DE2513767C2

DE2513767C2 - Verfahren zur Verbesserung der Brennstoffeigenschaften des festen organischen Anteils von Abfallmaterial

Info

Publication number: DE2513767C2
Application number: DE2513767A
Authority: DE
Inventors: Richard S. Natick Mass. Brenneman; John J. Westwood Mass. Clancy
Original assignee: COMBUSTION EQUIPMENT ASSOCIATES Inc NEW YORK US
Current assignee: COMBUSTION EQUIPMENT ASSOCIATES Inc NEW YORK US
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-27
Publication date: 1983-01-20
Also published as: IT1032497B; BE827163A; JPS511365A; JPS6010076B2; GB1497612A; CA1061113A; FR2265457B1; FR2265457A1; NL7503615A; SE7503307L; DD121132A5; US3961913A; HU172463B; DE2513767A1; AR217614A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Brennstoffeigenschaften des festen organi- ichen Anteils von Abfallmaterial, insbesondere von Stadtmüll, durch Behandlung mit einer Mineralsäure in Abhängigkeit von der Abfallbeschaffenheit und unte· Erwärmung, so daß ein feinverteiltes Material erhalten wird, das als Brennstoff oder als Brennstoffzusatz verwendet werden kann.

Die Beseitigung fester Abfälle stellt ein zunehmend größer werdendes Problem dar. Ein großer Anteil dieses Abfalls ist brennbar und besteht aus Papier. Textilien. Leder, Kautschuk. Gartenabfällen. Holz. Holzabfällen und Rinden. Müll und Kunststoffen. Da es zunehmend schwieriger wird, feste Abfälle in der bisherigen Weise durch Ablagern in Deponien zu beseitigen sind in jüngster Zeit Verfahren zur Verminderung des Volumens, zur Umwandlung oder Zurückgewinnung vorgeschlagen worden. Die angewandten Methoden umfassen die Pyrolyse, die Kompostierung, die Hydrierung, die nasse Oxidation, die Hydrolyse, den anaeroben Abbau, die biologische Zersetzung und dergleichen.

Die Recyclisiefung soll aus dem festen Abfall Materialien wie Glas, Kunststoffe, Metalle, Papier, Textilien und dergleichen gewinnen und in irgendeiner Form einer Wiederverwendung zuführen.

Aus der US-PS 28 79 005 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiederaufbereitung von Abfallkunststoffen bekannt. Danach wird der wiederzuverwendende Kunststoff ohne Veränderung seiner chemischen Struktur oder Eigenschaften von den darin vorhandenen Verunreinigungen befreit, indem man den Abfallkunststoff auf eine Temperatur abkühlt, bei der er spröde wird und leicht pulverisiert werden kann. Das Abkühlen erfolgt dabei mit flüssigem Kohlendioxid Nach dem Pulverisieren gelingt es dann, die vorhandenen Verunreinigungen mit Hilfe üblicher Abscheidetechniken zu entfernen.

Aus »Wasser, Luft und Betrieb« (1973), Seiten 295 und 300, sind Verfahren zur Müllverbrennung bekannt, bei denen eine möglichst vollständige Zerlegung des Materials in gasförmige Verbrennungsprodukte angestrebt wird. Hierbei wird zwar das Aufgabegut mit Hilfe der Rauchgase der Müllverbrennungsanlage, die Säure-Vorläufer enthalten können, vorgetrocknet Jedoch wird kein Brennstoff gebildet, sondern der Müll verbrannt um daraus Wärme zu gewinnen. Ein zusätzlicher Ölbrenner ist erforderlich für die Inbetriebnahme des Ofens.

Aus der GB-PS 3 70461 ist bekannt pulverisierte Brennstoffe mit Säuren, wie Schwefel-, Salz-, Salpeter-, Phosphorsäure oder ihren Dämpfen oder Mischungen daraus sowie ähnlichen Säuren wie auch schwefeliger oder salpetriger Säure und Wasser zu behandeln, um daraus mineralische Bestandteile zu entfernen. Bei diesen Brennstoffen handelt es sich um Steinkohle, Braunkohle. Torfkohle, Koks und andere Brennstoffe.

Die DE-PS 1 44 629 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von künstlicher Kohle aus Fäkalien und Abfallstoffen, das darin besteht die Fäkalien, Abfallstoffe und dergleichen zu trocknen und unter Benutzung geeigneter Vorrichtungen zu einer pulverartigen Masse zu zerreiben, die anschließend mit einem bestimmten Bindemittel versetzt wird. Dieses Bindemittel wird dadurch hergestellt daß man Papierabfälle oder Papier- und Stoffabfälle zerkleinert in Wasser zu einer breiartigen Masse verkocht und schließlich mit zweckmäßigerweise 65%iger Schwefelsäure versetzt Anschließend wird dann durch das Verkneten der getrockneten, zerriebenen Fäkalien bj^ Abfallstoffe mit dem in dieser Weise gebildeten Bindemittel eine Masse gebildet die in einer Brikettformpresse geformt wird.

Weiterhin offenbart die CH-PS I 72 014 ein Verfahren zur Herstellung von Leucht- und Brennkörpern aus Cellulose enthaltenden Abfällen, das darin besteht die Cellulose mit Salpetersäure und deren Dämpfen zu nitrieren, wonach das erhaltene Produkt mit geschmolzenen Kohlenwasserstoffen vermischt und durch Verpressen verform« wird.

Die CH-PS 2 21012 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosemehlen. welches darin besteht, die Cellulose oder Cellulosefasern enthaltende Materialitn, wie Baumwolle, Flachs, Bast, Stroh und dergleichen mit verdünnter Säure zu behandeln, bis die Cellulosefasern in feuchtem Zustand bis zum Verlust ihrer Faserstruktur zerreibar geworden sind, und anschließend das behandelte Material zu vermählen. Dabei erfolgt nach dieser Verfahrensweise eine Säurebehandlung im Rahmen eines Naßverfahrens mit dem Ziel, die Zerreißbarkeit des Ausgangsmaterials zu begünstigen. Diese Druckschrift gibt jedoch keinen Anhaltspunkt dafür, wie man die Verbesserung der Brennstoffeigenschaften des festen organischen Anteils von Abfallmaterialien durch Behandlung mit einer Mineralsäure bewirken soll.

Aus der DF-PS 1 65 420 ist weiterhin ein Verfahren zur Trennung von Hausmüll in seine Bestandteile mit Hilfe eines Sink-Schwimm-Schneideverfahrens be-

kannt, bei dem das Behandlungsgut mit verdünnter Schwefelsäure geschwemmt wird, allerdings so, daß keine Zerstörung der Müllbestandteile bewirkt, sondern lediglich ein Aufschließen der Düngerwerte sowie Desinfizieren erreicht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem es gelingt, unter Aufwand von relativ wenig Energie den brennbaren Anteil fester organischer Abfälle derart zu behandeln, daß er versprödet und leicht zu einem feinteiligen Zustand zerkleinert werden kann, so daß man ein Material mit erhöhter Schüttdichte und verbesserten Handhabu.ngseigenschaften erhält, das als Brennstoff oder Brennstoffzusatz verwendet werden kann und das es ermöglicht, die in dem organischen Anteil des Ajfallmaterials enthaltenen brennbaren Produkte zur Energiegewinnung zu nutzen. Dabei soll das Verfahren keine wesentliche Pyrolyse, Zersetzung oder chemische Umwandlung des organischen Anteils des Abfallmaterials bewirken, keine Umweltverschmutzungsprobleme aufwerfen, in üblichen Vorrichtungen durchgeführt werden und ohne weiteres Bedingungen, die innerhalb eines gegebenen Bereiches vorliegen, angepaßt werden können und ein Brennsioffprodukt liefern, das in stark verdichteter Form vorliegt, im wesentlichen das Trockengewicht und den Wärmewert des organischen Anteils aufweist, aus dem es gebildet worden ist, und das ohne Zersetzung gelagert und gehandhabt werden kann, zu Pellets verarbeitet oder unter Druck verdichtet werden kann und das mit gasförmigen, flüssigen oder festen Kohlenwasserstoffbrennstoffen vor oder während der Verbrennung vermischt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß Hauptanspruch.

Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.

Das erfindunpsgemäße Verfahren der eingangs definierten Gattung besieht somit darin, den Abfall bei einer Temperatur von 100 bis 288° C, insbesondere von 121 bis 177^OC. mit HCI, H₂SO₄. HNO₃. H₃PO₄, einer Mischung davon oder einem Vorläufer davon, insbesondere mit Mischungen von HCI und H₂SO₄ zu behandeln, und zwar unter solchen Bedingungen, daß der Abfall eine die Zerkleinerung erleichternde Sprödigkeit erreicht. ^cein Trockengewicht un>.' sein Kohlenstoff/ Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis kaum merklich ver-Indert und der erhaltene Brennstoff gegebenenfalls getrocknet und/oder zerkleinert wird.

Hierbei wird ein Brennstoff produkt erhalten, das in spröder Form vorliegt und auf Trockenbasis im wesentlichen das gleiche Gewicht besitzt, wie der feste Abfall, aus dem es hergestellt worden ist. jedoch eine wesentlich größere Dichte als das Ausgangsmaterial aufweist.

Weitere Ausführungsformer, sind in den Unteran- »prüchen enthalten Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung genannt.

In den Zeichnungen zeigt

Fi j». I ein Fließschema für die Herstellung eines feinkörnigen Brennstoffs aus festem Abfall, und

Fig.2 Kurven, die die Wirkung einer Mischung aus Chlorwasserstoffsäure und Schwefelsäure auf die Energie, die erforderlich ist, ein versprödetes Material auf etwa gleiche Teilchengröße, 70 bis 80% 0,84 mm, zu verkleinern, veranschaulichen.

In der folgenden Brrihreibung der Erfindung wird der Ausdruck »brennbarer Anteil von festen organischen Abfällen« dazu verwendet, ganz allgemein die Materialien zu bezeichnen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bildung des erfindungsgemäßen Produkts verwendet werden. Dieser Ausdruck umfaßt Materialien organischen Ursprungs, die, wenn sie in Gegenwart von Sauerstoff verbrannt werden, Wärmeenergie liefern, wie Papiere, Pappen, Textilien, Holz, Holzabfälle einschließlich Rinde, landwirtschaftliche Abfälle einschließlich Bagasse und dergleichen, Nahrungsmittelabfälle, Gartenabfälle, Kautschuk und gewisse Formen von Kunststoffen ein.

Aus der folgenden Tabelle I ist ersichtlich, daß diese Materialien den größten Teil der städtischen Abfälle (Hausmüll) stellen.

Tabelle I

Zusammensetzung eines typischen festen städtischen Abfalls

Bestandteil	Gew-%, Trockenbasis	organischer
	Gesamter Brennbarer	Anteü
	Abfall	52,9
		15,5
Papie· und Pappe	40,0	12,1
Gartenabfälle	12,0	10,9
Nahrungsmittelabfälle	9,3	3,2
Holz	8,4	3,2
Textilien	2,5	1,4
Kunststoffe	2,5	0,8
Kautschuk	1,1
Leder	0,6
Glas	10,3
Metall	7,1
Schmutz	5,3

Somit kann im wesentlichen das gesamte organische Material von festen, insbesondere städtischen Abfällen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt und zu einem verbesserten Brennstoff umgewandelt werden. Diese festen Abfälle besitzen typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 18%, wobei diese Feuchtigkeit fast vollständig in dem brennbaren organischen Anteil vorliegt. Die Nahangsmittslabfälle können ölige oder fettige Materialien in Form von Fleischfett, ölen etc. enthalten. Die Anwesenheit solcher Materialien führt bei den Mengen, in denen sie normalerweise in städtischen Abfällen vorliegen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zu Schwierigkeiten.

Da etwa die Hälfte der festen organischen Abfälle, Jie in einem städtischen Bereich anfallen. Papier umfassen und da dieser Papierbesiandteii üblicherweise in Form einer Mischung aus Zeitungspapier und Wellpappe vorliegt ist es möglich, eine Mischung aus diesen Papierarten als ein Modell zur Bestimmung der Parameter der Behandlungsstufe zu verwenden. Jedoch umfassen die ang-gebenen Betspiele auch die Behandlung typischer Nahrungsmittelabfälle, landwirtschaftlicher Abfälle und Gartenabfälle sowie die Ergebnisse der Behandlung eines echten festen städtischen Abfalls, die mit Hilfe einer halbtechnischen Anlage erzielt würden.

Die hier verwendeten Ausdrücke »saurer Reaktionsteilnehm ;f«, »Säur«?', und -»Säuren« werden austauschbar zur Bezeichnung einer einzigen Säure oder einer Säuremischung verwendet. Wenn ein Gewicht oder eine »Menge« einer Säure oder einer Säuremischung

angegeben ist, stehen die Zahlenwerte für den Säurereaktionsteilnehmer als solchen, selbst wenn er in Form einer Lösung vorliegt.

Wenn das Verfahren, wie es in der Zeichnung wiedergegeben ist, von einem gemischten festen Abfall, z. B. einem festen städtischen Müll ausgeht, ist es im allgemeinen von Vorteil, zunächst eine erste Zerkleinerung des Materials zu bewirken, beispielsweise durch Zerreißen. Diese Vorstufe kann in geeigneter Weise in Vorrichtungen wie Schlegelmühlen, Hammermühlen, Shreddern, Scheren, Käfigzerkleinerungsvorrichtungen, Schnitzelvorrichtungen, Schneidevorrichtungen, Scheibenmühlen, Mahleinrichtungen, Fräsen, Raspelmühlen und dergleichen bewirkt werden.

Die physikalische Abtrennung des organischen brennbaren Anteils von dem gemischten Abfall kann mit Hilfe einer oder mehrerer der verschiedenen bekannten Methode erfolgen. Methoden und Vorrichtungen zürn Aussortieren von nichtcrganischsn .Materialien, wie Glas, Metalle, Schmutz und dergleichen, sind bekannt und in der Literatur beschrieben (vgl. beispielsweise »Solid Waste Treatment Technology« von Alex Hershaft in Environmental Science & Technology. Vol. 6, No. 5 (1972), Seiten 412-421).

Die Trennung des organischen Anteils von dem anorganischen Anteil kann soweit aufgeschoben werden, bis das versprödete Material vermählen ist, so daß es möglich wird, den pulverförmigen organischen Anteil ohne weiteres von dem anorganischen Anteil abzutrennen. In gewissen Fällen können die den anorganischen Anteil stellenden Stücke des Abfalls als Mahlmedium oder als Teil des Mahlmediums verwendet werden. .

Es liegt im Rahmen der Erfindung, von einem festen organischen Abfallmaterial auszugehen, das nicht erst sortiert oder von anderen Abfallmaterialien abgetrennt werden muß. In diesen Fällen kann es notwendig sein, eine Zerkleinerung durchzuführen, beispielsweise mit Hammermühlen, Shreddern oder Mahlwerken, um die Materialien wie Papier, Holz, Textilien oder Nahrungsabfälle auf den gewünschten Zerkleinerungsgrad zu bringen. In ähnlicher Weise kann die Teilchengröße des brennbaren organischen Anteils von gemischten Abfällen nach ihrer Abtrennung von der Abfallmischung weiter verringert werden.

Die Größe der Abfallmaterialfragmente, die der Versprödungsbehandlung unterworfen werden, hängt von der Art des organischen Materials sowie der Art und Weise der Versprödungsbehandlung und der dabei verwendeten Vorrichtung ab. So wird bevorzugt, den Abfall auf eine Teilchengröße zu bringen, die eine leichte Handhabung in der bei dem Verfahren verwendeten Vorrichtung ermöglicht

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Abfallmaterialien zu behandeln, ohne die darin vorhandene Feuchtigkeit zu entfernen. Ein Vortrockne»! kann jedoch erwünscht sein, um Umweltverschmutzungsprobleme zu vermeiden, die auftreten könnten, wenn das Trocknen während oder nach der Behandlung mit der Säure durchgeführt würde.

Das Trocknen vor dem Verspröden kann in einem getrennten, direkt oder indirekt geheizten Gleichstromoder Gegenstromtrockner erfolgen. Es ist natürlich auch möglich, die Vortrocknungsstufe mit einem der Zerkleinerungsschritte zu kombinieren, indem man erhitzte Oberflächen anwendet und/oder in der oder durch die Zerkleinerungsvorrichtung ein heißes Gas zirkulieren läßt Es ist auch möglich, den Trocknungsschritt mit dem Versprödungsschritt zu kombinieren (Erhitzen und Behandeln mit Säure) und die freigesetzte Feuchtigkeit in die Atmosphäre abzulassen, wenn Sorge dafür getragen wird, daß die Säure zuvor abgetrennt wird. Daher wird bevorzugt, das Vortrocknen, falls notwendig, vor der Säurebehandlung durchzuführen. Alternativ kann ein Säureabsorber verwendet werden, der besonders dann nützlich ist, wenn Materialien vorhanden sind, die eine flüchtige Säure freisetzen.

Abgesehen von irgendwelchen zu verarbeitenden Kunststoffmaterialien und Kautschuken und Gummis, besitzen die meisten der erfindungsgemäß behandelten festen organischen Abfälle im allgemeinen eine Fasernatur, aufgrund der es nicht möglich ist, die Schüttdichte der festen organischen Abfälle lediglich durch Vermählen ohne Anwendung übermäßiger Energiemengen zu steigern. Wenn diese Materialien jedoch erfindungsgemäß durch eine Kombinationsbehandlung mit Wärme und Säure versprödet werden, kann Has spröde Material leicht mit geringem Energieaufwand zu einem Produkt vermählen werden, das eine Schüttdichte von etwa 032 bis 0,48 g/cm³ aufweist, während die Dichte des zerkleinerten unbehandelten Abfalls 0,048 bis 0,096 g/cm³ beträgt. Diese Schüttdichte des behandelten Materials kann durch Verdichten unter Druck bis zu 1,12 g/cm³ gesteigert werden.

Es kann angenommen werden, daß die Versprödung eine gewisse Depolymerisierung des organischen Materials bewirkt, was sich durch den Verlust der Fasernatur des Materials anzeigt. Diese Versprödung umfaßt jedoch keine Pyrolyse, Zersetzung oder Verbrennung in einem wesentlichen Ausmaß, was durch die Tatsache ersichtlich ist, daß kein merklicher Gewichtsverlust auftritt, keine signifikante Bildung von identifizierbaren Zersetzungs- oder Abbauprodukten, wie Aceton, Alkoholen und dergleichen erfolgt und keine Verbrennungsprodukte, wie Teer, und Verbrennungsgase identifiziert werden können. Weiterhin zeigt sich nach der Versprödung keine merkliche Veränderung der Kohlenstoff/Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnisse in dem organischen Material.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, sind bei der Durchführung der Versprödungsstufe verschiedene Ausführungsformen und Abänderungen möglich.

Da das Verspröden keine Pyrolyse, d.h. keinen thermischen Abbau oder keine Verbrennung in merklichem Umfang umfaßt, sollen dabei die Bedingungen so gewählt werden, daß solche Reaktionen nicht in merklichem Ausmaß ablaufen. Obwohl die Temperaturen zwischen 100 und 288° C liegen können, werden bei der Wärmebehandlung Temperaturen bevorzug, die zwischen etwa 121 und 177° C liegen. Die Anwendung von unter 177° C liegenden Temperaturen ermöglicht es, heiße Luft zum Erhitzen des Materials während des Versprödens zu verwenden. Bei Temperaturen oberhalb 177° C muß eine Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt benutzt werden, um eine Verbrennung des organischen Materials zu verhindern. Somit muß zur Erzielung einer maximalen Ausbeute die Kombination aus Temperatur und Sauerstoffgehalt der umgebenden Atmosphäre derart eingestellt sein, daß keine merkliche Verbrennung oder Pyrolyse während des Versprödungsvorgangs erfolgt

Das Erhitzen des organischen Abfallmaterials kann durch direkte Übertragung der Wärme von heißen Gases, z. B. heißen Verbrennungsgasen oder Abgasen oder heißer Luft, erfolgen. Es kann auch durch direkte Wärmeübertragung mit Hilfe eines Wärmeübertra-

gungsfluids im Inneren eines in geeigneter Weise konstruierten Wärmeaustauschers erreicht werden. Wenn der Versprödungsschritt mit einem Mahlschritt kombiniert wird, können das Mahlmedium (z. B. Stahlkugeln, Keramikkugeln oder anorganisches Abfallmaterial) oder die Wände der Vorrichtung, in der das Mahlen erfolgt, erhitzt werden, um als einzige Wärmequelle oder eine der Wärmequellen zu dienen. Es liegt ίτι Rahmen der Erfindung, auch eine Kombination von direkten und indirekten Heizverfahren anzuwenden.

Die bei dem Versprödungsschritt verwendete Säure ist eine Mineralsäure (HCI, H₂SO₄, HNO₃ oder H₃PO₄) oder ein Vorläufer einer solchen Mineraisäure. Als Säurevorläufe^r sind die stark sauren Metallsalze von Mineralsäurer, z.B. ZnCI₂ oder FeCI₃, oder anorganische saure Gase, z. B. SO₃, NO₂ oder N₂Os, zu nennen.

Die Säure oder der Säurevorläufer können in Gasform (beispielsweise in Form von gasförmigem HCI oder SO₃) oder in flüssiger Form (z. B. eine verdünnte wäßrige Lösung von H₂SO₄ oder HCI oder eine alkoholische Lösung von ZnCI₂) verwendet werden. Der Einsatz einer flüchtigen Säure (z. B. einer Säure mit einem Siedepunkt, der unterhalb der angewandten Temperatur liegt), wie z. B. von gasförmigem HCl, kann bei einem absatzweise geführten Verfahren und bei jenen Ausführungsformen der Versprödungsstufe Vorteile ergeben, bei denen das Erhitzen vor der Säurebehandlung erfolgt (1 der Fig. 1) oder wo das Erhitzen und die Säurebehandlung gleichzeitig erfolgen (III der Fig. 1). Die Anwendung einer nicht-flüchtigen Säure (z. B. einer Säure mit einem Siedepunkt, der oberhalb der verwendeten Temperatur liegt), wie z. B. einer verdünnten wäßrigen H₂SO₄-Lösung, kann bei einem kontinuierlichen Verfahren und jener Ausführungsform der Versprödungsstufe Vorteile ergeben, bei der das Erhitzen nach der Säurebehandlung erfolgt Somit kann das organische Material im letzteren Fall nach dem Besprühen oder Imprägnieren mit der Säurelösung auf eine Trockenheit von 50 bis 70% abgepreßt oder in anderer Weise behandelt werden, um mindestens einen Teil des im Verlaufe der Säurebehandlung absorbierten Wassers vor dem Erhitzen zu entfernen.

Wenn eine flüchtige Säure verwendet und über ein Behandlungsgas zugeführt wird, ist die Menge der Restsäure in dem Endprodukt nicht direkt proportional der Konzentration der Säure in dem Behandlungsgas. Daher ist die Anwendung eines weiten Bereiches der Konzentration der flüchtigen Säure in dem Behändlungsgas möglich, wobei die optimale Konzentration im Einklang mit Betriebsparametern, wie der Temperatur, der Zeit der Behandlung des Abfalls mit dem Gas, die Art und Weise, mit der die Gase und die Feststoffe in Berührung gebracht werden, den Materialien, aus denen die Behandlungsvorrichtung besteht, und dergleichen, ermittelt werden kann. Ein Beispiel für solche Konzentrationen ist die Anwendung von Luft, die 0,1 bis 5Vol.-% HCl enthält, zur Behandlung von Papier. Normalerweise sind die höheren Konzentrationen bevorzugt, da in diesem Fall das Verspröden im allgemeinen schneller erfolgt

Bei der Anwendung einer nicht flüchtigen Säure, beispielsweise einer wäßrigen H₂SO₄-LoSUiIg, ist die Säureaufnahme des organischen Abfalls proportional der Konzentration der Säure in der Lösung. Es ist daher bei dieser Ausführungsform der Versprödungsstufe bevorzugt, Säurelösungen zu verwenden, deren Konzentrationen zwischen etwa 0,1 und 5 Gew.-% liegen.

Bei einer bevorzugten Alisführungsform wird eine Kombination aus Chlorwasserstoffsäure und Schwefelsäure verwendet, die getrennt oder in Form einer gemischten wäßrigen Lösung an irgendeiner geeigneten Stelle des Verfahrens auf das feste Abfallmaterial aufgesprüht werden. Durch die Anwendung einer Mischung dieser beiden Säuren ist es möglich, die Versprödung des organischen Anteils zu steigern, wobei die Steigerung direkt in einer deutlichen Verminderung der Energie meßbar ist, die erforderlich ist, um das versprödete Material auf eine gewünschte Teilchengröße zu zerkleinern. Die Anwendung einer Mischung aus Chlorwasserstoffsäure und Schwefelsäure zeigt neben der sehr wichtigen Verminderung der erforderlichen Energie eine Reihe weiterer Vorteile. Von diesen Vorteilen sind eine Verminderung der Restchloride in dem Produkt, eine Verminderung der Menge und der Kosten der Säure und die Fähigkeit, ein Endprodukt zu bilden, das eine Teilchengröße aufweist, die unterhalb jenes Bereiches liegt, der bei dem gleichen Energieaufwand durch die ausschließliche Verwendung von Chlorwasserstoffsälire erreichbar ist, zu nennen.

Obwohl es nicht genau bekannt ist, warum die gleichzeitige Verwendung von Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure eine Wirkung entfaltet, die als synergetischer Effekt bezeichnet werden kann, scheint es so zu sein, daß die Schwefelsäure die Beweglichkeit der zugesetzten Chlorwasserstoffsäure durch Zersetzen der gebildeten Chloride steigert, mögliche Chlorid bildende Salze neutralisiert oder eine Kombination dieser beiden Wirkungen ausübt.

Die Dauer, während der das organische Material der Versprödung unterworfen wird, variiert mit der Ausführungsform dieser Maßnahme, der Teilchengröße und den Behandlungsbedingungen, d. h. der Temperatur und der Säuremenge (Zeit und Konzentration). Die Zeit muß mindestens dafür ausreichen, das Material auf die Temperatur zu bringen und eine Versprödung zu bewirken. Wenn normalerweise das Erhitzen und die Säurebehandlung gleichzeitig erfolgen, beträgt diese Zeit nicht mehr als etwa 30 Minuten, wobei das Verspröden in lediglich einigen wenigen Minuten, z. B. etwa 5 Minuten, erreicht werden kann, wenn höhere Temperaturen und höhere Säurekonzentrationen angewandt werden. Für ein organisches Material einer gegebenen Teilchengröße und die angewandten Betriebsparametern ist es ohne weiteres möglich, eine optimale Zeit auszuwählen, in der ein Produkt gebildet wird, das einen gewünschten Anteil an versprödetem, zerkleinerungsfähigem Material enthält Somit kann es erwünscht sein, das Verspröden nur soweit durchzuführen, bis lediglich ein vorherbestimmter Anteil des verarbeiteten Materials den gewünschten Versprödungsgrad erreicht hat und den Anteil, der noch nicht in diesem Zustand vorliegt, im Kreislauf zurückzuführen.

Einige der Bestandteile des festen organischen Abfalls können mit Wasser assoziiert sein. Dieses Wasser kann chemisch gebunden oder mechanisch von der organischen Masse zurückgehalten werden. Der Wassergehalt des durch die kombinierte Wärme- und Säure-Behandlung versprödeten Materials soll nicht mehr als etwa 10Gew.-% betragen, wobei das versprödete Produkt wegen des leichteren Vermahlens vorzugsweise so trocken wie möglich sein sollte.

Die Anwendung von Verbrennungsgasen oder Abgasen als Mittel zum direkten Erhitzen des Materials während des Versprödens eröffnet die Möglichkeit der

Einführung von Dampf (Wasserdampf im Gegensat/, zu dem mit dem organischen Abfallmaterial verbundenen Wasser) in die Versprödungsstufe. Es hat sich ge/.eigt, daß die Anwesenheit von Dampf das Verspröden des organischen Materials nicht merklich beeinträchtigt.

Wie in der Zeichnung angegeben, kann die Versprödungsstufe in verschiedenartiger Weise durchgeführt werden. Wenn ^emaB den Ausführungsformrn I und Il das Erhitzen und das Bshandeln mit Saure getrennt erfolgen, kann das Erhitzen in einer Vorrichtung, wie in einem direkt oder indirekt geheizten Gleichstrom- oder Gegenstrom-Trockner, einer Wirbelschichtvorrichtung, einem Mehretagenröster, einer mehrschichtigen Kocheinrichtung oder dergleichen, erfolgen. Wenn eine flüchtige Säure, wie gasförmiger Chlorwasserstoff, verwendet wird, kann dieses Material in irgendeiner geeigneten Gas-Feststoff-Mischeinrichtung, beispielsweise einem Gleichstrom- oder Gegenstrom-Fließmischer, rni; dem erhitzten Mat?™l in Berührung gebracht werden. Wenn eine nicht flüchtige Säure, beispielsweise eine wäßrige Schwefelsäurelösung, verwendet wird, kann diese auf das über ein Förderband geführte Abfallmaterial aufgesprüht oder dadurch zugeführt werden, daß man das Abfallmaterial durch ein Säurebad führt, wobei die überschüssige Säure mit Hilfe von Abquetschwalzen oder dergleichen entfernt werden kann.

Wenn das Erhitzen und die Säurebehandlung mit einer flüchtigen Säure gleichzeitig erfolgen sollen, kann dies in einem Trommeltrockner erreicht werden, in den jo ein Chlorwasserstoffgasstrom eingeführt wird.

Da es bei einigen der Versprödungsvorrichtungen möglich ist, ein solches Maß von Reibungswirkung auszuüben, daß das versprödete Material pulverisiert oder vermählen wird, kann die Mahlstufe mit der Versprödungsmaßnahme kombiniert werden, indem man beispielsweise eine Trommeleinrichtung, beispielsweise eine Kugelmühle, verwendet.

Wenn das Vermählen als getrennter Schri" durchgeführt werden soll, kann es in Vorrichi ,,igen, wie Kugelmühlen und Pulverisiereinrichtungen oder zwischen Reibungsoberfläc!-.?n erfolgen. Da das organische Material spröde ist, wird bei dem Vermählen, ob dies nun getrennt oder als Teil der Versprödungsstufe durchgeführt wird, eine relativ geringe Energiemenge benötigt, verglichen mit der Energie, die erforderlich wäre, um das unbehandelte, feste organische Abfallmaterial auf den gleichen Feinheitsgrad zu zerkleinern. Diese Tatsache stellt einen der wesentlichen energissparenden Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Die Teilchengröße des spröden Brennstoffprodukts kann über einen relativ großen Bereich variieren und hängt von verschiedenen Faktoren, wie der Art und dem Ausmaß des Vermahlens etc., ab. Im allgemeinen besitzt der größere Anteil des Materials eine Teilchengröße von unter 0.42 mm. während ein erheblicher Anteil eine Größe von unter 0,074 mm besitzt. Die größeren Teilchen können in die Versprödungsstufe zurückgeführt werden.

Wenn eine Trennung des vermahlenen Produktmaterials notwendig ist, erfolgt dies vorzugsweise durch Windsichtung oder Sieben. Bei dieser gegebenenfalls durchzuführenden Stufe ist es möglich, die nicht vollständig versprödeten organischen Fragmente als 6¹^ auch die nicht organischen Materialien (z. B. kleine Metall- oder Glasstückchen etc.) von dem Brennstoffprodukt abzutreiben. Die nicht vollständig versprödeten organischen Fragmente können erneut in die Versprödungsvomchtung zurückgeführt werden.

Wenn das zu behandelnde Abfallmaterial eine Kombination aus anorganischen und organischen Anteilen darstellt, d. h. wenn vor der Versprödungsbehandlung eine Trennung dieser Fraktionen nicht oder nur zum Teil durchgeführt wurde, ist es erforderlich, nach dem Vermählen clic nicht versprödeten Anteile abzutrennen. Diese nicht spröden Anteile enthalten die anorganischen Materialien und können eine gewisse Menge von nicht versprödeten oder teilweise versprödeten organischen Abfüllen enthalten. Die nicht versprödeten oder teilweise versprödeten organischen Materialien können zur Vervollständigung ihrer Behandlung im Kreislauf in die Versprödungsstuf. zurückgeführt und erneut mil Wärme und Säure behandelt werden. F.s ist festzuhalten, daß in dem Fall, da keine Trennung der brennbaren und dei nicht brennbaren Anteile des Abfalls vor dem Verspröden erfolgt, mindestens ein Teil des picht brennbaren Anteils (d. h. die Metall- und Glasobjekte) als Mahlmedium verwendet werden kann.

Bei dem nach dem Mahlen und erforderlichenfalls Klassieren anfallenden Brennstoffprodukt handelt es sich um ein feines pulverförmiges Material. Wie aus den folgenden Beispielen hervorgeht, behält das Produkt im wesentlichen das gesamte Trockengewicht des ursprünglichen festen organischen Abfalls bei. aus dem es hergestellt ist. und zeigt im wesentlichen das gleiche Kohlenstoff/Sauerstoff/Wasserstoff-Verhältnis, das in dem festen, unbehandelten. organischen Abfall vorlag. Bei der Versprödungsbehandlung tritt kein oder nur ein geringer Verlust des Wärmewerts auf. Das durch die Behandlung mit Chlorwasserstoff gebildete versprödete Produkt enthält nur eine geringe Menge Chloridionen, typischerweise 0,1 bis 0.2 Gew.-%. obwohl es bis zu 0.6 Gew.-% enthalten kann. Das durch die Verwendung von Schwefelsäure gebildete Produkt enthält Sulfationen in einer Menge, die im wesentlichen proportional ist der Menge der Säureaufnahme während Jzr Behandlung.

Das Brennstoffprodukt kann in feinverteilter Form als Primärbrennstoff ohne die Zugabe eines anderen Brennstoffs verbrannt werden. Das Brennstoffprodukt kann auch mit oder ohne Anwendung eines Bindemittels, wie Wasser. Stärke, Wachs. Mineralöl und dergleichen, zu Pellets verformt werden. Schließlich kann das Brennstoffprodukt unter Druck zu einem sehr dichten Material verdichtet werden.

Das erfindungsgemäße Brennstoffprodukt kann auch als Sekundärbrennstoff dienen und mit gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen vor oder während des Verbrennens vermischt werden. Beispielsweise kann das Produkt mit Erdgas mitgerissen oder gleichzeitig mit Erdgas über getrennte Zuführungsvorrichtungen in eine Brennkammer eingeführt werden. Es kann auch mit Brennstofföl aufgeschlämmt oder zusammen damit verbrannt we-den und kann physikalisch mit pulverförmiger Kohle verini^t-Wt odi.r zusa;:v men damit verbrannt werden.

Die in der folgenden Tabelle Π angegebenen Werte verdeutlichen den Effekt der Zugabe eines erfindungsgemäß aus Papier bereiteten Brennstoffprociukts zu Brennöl Nr. 6.

	11	25	100	kcal	13 767	12	kcal/kg bezogen auf 1 kg Brennöl
Tabe'le II			-	_
Beitrag der Wärmemenge der Brennstoffzusammensetzvag Biennöl Festes Brennstoff- Brsnnöl produkt	15	4 938	zugeführt durch Festes Brennsioft- prw.'ukt	kcal/kg Gesamtbrennstoff
	20	4 198	kcal
_	3 950	2 017	4 453	11 554
100	-	10 886	11777
85	303	11025
60	403	9 597

Diese Weru verdeutlichen, daß das Brennstoffprodukt dem Brennöl einen Wärmewert zuführt. Im Fall einer solchen Mischung trägt jeder Brennstoffbestandteil seinen Wärmewert in einem Verhältnis bei, das 5cincrTi GcwiCiUsäiÜcii uii'cRi pi üpuriiunai ist. ,

Das erfindungsgemäße Brennstoffprodukt kann auch zu anderen Brennstoffen als den genannten fossilen Brennstoffen zugesetzt werden. Diese anderen Brennstoffe schließen in nicht einschränkender Weise brennbare Kohlenwasserstoffabfälle, Abfallbrennstoffe, Abfallösungsmktel (die gegebenenfalls Wasser enthalten können), Albwasserschlämme und dergleichen ein. Die Menge, in der das Brennstoffprodukt zu einem fossilen Brennstoff oder einem anderen Brennstoff zugesetzt wird, hängt von dem gewünschten Wärme- «r/ert des gemischten Brennstoffs ab, einer Eigenschaft, die ohne weiteres mit Hilfe bekannter Verfahren bestimmt werden kann.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Als festes organisches Abfallmaterial wird Zeitungspapier verwendet, und die Versprödungsstufe wird in einem Rohrreaktor aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 6,03 cm und einer Länge von 483 cm durchgeführt. Man behandelt 10 g des in dem

Tabelle ΠΙ

Aus Zeitungspapier hergestellter Brennstoff

Rohr vorliegenden Zeitungspapiers mit Chlorwasserstoffgas enthaltender heißer Luft, die mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 Liter pro Minute durch das Rohr zirkuliert.

Zur Bestimmung der Wirksamkeit des Verfahrens wird ein Standardmahltest entwickelt und bei sämtlichen folgenden Beispielen angewandt. Bei diesem Test wird eine Farbdose mit einem Fassungsvermögen von 1,131 mit 600 g Quarzkieseln mit einem Durchmesser von etv/a 2,54 cm gefüllt und mit dem gesamten Produkt des Reaktors beschickt und während 10 Minuten mit einem handelsüblichen Farbschüttler geschüttelt. Das gebildete Pulver wird auf die Anwesenheit nicht vermahlener Flocken untersucht und dann gesiebt, um zu bestimmen, welcher Prozentsatz eine Teilchengröße von 420 μιτι oder weniger aufweist und welcher Prozentsatz eine Teilchengröße von 74 μΐπ oder weniger aufweist.

Es werden die Produktausbeute, bezogen auf das Gewicht des ursprünglich eingesetzten feuchten (normalerweise etwa 6%), festen organischen Abfallmaterials und die Dichten der nicht verdichteten und verdichteten Produkte ermittelt.

Die in dieser Weise mit Hilfe von Zeitungspapierproben erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt.

Temperatur	Zeit	HCl-	Ausbeute	Mahltest	Sieb mit	80	Dichte, g/cm³	Verdichtet
		Menge»)			einer Maschen-	50
CQ	Min.		(%)	%-Satz des durchdringenden Materials	^■eiis von 0,42 mm weite von 0,074 mm	70	Nicht
				Sieb mit	99	75	verdichtet	0,83
				einer Maschen-	'98		0,88
149-177	5	1,8	94	98	0,40	0,87
149-177	10	3,6	91	98	0,42	0,80
177-204	5	1,8	94	0,40
177-204	10	3,6	86	0,45

*) Gesamtmenge der durch den Reaktor geführten Chlorwassentcffsäure, bezogen auf das Gewicht der Probe.

Da die Ausbeutewerts auf Zeiiungspapier bezogen sind, das einen ir. Gleichgewicht mit der Atmosphäre stehenden Feuchtigkeitsgehalt (etwa 5 bis 6%) aufweist ist zu ersehen, daß wenn der Feuchtigkeitsgehalt ra den Auäbeutezahien addiert wird, Ausbeuten von bis zu etwa 99% erreicht wurden.

Beispiel 2

Die Säurebehandlung dieses Beispiels besteht darin, Stücke (mit den Abm^i^ü-igC-i von etwa 2M ■ iO,2 cm) aus W^A!?j>apr>e 5TSIt einer verdünnten wäßrigen Schwersri/iiweichcn. Anschließend an ein^n

2mmütigen Einweichvorgang werden die Wellpappenstücke entnommen, und das überschüssige Wasser wird durch Verpressen zwischen zwei Fließblättern abgepreßt. Dann werden die Proben während 10 Minuten in

Tabelle IV

Luft auf 177° C erhitzt, bevor sie dem in Beispiel 1 beschriebenen Standardmahltest unterworfen werden; Die Ergebnisse zweier Proben sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt

Aus Wellpappe beigestellter Brennstoff

Probe	H₂SO₄-	Mahltest	"V» arki(7l	Sieb dringenden
Nr.	Meage·)	% des durch das
		Materials	Maschenweite
		Masebenweite	0,074 mm
		0,42 mm	55
1	1,4	80	62
2	2,5	99
·) Aufnahme in Gew.Λ.
Beispiel 3

Es wird eine Mischung aus etwa 75 Gew. % Zeitungspapier und 25% Wellpappe als organischer Abfall eingesetzt und wegen der verwendeten Vorrichtung zu Stücken mit den Abmessungen von 15 · 15 cm zerschnitten. Es wird eine Kugelmühle, die mit unterschiedlichen Mahlmedien gefüllt ist. auf 204^s C Tabelle V Au, der Papiermischung bereiteter Brennstoff

erhitzt, bevor 10 g des Papierabfalls eingeführt werden. Während der Untersuchung wird Chlorwasserstoffgas mit variierender Säuremenge in die Kugelmühle eingeführt In der folgenden Tabelle V sind die Werte von fünf Ansätzen angegeben, bei denen unterschiedliche Säuremengen. Mahlmedien und Mahlzeiten angewandt wurden.

Mahlmedium	Schütt dichte	Einheiten pro kg	Gesamte	Zeit in	Mahltest	Dichte g/cm³
Typ	g/cm³		HO- Menge	Min.	% des durch das Sieb dringenden Materials	Nicht Verdichtet verdichtet
				Maseben- Maschen weite weite 0.42 mm 0,074 mm

Keramikkugeln 1,9 cm dto.

Stahlkugeln 0,95 cm dto.

Anorganisches Abfallmaterial

1,67

1,67 5,0

5,0 0,99

278

5.5

11.0 5,5

11,0 5.5

15

30 15

10

50 60

70 15

0,34

0,38 0,48

0,45

0,67

0,79 1,14

1,07

Beispiel 4

Statt Zeitungspapier und Wellpappe werden andere Papierarten in dem in Beispiel I beschriebenen Laboratonumsreaktor während 4 Minuten verarbeitet, wobei heiße Luft mit einer Temperatur von 19PC und HCI in einer Menge von 1,5%. bezogen auf das Gewicht des

Tabelle Vl Brennstoff aus Papierabfallen

Papiers, angewandt werden. Die Papierproben besitzen einen im Gleichgewicht mit der Atmosphäre stehenden Feuchtigkeitsgehalt. Die in der folgenden Tabelle IV angegebenen Zahlenwerte verdeutlichen die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens auf diese stark unterschiedlichen Papie-^rten.

Papierart

Dicke Ausbeute Mahltest

(mm) (%) VSeU des durch das Sieb

mit einer Maschenweite von 0,42 mm dringenden Materials

Seifenschachtel (schwerer Karton)

Milchbehälter (mit Polyäthylen beschichtetes, gebleichtes Krqftpapier)

0,74 0,46 83 86

98 92

Fortsetzung

Papierart

Dicke
(mm)

Ausheule Miihllcsl

(%) VSau des durch das Sieb

mit einer Maschenweite van 0,42 mm dringenden
Materials

Bierträger (schweres Kraftpapier) Zeitschriftenglanzpapier (freie Blätter) Zeitschriftenglanzpapier (Holzschliffgrundlage) Büropapier Lebensmitteltüten (leichtes Kraftpapier) Mit Folie ausgekleidete Papierfruchsaftdosen Beispiel 5

Es werden verschiedene Produkte, die in festem Stadtmüll vorliegen können, in dem Laboratoriumsreaktor (wie in Beispiel 1) behandelt, indem man Luft mit einer Temperatur von 191° C die 2£5VoL-% HQ enthält, während 5V₂ Minuten mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 Liter pro Minute zirkulieren IaBt. Da für ein erfolgreiches Vermählen ein Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 10Gew.-% erforderlich ist, werden die für Haushaltsmüll und -abfalle repräsentativen Produkte dieses Beispiels bei 104⁰C auf einen Feuchtigkeitsgehalt von im wesentlichen 0% vorgetrocknet wonach man sie vor dem Verspröden den Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt (5 bis 10Gew.-%) annehmen IaBt Diese Materialien werden erfolgreich zu einem Produkt verarbeitet wie es die Werte der folgenden Tabelle VH erkennen lassen.

Tabelle VD Brennstoff aus verschiedenen organischen Abfällen

40

45

so

ss

60

Material	Aus	Mahltest
	beute	%-Satzdes
	*fVA*	durch ein Sieb
		mit einer
		Maichenweite
		von 0,42 mm
		dringenden
		Materials
Blätter und Fichtennadeln	90	99
Reisig (Immergrün)	91	99
Zerkleinerte Zweige		70
Apfelkerne	80	100
B ananer «chalen	80	95
Schinkenscheiben	96	80
Zitrusschalen	93	95
Melonenrinden	92	95
25% Rindfleiichabfalle 1
75% Zeitungspapier f	89	99

Beispiel 6

Eine Probe aus zerkleinertem, festem Stadtmüll wird in einen Rotationstrockner (0,61 m · 3,05 m) eingeführt, der mit heißem Abgas betrieben wird, das mit einer Temperatur von etwa 316° C in den Trockner eingeführt es wird. Die Probe wird zunächst getrocknet und auf 149°C (im Inneren des Trockners gemessen) erhitzt, wonach Chlorwasserstoffgas mit einer Konzentration

0,41	91
0,10	95
0,051	90
0,076	95
0,118	91
0,76	90

35-70
85
99
100

85 · 20-40

von etwa 1 VoL-% dem Abgas zugesetzt wird, das zum Heizen des Reaktors verwendet wird. Die Zugabe des sauren Gases wird während etwa 20 Minuten fortgesetzt Es ist zu beobachten, daß die mechanische Reibungswirkung in dem Rotationstrockner dazu ausreicht einen wesentlichen Anteil der organischen Fraktion zu kleinen Flocken zu pulverisieren. Die in der folgenden Tabelle VIII angegebenen Zahlenwerte verdeutlichen die Ergebnisse, die man nach dem Vermählen der aus dem Trockner entnommenen schweren Materialien ermittelt

Tabelle VTH Behandlung von Stadtmüll

Vermahlenes Material	Mahltest	Materials
		Maschen
	%-Satz des durch das Sieb	weite
	dringe&den	0,074 mm
	Maschen	30
	weite	60
Große Wellpappenstücke	0,42 mm
Gemischter organischer Abfall	75
80
Beispiel 7

Man behandelt 10 g Zeitungspapier in dem in Beispiel 1 beschriebenen Laboratoriumsreaktor mit Chlorwasserstoffgas. Die HCI-Menge beträgt 3,6% (Gesamtmenge des durch den Reaktor geführten Chlorwasserstoffs, bezogen auf das Gewicht der Probe), während eine Versprödungszeit von 10 Minuten und eine Temperatur von 149 bis 16J⁰C angewandt werden. Das in einer Ausbeute von 92Gew.-% erhaltene Produkt wird dem in Beispiel 1 beschriebenen Mahltest unterzogen, wobei sich zeigt, daß 98% des gebildeten pulverförmiger spröden Materials durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,42 mm dringen, während 60% dieses Materials von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm nicht zurückgehalten werden.

Das Produkt und eine Kontrollprobe des ursprünglichen frischen Zeitungspapiers werden mit Hilfe von mikroanalytischen Standardverfahren analysiert, um den Prozentsatz an vorhandenem Kohlenstoff. Wasserstoff, Chlor und Sauerstoff zu bestimmen. Es zeigt sich, daß die Kontrollprobe einen Feuchtigkeitsgehalt von 5,8 Gew.-% besitzt, während das versprödete Produkt

einen Feuchtigkeitsgehalt von 1,7% aufweist Die Ergebnisse dieser Analysen sind in der folgenden Tabelle IX zusammengestellt

Tabelle IX

Elementaranalyse, Gew.-% (Trockenbasis, Durchschnittswert von zwei Proben)

Element

Kontrollprobe

Versprödetes Produkt ⁱⁿ

Kohlenstoff	48,54	48,04
Wasserstoff	6,45	6,04
Chlor	0,04	0,30
Sauerstoff	45,03	45,62

Diese Zahlenwerte zeigen, daß durch das Verspröden keine merkliche Veränderung des Kohlenstoff/Wasserstoff/SauerstofT-Verhältnisses herbeigeführt wird. Sie _>o zeigen ferner, daß keine merkliche Zersetzung oder Pyrolyse erfolgt ist Die Chloraufnahme beträgt etwa 0.26 Gew.-%.

Beispiel 8

Da das realistischste Maß für den erreichten Grad der Versprödung die Energie ist die 2jm Vermählen eines versprödeten Produktes auf eine bestimmte Teilchengröße erforderlich ist wird diese Bestimmung dazu verwendet die Wirkung des Zusatzes von Schwefelsäu- sn re zu Chlorwasserstoffsäure zu bestimmen. Bei diesen Untersuchungen werden andere Faktoren, von denen bekannt ist daß sie die Vtrspröd /ig beeinflussen, wie die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt konstant gehalten. Die erhaltenen Ergebniss· sind in Form von j-, Kurven in der F i g. 2 wiedergegeben.

Es werden Proben eines teilweise vorgetrockneten (z. B. auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6%) festen Stadtabfallmaterials zunächst mit Chlorwasserstoffsäuremengen, die 3 Gew.-%, 1 Gew.-% und 0.4 Gew.-%. bezogen auf das Abfallmaterial, entsprechen, behandelt und auf 149°C erhitzt. Anschließend nach diesen Säurebehandlungen wird die Energie, ausgedrückt als kWh/t des unbehandelten Abfalls (Trockenbasis), bestimmt die erforderlich ist um das säurebehandelte Material auf eine solche Teilchengröße zu vermählen, daß etwa 75 bis 80% des vermahlenen Materials durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,84 mm dringen. Für die mit 3%. 1% bzw. 0.4% HCI behandelten Materialien betragen diese Energiewerte 4,3. 26 bzw. 100 kWh/t. Wenn als Versprödungsmittel dem Abfallmaterial eine Säuremenge zugeführt wird, die aus einer Kombination von 0.5% Schwefelsäure und 0.4% HCI (bezogen auf das Gewicht des festen Abfallmatenak

4

50 nach dem Trocknen) umfaßt benötigt das gebildete versprödete Produkt zur Erzielung der gewünschten Teilchengröße lediglich 6,5 bis 7 kWh/t was einer Verringerung der notwendigen Energie urn einen Faktor von etwa 15 gegenüber dem Fall entspricht bei dem lediglich 0,4% HCl verwendet wurde, und einem Faktor von etwa 4 entspricht wenn ein Vergleich gegenüber etwa der gleichen Säuremenge durchgeführt wird. In ähnlicher Weise kann man mit einer Kombination aus etwa 1 Gew.-% HCl und etwa 0,5% H2SO4 ein Brennstoffprodukt herstellen, das im wesentlichen den gleichen Grad der Versprödung zeigt den man erreicht wenn man ausschließlich 3 Gew.-% HCl einsetzt

Obwohl H₂SO₄-Mengen von mehr als 0,5Gew.-%, bezogen auf das organische Abfallmaterial, verwendet werden können, scheint es, daß Mengen oberhalb etwa 1 bis 1,5% keine zusätzlichen Vorteile ergeben. Weiterhin ist es im allgemeinen bevorzugt eine minimale Menge HCI, d. h. bis zu etwa 0,5 bis 2 Gew.-%, zu verwenden, um die Menge der Restchloride auf einem Minimum zu halten und die Kosten des Endprodukts zu vermindern. Daher stellt eine Mischung aus HCI und H₂SO₄, die ein HCI/HjSO^Gewichtsverhältnis zwischen etwa Vi₀ bis etwa V₄ aufweist einen bevorzugten Säurereaktionsteilnehmer dar, wobei die Gesamtmenge der Säure etwa 5Gew.-% des zu behandelnden Abfallniaterials nicht übersteigen sollte. Es ist festzuhalten, daß die Bezeichnungen HCl und H₂SO₄ sich auf die tatsächlichen Reaktionsteilnehmer beziehen, die aus Gründen der Bequemlichkeit un«i der gleichmäßigen Verteilung in Form mehr oder weniger stark verdünnter Lösungen zugeführt werden.

Die optimalen Säureverhältnisse und -mengen variieren mit der Zusammensetzung des zu behandelnden festen Abfalls. Im allgemeinen wird die Energieeinsparung gegen die Kosten der zugesetzten Säuren ausgeglichen, und die Mengen der Restchloride werden über die zuzusetzende Gesamisäure und das HCl/ H₂SO₄-Verhältnis bestimmt Für irgtiudeine bestimmte feste Abfallzusammensetzung können Kurven dera't wie sie in der F i g. 2 wiedergegeben sind, ohne weiteres ermittelt werden, so daß die optimalen Säureverhältnisse und -mengen bestimmt werden können.

Es ist somit ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines nützlichen Brennstoffs aus festen organischen Abfällen ermöglicht. Durch Verspröden der organischen Abfälle vor der Zerkleinerung wird die Ene-giemenge. die zur Bildung eines nutzbaren Materials notwendig ist, erheblich vermindert gegenüber der Menge, die erforderlich wäre, wenn das Material nicht versprödet würde. Der in dieser Weise gebildete Brennstoff kann in verschiedenartiger Weise verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahret! zur Verbesserung der Brennstoffeigenschaften des festen organischen Anteils von Abfallmaterial, insbesondere Stadtmüll, durch Behandlung mit einer Mineralsäure in Abhängigkeit von der Abfallbeschaffenheit und unter Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall bei einer Temperatur von ICO bis 288° C, insbesondere von 121 bis 177⁰C, mit HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, einer Mischung davon oder einem Vorläufer davon, insbesondere mit Mischungen von HCl und H₂SO₄, behandelt wird, und zwar unter solchen Bedingungen, daß der Abfall eine die Zerkleinerung erleichternde Sprödigkeit erreicht, sein Trockengewicht und sein Kohlenstoff/Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis kaum merklich verändert werden und der erhaltene Brennstoff gegebenenfalls getrocknet oder/und zerkleinert wird.

2. Verfab«-»n nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS bis zu 5 Gew.-% Säure, bezogen auf den behandelten organischen Abfall, zugesetzt werdea

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung mit erhitzten Mahlkörpern erfolgt

4. Verfahren nach AnsprucU 1, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Material vor der Zerkleinerung auf einen Wert von nicht mehr als

10 Gew.-% Feuchte getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß mindestens ein Teil des nichtversprödeten Materials einer zweite Versprödungsstufe zugeführt wird.

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