DE102014113620A1

DE102014113620A1 - Puzzolane zur Abgasreinigung

Info

Publication number: DE102014113620A1
Application number: DE102014113620.9A
Authority: DE
Inventors: Konrad Fichtel; Michael Fichtel; Roland Fichtel
Original assignee: FTU GmbH
Current assignee: I-Stone De GmbH
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-03-24
Also published as: JP7032133B2; US10058814B2; ES2739629T3; HUE045687T2; WO2016046203A1; CN107073395B; DK3197589T3; KR102645271B1; KR20170061669A; US20170182451A1; CN107073395A; EP3197589A1; PL3197589T3; JP2017530861A; EP3197589B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Puzzolanen mit herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen zur Entfernung von Stoffen aus Fluiden, insbesondere aus Abgasen von Feuerungsanlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Puzzolanen zur Entfernung von Stoffen aus Fluiden, insbesondere aus Abgasen von Feuerungsanlagen.
Zur Energiegewinnung, wie auch zur Beseitigung von Müll oder zur Umwandlung bzw. Aufreinigung von Stoffen, beispielsweise Erzen, werden gegenwärtig fossile Brennstoffe, wie Gas, Öl und Kohle eingesetzt. Aufgrund einer steigenden Nachfrage nach Strom und des gleichzeitig geplanten Ausstieges aus der Atomkraft in Ländern wie Deutschland und Japan, erfährt die Nutzung von Kohle neue Bedeutung, insbesondere, da sie auch in den Industrieländern selbst vorhanden ist und dort abgebaut werden kann.
Bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern, vor allem Kohle, werden neben Kohlendioxid weitere Schadstoffe freigesetzt, wie beispielsweise Schwefeldioxid, Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Salzsäure, Dioxine, Furane, Flugasche, Ruß sowie auch hochtoxische Schwermetale, wie z.B. Quecksilber. Diese Schadstoffproblematik tritt verstärkt bei Müllverbrennungsanlagen auf, bei denen neben dem Energieträger ein inhomogenes Gemisch unterschiedlichster, nicht mehr genutzter Artikel verbrannt wird, und die in den Materialien ursprünglich enthaltenen oder durch die Verbrennung erzeugten Giftstoffe in die Umwelt emittiert werden.
Feuerungsanlagen dürfen daher weltweit nicht mehr ohne aufwendige Abgasreinigung betrieben werden, bei der eine möglichst vollständige Entfernung der Schadstoffe aus den Verbrennungsgasen erzielt werden soll. Trotz aller getroffenen Maßnahmen ist jedoch ein Anstieg an Quecksilber in der Umwelt zu verzeichnen, für den hauptsächlich die steigende Kohleverbrennung verantwortlich gemacht wird. Gemäß Angaben des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) wurden im Jahre 2005 insgesamt ca. 498 t Quecksilber (Hg) in die Luft emittiert, davon 6 t aus deutschen, ca. 50 t aus US-Amerikanischen und weit über 100 t aus chinesischen Kraftwerken.
Zur Abgasreinigung werden zur Entfernung fester Bestandteile im Allgemeinen Entstaubungsverfahren zum Einsatz gebracht, wie durch Einsatz von Oberflächenfiltern, Elektrofiltern, Gaswäschern und Fliehkraftabscheidern, während zur Entfernung gasförmiger und flüssiger Stoffe im Wesentlichen die Verfahren der thermischen Nachverbrennung, der katalytischen Umwandlung, der Absorption und der Adsorption zum Einsatz kommen. Aufgrund wirtschaftlicher Gesichtspunkte liegt der Fokus bei der Abgasreinigung auf den zuletzt genannten Verfahren der Absorption und Adsorption, durch die kostengünstig eine wirksame Verringerung der Schadstoffe in den Abgasen erreicht werden kann.
Eine Absorption kann im einfachsten Falle mittels Leiten der Abgase durch Wasser erfolgen, das ggf. durch chemische Zusätze oder Absorptionsmittel ergänzt wurde.
Bei der Adsorption werden die Gase oder Flüssigkeiten über bzw. durch einen bestimmten Stoff geleitet, der die darin enthaltenen Stoffe auf seiner Oberfläche aufnehmen kann. Das Adsorbens selbst kann anschließend bei einer oft thermisch durchgeführten Regenerierung von dem darauf adsorbierten Stoff wieder befreit und nachfolgend erneut eingesetzt werden.
Eines der generell als wesentlich erachteten Kriterien für die Auswahl eines Adsorptionsmittels besteht darin, ein Material mit einer großen aktiven Oberfläche aufzufinden, was Aktivkohle (aktive Oberfläche von ca. 300–1000 m²/g) für viele Einsatzgebiete als geeignetes Mittel in den Fokus der Anwendungen gerückt hat.
Deren Verwendung ist jedoch mit einigen wesentlichen Nachteilen behaftet. So kann Aktivkohle aufgrund seines inhärent brennbaren Charakters bei höheren Rauchgastemperaturen aus Sicherheitsgründen nicht eingesetzt werden. Auch ist die herkömmliche thermische Desorption problembehaftet, da die Temperaturen dafür nicht zu hoch gewählt werden dürfen, was wiederum die gewünschte vollständige Desorption nicht immer ausreichend sicherstellt.
Weiterhin kann die Verwendung von Aktivkohle die industrielle Verwertung der anfallenden Flugaschen beeinträchtigen. Diese, aus den Filteranlagen der Kraftwerke gewonnene Flugasche wird generell als Wertgut betrachtet und u.a. als Zement-Substitut in der Betonherstellung eingesetzt. Das Eindüsen von Aktivkohle in den Rauchgasstrom kann die Qualitätseigenschaften anfallender Flugaschen jedoch stark beeinträchtigen und deren Einsatz in der Betonindustrie gefährden, da diese aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche auch Betonzuschlagstoffe, z.B. Luftporenbildner, adsorbieren, die für die Frost-Taueigenschaften des Betons unverzichtbar sind. Daraus ergeben sich in der Regel kostenintensive Zusatzmaßnahmen zur Beseitigung der Aktivkohle aus der Flugasche.
Zur Lösung dieser Probleme schlägt die DE-P 10 2012 012 367 die Verwendung von modifiziertem Trass vor, dessen aktive und für die Schadstoff zugängliche Oberfläche durch Behandlung mit Säuren und/oder Wasser/Tensid-Gemischen auf einen Wert nach BET von über 40 m²/g vergrößert wurde. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass der Trass selbst vor seinem Einsatz in Rauchgasanlagen entsprechend vorbehandelt werden muss.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein einfaches, kostengünstiges und effektives Mittel zur Aufreinigung von Abgasen in Feuerungsanlagen bereit zu stellen, das vielseitig einsetzbar ist und die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Mittel nicht mehr aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von Puzzolanen, die einen Anteil an daraus herauslösbaren Stoffen, wie z.B. Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen aufweisen, zur Behandlung bzw. Reinigung von Fluiden.
Puzzolane sind zumeist unter Hitzeeinwirkung, z.B. Vulkantätigkeit, entstandene Gesteine, die im Wesentlichen aus Tonerde (Al₂O₃), Kalkstein, Eisenoxid, alkalischen Stoffen und insbesondere auch Siliziumverbindungen, d.h. Siliziumdioxid bzw. Kieselgel, Silikaten und/oder Zeolithen bestehen. Dabei wird generell unterschieden zwischen natürlichen Puzzolanen (Puzzolanerden) und synthetischen Puzzolanen, beispielsweise Ziegelmehl.
Bei den Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, wurde nun gefunden, dass bestimmte Puzzolane, obwohl diese selbst keine große aktive Oberfläche nach BET aufweisen, direkt und ohne irgendeine Vorbehandlung zur Behandlung bzw. Reinigung von Abgasen verwendet werden können und eine überraschend starke Entfernung von Schadstoffen aus Rauchgasen herbeiführen.
Die betreffenden und erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane weisen einen Anteil an aus dem Gestein herauslösbaren Siliziumverbindungen, d.h. Siliziumdioxid bzw. Kieselgel, Silikaten und/oder Zeolithen und weiteren herauslösbaren Bestandteilen wie Aluminiumverbindungen wie z.B. Al₂O₃ auf.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird gegenwärtig davon ausgegangen, dass diese Siliziumverbindungen, z.B. in Form von Kieselgel (SiO₂) und/oder Silikaten (SiO₄) und/oder Zeolithen, bei bestimmten Umgebungsbedingungen, z. B. den bei dem vorgeschlagenen Einsatz vorherrschenden Bedingungen, d.h. erhöhter Temperatur und/oder Umgebungs-Wasser-/Feuchtigkeits-Gehalt und/oder Umgebungs-Säuregehalt, aus dem Material selbst herausgelöst werden, wobei einerseits in dem Puzzolan selbst eine ausreichend große, insbesondere zugängliche aktive Oberfläche zur Adsorption von in den zu behandelnden bzw. zu reinigenden Fluiden enthaltenen Stoffen bereitgestellt wird, andererseits auch die dabei herausgelösten Siliziumverbindungen, d.h. Kieselgel, Silikate bzw. Zeolithe, und ggf. auch weitere ebenfalls aus dem Gestein ausgetragenen Stoffe, wie z.B. Al₂O₃, an der Entfernung der Schadstoffe aus den behandelten Fluiden beteiligt sind.
Die vorstehend aufgestellte Theorie wird gestützt durch Experimente, bei denen unterschiedliche Puzzolane, bayrischer Trass (Oberfläche nach BET ca. 22 m²/g) und z.B. der von der Fa. Hauri unter dem Handelsnamen Vulkanit 500 vertriebene Puzzolan (Oberfläche nach BET ca. 11 m²/g) für eine bestimmte Zeitspanne in eine leicht saure Wasserlösung (pH 5,0) überführt wurden. Dabei konnte festgestellt werden, dass sich bei Vulkanit 500 die Wasserlösung zu einer gallertartigen Masse veränderte, ein Hinweis auf herausgelöste Siliziumverbindungen, insbesondere Kieselgel und/oder Silikate und/oder Zeolithe, dies bei dem behandelten bayrischen Trass jedoch nicht der Fall war.
Es wurde weiter gefunden, das diese Puzzolane mit herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder ggf. Aluminiumverbindungen im Gegensatz zu dem Trass, obwohl dieser eine doppelt so große Oberfläche zur Adsorption aufweist, überraschenderweise eine Reinigung von Abgasen erzielt werden konnte, die weit über der von Trass lag. Weiter ergab ein Vergleich der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolanen, aus denen Siliziumverbindungen und ggf. Aluminiumverbindungen in situ herausgelöst werden, mit bayrischem Trass als Puzzolan ohne herauslösbaren Siliziumverbindungen und die ggf. herauslösbaren Verbindungen, hier SiO₂, Na₂SiO₄, und/oder Al₂O₃, dass diese selbst additiv nicht die Ergebnisse wie die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane zeigen.
Die Erfindung betrifft daher im weitesten Sinne die Verwendung von Puzzolanen mit einem Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder ggf. Aluminiumverbindungen zur Entfernung von Stoffen aus Fluiden, insbesondere Abgasen von Feuerungsanlagen und Kraftwerken oder auch Flüssigkeiten, wie Wasser oder Ethanol.
Das in der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommende Puzzolan kann grundsätzlich jedes natürliche und/oder synthetische Puzzolan sein.
Der Anteil an aus dem Material herauslösbaren Siliziumverbindungen sollte mindestens etwa 5 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gewicht des Puzzolans, vorzugsweise mindestens etwa 10 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens etwa 15 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens etwa 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens etwa 25 Gew.-% oder 30 Gew.-%, oder sogar noch mehr bevorzugt mindestens etwa 35 Gew.-% oder 40 Gew.-%, oder 45 Gew.-% oder 50 Gew.-% oder sogar 55 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Puzzolans, jeweils bestimmt gemäß einem Verfahren, bei dem eine bestimmte Menge des zu untersuchenden Geisteins (Puzzolans) mit einer 5-fachen Menge (Vol./Vol.) Wasser mit einem pH-Wert von 4,0 (angesäuert mit HCl) für eine Zeitspanne von 3 Stunden bei Raumtemperatur (25 °C) mit gelegentlichem Umrühren stehengelassen wird und die Gewichtsabnahme des verbleibenden Puzzolans nach Trocknen bestimmt wird. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden möglicherweise weitere, unter den gegebenen Bedingungen aus dem Puzzolan ausgetragenen Stoffe unter die Gruppe der Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen subsumiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Puzzolan selbst einen ausreichen großen Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen auf, die bei den bei deren Einsatz vorherrschenden Umgebungsbedingungen der Temperatur und/oder des Wassergehalts und/oder Säuregehalts, aus dem Material herausgelöst werden können, so dass das aktive Gemisch Puzzolan/herausgelöste Siliziumverbindungen und/oder ggf. Aluminiumverbindungen in situ gebildet wird.
Je nach Bedarf und Einsatzgebiet und auch des Anteils der aus den eingesetzten Puzzolanen herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen, kann den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolanen vor deren Einsatz eine bestimmte Menge weiterer Hilfsmittel zugesetzt werden, insbesondere Siliziumverbindungen, d.h. Kieselgel (SiO₂), Silikaten (SiO₄) und/oder Zeolithen, oder auch Tonerde (Al₂O₃) oder weitere Stoffe.
Beispielhaft genannte Puzzolane sind die im Handel von der Fa. Hauri (Bötzingen Deutschland) erhältlichen Produkte Vulkanit 500, Zeomin SP90 und Zeomin SP100.
Der Fachmann kann durch einfache Experimente und ohne Aufwand feststellen, ob sich ein bestimmtes Puzzolan als solches zur Reinigung von Fluiden, vorzugsweise Rauchgasen, eignet und/oder ob weitere Siliziumverbindungen und/oder andere Hilfsstoffe, wie z.B. Tonerde, zugesetzt werden sollen. Wie vorstehend aufgeführt, besteht eine Möglichkeit darin, eine vorbestimmte Menge eines Puzzolans mit einem definierten Volumen an Wasser bei einem bestimmten pH-Wert, beispielsweise 7,5, vorzugsweise 7, mehr bevorzugt 6,5 oder 6, oder auch 5,5 oder 5 oder auch darunter in Kontakt zu bringen und die Menge/das Gewicht von einerseits des verbleibenden Gesteins, oder der durch dieses Inkontaktbringen herausgelösten Siliziumverbindungen ggf. nach Trocknen des entstandenen Gels bzw. Entfernen des Wassers zu bestimmen.
Bei Puzzolanen, die einen Anteil an durch Wasser bzw. Säure herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen aufweisen, wurde festgestellt, dass deren inhärente Effektivität auch von der Korngöße bzw. dem Mahlgrad abhängt. Derartige Korngrößen/Mahlgrade werden in der Regel als „Blaine-Wert“ angegeben. Bei den Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung führten, wurde weiter gefunden, dass mit Materialien mit Blaine-Werten von über etwa 2.500 cm²g, vorzugsweise über etwa 5.000 cm²g, mehr bevorzugt über etwa 7.500 cm²g, mehr bevorzugt über etwa 9.000 cm²g, noch mehr bevorzugt über etwa 11.000 cm²g, wie beispielsweise 14.000 cm²g gute Ergebnisse erzielt werden können. Dies kann theoretisch damit erklärt werden, dass durch eine kleinere Korngröße eine größere Oberfläche entsteht, aus der bei den Umgebungsbedingungen (Temperatur, Wasser, Säure) die Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindugnen verstärkt herausgelöst werden, wobei das Gemisch Puzzolan/Siliziumverbindung und ggf. Aluminiumverbindungen in wachsendem Masse gebildet wird.
Dabei ist klar, dass die Puzzolane mit einem gegebenen Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindugen durch weiteres Feinvermahlen aktiver gemacht werden können, wobei der Fachmann je nach Einsatzgebiet einen Ausgleich zwischen gewünschter Aktivität und Korngröße wählen wird. D.h. bei einem hohen Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungne kann ein kleiner Blaine-Wert ausreichend sein, um eine gewünschte Wirkung in einem bestimmten Einsatzgebiet zu erreichen, während bei Puzzolanen mit geringem Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen ein feinere Vermahlung angezeigt sein kann.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane mit einem Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbiindungen sind insbesondere bei der Reinigung von Rauchgasen ausgezeichnete Adsorptionsmittel, da durch die in den Rauchgasen inhärent vorherrschenden Bedingungen, d.h. erhöhte Temperatur und Vorhandensein von Feuchtigkeit, sowie auch saurer Agenzien, die Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen in situ herausgelöst werden, so dass das Puzzolan selbst sowie auch die herausgelösten Siliziumverbindungen bzw. auch damit herausgelösten weiteren Verbindungen eine wirksame Entfernung der Schadstoffe in den Rauchgasen zur Verfügung stehen. D.h. das hier beschriebene Puzzolan kann ohne vorherige Aktivierung eingesetzt werden.
Da Puzzolane als Gesteinsmaterial selbst nicht brennbar sind, können sie nahe oder sogar bereits in den Brennraum selbst eingebracht werden, um dort die entstandenen Schadstoffe zu adsorbieren.
Die hier beschriebenen Puzzolane können als solche direkt und alleine eingesetzt werden, was bei der Reinigung von Kraftwerks-Abgasen bzw. -Rauchgasen eine aufgrund der viel geringeren Kosten der hier beschriebenen Puzzolane gegenüber Aktivkohle und auch aktivierten Trass eine Einsparung für Kaftwerkbetreiber mit sich bringt, oder auch im Gemisch mit weiteren, bekannten Mitteln, wie der bekannten Aktivkohle, Herdofenkoks, und/oder Flugasche.
Das in der vorliegenden Erfindung zum Einsatz vorgeschlagene Puzzolan hat weiter den Vorteil, dass es die in Rauchgasen enthaltenen sauren Bestandteile beim Herauslösen der Siliziumverbindungen bereits zumindest zum Teil abfängt, so dass die in Abgasanlagen normalerweise vorhandenen Einrichtungen zum Abfangen saurer Agenzien entlastet werden. Wenn gewünscht, kann das hier beschriebene Puzzolan weiter mit basischen Mitteln vermischt werden, wie beispielsweise Calciumhydroxid, Calciumcarbonat, Branntkalk, Dolomit, Natriumcarbonat und/oder Natriumbicarbonat, wodurch Säuren aus den Abgasen ggf. noch besser abgeschieden werden können.
Ein bevorzugtes Gemisch stellen die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane zusammen mit Kohlen und Kalkvarianten, wie vorstehend aufgeführt, dar, wie beispielsweise ein Gemisch der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane mit Calciumcarbonat, Calciumhydroxid, Aktivkohle und/oder Herdofenkoks.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane zusammen mit elementarem Schwefel und/oder als Träger für weitere (Hilfs-)Stoffe, wie beispielsweise Sulfide, Polysulfide, Natriumtetrasulfid oder elementarem Schwefel, die eine verbesserte Quecksilberentfernung aus den Umgebungsfluiden mit sich bringen oder katalytisch wirkende Stoffe, wie beispielsweise Vanadin, Wolfram, Titan Palladium, Rhodium, Platin, Cereisen, Raney-Nickel, Braunstein, Vanadiumpentoxid, Samarium(III)-oxid oder Hopcalite.
Die Stoffe können aufgrund herkömmlicher Verfahren auf der Oberfläche der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane fixiert/aufgebracht werden, wie beispielsweise durch Imprägnieren, vorzugsweise Imprägnieren mit löslichen Salzen, z.B. Kupfernitrat, wobei die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane neben einer adsorptiven Reinigung der Abgase/Rauchgase auch bei einer katalytisch wirkenden Reinigung eingesetzt werden kann, wie z.B. bei der SCR-Minderung von Stickstoffoxiden im Abgas von Zementöfen oder bei der Oxidation von organischen Stoffen und/oder chlorierten Kohlenwasserstoffen und/oder CO.
Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, dass mit einer Mischung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane mit Schwefel, entweder als Gemisch und/oder aufgeschmolzen und/oder aufgesintert, eine nahezu vollständige Entfernung von Quecksilber aus den Rauchgasen erreicht werden kann.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird gegenwärtig davon ausgegangen, dass auch die Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen, zugesetzt oder in situ herausgelöst, dabei eine Rolle spielen, die eine Feinstverteilung des Schwefels auf einem Träger bewirken.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane liegt auch darin, dass diese eine hohe Adsorptionsfähigkeit für Quecksilber aufweisen, im Gegensatz zu Aktivkohle jedoch nicht brennbar sind. Diese können daher ohne technisch aufwändige Abkühlung des Abgas- bzw. Rauchgasstromes der Feuerungsanlagen direkt darin eingebracht und auch bei Temperaturen oberhalb 200°C gefahrlos eingesetzt werden. Auch Temperaturen von 800°C verändern das Gefüge der Puzzolane nicht, so dass alternativ eine direkte Einbringung in den Feuerraum möglich ist, wobei die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane dann zusammen mit dem Abgasstrom an den Gewebe-bzw. Elektrofiltern abgeschieden werden und während des gesamten Weges mit den Abgasen reagieren können.
Im Gegensatz zu Aktivkohle sind die Puzzolane sehr abriebfest mit geringer Feinststaubbildung.
Da die Puzzolane gemäß herkömmlichen Methoden auf jede gewünschte Korngröße ge- bzw. vermahlen werden können, sind diese auch in dem Flugstromverfahren als Ersatz für Aktivkohle in Kraftwerken direkt einsetzbar. Sie können auf bekannte Weise in den Abgasstrom eingedüst und in diesem verwirbelt werden, wobei anschließend die Feststoffe an einem nachgeschalteten, bei Feuerungsanlagen üblicherweise verwendeten Gewebefilter oder in einem Elektrofilter abgeschieden werden. Alternativ können die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane auch in einem Festbett zum Einsatz kommen, d.h. als Pulver und/oder als Granulat und/oder auf einem Träger verklebt, ohne dabei die zugängliche Oberfläche zu reduzieren.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane gegenüber Aktivkohle ist auch darin zu sehen. dass diese ein hohes Wasseraufnahmevermögen aufweisen, In der Abgasreinigung ermöglicht die Verwendung der vorgeschlagenen Puzzolane daher eine taupunktnahe Fahrweise der Abgasreinigung, ohne dass es zu Verbackungen am Filter kommt.
Des Weiteren können die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Puzzolane die Eigenschaften der für die Betonherstellung eingesetzten Flugasche nicht verschlechtern. Puzzolane haben sich vielmehr in der Betonindustrie bereits als Zuschlagstoff vielfach bewährt, ohne die Eigenschaften von Beton zu beeinträchtigen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu begrenzen. Beispiele Beispiel 1: Einsatz von natürlichem Puzzolan V500 bei der Abgasreinigung 27 l des Gases mit der vorab bestimmten Zusammensetzung:

– Stickstoff 90 Vol.-%

– Sauerstoff 10 Vol.-%

– HCl 18,1 mg/l

– Feuchte 0,15 g/l

– Hg (als HgCl₂) 4,428 g

wurden bei 170°C über 150 mg eines natürlichen Puzzolans (Vulkanit 500 der Fa. Hauri, Deutschland; aktive Oberfläche nach BET ca. 11; Blaine-Wert ca. 14.000) geleitet. Von dem insgesamt 4,428 eindosiertem Quecksilber wurden 0,931 µg wiedergefunden. Dies entspricht einer Quecksilberabscheidung von ca. 78,9 %).
Beispiel 2: Vergleichsbeispiele

Das Experiment von Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen wie angegeben, wiederholt, wobei jeweils folgende Materialien eingesetzt wurden:

A)	150 mg Vulkanit 500 & 150 mg Weissfeinkalk;
B)	150 mg Weissfeinkalk;
C)	150 mg bayrischer Trass (Oberfläche nach BET' 22 m²/g);
D)	150 mg SiO₂
E)	150 mg Na₂SiO₄
E)	150 mg Al₂O₃

Für die jeweiligen Untersuchungen wurden folgende für die Quecksilberabscheidung erzielt:

A) 83,2 %

B) 4,7%

C) 12%

D) 10,6 %

E) 8,4 %

F) 26,4 %
Daraus ist ersichtlich, dass eine Quecksilberabscheidung durch das in Beispiel 1 eingesetzte Puzzolan durch Zusatz weiterer Mittel (Weissfeinkalk) annähernd additiv gesteigert werden kann, während das Puzzolan Trass trotz nativ fast doppelt so großer aktiver Oberfläche lediglich eine Quecksilberabscheidung von ca. 12 % erreichte. Gleichermassen zeigte sich, dass die aus dem Puzzolan selbst herauslösbaren Stoffe (Siliziumverbindungen bzw. Tonerde) allein keine Quecksilberabscheidungen mit sich brachten, mit denen die Ergebnisse aus Beispiel 1 additiv erklärt werden könnten. Beispiel 3: Einsatz des natürlichen Puzzolans V500 gemischt mit Schwefel 27 l des folgenden Gases eines Gases mit der vorab bestimmten Zusammensetzung:

– Stickstoff 90 Vol.-%

– Sauerstoff 10 Vol.-%

– HCl 18,1 mg/l

– Feuchte 0,15 g/l

– Hg (als HgCl₂) 4,428 g

wurden bei 170 °C über 150 mg eines Gemisches aus 125 mg des natürlichen Puzzolans vermischt mit 25 mg Schwefelblüte (entspricht einem Verhältnis von 5:1) geleitet. Von insgesamt 4,428 µg eindosiertem Quecksilber wurden 0,079 µg wiedergefunden. Dies entspricht einer Quecksilberabscheidung von ca. 98,21 %. Beispiel 4: Einsatz des natürlichen Puzzolans gemischt mit Schwefel und Weissfeinkalk 27 l des folgenden Gases mit der vorab bestimmten Zusammensetzung:

– Stickstoff 90 Vol.-%

– Sauerstoff 10 Vol.-%

– HCl 18,1 mg/l

– Feuchte 0,15 g/l

– Hg (als HgCl₂) 4,428 g
wurden bei 170°C über 300 mg eines Gemisches aus 125 mg des natürlichen Puzzolans vermischt mit 25 mg Schwefelblüte (entspricht einem Verhältnis von 5:1) und 150 mg Weissfeinkalk der Fa. Märker Zement, Harburg, Deutschland, geleitet. Von insgesamt 4,424 µg eindosiertem Quecksilber wurden 0,001 µg wiedergefunden. Dies entspricht einer Quecksilberabscheidung von ca. 99,98 %. Beispiel 5: Einsatz des natürlichen Puzzolans SP 90 gemischt mit Schwefel 27 l des folgenden Gases mit der vorab bestimmten Zusammensetzung:

– Stickstoff 90 Vol.-%

– Sauerstoff 10 Vol.-%

– HCl 18,1 mg/l

– Feuchte 0,15 g/l

– Hg (als HgCl₂) 4,428 g
wurden bei 170 °C über 150 mg eines Gemisches aus 125 mg des natürlichen Puzzolans SP 90 (Fa. Hauri, Deutschland, Blaine Wert ca. 9000) vermischt mit 25 mg Schwefelblüte (entspricht einem Verhältnis von 5:1). Von insgesamt 4,428 µg eindosiertem Quecksilber wurden 0,191 µg wiedergefunden. Dies entspricht einer Quecksilberabscheidung von ca. 95,69 %.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012012367 [0011]

Claims

Puzzolane mit einem Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumverbindungen zur Aufreinigung von Fluiden.
Puzzolane nach Anspruch 1, worin der Anteil an herauslösbaren Siliziumverbindungen mindestens etwa 5 % beträgt.
Puzzolane nach einem der Ansprüche 1 bis 2, welche einen Blaine-Wert von mindestens etwa 2.500 cm²/g aufweisen.
Puzzolane nach einem der vorstehenden Ansprüche, im Gemisch mit Siliziumverbindungen ausgewählt aus der Gruppe umfassend Silikagel, Silikaten und/oder Zeolithen, und/oder Tonerden.
Puzzolane nach einem der vorstehenden Ansprüche, gemischt und/oder imprägniert mit Sulfiden, Polysulfiden, Natriumtetrasulfid, Metallsalzen und/oder katalytisch wirksamen Metallen und/oder beaufschlagt mit elementarem Schwefel oder mit Wasserglas aufgeklebtem Schwefel, und/oder Trass mit vergrößerter Oberfläche.
Puzzolane nach Anspruch 5, worin die Metalle bzw. Metallsalze Vanadin, Wolfram, Titan, Palladium, Rhodium, Platin, Cereisen, Raney-Nicke, Braunstein, Vanadiumpentoxid, Samarium(III)-oxid und/oder Hopcalite umfassen.
Puzzolane nach einem der vorstehenden Ansprüche vermischt mit Herdofenkoks, Aktivkohle und/oder basischen Stoffen.
Verwendung des Mittels nach einem der vorherigen Ansprüche zur Aufreinigung von Stoffen und/oder Entfernung von Schadstoffen aus Fluiden.
Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Schadstoffe Quecksilber, Schwermetalle, Stickstoffoxide, Dioxine, chlorierte Furane, chlorierte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, CO, HCl, SO₂ und/oder Schwefelwasserstoff umfassen.
Verfahren zur Aufreinigung von Fluiden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Puzzolan nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Fluid in Kontakt gebracht wird.