DE3600644A1

DE3600644A1 - Verfahren zur vorbereitenden behandlung von kontaminierten und kontaminierenden stoffen

Info

Publication number: DE3600644A1
Application number: DE19863600644
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Staeding
Original assignee: L Possehl and Co mbH
Current assignee: L Possehl and Co mbH
Priority date: 1986-01-11
Filing date: 1986-01-11
Publication date: 1987-07-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.

Die in eine umweltverträgliche Form zu überführenden Stoffe sind teilweise unmittelbar Abfallstoffe und fallen teilweise bei der Produk tion an sich relativ ungiftiger Stoffe an. Zur beispielsweisen Veran schaulichung sei das bei der Herstellung von 2, 4, 5-Trichlorphenol ent stehende extrem toxische 2, 3, 7, 8-Tetrachlordibenzoldioxin (Dioxin) benannt, dessen Beseitigung extreme Sorgfalt erforderlich macht. Se kundäre Entstehungsursache derartiger Giftstoffe kann auch die übli che Abfallbehandlung durch Müllverbrennung sein. So entstehen Dioxine u. a. auch bei der Verbrennung von zuvor mit 2, 4, 5-Trichlorphenol be handeltem Holz. Wegen des niedrigen Siedepunktes kondensieren der artige Stoffe leicht bei der Abkühlung der Verbrennungsabgase nor maler Müllverbrennungsanlagen, die mit Temperaturen unter 1050°C betrieben werden und nicht besondere Hochtemperatur-Nachverbrennungs anlagen besitzen.

In den Aschen und abgeschiedenen Stäuben derartiger Anlagen und in dustrieller Einrichtungen finden sich vielfach Chloride des Bleis, Quecksilbers, Zinks, Cadmiums, Arsens, Antimons, Selens, Tellurs, Thalliums, Germaniums, Vanadiums und weiterer Metalle sowie Oxide des Siliziums, Aluminiums, Kalziums und Eisen, an deren Oberfläche häufig die extrem giftigen chlororganischen Verbindungen absorbiert sind. Die erwähnten Stoffe lassen sich außer durch eine Sonder deponie insbesondere durch eine Hochtemperaturbehandlung bei einer bis zu 1400°C betragenden Temperatur in eine umweltverträgliche Form überführen, wobei die chlororganischen Verbindungen eine Ausscheidung als Salzsäure, Kohlendioxyd und Wasserdampf erfahren, während die Schlacken und Metallverbindungen über die Schmelzphase zumindest im mobilisiert werden können.

Von den weiteren Stoffen, deren Beseitigung als Alt- oder Abfallstoffe aus umweltlicher Sicht geboten ist, seien vor allem schwere Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Art benannt.

In der Regel kontaminieren die Stoffe das Erdreich, das dann gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu behandeln ist. Die erwähnte Temperaturbehandlung kann sowohl im mittleren Temperaturbereich unter 1050°C als auch im Hochtemperaturbereich bis zu 1500°C liegen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zur vorbereitenden Behandlung der einleitend benannten Stoffe anzugeben, welches deren Lagerung, Transport und Deponie ohne nennenswerte Umweltgefährdung ermöglicht. Darüber hinaus soll die Wirkung der Temperaturbehandlung verbessert werden, so daß ins gesamt die erfindungsgemäß vorzunehmende Behandlung der genannten Stoffe zu einer Herabsetzung der Umweltgefährdung führt.

Die Erfindung löst die genannte Aufgabenstellung durch den Vor schlag gemäß Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 für den die Unteransprüche 2 bis 18 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorsehen.

Die Einbindung der Stoffe in Gestalt von auf der Grundlage von Tonerdezement verfestigten Formstücken führt zu besonders abriebfesten Stücken, so daß bei deren Lagerung und Transport die Bildung von kontaminierenden Stäuben weitgehend vermieden wird. Von großer Bedeutung ist dabei, daß die Festigkeit der Stücke be reits nach einer im Vergleich zu üblichem Zement außerordentlich kurzen Abbindezeit erreicht wird, so daß die Anwendung des er findungsgemäßen Verfahrens oft auch in Gefahrensituationen be sonders angezeigt ist. Sofern größere Formstücke gebildet werden sollen, lassen sich diese mit in der Betonwarenfabrikation üblichen Boden- und Etagenfertigern als Würfel mit beispielsweise 10 cm Kantenlänge oder zur noch weitergehenden Herabsetzung des Kanten abriebes mit Sechseckquerschnitt ausbilden und bereits nach 24- stündiger Abbindezeit transportieren und lagern. Die Formstücke sind chemisch weitgehend resistent und können nicht von sulfat und karbonathaltigen Wässern ausgelaugt werden. Dies ermöglicht in vielen Fällen sogar deren Unterbringung auf normalen Deponien.

Die Einbindung im Tonerdezement führt bei Erhitzung im Anschluß an die Dehydratation zu einer keramischen Verfestigung. Dadurch gelingt es, daß die Formstücke bereits bei der Mitteltemperaturbehandlung ohne nennenswerten Staubanfall hinreichend stabil bleiben, um nach der Behandlung gefahrlos deponiert werden zu können. Für den Fall einer vorgesehenen Hochtemperaturbehandlung wird erreicht, daß die zu behandelnden Stoffe wegen der Feuerfestigkeit der Form stücke auch wirklich die Hochtemperaturzone erreichen, so daß dort die beabsichtigten, einleitend beschriebenen Reaktionen auch ein treten können.

Die Menge des pulverförmigen Tonerdezementes beträgt ins besondere zwischen 18 bis 33 Gew.% des Trockengewichtes der Stoffe,

die besonders hohe Kaltdruckfestigkeit und thermische Bestän digkeit der Formstücke zu gewährleisten. Aus gleichem Grunde ist es vorteilhaft, den Wassergehalt auf den 1-fach bis 0,75-fachen Gewichtsanteil des Tonerdezementes einzustellen.

Um einer Staubentwicklung während des Mischens entgegenzuwirken, wird das Bindungswasser zumindest teilweise zusammen mit den Stof fen eingebracht. Demnach können letztere in schlammförmiger Be schaffenheit oder in erdiger Beschaffenheit vorliegen.

Die Wirksamkeit der Hochtemperaturbehandlung läßt sich noch da durch steigern, daß der trockenen Mischung bis zu 50 Gew.% Scha motte zugesetzt werden. Schamotte hat hochfeuerfeste Eigenschaften und erhöht damit noch die Feuerbeständigkeit der Formstücke. Zweck mäßig wird die Schamotte in einer Körnung zwischen 0 bis 3 mm zugefügt, während ihr Al₂O₃-Gehalt etwa 41% beträgt.

Bei weniger extrem hohen Anforderungen an die Verweilzeit der Stof fe in der Hochtemperaturzone lassen sich der Mischung vorteilhaft feinkörnige Metallträgerstoffe zusetzen, wie Walzensinter. Dies hat die Wirkung, daß im Zuge der Hochtemperaturbehandlung eine Metallschmelze entsteht, die sich leicht abziehen läßt und ihrer seits eine Vielzahl von metallischen und nichtmetallischen Stoffen aufnehmen kann, sofern sie nicht mit flüssiger Schlacke abgezogen, granuliert und gefahrlos deponiert werden.

Die thermischen Voraussetzungen der Temperaturbehandlung werden vielfach durch den Zusatz von Koksgrus zur Mischung begünstigt, indem der Kohlenstoff des Koksgruses durch Verbrennung zur Tem peraturerhöhung führt. Die Zusätze der erwähnten Art lassen sich bis zu 50 Gew.% der wasserfreien Substanz der Ausgangsstoffe vornehmen.

Man kann die Zusätze auch so wählen, daß sie unmittelbar zu einer endothermen Reaktion führen, die durch Erhitzung eingeleitet wird. Beispielsweise können aluminothermisch wirksame Metalle in feiner Verteilung, wie Aluminiumpulver, eingebracht werden, sofern ent sprechende Oxyde, wie Eisenoxyd oder Zinkoxyd, zugegen sind.

Die Stoffe lassen sich schließlich auch teilweise in flüssigem Zu stand in die Mischung einbringen, so daß man auf diesem Wege zu gleich weitere schädliche chlororganische Verbindungen, wie PCB, erfassen kann, bei denen es auf die Gewährleistung bestimmter Min destzeiten in der Hochtemperaturzone ankommt.

Als Öfen für die Hochtemperaturbehandlung finden bekannte Anlagen Anwendung, also elektrisch oder mit Brennstoffen beheizte Schacht oder Herdöfen. Für mittlere Temperaturbereiche stehen insbesondere Schacht- und Drehrohröfen zur Verfügung. Hier verhindert die erfin dungsgemäße Vorbehandlung einen überhöhten Staubanfall und ermög licht die Verflüchtigung und Wiedergewinnung von z. B. Zink oder Kohlenwasserstoffen.

Als Tonerdezement können unterschiedliche Qualitäten einqesetzt werden. Die nachstehende Tabelle veranschaulicht die Zusammensetzung einiger verschiedener Qualitäten, ohne daß damit die Gesamtspann weite für die erfindungsgemäß einzusetzenden Zemente umrissen ist:

Zusammensetzung der Tonerdezemente in Gewichtsprozenten

Die Stoffe liegen vorteilhaft in der Körnung gemäß nachstehender Tafel vor:

Prozentualer Anteil beim Körnungsaufbau der Stoffe in mm:

30-60%:0-0,2 mm 40-70%:0,2-3 mm

Die in der erfindungsgemäßen Weise erfolgende Abbindung der Stoffe bietet deshalb den Vorteil der weitgehenden chemischen Bestän digkeit, weil beim Abbinden und Erhärten des Tonerdezementes im Gegensatz zu üblichen Zementen praktisch kein freies Kalkhydrat gebildet wird. Demgemäß unterbleiben chemische Reaktionen der Stoffe mit dieser Verbindung, so daß die Formstücke in ihrer Be ständigkeit und Deponiefähigkeit durch innere Korrosionen praktisch nicht gefährdet werden.

Die bereits erwähnte Formgebung der Formstücke läßt sich noch dahin gehend weitergestalten, daß die Formstücke nach ihrer Herstellung mit den in Betonwarenfabriken üblichen Boden- oder Etagenfertigern auf Paletten gesetzt und ausgehärtet werden. Neben dieser Herstellung kommt indes mit Vorteil auch eine Herstellung der Formstücke in einer Brikettpresse in Betracht. Ferner lassen sich die Formstücke auch durch Pelletisieren in einem Drehrohr oder auf einem Dreh teller gewinnen. Die beiden letztgenannten Herstellungsverfahren haben den Vorteil, daß sie weitgehend kontinuierlich betrieben werden können, ohne nennenswerte maschinelle Einrichtungen ein setzen zu müssen. Dies hat insbesondere bei der Sanierung konta minierten Erdreichs Bedeutung, weil in derartigen Fällen häufig großflächig gearbeitet werden muß.

Insgesamt führt die Erfindung zu einem leicht anwendbaren und besonders wirkungsvollen Verfahren, um bei vorhandenen oder zu erwartenden Kontaminationen die davon betroffenen und daran be teiligten Stoffe in eine umweltverträgliche Form zu überführen.

Claims

1. Verfahren zur vorbereitenden Behandlung von im wesentlichen fein körnigen und staubartigen, kontaminierten und kontaminierenden Stoffen, die zu transportieren, zu lagern, zu deponieren oder durch eine Temperaturbehandlung in eine umweltverträgliche Form zu überführen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe mit auf ihr Trockengewicht bezogenen 4 bis 33 Gew.% eines pulverförmigen Tonerde zementes in Anwesenheit einer für die Hydratation des selben ausreichenden Menge Wasser gemischt und als Form stücke gebunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe mit auf ihr Trockengewicht bezogenen 18 bis 33 Gew.% eines pulverförmigen Tonerde zementes gemischt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wassergehalt in der Mischung auf den 1-fachen bis 0,75-fachen Gewichtsanteil des Tonerdezementes eingestellt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bindungswasser zumindest teilweise mit den Stoffen vermischt eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindungswasser zusammen mit den Stoffen in schlammförmiger Beschaffenheit eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindungswasser zusammen mit den Stoffen an Erde haftend eingebracht wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der trockenen Mischung bis zu 50 Gew.% Schamotte zugesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schamotte eine Körnung zwischen 0 bis 3 mm aufweist.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schamotte einen Al₂O₃-Gehalt von etwa 41% aufweist.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung feinkörnige Eisenträgerstoffe, wie Walzensinter, zugegeben werden.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Trägerstoffe von Metallen zugegeben werden, die, wie Zink, bei der Temperaturbehandlung eine Verflüchtigung erfahren.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Koksgrus in einer Körnung zwischen 0 bis 3 mm zugegeben wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze insgesamt bis zu 50 Gew.% der trockenen Ausgangsstoffe betragen.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Zusätze mit der Maßgabe einer durch Erhitzung einleitbaren, endothermen Reaktion eingebracht werden.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Stoffe in flüssigem Zustand in die Mischung eingebracht wird.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke mit in Betonwarenfabriken üblichen Boden- oder Etagenfertigern hergestellt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke nach der Formgebung auf Paletten abgesetzt und ausgehärtet werden.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke in einer Brikettpresse hergestellt werden.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke durch Pelletieren in einem Drehrohr oder auf einen Drehteller hergestellt werden.