CZ305897A3

CZ305897A3 - Způsob oddělování mědi a těžkých kovů ze zbytků spalin a strusky ze spaloven odpadů

Info

Publication number: CZ305897A3
Application number: CZ973058A
Authority: CZ
Inventors: Alfred Edlinger; Heribert Resch
Original assignee: "Holderbank" Financiere Glarus Ag
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1999-01-13
Also published as: HRP970030B1; MX9707650A; SK132497A3; HUP9901450A2; ZA971032B; EP0820532A1; HRP970030A2; AT405191B; CA2216714A1; ATA23396A; WO1997029214A1

Description

Vynález se týká způsobu oddělování mědi a těžkých kovů ze zbytků a strusek ze spaloven odpadů.

Dosavadní stav techniky

Ve spalovnách odpadů běžné konstrukce nebo pyrolýzních spalovnách odpadů vznikají zbytky ve formě pyrolýzních zbytků či strusek ze spaloven. Tyto strusky jsou obvykle kyselé v závislosti na složení spalovaného odpadu a zvláště při spalování průmyslového odpadu jsou strusky silně znečištěny těžkými kovy. Bezprostřední recyklace takových strusek není bez více či méně nákladného čištění možná nebo jen za cenu vysokých aparátových nákladů.

Cílem vynálezu je tedy představit způsob zpracování podobných strusek ze spaloven odpadů, který by je upravil pro další zpracování, kdy se mohou používat společně s ocelářskými struskami jako ekologické hydraulické pojivo, nebo se z nich dají získat další cenné suroviny. Zvláště je cílem umožnit zpracování strusek, které nejsou vhodné pro bezprostřední použití při metalurgických procesech, na syntetické vysokopecní strusky s vhodnými hydraulickými vlastnostmi, stejně jako získat hodnotné uhlíkaté legury železa.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob oddělování mědi a těžkých kovů ze zbytků a strusek ze spaloven odpadů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zbytky z běžných spaloven nebo pyrolýzních spaloven odpadů se ohřejí společně s chlor nebo chloridy obsahujícími látkami, jako jsou zbytky z čištění odpadních plynů, CaCl₂ z výroby sody, kuchyňskou solí, chlor obsahujícími organickými rozpouštědly nebo galvanickými kaly, a to v redukovaných podmínkách na 650°C, načež se Cu-chloridy a těká-

vé chloridy těžkých kovů, jako jsou PbCl₂ nebo ZnCl₂ vyloučí v plynné fázi. Tím, že se nechají zbytky z běžných spaloven nebo pyrolýzních spaloven odpadů roštovat společně s chlor nebo chloridy obsahujícími látkami, a že se udržují redukované podmínky, podaří se oddělit těžké kovy ve formě těkavých chloridů a tyto potom vyloučit v plynné fázi. Plynná fáze může být čištěna konvenčním způsobem, přičemž lze kvantitativně na filtru zachytit chloridy mědi, zinku a olova. Zároveň tento způsob dovolí zpracovat i jiné těžko spalitelné produkty jako chlor obsahující organická rozpouštědla, stejně jako zbytky z čištění plynů nebo CaCl₂ z výroby sody, přičemž lze zároveň zpracovat množství jiných problematických látek. V principu mají uvedené chloridy těžkých kovů za nízkých teplot malý tlak páry. Tlaky páry u relevantních chloridů těžkých kovů vykazují při 600'C následující hodnoty:

Komponenta tlak páry (v barech)

CuCl₂ (CuCl₂) 0,005

PbCl 0,07

ZnCl 0,1 ^r

Aby bylo možno dosáhnout bezpečné těkavosti při relativně nízkých teplotách, musí se provádět odpovídající snížení toho či onoho parciálního tlaku, např. s použitím čistícího plynu nebo se musí pracovat v alespoň částečném vakuu. Potom lze použít výhodné provedení, kdy se přivedou za teplot mezi 650°C a 1400°C čistící plyny, zvláště horké spalovací odpadní plyny k odebrání těkavých chloridů. Alternativně nebo dodatečně se může k použití čistícího plynu pracovat v částečně evakuované šachtové peci, nebo použít čistící plyn pod tlakem. Při tlaku 1 baru a bez použití čistícího plynu by muselo následovat chlorování při teplotách asi 1400°C t.j. při teplotě tavení.

Ve výhodném provedení probíhá ohřev zbytků za teplot

850°C v šachtové peci nebo otáčivé trubkové peci. Při této

99

9 9 teplotě dochází k dostatečnému odstranění těžkých kovů v šachtových pecích se spalovacími odpadními plyny jako čistícími plyny.

U jiného výhodného provedení je těkavé chloridy těžkých kovů obsahující plynná fáze vedena přes filtr, přičemž se chloridy těžkých kovů obsahující filtrovaný prach rozpustí ve vodě a/nebo jsou cementovány se železným šrotem, načež se chloridy těžkých kovů extrahují a/nebo se těžké kovy oddělují frakční elektrolýzou a/nebo jsou frakčně destilovány. Při cementaci s železným šrotem se oxidy těžkých kovů redukují a vytváří se chlorid železa. Při frakční elektrolýze se dají oddělit měď, zinek, nikl a jiné kovy zvlášť a při vysoké čistotě.

Ve výhodném provedení se provede zahřátí v šachtové peci s protiproudem odpadních plynů. Tak se dají zajistit parciální tlaky a zároveň zachovat redukované podmínky.

V dalším výhodném provedení se ohřáté pevné zbytky smíchají v množství 10 až 40% hmotnostních, s výhodou 20% hmotnostních, s tekutou ocelářskou struskou nebo vápencovým slinkem do směsné strusky, přičemž zbylé vypařující se těžké kovy, jako je Pb a Zn jsou z plynné fáze oddělovány a případně ve směsné strusce rozpuštěné chloridy, jako jsou CaCl₂, oxidovány při vylučování Cl₂ a směsná struska je redukována přes turbulentní železnou lázeň s obsahem uhlíku mezi 3 až 4% hmotnostními. Protože ohřáté zbytky reaguji kysele, podaří se při smíchání s ocelářskou struskou alespoň částečně neutralizovat silně bazickou ocelářskou strusku, přičemž zároveň klesne viskozita. Směsnou a neutralizační teplotou se podaří bezpečně zajistit odpaření případných zbývajících těžkých kovů.

Zároveň se z ocelářské strusky sedimentuje železná lázeň a ve výhodném provedení je turbulentní železná lázeň podrobena frakční redukci k oddělení fero-chromových legur. Tato turbulentní železná lázeň musí obsahovat mezi 3 až 4% hmotnostními uhlíku, aby se zajistilo, že dojde k žádoucí redukci, přičemž se může celkově získat z např. 0,4 t rošto» · · • · • · · · ·· ···· vací strusky a 1,6 t ocelářské strusky 1 tuna syntetické vysokopecní strusky a 0,9 t surového železa. Aby se zajistilo, že se vyrobí použitelný přídavný materiál do cementu, musí být nejdříve vyloučeny chloridy.

S výhodou se dá způsob redukce roštů ze zbytků a strusek ze spalování odpadů kombinovat se způsobem výroby syntetických vysokopecních strusek tak, že se dá výhodně energeticky využít z uhlíku obsaženého v železné lázni vzniklého CO. To se provede tak, že je při redukci směsné strusky v důsledku přítomnosti uhlíku v železné lázni vzniklý CO odebrán k dalšímu spálení a ohřevu směsné strusky resp. zbytků.

Aby se zlepšila kvalita syntetické vysokopecní strusky a zvláště přídavných materiálů do cementu, nebo aby šlo bezprostředně vyrábět cement, s výhodou se k tekuté směsné strusce přidá bauxit resp. A1₂O₃.

Ve výhodném provedení je pak ohřev prováděn při subatmosferickém tlaku.

Příklad provedení vynálezu

Vynález bude dále vysvětlen za pomocí následujícího příkladu provedení:

Byla použita struska ze spalovny odpadů o následujícím složení:

Komponenta

SiO

CaO

Al O 2

Fe O

MgO

Na O 2

SO

TÍO

Cu

Podíl v % hmot. 43

8.5 10

1.5

3.5 1

1.5 0,4 • · 4 44 4

Ni	0,04
Cr	0,15
Zn	0,35
Pb	0,15
Zbytek představovaly	nespálené zbytky a odpadní šrot.
Tato struska	ze spalovny odpadů byla přidána spolu
s 10% hmot. CaCl (3 2 '	,6% hmot. Ca + 6,4% hmot.Cl) do šachtové
pece a zahřáta při nedostatku kyslíku (protiproud) redukova-
ným způsobem. Teplota odpadních plynů z šachtové pece byla
850° Oroštovaná taveninová struska měla následující složení:
Komponenta	Podíl v % hmot.
SiO 2	54
CaO	21
Al 0	10
2 3
Fe 0	4
2 3
MgO	2
Na 0 2	3
SO 3	0,5
Tio 2	1,5
Cu	0,08
Ni	0,02
Cr	0,2
Zn	0,06
Pb	0,04
Oroštovaná struska	ze spalovny odpadů byla smíchána s oce-
lářskou struskou o	80% hmot. v tekutém stavu, přičemž oce-
lářská struska měla	následující složení:
Komponenta	Podíl v % hmot.
Ocel	24
SiO 2	13

0,05

0,5 • · ··· ·

CaO

Al O 2

MgO

FeO

S

P

Cr

Směsná struska pak měla toto složení:

Komponenta ocel

SiO

CaO

Al O

3

FeO

MgO

Na O 2

SO

Tio

Cu

Ni

Cr

Podíl v % hmot.

3,5

0,6

0,15

0,3

0,016

0,004

0,9

Během míchání se prakticky kvantitativně odpařil Zn a Pb a tyto kovy mohly být získány z odpadních plynů.

Tato struska byla potom redukována v OBM konvertoru přes turbulentní železnou lázeň pomocí v lázni rozpuštěného uhlíku. Redukční teplo, stejně jako tepelné ztráty byly velmi ekonomicky vedeny při částečném spalovámním vytvořeného CO do horní části konvertoru do plynné fáze.

·· ·· • · · · · ·

Redukovaná struska měla následující složení:

Komponenta

Podíl v % hmot.

SiO

CaO Al O

3

MgO

Na O

SO

TÍO

Cr

0,25

0,5

0,03

Přítomnost těžkých kovů Cu a Ni nešlo v redukované strusce pomocí rengeno-fluorescenční analýzy prokázat (hranice průkaznosti je asi lOOppm).

Vodou granulovaná struska se osvědčila jako dobrá hydraulicky aktivní komponenta do směsného cementu. Pro zvýšení pevnosti směsného cementu se dodalo asi 10% hmot.bauxitu (A1₂O₃) do tekuté struskové taveniny.

Získané surové železo mělo následující složení:

Komponenta

Podíl v % hmot.

Cu

Ni

Cr

C

Fe

0,05

0,01

2,6

3,8 zbytek

Způsob byl prováděn tak, že podíl uhlíku v železné lázni byl stále v rozmezí 3 až 4% hmot. Takto získané surové železo představuje hodnotnou vsázkovou surovinu pro ocelářský průmysl. Alternativně lze frakční redukcí opět získat bezuhlíkaté, vysoceobohacené fero-chromové legury.

Claims

ETVTENTOVE OKY

1. Způsob oddělování mědi a těžkých kovů ze zbytků a strusek ze spaloven odpadů vyznačující se tím, že zbytky z běžných spaloven nebo pyrolýzních spaloven odpadů se ohřejí společně s chlor nebo chloridy obsahujícími látkami, jako jsou zbytky z čištění odpadních plynů, CaCl₂ z výroby sody, kuchyňskou solí, chlor obsahujícími organickými rozpouštědly nebo galvanickými kaly, a to v redukovaných podmínkách na 650°C, načež se Cu-chloridy a těkavé chloridy těžkých kovů, jako jsou PbCl₂ nebo ZnCl₂ vyloučí v plynné fázi.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že za teplot mezi 650°C a 1400’C se přivedou čistící plyny, zvláště horké spalovací odpadní plyny, k vyloučení těkavých chloridů.

3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že těkavé chloridy těžkých kovů obsahující plyná fáze je vedena přes filtr, přičemž se chloridy těžkých kovů obsahující filtrovaný prach rozpustí ve vodě a/nebo jsou cementovány s železným šrotem, načež se chloridy těžkých kovů extrahují a/nebo se těžké kovy oddělují frakční elektrolýzou a/nebo jsou frakčně destilovány.

4. Způsob podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že se provede zahřátí v šachtové peci s protiproudem odpadních plynů.

5, vyznačující se tím, že turbulentní železná lázeň je podrobena frakční redukci k oddělení fero-chromových legur.

5. Způsob podle jednoho z 4, vyznačující se tím pevné zbytky smíchají v množství 10 až s výhodou 20% hmotnostních, s tekutou nebo vápencovým slinkem do směsné strusky nároků 1 až , že se ohřáté

40% hmotnostních, ocelářskou struskou , přičemž zbylé vy- 9 •· 9 99 9

9 9 9 9

9 · 9999

9 ·9 • 999 99 9 pařující se těžké kovy, jako je Pb a Zn, jsou z plynné fáze oddělovány a případně ve směsné strusce rozpuštěné chloridy, jako jsou CaCl₂ oxidovány, při vylučování Cl₂ a směsná struska je redukována přes turbulentní železnou lázeň s obsahem uhlíku mezi 3 až 4% hmotnostními.

6, vyznačující se tím, že ohřev zbytků probíhá za teplot 850°C v šachtové peci nebo otáčivé trubkové peci.

6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až

7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až

8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je při redukci směsné strusky v důsledku přítomnosti uhlíku v železné lázni vzniklý CO odebrán k dalšímu spálení a ohřevu směsné strusky resp. zbytků.

9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8 vyznačující se tím , že k tekuté směsné strusce se přidá bauxit resp. Al 0 . 10. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačujíc í se t í m , že ohřev je prováděn při subatmosferickém tlaku.