DE102008026011B4 - Immobilisierung von Schwermetallen in Schlacken aus metallurgischen Anlagen - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Behandlung von Wälzofenschlacke zur Immobilisierung von Schwermetallverbindungen aus Blei, Zink und Kadmium, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt zur Senkung des pH-Wertes der Wälzofenschlacke 4–10 Masseprozent saures quarz-, quarzit- und calzithaltiges Gesteinsmehl und ausreichend, etwa 15%–20% Wasser in einem Mischer, insbesondere Betonmischer, unter Bildung einer Mischung gemischt wird, um den Einbau der Schwermetalle in ein Kalzium-Alumo-Silikat-Hydrat zu bewirken, – in einem zweiten Verfahrensschritt die Mischung zur Aufnahme des CO2-Gehalts der Luft in ca. 20–30 cm dicken Schichten etwa 1 Woche gelagert wird und – in einem dritten Verfahrensschritt superbasisches Gabbrogesteinsmehl in einer Menge von 4–6 Massenprozent der Mischung zur unmittelbaren Deponierung zugegeben wird.
Description
- Problematik:
- Die bei der Eisen-/Stahlerzeugung anfallenden Flugstäube, welche im wesentlichen zinkhaltig sind, werden einem Wälzofenprozess unterzogen, um ein Zinkoxid in einer solchen Reinheit zu erzeugen, daß dieses unmittelbar in den Reduktionprozess eingebracht werden kann. Die Wälzofenfahrweise ist so gestaltet, dass mittels eines CaO-Überschusses das Zink-Ausbringen im Flugstaub optimiert wird. Die Schlacken, welche aus eben genannten Gründen ein stark basisches Verhalten besitzen (Kalzium-, Magnesium-, Natriumoxide), enthalten insbesondere Zink und Blei in einer leicht löslichen Form. Der pH-Wert der Ablöschphase des Wälzofenprozesses beträgt 11.0...12,4. Auch durch längere Einwirkung des CO2-Gehaltes der Luft (siehe aber auch CO2-Diffusion im Schüttgut) kommt es auch mittelfristig nicht dazu, dass sich der günstige pH-Wert 9 einstellt, welcher bekanntlich für die Immobilisierung der Schwermetallverbindungen aus Blei, Zink, Kadmium, Kupfer u. a. eine entscheidende Bedingung ist. Eine Deponierung der Wälzofenschlacken ist damit von vorn herein ohne komplizierte und aufwendige Sonderbehandlung nicht möglich.
- Zum Stand der Technik sind die Druckschriften
DE 10 2006 051 017 A1 ,DE 10 2007 038 811 A1 undDE 196 17 989 C2 bekannt. - Lösungsvorschlag:
- Schritt 1:
- Zur schnellen Senkung des pH-Wertes der Wälzofenschlacken werden saure Gesteinsfüller (DIN-Produkt, 0–90 μm, 30 μm bei D 50) mit hohem Quarzanteil – z. B. saure Grauwackenmehle zugegeben. Aus dem reaktiven feinen Quarzanteil in Verbindung mit dem freien CaO-Anteil der Schlacke formieren sich feinkristalline Kalzium-Alumo-Silikat-Hydrate, in deren Gittern überraschenderweise die eben genannten Schwermetalle eingebaut werden. Die Fremd- bzw. Schwermetalleinbaukapazität der CSA-Hydratgitter kann bis zu ca. 5% betragen. Die ebenfalls wirkenden Adsorptionskräfte ergänzen in ausreichendem Maße die Immobilisierung der Schwermetalle durch elektrischen Ladungsausgleich beim Gittereinbau. Die Zugabe von Grauwackenmehl beträgt 4–10 Masse-% der Wälzofenschlacke.
- Schritt 2:
- Zur Sicherung der Immobilität der Schwermetalle werden zur unmittelbaren Deponierung superbasische gabbroide Gesteinsmehle zugegeben. Die äußerst hohe Pufferkapazität dieser Gesteinsmehle garantiert das Halten und Verbessern der Immobilisierung auch in der Langzeit.
- Qualität der Wälzofenschlacke-Deponie:
-
- 1. Auf Grund von dessen, dass der Deponiekörper bzw. eine Deponieschicht > 20% Feinanteile < 63 μm enthält (vorhandene und zugegebene Feinanteile) ist bei geeignetem Wassergehalt eine Wasserundurchlässigkeit bis max. 10–11 bzw. 10–12 m/s zu erwarten.
- 2. Eine Zugabe auch ≥ 10% Immobilisierungsmittel ergibt keine Volumenvergrößerung im verdichteten Wälzofenschlackeschüttgut (Beachtung: Wassergehalt!).
- 3. Eine auf diese Art hergestellte Deponie besitzt für jede Art Bebauung ausreichende Festigkeit. Auch bei großer Schütthöhe ist Senkungsfreiheit zu erwarten.
- 4. Bei einem Pilotversuch (1000 kg Wälzofenschlacke) wurde die grundsätzliche Wirksamkeit des Verfahrens nachgewiesen.
- Immobilisierungsgrad:
-
- Eluat: Zn2+ + 1h nach Ofenaustrag: 20.500 μg/l
- Zn2+ + 7d nach Ofenaustrag: 285 μg/l
100% – 285 μg/l / 20.500 μg/l × 100% = 98.61% - Praktische Ausführung:
-
- 1. Die Kapazität eines Betonmischers ist ausreichend für die erforderliche Mischleistung für einen Tagesanfall von Wälzofenschlacke.
- 2. Das anhaftende Wasser bei der Entnahme der Schlacke aus dem Kühltrog ist als Abbindungswasser etwa ausreichend (15–20 Masse-%).
- 3. Saure Gesteinsmehlzugabe (4–10%)
- 4. In diesem Behandlungsschritt ist die Schlacke/Gesteinsmehlmischung zur Aufnahme des CO2-Gehaltes der Luft zu ca. 20 bis 30 cm dicken Schichten zu lagern und ev. zu lüften.
- 5. Der Endeinbau geschieht mittels Nachmischung von Gabbrogesteinsmehl – 2–6 Masse-% der WO-Schlacke.
- Bei günstiger Schlackenzusammensetzung (Basen/Säuren/freies CaO/Korngrößenverteilung) ist es möglich, dass jeweils eine Behandlung mit Grauwacke-Gesteinsmehl oder Gabbrogesteinsmehl ausreichen kann.
Claims (3)
- Verfahren zur Behandlung von Wälzofenschlacke zur Immobilisierung von Schwermetallverbindungen aus Blei, Zink und Kadmium, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt zur Senkung des pH-Wertes der Wälzofenschlacke 4–10 Masseprozent saures quarz-, quarzit- und calzithaltiges Gesteinsmehl und ausreichend, etwa 15%–20% Wasser in einem Mischer, insbesondere Betonmischer, unter Bildung einer Mischung gemischt wird, um den Einbau der Schwermetalle in ein Kalzium-Alumo-Silikat-Hydrat zu bewirken, – in einem zweiten Verfahrensschritt die Mischung zur Aufnahme des CO2-Gehalts der Luft in ca. 20–30 cm dicken Schichten etwa 1 Woche gelagert wird und – in einem dritten Verfahrensschritt superbasisches Gabbrogesteinsmehl in einer Menge von 4–6 Massenprozent der Mischung zur unmittelbaren Deponierung zugegeben wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzofenschlacke ehemals deponierte Wälzofenschlacke ist, die vor einer neuen Deponierung aufgearbeitet wird.
- Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zur Fixierung des pH-Wertes und zur Festigkeitsbildung des Deponiekörpers.
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DE102008026011A1 DE102008026011A1 (de) | 2009-12-03 |
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DE19617989C2 (de) * | 1996-05-04 | 1998-05-20 | Vogtland Hartsteinwerke Gmbh | Verfahren zum Deponieren von schwermetallhaltigen Schüttstoffen |
DE102006051017A1 (de) * | 2006-10-26 | 2008-08-21 | Dietmar Seifert | Immobilisierung von Schwermetallen in Wälzofenschlacken |
DE102007038811A1 (de) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Dietmar Seifert | Kontinuierliche bzw. intervallmäßige Immobilisierung von Pb-Zn-haltigen Wälzofenschlacken unmittelbar nach dem Abschrecken mit Wasser zur auch unmittelbaren Verbringung auf eine niederklassige Deponie durch Kontaktierung mit CO2 bzw. CO2-haltigem Gas |
-
2008
- 2008-05-29 DE DE102008026011.8A patent/DE102008026011B4/de active Active
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