-
VERFAHREN ZUR VERWERTUNG FLÜSSIGER ODER ZÄHFLÜSSIGER
-
INDUSTRIELLER SONDERABFÄLLE
VERFAHREN ZUR VERWERTUNG
FLÜSSIGER ODER ZÄHFLÜSSIGER INDUSTRIELLER SONDERABFÄLLE Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Verwertung flüssiger oder zähflüssiger industrieller Sonderabfälle
in Vermischung mit anderen Stoffen bei industriellen Brennprozessen.
-
Nach dem Abfallbeseitigungsgesetz (vom 7.6.1972, geändert durch Gesetz
vom 21.6.1976) sind an die Beseitigung von Abfällen aus gewerblichen oder sonstigen
wirtschaftlichen Unternehmen, die nach Art, Beschaffenheit oder Menge in besonderem
Maße gesundheits-, luft- oder wassergefährdend, explosiv oder brennbar sind oder
Erreger übertragbarer Krankheiten enthalten oder hervorbringen können, zusätzliche
Anforderungen zu stellen, d.h. sie können in der Regel nicht zusammen mit Hausmüll
beseitigt werden. Wegen ihrer besonderen Umweltgefährdung werden sie auch als "Sonderabfälle"
bezeichnet.
-
Es sind zahlreiche brennbare Sonderabfälle bekannt, deren Energieinhalt
deswegen nicht oder nur kaum in der Vergangenheit ausgenutzt wurde, da bei der nutzbringenden
Verwendung im Rahmen von Brennprozessen zu beachten ist, daß in den dann emittierten
gasförmigen Erzeugnissen nicht solche Bestandteile enthalten sein dürfen, die den
Bestimmungen zun Bundesemissionsschutzgesetz widersprechen. Dabei kann es sich einerseits
um Elemente bzw. gasförmige Verbindungen handeln, die grundsätzlich nicht oder in
nur kleinen Mengen in den Abgasen verbleiben dürfen. Andererseits kann es sich jedoch
auch um solche Verbrennungsprodukte handeln, die auf eine unvollständige Verbrennung
zurückgehen. Waren die oben aufgezeigten Probleme nicht zu beheben, so blieb allein
die Möglichkeit, die Sonderabfälle auf einer Sonderdeponie zu lagern. Derartige
Sonderdeponien werfen jedoch erhebliche Kosten auch für die öffentliche Hand auf
und belassen die Gefährdung des Grundwassers. Zudem führen sie zu einer Verunstaltung
der Landschaft.
-
Schließlich geht wertvolles Ackerland bzw. Bauland verloren. Häufig
sind die Gefahren bei der Ablagerung auf einer Sonderdeponie so groß, daß es unumgänglich
ist, sie in Müllverbrennungsanlagen zu verbrennen, bei denen die Wiedergewinnung
von Energie nicht ins Auge gefaßt wird, sondern allein die "Beseitigung" des Sonderabfalls
im Vordergrund steht. Dabei ist es häufig erforderlich, daß den Müllverbrennungsanlagen
Abgasr in iqungsan lagen nachgeschaltet werden1 wenn z.B. in den Abgasen der Müllverbrennungsanlagen
Schwefel, Fluor, Zink, Cadmium, Chrom, Blei, Chlor, Quecksilber, Arsen und PlloR
oralthalten sind.
-
Allgemein läßt sich also feststellen, daß die Beseitigung von Sonderabfällen
bislang außergewöhnlich hohe Kosten für die im Einzelfall einzusetzenden Entsorgungsanlagen
oder Sonderdeponien aufwirft. Das gilt
insbesondere für die Sonderabfälle
in Form von Lackschlämmen, Kunstharzabfällen oder Schlämmen von Mineralölen oder
mineralölähnlichen Stoffen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene
Verfahren so zu verbessern, daß Sonderabfälle in Form von Kunstharzabfällen, Lackschlämmen
oder Schlämmen von Mineralölen oder mineralölähnlichen Stoffen zu einem wertvollen
Wirtschaftsgut verarbeitet werden können, das dann als Mono- oder Zusatzbrennstoff
industriellen Brennprozessen zugeführt werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine homogene
rieselfähige Mischung aus einem feinteiligen, festen, adsorptionsfähigen organischen
Trägerstoff und aus Sonderabfällen in Form von Kunstharzabfällen, Lackschlämmen
oder Schlämmen von Mineralölen oder mineralölähnlichen Stoffen hergestellt und diese
Mischung als Mono- oder Zusatzbrennstoff industriellen Brennprozessen zugeführt
wird.
-
Der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte
Trägerstoff ist weitgehend frei von anorganischen Substanzen. Sein besonderes Kennzeichen
ist eine hohe Adsorptionsfähigkeit, die durch eine geringe Körnung und große spezifische
Oberfläche begünstigt wird. In der Regel sollte die Körnung zwischen 0,5 mm bis
50 mm liegen, vorzugsweise zwischen 1 mm und 10 mm. Die Trägerstoffe sind sowohl
natürlicher als auch synthetischer Natur.
-
Von besonderem Vorteil sind zerkleinerte llolzalDfälle, die unmittelbar
oder nach Zerkleinerung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können,
d.h.
-
Rinden, Scharten, Spreißel, Sägemehl und Sägespäne, Schleifstäube,
Holzemballagen, Bau- und Abbruchholz, Holzwolle, Holzhorden aus der Koksgasreinigung,
auch mit Schwefelanhaftung, Eisenbahnschwellen, Pfähle, Masten und öl- und lösungsmittelgetränktes
Sägemehl.
-
Besonders bevorzugt wird Spanplattensägemehl wegen des Gehalts an
verschiedenen Bindemitteln, wie Melaminharzen und Phenolharzen usw. Auch feingehäckseltes
und gemahlenes Stroh beliebiger Herkunft, d.h. pflanzliche Abfälle im weitesten
Sinne, jedoch mit einem gewissen Zellulosegehalt, sind für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens brauchbar, so z.B. auch Papier- und Pappeabfälle, wie
Schnitt- und Stanzabfälle, verunreinigte Zellstofftücher, wachsgetränktes Papier,
Teerpappe und bitumengetränktes Papier, gebrauchte Papierfilter und verunreinigtes
Verpackungsmaterial. Mit Vorteil läßt sich auch Torf, Stein- oder Braunkohlenstaub
sowie Ruß einsetzen. Schließlich kommen auch feste Lederabfälle in Frage, die, wie
alle anderen obengenannten Trägerstoffe lediglich in geeigneten Zerkleinerungsvorrichtungen,
wie Mahleinrichtungen, Prallreißern und dergl., in lie genannte Teilchengröße überführt
werden müssen.
-
Dieser Zerkleinerungsgesichtspunkt gilt auch für die nachfolgend beschriebenen
Trägerstoffe synthetischer Herkunft.
-
Grundsätzlich kommen als Trägerstoffe synthetischer Herkunft Kunststoffe
beliebiger chemischer Natur in Frage, die ausreichend fest sind und sich, sofern
sie nicht bereits feinteilig vorliegen, ohne weiteres in die feinteilige, adsorptionsfähige
Form durch Zerkleinerungsvorgänge, wie durch Mahlen, überführen lassen.
-
Sie stellen Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte
dar. Dabei kann es sich sowohl um thermoplastische als auch duroplastische organische
Materialien handeln. Dazu zählen feste Polymerisate in Form von Polyäthylen, Polyoropylen,
Polyisobuthylen, Polystyrol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetal, Polyvinylacetat,
Polyvinylpropionat, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinyläther, Acrylpolymerisate,
Polyacrylnitril, Polyvinylcarbazol und dergl., Polykondensations- und Polyadditionsprodukte,
wie Phenoplaste, Aminoplaste, Polyamide, Polyester, Polycarbonate, Polyurethane,
Epoxyharze, Polyacetale, Polyäther und dergl.. Diese Stoffe können unmittelbar nach
der erforderlichen Zerkleinerung als Träger stoffe verwendet werden. Häufig fallen
sie jedoch als Abfallstoffe in der Industrie an und werden den Zwecken der Erfindung
zugeführt. Dabei kann es sich um Produkte handeln, die ursprünglich durch verschiedene
Formgebungsverfahren, wie durch Pressen, Spritzen, Gießen, Walzen, Ziehen und spanabhebende
Bearbeitung, wie'Hobeln, Fräsen, Sägen, Drehen usw., hergestellt wurden bzw. dabei
anfielen. So kann es sich z. B.
-
um Kunstharzpreßlinge handeln, insbesondere in dem Bereich der Automobilindustrie.
Aber auch zerkleinerte Gumnierzeugnisse kommen in Frage, insbesondere zerkleinerte
Reifen, bei denen der Zerkleinerungsvorgang z.B. mit folgenden Maschinen zum Zerschneiden,
Zerhacken sowie Mahlen, insbesondere zur Zerkleinerung von vorher tiefgekühlten
Gumralerzeugnissen.
-
Mit Vorteil läßt sich auch nicht-metallischer Shredder-Abfall einsetzen,
insbesondere der bei Automobilshreddern anfallende Abfall, wobei die metallischen
von den nicllt-metallischen Bestandtcilen erennt werden und der nicht-metallische
Bestandteil erfindun3s-
gemäß verwendbar ist, d.h., der gesamte
organische Bestandteil.
-
Als besonders bevorzugte Trägerstoffe gelten synthetische Schaumstoffe
beliebiger chemischer Natur, insbesondere Hartschaumstoffe, wie z.B. Hartschaumstoffe
auf der Basis von Polyurethan, Polyphenolharz, Melaminharz, Polystyrolharz, aber
auch Weichschaumstoffe, insbesondere auf der Basis von Polyurethan, Polyphenolharzen
und Polyäthern.
-
Die feinteiligen festen, adsorptionsfähigen organischen Trägerstoffe
werden mit den erwähnten Sonderabfällen, die in flüssiger oder zähflüssiger Form
vorliegen, in geeigneten Mischungsverhältnissen und in geeigneten Mischern derartig
miteinander vermischt, daß zunächst eine homogene, rieselfähige Mischung anfällt.
Diese ist ein zwingendes Erfordernis der Erfindung. Bei Erfüllung dieses Erfordernisses
kann das Mischungsverhältnis von Trägerstoff zu Sonderabfall ziemlich weiten Schwankungen
unterliegen. Im Regelfall entfallen jedoch auf 100 Gewichtsteile Trägerstoff etwa
100 bis etwa 200 Gewichtsteile Sonderabfall, vorzugsweise etwa 120 bis 180 Gewichtsteile
und ganz bevorzugt etwa 150 Gewichtsteile. Diese Angaben sind jedoch nicht als grundsätzlich
starr anzusehen, da das optimale Gewichtsverhältnis von Trägerstoff zu Sonderabfall
stets in Abhängigkeit von dem jeweiligen industriellen Brennprozeß, dem der nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Brennstoff zugeführt werden soll, ermittelt
wird. Das Vermischen der genannten Ausgangsstoffe kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
erfolgen, z.B. in üblichen Mischaggregaten, wie Zwangsmischern,Doppelwellenmischem,
Planetenmischem, Knetem, Rührem usw.
-
Dabei fällt zunächst ein schütt- bzw. rieselfähiges Produkt an, das
auch durch geeignete Nachbehandlung in
jede gewünschte Aufgabe-form
umgewandelt werden kann, z.B.
-
durch Granulieren, Pelletisieren oder Brikettieren. Ob eine derartige
Nachbehandlung erfolgt, hängt ebenfalls von dem vorgesehenen Verwendungszweck ab.
Bei diesen Nachbehandlungen können ggf. Bindemittel in Form von Teerprodukten und
dergl.
-
zugesetzt werden. Zu den geeigneten Bindemitteln zählen Bitumen, verschiedene
Teersorten, wie Steinkohlenteer, Braunkohlenteer, Holzteer und Schieferteer oder
auch Pech,insbesondere in Form von zähflüssigen bis festen, teerartigen bzw.
-
bituminösen, schmelzbaren Rückständen, die bei der Destillation organischer
Materie (Naturstoffe) oder von Steinkohlenteer zurückbleiben, wobei Hartpech eines
Erweichungspunktes von etwa 85°C bevorzugt wird. Auch kommen sogenannte bituminöse
Stoffe in Frage, unter denen man Stoffe versteht,die Bitumen, Teer und/oder Pech
in irgendeinem Prozentsatz enthalten Auch sind für den genannten Zweck Schmelzharze
bedeutsam.
-
Der genannte Ausdruck "Schlämme von Mineralölen oder mineralölähnlichen
Stoffen" ist in weitestem Sinne zu verstehen.D.h., es soll sich um solche flüssigen
oder zählflüssigen Produkte mit einem Gehalt an Mineralölen oder mineralölähnlichen
Stoffen handeln, die bei beliebigen chemischen oder technischen Prozessen als nicht
brauchbar anfallen, sei es, daß es sich um Rückstände handelt, sei es, daß sie das
Ergebnis von nachteiligen chemischen Reaktionen, wie Abbaureaktionen und dgl.
-
darsWellen. Der Ausdruck "mineralölähnlich" soll bedeuten, daß bezüglich
der physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser "mineralölähnlichen Stoffe"
eine Verwandtschaft zu Mineralölen besteht, obwohl sie nich unter den Begriff "Mineralöle"
im engeren Sinne fallen, wobei es sich bei "P^ineralölen" um eine Sammelbezeichnung
für die aus mineralischen Rohstoffen (Erdöl, Erdwacths, 13raun- und Steinkohlen,
Holz, Torf) gewonnenen flüssigen Destillationsprodukte handelt, die im wesentlichen
aus Gemischen von yesättigten Kohlenwasserstoffen bestehen. Wichtige Mineralöle
sind
Benzin, Dieselkraftstoff, Petroleum, Schmier- und Heizöle, technische Hilfsstoffe,
wie Isolieröle, Lösungs- und Extraktionsmittel u.a.. Aber auch das rohe Erdöl soll
im Sinne der Erfindung als Mineralöl verstanden werden. Zu den mineralölähnlichen
Stoffen zählen solche organische Verbindungen, die ebenfalls wasserunlöslich oder
wasserschwerlöslich sind, aber, wie bereits gesagt, hinsichtlich des chemischen
und physikalischen Verhaltens mit Mineralöler vera1ichen werden können. Als Beispiele
seien genannt: die chemischen Klassen der Fette und Wachse sowie ganz allgemein
funktionelle Derivate der Mineralöle, auch im weitesten Sinne.
-
Auch bituminöse Stoffe sowie teerartige bzw. teerhaltige Stoffe gehören
hierzu, bei denen allerdings solche Stoffe bzw. Lösungsmittel zugegen sein müssen,
die es gewährleisten, daß der mit den erläuterten Trägerstoffen zu venmischende
Abfallstoff flüssiger oder zähflüssiger Konsistenz ist, was im übrigen auch durch
Erhitzen erreicht werden kann, was für sämtliche anderen erfindungsgemäß einsetzbaren
Sonderabfälle gilt.
-
Zu den erfindungsgemäß verwendbaren Schlämmen von Mineralölen und
mineralölähnlichen Stoffen zählen insbesondere, wobei die Herkunft jeweils in Klammern
angec;+ben wird: Schlämme mit wesentlichem Gehalt an Mineralölen, wie saure abfälle
(Textilindustrie, Texturierung), Altöle (Tankstellen, Kraftfahrzeugwerkstätten,
gewerbliche Wirtschaft), Trafoöl (Tranformatoen, Umspannwerke), verunreinigte Kraft-
und Brennstoffe (Tanklagerreinigung) , mineralölhaltige Abfallsäuren, d.h.
-
Säureharze und Säureteer (Mineralölraffinerien) , Abfalllaugen (Mineralölraffinerien)
, Selektivextrakte und Raffinate (Solvate) (Mineralölraffinerien) , Altschmierstoffe
und Altsehmieröle (TanksLellen, Kraft-
fahrzeugwerkstätten) , Schlämme
von Fetten und Wachsen auf der Basis von Mineralölen, wie ölgatsch (Petrochemie,
Paraffinoxidation), Schlämme in Form von Emulsionen und Gemischen von Mineralölprodukten,
wie synthetische Kühl- und Schmiermittel (Metallbearbeitung), Bohrölemulsionen (Metallbearbeitung),
Emulsionsgemische (Metallölbearbeitung), Hohöle (Metallbearbeitung), Wachsemulsionen
(Entwachsung von transnortversiegelten Kraftfahrzeugen), die eigentlichen Mineralölsehlämme,
wie Sandfangrüekstände (Leichtstoffahscheider, Tankstellen, Kraftfahrzeugwerkstätten)
1 ölabscheiderinhalte und Benzinabscheiderinhalte (Leichtstoffabscheider, Tankstellen,
Kraftfahrzeugwerkstätten), Schlamm aus öltrennanlagen (Dekantieranlagen, Emulsionstrennanlagen),
Schlamm aus der Tankreinigung (Tankreinigung) , Bims-Ölgemisch (Metallpolierereien),
Paraffinölsehlamm (Petrochemie), Erodierschlamm (Petrolium und Graphit) (Metalloberflächenbehandlung),
Trowahlschlamm (Entfernung von hntikorrosionsmitteln von metallischen Oberflächen),
Honschlamm (Metalloberflächenbehandlung), Läppschlamm (Metalloberflächenbehandlung),
ölhaltige Schleifschlämme (Metallverarbeitung) 1 Raffinationsrückstände von Mineralölprodukten,
wie ölhaltige Bleicherde (Altölraffination, Schmierölraffination), das bereits genannte
Säureharz und Säureteer (Altölraffination, Schmierölraffination), Schlamm aus der
Mineralölraffination (Mineralölraffination), ölhaltige Filterkuchen (Mineralölraffination),
Säureharzaufbereitungs-Rückstände (Säureharz-Spaltanlagen) , sonstige Abfälle von
Mineralölprodukten (aus Erdölverarbeitung und Kohleveredelung u.a.), wie Walzlagerfette
(Eisenbahnwaggen(, Schlamm aus der Petrochemie (Petrochemie), mercaptanhaltiger
Schlamm (Petrochemie), naphthalinhaltige Rückstände (Petrochemie, Gaswerke, Kokereien),
phenolhaltige Rückstände (Petrochemie, Gaswerke, Kokereinen), Destillations-
rückstände
des Teeröls (Teerölproduktion) sowie lösungsmittelhaltige Schlämme, wie der SchLamnl
aus der Lösungsmitteldestillation (chemische Industrie, Lösungsmitteldestillation,
Lösungsmittelregeneration), aus Lösungsmittelabscheidern (chemische Industrie, chemische
Reinigung) und Rückstände aus Reinigungs- und Entfettungsbädern (chemische Reinigung,
Metallverarbeitung.
-
Auch der Ausdruck "Lackschlämme" soll im Sinne der Erfindung einen
weitestgehenden Begriffsinhalt aufweisen und nicht nur die eigentlichen Lackschlämme
erfassen, sondern ganz generell flüssige oder zähflüssige Produkte mit einem wesentlichen
Gehalt an Farben. Farbmitteln und Lacken. Insbesondere handelt es sich dabei um
Lackierereiabfälle (Lackierereien) , Altlacke und Altfarben (Herstellung, Lackierereien,
Malerbetriebe, Handel), Lack- und Farbschlamm (Lackierereien und Spritzkabinenabluftreinigung),
Farbstoffrückstände (Herstellung von Farben und Lacken), Dispersionsfarben (herstellung,
Malerbetriebe, Handel), Fehlehargen und Restfarben aus der Lackproduktion (Herstellung),
Rückstände aus der Entlackuna (Automobilindustrie), Lackschleifschlämme (aus verschiedensten
Industriezweigen, Lackierereien). Die oben genannten Lackschlämme enthalter häufig
als wesentlichen Bestandteil organische Lösungsmittel und organische Lösungsmittelgemische,
die in nicht unwesentlichen Mengen in der Lack industrie als Destillationsrückstände
aus der Redestillation anfallen. Dabei kann es sich um folgende Lösungsmittel und
Lösungsgemische handeln: Tetrahydronaphthalin (Tetralin), Decahydronaphthalin (necalin)
, Methanol, Äthanol Propanol, Butanol, Äthylenglycol, Glycerin, Methylacetat, lthylacetat,
Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Methyl-
isobutylketon und
Cyclohexanol. Die obige Aufzählung erhebt keinen Abspruch auf Vollständigkeit.
-
Zu "Harzabfällen" im Sinne der Erfindung sollen nicht nur flüssige
bzw. zähflüssige , d.h. nichtausgehärtete Harze zählen, sondern auch Klebstoffe.
-
Hierzu zählen: Leim- und Klebemittelabfälle (Herstellung, llandel,
Vcrarbeitung), nicht-ausgehärtete Harzrückstände (Kunststoffindustrie, Lackindustrie)
und Harzöle (Kunstharzherstellung) Zu den nicht-ausyehärteten Harzrückständen zählen
insbesondere: Phenolharze, Alkydharze, Acrylharze, Holzölharze, Leinölharze, Sojaölharze,
Epoxydharze und ähnliche Verbindungen, wobei hierzu insbesondere alle Harzklassen
zählen, bei denen die ibnen zuzuordnenden Harze bei erhöhter Temperatur von etwa
80 bis 4000C oder infolge oxidativer Einwirkung oder durch chemische Reaktion aushärten
kännen, wozu z. B. auch die Isocyanatharze zählen.
-
Die oben wiedergegebenen Harze stellen Kunstharzanfälle dar.
-
Etir die Zwecke der Erfindung sind jedoch auch Abfälle in Form von
natürlichen Harzen geeignet, insbesondere natürliche öle und Harze, wie Holzöl,
Leinöl und Raumharze. Des weiteren können erwähnt werden: bei erhöhter Temperatur
zähflüssige Hartharze, Matrix, Kollophonium, Ben@oe, Kopal, Harzfirnisse, Harzgerbstoffe,
Harzöle sowie Harzpech.
-
Grundsätzlich sind die erfindungsgemäß erhältlichen Mono- oder Zusatzbrennstoffe
bei beliebigen Brennprozessen brauchbar, die bei einer Temperatur von 5500C und
mehr ablaufen. Höhere Temperaturen sind jedoch regelmäßig von Vorteil, da die gewünschten
Brenn- bzw.
-
Verbrennungsprozesse weitgehender ablaufen und somit eventuell auftretende
schädliche Emissionsstoffe entweder vollständig ausgeschlossen oder in ihrer Konzentration
auf ein Minimum zurückgeführt werden. So hat es
sich gezeigt, daß
Brenntemperaturen von mehr als etwa 11000C, insbesondere von mehr als etwa 12500C
besonders vorteilhafte Ergebnisse liefern. Derartige Temperaturen werden bei den
industriellen Verfahren in der Hochofen-bzw. Hüttenindustrie und der Zementindustrie
eingehalten, weshalb die erfindungsgemäß erhältlichen Verfahrensprodukte in diesen
Industriebereichen von besonderem Vorteil sind, was die nachfolgenden Ausführungen
noch ausführlich darlegen. Hier wie auch in allen anderen Fällen dient das erfindungsgemäße
Verfahrensprodukt in jedem Fall als ein Brennstoffsubstitut, daneben jedoch in der
Hochofen-bzw. Hüttenindustrie gleichzeitig als ein wesentlicher Reaktionspartner
bei den zugrundezulegenden Reaktionsabläufen (Reduktion). Im Rahmen der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck "Brennprozeß" bewußt gewählt, da dieser
Begriff sowohl den eigentlichen Verbrennungsprozeß im Sinne der üblichen Verbrennung,
d.h. chemische Vereinigung eines Stoffes mit Sauerstoff (Oxidation) als auch das
"Brennen" von mineralischen Stoffen bei erhöhten Temperaturen (zwecks Sinterns bzw.
Calcinierens), das in der Zementherstellung und bei der Herstellung von Branntkalk
bedeutsam ist, erfassen soll.
-
NeLrn den obengenannten Bestandteilen des erfindungsgemäß erhältlichen
Mono- oder Zusatzbrennstoffs kann dieser auch noch weitere Komponenten enthalten.
So kann es von Vorteil sein, die Flammenbildung fördernde Mittel, beizumengen. Dabei
kann es sich einerseits um solche Zusatzstoffe, die selbst leicht entzündlich sind,
oder um solche, die Sauerstofflieferanten darstellen, handeln. Die besonders bevorzugten
Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen in derllocllofen- bzw.
-
Hüttenindustrie sowie in der Zementindustrie, da dort bei den wesentlichen
Reaktionsabläufen sehr hohe Temperaturen einzuhalten sind, bei denen die nach dem
erfin-
dungsgemäßen Verfahren erhältlichen Mono- oder Zusatzbrennstoffe
besonders günstig eingesetzt werden können.
-
Sowohl in der Zementindustrie als auch in der Elüttenindustrie kann
das erfindungsemäße Verfahren mit Vorteil in einem Drehrohrofen angewandt werden,
bei dem es sich also um einen vielseitig verwendbaren Ofentyp handelt. Dieser Ofentyp
läßt sich unter anderem zur Erzröstung, für die Zementherstellung sowie für die
Eisen- und Stahlerzeugung (z.B. Stürzer-Berger-Verfahren und Krupp-Renn-Verfahren)
einsetzen. Dabei-wird der erfindungsgemäß erhältliche Brennstoff entweder als Monobrennstoff
oder aber als Zusatzbrennstoff dem Aufgabegut beigegeben, wobei ein Zusatzbrenner,
der mit Gas oder Öl beheizt wird, die Feuerraumtemperatur in der gewünschten Höhe
hält.
-
Bei er Herstellung von Portlandzement wird so verfahren, daß die üblichen
Ausgangsmaterialien in Form von Kalkstein, Ton, Kalkmergel und Tonmergel derartig
miteinander vermischt werden, daß das Rohstoffgemisch neben SiO2, Al203 und Je 203
aus dem Tonanteil zwischen 75 und 79 Gew.-°Õ CaCO3 enthält. Diesem Gemisch wird
der erfindungsgemäß erhältlicheZusatzbrennstoff beigegeben und dann in der üblichen
Weise verfahren (s. hierzu Römpps Chemielexikon, Bd. 5, 7. Aufl., S. 2787 - 2788).
-
Dabei wird der Zusatzbrennstoff in möglichst feinkörniger bis pulvriger
Form eingesetzt. Bevorzugt wird ein Teilchengrößenbereich von 1 bis 10 mm. In Frage
kommen allerdings auch Agglomerate größeren Durchmessers, die bei dem im Drehrohrofen
ablaufenden Vermischungsprozeß in kleinere Bestandteile zerfallen. Die hohen Temperaturen
bei der Herstellung von Portlandzement in einem Drehrohrofen begünstigen die vorteilhafte
Ausnutzung des erfindungsgemäß eingesetzten Zusatzbrennstoffs, zumal
die
höchsten Temperaturen in der Sinterzone des Ofens etwa 1400 bis 14500C betragen,
bei denen sich im Portlandzementklinker die Phasenzusammensetzung ausbildet, die
dem Schmelzgleichgewicht entspricht. Grundsätzlich kann der Zusatzbrennstoff: wie
oben gesagt, den Ausaangsmaterialien in Form von Kalkstein, Ton, Kalkmergel und
Tonmergel vor dem gemeinsamen Vermahlen, vor der Eingabe in das vorgeschaltete Vorwärmsystem
oder auch nach dem vorgeschalteten Vorwärmsystem beigegeben werden.
-
Bei der Herstellung von Portlandzement, wie auch ganz allgemein bei
der'Herstellung beliebiger anderer Zementarten, werden insbesondere aus folgenden
Komponenten bestehende Mono- oder Zusatzbrennstoffe eingesetzt: Als bevorzugte Trägerstoffe
kommen hier in Frage: Polystyrol, Polyurethan, Polyphenol (sämtlich vorzugsweise
als Uart- oder Weichschaumstoffe, Gummi wie auch Sägemehl oder auch Spanplattensägemehl,
wobei jedoch das Mehl weitgehend getrocknet sein sollte. A1s Sonderabfallstoffe
bieten sich riir diesen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens insbe inshesondere
Mineralöle oder mineralölähnliche Stoffe, die vorstehend bereits ausführlich beschrieben
wirden, an. flabe 1 es zweckrnäßig, den Chlorgehalt stets unter 2 % zu halten und
einen Flammpunkt von mehr als 55 °C zu erreichen.
-
Die oben genannten Mono- oder Zusatzbrennstoffe, die bei der Herstellung
von Portlandzement in Frage kommen, sind selbstverständlich mit Vorteil generell
bei allen erdenklichen Zementherstellungsverfahren brauchbar, aber auch bei dem
Brennen von Kalk zu Branntkalk, wobei auch bei diesen Anweendungsfällen der Einsatz
eines Drehrohrofens besonders vorteilhafte Ergebnisse liefert.
-
In der Hüttenindustrie ist das erfindungsgemäße Verfahren von besonderem
Vorteil bei Hochofenprozessen, wo die Kohle bzw. der Koks teilweise durch das erfindungsgemäße
Brennstoffsubstitut ersetzt werden kann, wobei ein begrenzter Schwefelgehalt nicht
stört, zumal in Kohle und Koks bei Hochofenprozessen der Schwefelgehalt im allgemeinen
bei etwa 3 Gew.-% liegt. Für den
Hochofenprozeß kommt insbesondere
die Erzeugung von Roheisen in Frage, bei der im unteren Teil des Hochofens Temperaturen
von etwa 16000C (im unteren Kegel "Rast") auftreten.
-
Bei der Durchführung des Hochofenprozesses wird für den Mono- oder
Zusatzbrennstoff eine größere Teilchengröße angestrebt. Dabei wird das erfindungsgemäß
erhältliche Verfahrensprodukt insbesondere in brikettierter Form eingesetzt, z.B.
in Form von Briketts der Größe von "Eierkohlen", d.h. einem Längsdurchmesser von
etwa 5 bis 7 cm. Dabei,ist es wesentlich, daß aufgrund des erforderlichen Luftdurchlasses
durch das im Hochofen aufgeschüttete Material die in den Hochofen eingebracllLen
erfindungsgemäßen Mono- oder Zusatzbrennstoffe in ihrer Form eine gewisse mechanische
Festigkeit zeigen. Diese Festigkeit kann durch die Herstellung von Preßformlingen
erhalten werden, wobei es auch bedeutsam sein kann, zusätzlich zu den erwähnten
Zusatzbrennstoffen noch Bindemittel, z.B. in Form von Bitumen oder verschiedenen
Teer-oder Pechsorten, wie sie vorstehend bereits genannt wurden, aber auch die bereits
erwähnten bituminösen Stoffe, einzubringen. Hier hat sich auch insbesondere Gußasphalt
mit einem Schmelzpunkt von etwa 150 bis 1800C als vorteilhaft erwiesen. Ist also
der Einsatz von solchen Bindemitteln erwmnscht, die bei Raumtemperatur fest sind,
so müssen diese selbstverständlich bei einer über ihrem 5chmelzpuiçt liegenden Temperatur
mit den weiteren genannten Ausgangsmaterialien zu dem erfindungsgemäßen Mono- oder
Zusatzbrennstoff verarbeitet werden.
-
Anstelle der erwähnten Briketts können selbstverständlich auch noch
andere Formlinge in Frage kommen, z. B. Bruchstücke aus Extruderanladen.
-
Für den Hochofenprozeß in seinen vielfältigen Ausgestaltungen (verschiedenes
Metallerz und damit unterschiedliche angestrebte metallische Endprodukte) lassen
sich insbesondere aus folgenden Komponenten bestehende Mono- oder Zusatzbrcnnstoffu
einsetzen.
-
Neben den vorstehend genannten Trägerstoffen, ausschließlich solche
mit relativ hohem Wassergehalt, kommt als Trägerstoff insbesondere Kohlenstaub in
Frage, während als Sonderabfälle Mineralöle und mineralölähnliche Stoffe mit hohem
Siedepunkt, vorzugsweise von etwa 300 bis 4000C, mit Vorteil eingesetzt werden.
Dabei ist es anzustreben, daß der Mono- oder Zusatzbrennstoff bei relativ hoher
Festigkeit und bezüglich seiner Korngröße den üblicherweise in Hochofenprozessen
eingesetzten Koksmaterialien möglichst nahe-kommt, d. h. insbesondere langsam "entgast".
-
Die bei dem Hochofenprozeß in Frage kommenden Brennstoffmaterialien
dienen zwar vorwiegend als eine Art Brennstoffsubstitut. Dennoch greifen sie auch
in einem gewissen Umfang in die beim Hochofenprozeß ablaufenden chemischen Reaktionsabläufe
ein und zeigen eine gewisse reduktive Wirkung. Die eigentliche Bedeutung der erfindungsgemäßen
Brennstoffsubstitute, die hier insbesondere als Zusatz-und nicht als Monobrennstoff
zu betrachten sind, liegt darin, daß ihre Verbrennungsprodukte als Bestandteil des
Gichtgases in z. B. Heizkraftwerken nützliche Weiterverwendung finden, d. h. sie
stellen also keinenKoksersatz dar, sondern werden in Form der Verbrennungsprodukte
anderen geeigneten energetischen Prozessen zugeführt.
-
Der bereits vorstehend erwähnte Anwendungsfall des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei der Herstellung von Branntkalk ist ebenfalls von außergewöhnlicher
wirtschaftlicher Bedeutung, wobei an sich in beliebigen Brennöfen gearbeitet werden
kann, vorzugsweise jedoch in Drehrohröfen.
-
Als weiterer industrieller Brennprozeß ist für die Zwecke der Erfindung
ein solcher in Kohlekraftwerken oder auch in Staubfeuerungsanlagen, insbesondere
Kohlestaubfeuerungsanlagen von Bedeutung. Dabei kann der erfindungsgemäße Brennstoff
als Mono- oder auch als Zusatzbrennstoff eingesetzt werden.
-
Bei allen oben genannten Anwendungsfällen steigt mit erhöhtem Anteil
an Sonderabfallstoff der Heizwert, d.h., der Heizwertträger ist nicht der organische
Trägerstoff, sondern der Abfallstroff.
-
Die vorstehend beschriebenen und besonders bevorzugten Anwendungsmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Verfahrens und die genannten Verwendungsmöglichkeiten der
danch gewonnenen Produkte erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Eine Aufzählung
der sich vor einem rein chemischen Hintergrund darüberhinaus ergebenden Anwendungsmöglichkeiten
ginge ins Uferlose.
-
Im folgenden soll die Erfindung anhand einiger Beispiele mit konkreten
Mengenangaben der eingesetzten Ausgangskomponenten noch näher erläutert werden.
-
Beispiel 1 Ein Kunstharz in Form von Leinöl medislziertem Alkydharz
einer Viskosität von ca. 400 cP wurde im Gewichtsverhältnis von 1:1 mit trockenem
Sägemehl in einem Zwangsmischer 15 Minuten gemischt. Durch die Vermischung wurde
ein homogenes, rieselfähiges Schüttgut erzielt. Dieses Schüttgut wurde als Monobrennstoff
in der Zementindustrie gemeinsam mit Bleicherden in einem Gewichtsverhältnis von
über die übliche Beschickungseinrichtung dem Brennprozeß zugeführt.
-
Der Heizwert der Ausgangsstoffe lag beim Kunstharz bei ca. 8000 Kcal/kg
und beim Sägcnlchl bei ca.12580 kJ/kg. Der rechnerisch ermittelte Ileizwert des
Zusatzbrennstoffs betrug 23500 kJ/kg.
-
Beispiel 2 100 Gewichtsteile Ölgatsch und 100 Gewichtsteile Sägemehl
wurden in einem Zwangsmischer miteinander vermischt und lieferten ein Verfahrensprodukt
fester Konsistenz das krümelig und schüttfähig war. Die Farbe war schwarz. Eine
Selbstentzündung war nicht feststellbar. Der Flammpunkt der Originalsubstanz betrug
nach Abel-Pensky weniger als 1000C, das Schüttvolumen 0,300 kg/dm3, der Eleizwert
5000 kcal/kg = 21 000 kJ/kg, der pH-Wert 9,38, der Trockenrückstand (1050C) 62,1
%, der Trockenverlust 37,9 % und der Wassergehalt ca. 35 %. Die Substanz enthielt
ca. 3 % leichtflüchtige organische Substanzen.
-
Der Glührückstand bei 6000C bzw. 900"C, bezogen auf die Ausgangssubstanz,
betrug 12,1 bzw. 8,1 %. Ein Schlorgehalt bzw. ein Chloridgehalt war nicht nachweisbar.
Dieses Produkt war mit besonderem Vorteil einsetzbar bei der Zementherstellung.
-
Beispiel 3 100 Gewichtsteile Lackrückstände einer 1.ackfabrik bei
denen es sich um acrylharz-modifizierte Alkydharze mit Anteilen an organischen Lösungsmittel
und Füllstoffen handelt, sowie 100 Gewichtsteile Sägemehl wurden in einem Zwangsmischer
miteinander zu einem festen, krümeligen, schüttfähigen sowie braunen, nach organischen
Lösungsmitteln riechenden Produkt vermischt.
-
Eine Selbstentzündung fand nicht statt. Der Flammpunkt dieses Produktes
betrug nach Abel-Pensky weniger als 1000C, das Schüttvolumen 0,35 kg/dm3, der Heizwert
5000 kcal/kg = 21 000 kJ/kg und der pH-Wert 4,92. Der Trocknungsrückstand betrug
bei 105°C 97,1 %, der Trocknungsverlust 2,9 % und der Wassergehalt ca. 2 %.
-
Die leichtflüchtigen organischen Substanzen machten ca. 1 % aus. Der
Glührückstand bei 600 bzw. 9000C betrug, bezogen auf die Originalsubstanz, 5,9 %
bzw.
-
1,36 %. Ein Chlorgehalt war nicht nachweisbar. Der Chloridgehalt lag
bei ca. 1 %, der Schwefelgehalt bei weniger als 1 %. Diese Produkt wurde bei der
Zementherstellung eingesetzt.
-
Beispiel 4 100 Gewichtsteile eines Kunstharzes eines Chemiewerkes
bei dem es sich um ein Abfallprodukt aus der Phenolharzherstellung für Elektroisolierlacke
handelte, wurden mit 100 Gewichtsteilen Sägemehl zu einem festen krümeligen, schüttfähigen
und hellbraunen Produkt, das nach organischen Lösungsmitteln roch, in einem Zwangsmischer
vermischt. Selbstentzündung war nicht feststellbar. Der Flammpunkt der Mischsubstanzen
nach Abel-Pensky betrug weniger als 1000C, das Schüttvolumen 0,350 leg/dm3, der
Heizwert 5000 kcal/kg = 21 000 kJ/kg, der pH-Wert 5,14, der Trockenrückstand bei
105°C 93,4 %, der Trocknungsverlust 6,6 °n und der Wassergehalt ca. 5 °Õ. Leichtflüchtige
organische Substanzen machten bei dem Verfahrensprodukt ca. 1 % aus, während der
Glührückstand bei 600°C bzw. 900°C, bezogen auf die Menge des Verfahrensproduktes,
4,2 90 bzw. 0,56 %
betrugen. Ein Chlor- bzw. ein Chloridgehalt
war nicht nachweisbar, während der Schwefelgehalt weniger als 1 % ausmachte. Dieses
Produkt wurde bei einem Brennofen in der Kalkindustrie verwendet.