DE4105058A1 - Verfahren zum abtrennen von metall aus flugstaub - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Metall aus Flugstaub, der insbesondere Metallverbindungen und Salze aufweist.

Der Begriff "Metall" umfaßt Metallverbindungen, aber auch metall­ ähnliche Elemente wie Arsen, Selen und Tellur und deren Verbin­ dungen.

Bei der Verbrennung feststoffhaltiger Brennstoffe, insbesondere bei der Verbrennung von Abfällen, entsteht Flugstaub, der Metall­ verbindungen und Salze enthält. Viele Metalle bilden in einer Brennkammer flüchtige Verbindungen, die die Brennkammer mit dem Rauchgas verlassen. Bei Abkühlung des Rauchgases schlagen sich diese Verbindungen auf den Partikeln, des im Rauchgas enthaltenen Staubes nieder. Dieser Staub, der Flugstaub genannt wird, wird in der Regel aus dem Rauchgas entfernt. Dazu werden beispiels­ weise Filteranlagen eingesetzt oder der Flugstaub wird bereits in einem Kessel abgeschieden. Der Metallgehalt des abgetrennten Flugstaubes macht eine besondere Entsorgung dieses Flugstaubes notwendig.

Bei einer Rückführung des Flugstaubes in die Brennkammer werden die Metalle dort nur teilweise in die Schlacke eingebunden. Der Rest gelangt wieder in das Rauchgas und damit in den Flugstaub.

Eine weitere Möglichkeit für die Entsorgung von Flugstaub wird darin gesehen, den Flugstaub von Metallen zu befreien.

Dazu ist bereits vorgeschlagen worden, die Metallverbindungen im Flugstaub in einem besonderen Ofen bei hoher Temperatur zu verdampfen und dann durch Kondensation abzutrennen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist in dem sehr hohen Energiebedarf zu sehen.

Eine andere Möglichkeit ist bereits darin gesehen worden, daß der gesamte Flugstaub in einer Mineralsäure gelöst wird und aus der Lösung die Metallverbindungen gefällt werden. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß viele Flugstaubbestandteile in einer Mineralsäure nur eine geringe Löslichkeit aufweisen.

Flugstaub fällt auch beim aus der EP-PS 03 03 310 bekannten Schwel-Brenn-Verfahren an. Auch dieser Flugstaub kann, da er einer Hochtemperaturverbrennung entstammt, Metallverbindungen enthalten.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtrennen von Metall aus Flugstaub anzugeben, das mit ver­ gleichsweise geringem Energiebedarf eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet. Insbesondere sollte auch eine Rückgewinnung der Metalle als Rohstoff möglich sein.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Flugstaub in eine Lösung eingebracht wird, die einen Komplex­ bildner enthält, und daß die in der Lösung aus dem Metall ge­ bildeten Metallkomplexionen aus der Lösung entfernt werden.

Mit diesem Verfahren wird in der Lösung ein Metallkomplex ge­ bildet. Es liegen daher keine freien Metallionen in der Lösung vor. Das Metall ist im Komplex maskiert. Durch diese Maskierung wird der Vorteil erzielt, daß die Lösung ständig frei von Metallionen zu sein scheint, so daß ständig unvermindert Metall aus dem Flugstaub in der Lösung aufgenommen werden kann. Durch die gleichbleibend hohe Lösungsgeschwindigkeit können auch schwer lösliche Metallverbindungen in die Lösung aufgenommen werden. Der Flugstaub wird so von dem Metall befreit.

Nach der Aufnahme der Metalle in der Form von Metallkomplexionen in die Lösung wird die Lösung gereinigt, indem die Metallkom­ plexionen entfernt werden.

Der Komplexbildner ist beispielsweise ein Chelatbildner. Ein Chelatbildner ist ein Komplexbildner mit mehreren Bindungs­ gruppen. Er kann also Metallionen stärker binden als ein anderer Komplexbildner. Es kann auch eine Mischung von Chelatbildnern eingesetzt werden.

Geeignete Chelatbildner sind beispielsweise Nitrilotriessigsäure oder Ethylendiamintetraessigsäure.

Die Komplexbildung ist vom pH-Wert abhängig. Es kann daher beispielsweise der pH-Wert der Lösung mit saurer und/oder alkalischer Lösung auf einen günstigen Wert eingestellt werden.

Der nicht lösbare Staub wird beispielsweise, nachdem die Metallkomplexe gebildet sind, aus der Lösung abgetrennt. Dieser Staub ist dann frei von Metallen und zugleich auch von lös­ lichen Salzen, die sich gelöst haben, und kann problemlos weiterbehandelt werden.

Die Metallkomplexionen enthaltende Lösung wird beispielsweise einer Elektrolysezelle, an der eine Elektrolysespannung anliegt, zugeführt, wo die Metallkomplexionen aus der Lösung entfernt werden, indem an der Kathode der Elektrolysezelle Metall elementar abgeschieden wird.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß die ursprünglich im Flug­ staub befindlichen Metalle elementar wiedergewonnen werden und damit unmittelbar als Rohstoff eingesetzt werden können. Wenn das nicht vorgesehen ist, können die Metalle leicht entsorgt werden, da sie in einem kleinen Volumen konzentriert vorliegen. Darüber hinaus ist beim Einsatz einer Elektrolysezelle das ab­ geschiedene elementare Metall frei von polychlorierten Aromaten, insbesondere PCDD/F.

Die zurückgewonnenen Metalle können folglich, da sie frei von polychlorierten Aromaten sind, weiterverwendet werden.

Beispielsweise können verschiedene Metalle wegen ihrer verschie­ denen Abscheidespannungen getrennt abgeschieden werden. Dazu bedarf es z. B. der Anwendung unterschiedlicher Elektrolyse­ spannungen. Damit wird der weitere Vorteil erzielt, daß die Metalle getrennt zur Wiederverwendung vorliegen.

Der pH-Wert in der Elektrolysezelle kann beispielsweise mit saurer und/oder alkalischer Lösung eingestellt werden. Dadurch wird eine optimale Abscheidung gewährleistet.

Die saure und/oder die alkalische Lösung zum Einstellen des pH-Wertes in der Elektrolysezelle aber auch in der Lösung, die den Flugstaub aufnimmt, kann beispielsweise einem vorhandenen Rauchgaswaschsystem entnommen werden. Die saure und/oder alkalische Lösung muß folglich nicht gesondert bevorratet werden.

Der nach Entfernen der Metalle in der Lösung noch vorhandene nicht lösbare Staub wird beispielsweise aus der Lösung abge­ trennt. Der abgetrennte Staub kann in bekannter Weise weiter­ behandelt werden.

Die verbleibende Lösung, die von Metallkomplexionen befreit ist, und gegebenenfalls vom nicht lösbaren Staub befreit ist, kann zur Aufnahme von Flugstaub wieder verwendet werden. Vor der Wiederverwendung kann, falls erforderlich, frische Lösung des Komplexbildners zugegeben werden. Durch eine solche Wieder­ verwertung der Lösung wird vorteilhafterweise die notwendige Komplexbildnermenge reduziert.

Beispielsweise können aus der von Metallkomplexionen befreiten Lösung Salze entfernt werden. Das kann durch Abschlämmen der Salze geschehen. Die von Metallkomplexionen befreite Lösung wird dazu in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom führt zurück zum beschriebenen Abtrennprozeß und wird somit wiederverwendet. Der zweite Teilstrom führt zu einem vorhande­ nen Rauchgaswaschsystem. Dort werden Salze aus der Lösung ent­ fernt. Dadurch wird verhindert, daß sich die Lösung mit Salzen aufkonzentriert, was zu einem Auskristallisieren von Salzen bei einer Wiederverwendung der Lösung führen könnte.

Beispielsweise kann der Komplexbildner aus dem zum Rauchgas­ waschsystem führenden Teilstrom zurückgewonnen werden. Das ist sinnvoll, da dadurch Komplexbildner eingespart wird.

Der Flugstaub, von dem Metall abgetrennt werden soll, kann beispielsweise Flugstaub aus dem Rauchgas einer als solche bekannten Schwel-Brenn-Anlage sein. Damit wird der Vorteil er­ zielt, daß aus dem der Schwel-Brenn-Anlage zugeführten Abfall Metalle, selbst wenn sie fein verteilt vorliegen, abgetrennt werden können. Es sind nicht nur die verbleibenden Rückstände des Schwel-Brenn-Verfahrens und die Abgase weitgehend frei von Metallen, es können darüber hinaus die Metalle getrennt nach Metallart als Rohstoffe wiedergewonnen werden.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß Flugstaub von Metallen befreit wird und die Metalle selbst in separierter Form als Rohstoffe wiederge­ wonnen werden können.

Claims (15)

1. Verfahren zum Abtrennen von Metall aus Flugstaub, der insbe­ sondere Metallverbindungen und Salze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flug­ staub in eine Lösung eingebracht wird, die einen Komplexbildner enthält, und daß die in der Lösung aus dem Metall gebildeten Metallkomplexionen aus der Lösung entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komplexbildner ein Chelatbildner ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chelatbildner Nitrilotriessigsäure und/oder Ethylendiamintetra­ essigsäure ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Lösung mit saurer und/oder alkalischer Lösung eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lösung nicht lösbarer Staub aus der Lösung abgetrennt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ komplexionen enthaltende Lösung einer Elektrolysezelle zugeführt wird, an der eine Elektrolysespannung anliegt, und daß dort die Metallkomplexionen aus der Lösung entfernt werden, indem an der Kathode der Elektrolysezelle Metall elementar ab­ geschieden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Metalle getrennt abgeschieden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Metalle durch unterschiedliche Elektrolysespannungen getrennt abgeschieden werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert in der Elektrolysezelle mit saurer und/oder alkalischer Lösung eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die saure und/oder alkalische Lösung aus einem vorhandenen Rauchgas­ waschsystem entnommen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von Metallkomplexionen befreite Lösung zur Aufnahme von Flugstaub wiederverwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus der von Metallkomplexionen befreiten Lösung Salze entfernt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die von Metallkomplexionen befreite Lösung in zwei Teilströme aufge­ teilt wird, deren einer zu einem vorhandenen Rauchgaswasch­ system führt und daß im Rauchgaswaschsystem Salze aus der Lösung entfernt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zum Rauchgaswaschsystem führenden Teilstrom der Komplex­ bildner zurückgewonnen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flug­ staub aus dem Rauchgas einer Schwel-Brenn-Anlage entfernt wird.