminovaného dřeva tak, aby vzhledem k jeho navlhnutí nedocházelo ke kondenzaci vodní páry na povrchu dřeva, takže teplota dekontaminovaného dřeva musí být vždy alespoň o 10 °C vyšší než teplota páry v prostředí autoklávu.Due to the necessary opening of the fibrous structure of the wood, the rate of steam entering the autoclave is high. In contrast to the decontamination of hardwood, it is advantageous to increase and decrease the temperature and pressure during decontamination, when the water vapor condenses in the softwood structure when the temperature and pressure are reduced, and when the temperature and pressure are subsequently increased, the contaminant is effectively removed along the fibers of the softwood. wood and dispersed into the water vapor environment. For this reason, softwood can be decontaminated even at lower water vapor temperatures than hardwood. Advantageously, the option of vacuuming at a pressure of -0.4 MPa at the end of decontamination at a temperature of 120 °C is used, when the decontaminated wood is simultaneously freed of moisture. The drop in temperature and pressure is rapid and is controlled by measuring the temperature of the decontaminated wood so that due to its wetting, water vapor does not condense on the surface of the wood, so the temperature of the decontaminated wood must always be at least 10 °C higher than the temperature of the steam in the autoclave environment.
-6CZ 2021 - 33 A3-6CZ 2021 - 33 A3
Graf 5 - Termická a tlaková křivka pro dekontaminaci měkkého dřevaGraph 5 - Thermal and pressure curve for decontamination of soft wood
Dekontaminace měkkého dřevaDecontamination of soft wood
— 4— Tepíota pC]— 4— Tepiota pC]
Tabulka 5 - Data pro dekontaminaci měkkého dřevaTable 5 - Softwood decontamination data
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Způsob dekontaminace nebezpečných látek z pevných materiálů podle předkládaného vynálezu je možné efektivně, ekonomicky a zejména ekologicky využívat pro dekontaminaci pevných látek, zejména průmyslových materiálů ve všech oblastech průmyslu, kde je potřeba průmyslové materiály recyklovat pro jejich likvidaci a/nebo pro jejich další využití.The method of decontamination of hazardous substances from solid materials according to the present invention can be effectively, economically and especially ecologically used for the decontamination of solid substances, especially industrial materials in all areas of industry where it is necessary to recycle industrial materials for their disposal and/or for their further use.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202133A CZ309369B6 (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Method of decontaminating hazardous substances from solid materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202133A CZ309369B6 (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Method of decontaminating hazardous substances from solid materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ202133A3 true CZ202133A3 (en) | 2022-10-12 |
| CZ309369B6 CZ309369B6 (en) | 2022-10-12 |
Family
ID=83509060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ202133A CZ309369B6 (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Method of decontaminating hazardous substances from solid materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309369B6 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2653044B1 (en) * | 1989-10-12 | 1992-03-27 | Pec Engineering | PROCESS AND DEVICES FOR DECONTAMINATION OF SOLID PRODUCTS. |
| US5230167A (en) * | 1991-10-30 | 1993-07-27 | Westinghouse Electric Corp. | Removal or organics and volatile metals from soils using thermal desorption |
| CA2122224A1 (en) * | 1993-04-29 | 1994-10-30 | Primo Marchesi | Method and apparatus for soil remediation with superheated steam thermal desorption and recycle |
| DE4412596A1 (en) * | 1994-04-13 | 1995-10-19 | Cognis Bio Umwelt | Biological container soil remediation process and plant for its implementation |
| CZ2012670A3 (en) * | 2012-09-27 | 2014-05-14 | Dekonta, A. S. | Decontamination process of soil and apparatus for making the same |
-
2021
- 2021-01-26 CZ CZ202133A patent/CZ309369B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309369B6 (en) | 2022-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Siriruang et al. | CO2 capture using fly ash from coal fired power plant and applications of CO2-captured fly ash as a mineral admixture for concrete | |
| Tang et al. | Investigation of cold bonded lightweight aggregates produced with incineration sewage sludge ash (ISSA) and cementitious waste | |
| Kujlu et al. | Selecting the best stabilization/solidification method for the treatment of oil-contaminated soils using simple and applied best-worst multi-criteria decision-making method | |
| WO1992009377A1 (en) | Apparatus and process for removing contaminants from soil | |
| Blahuskova et al. | Study connective capabilities of solid residues from the waste incineration | |
| US5018459A (en) | Method and apparatus for recycling paper pulp sludge | |
| US6035791A (en) | Process for the recycling of treated wood and the installation for the application of the process | |
| Chen et al. | Solidification and stabilization of sewage sludge and MSWI bottom ash for beneficial use as construction materials | |
| Nam et al. | Irradiation effect on leaching behavior and form of heavy metals in fly ash of municipal solid waste incinerator | |
| Boghetich et al. | Chloride extraction for quality improvement of municipal solid waste incinerator ash for the concrete industry | |
| Jin et al. | Utilization of mechanochemically pretreated municipal solid waste incineration fly ash for supplementary cementitious material | |
| CZ202133A3 (en) | Method of decontaminating hazardous substances from solid materials | |
| US5622641A (en) | Method for in-situ reduction of PCB-like contaminants from concrete | |
| Ahmed et al. | An assessment of geo-environmental properties for utilization of recycled gypsum in earthwork projects | |
| Todorovic et al. | Solidification with water as a treatment method for air pollution control residues | |
| Albino et al. | Stabilization of residue containing heavy metals by means of matrices generating calcium trisulphoaluminate and silicate hydrates | |
| EP0344563B1 (en) | Process for inactivating industrial wastes of chrysotile asbestos | |
| Magro et al. | Incorporation of different fly ashes from MSWI as substitute for cement in mortar: an overview of the suitability of electrodialytic pre-treatment | |
| Chang et al. | Metal distribution characteristics in a laboratory waste incinerator | |
| Fava et al. | Compressive strength and leaching behavior of mortars using cement and wood ash | |
| JP2018047421A5 (en) | ||
| Deniz et al. | Effect of freezing–thawing cycles on the strength and pollutant leachability of stabilized/solidified metallurgical waste | |
| Firdaus et al. | Performance and evaluation of alum sludge ash as a brick material | |
| Khan et al. | Stabilization of Subgrade Soil by Combination of Incineration Ash and Coal Based Fly Ash along with Alkali Activators | |
| Galiano et al. | Waste Stabilization/Solidification (S/S) of EAF dust using fly ash-based geopolymers. Influence of carbonation on the stabilized solids |