DE4135368A1 - Verfahren zur aufbereitung von filterstaeuben, insbesondere aus abfallverbrennungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Filterstäuben aus Verbrennungsanlagen, insbesondere aus Anlagen zur Verbrennung von Abfällen.

Filterstäube aus Verbrennungsanlagen und insbesondere solche aus Abfallverbrennungsanlagen enthalten höhere Anteile an wasserlöslichen Salzen und Schwermetallverbindungen sowie chlorierte Dioxine/Furane. Aufgrund dieser Inhaltsstoffe sind Filterstäube als Sonderabfälle zu entsorgen. Da die Kosten für das Deponieren von Sonderabfällen wegen der damit verbundenen Aufwendungen hoch sind und die Kapazität an Deponieraum begrenzt ist, hat man versucht, durch Aufberei­ tung der Filterstäube die als Sonderabfall zu entsorgenden Schadstoffmengen zu reduzieren. Neben Wasch- oder Laugungs­ verfahren zur Schadstoffentfrachtung der Filterstäube wurden Verfestigungsverfahren mit Zusätzen wie Zement, Natriumsul­ fid und Weißkalk erprobt, um dadurch die Auslaugresistenz zu verbessern, und es wurden Sinter- und Schmelzverfahren er­ probt, um die Filterstäube bei hohen Temperaturen zu aus­ laugungsbeständigen Schlacken zu verschmelzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftli­ ches Verfahren zur Aufbereitung von Filterstäuben anzugeben, welches die zu deponierende Schadstoffmenge erheblich redu­ ziert.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das erfindungsgemäße Ver­ fahren vor, daß aus dem Filterstaub durch Sichten eine an Neutralsalzen und Schwermetallverbindungen ärmere Grobfrak­ tion gewonnen wird.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch Sichten des Filterstaubes aus Verbrennungsanlagen, insbesondere aus Müllverbrennungsanlagen, eine erhebliche Abreicherung an löslichen Neutralsalzen und Schwermetallverbindungen in einer Grobfraktion erreicht werden kann. Der Filterstaub, z. B. aus Müllverbrennungsanlagen besteht aus Partikeln, deren Durchmesser vom Submicron- bis in den Millimeterbereich reichen. Versuche haben wider Erwarten gezeigt, daß es möglich ist, die Filterstäube aus Müllverbrennungsanlagen mit Hilfe von Kanalradsichtern nach Partikelgrößen aufzutrennen. Trotz der inhärenten Neigung der Filterstäube zum Aglomerieren gelingt es, sehr scharfe Sichttrennschnitte zu realisieren.

Die gesichtete Grobfraktion ist im Vergleich zum aufgegebenen Filterstaub wesentlich geeigneter als Ausgangsprodukt für Wasch-, Laugungs-, Verfestigungs- und Sinter- oder Schmelzverfahren zur weiteren Aufbereitung, da ein wesentlicher Teil der für diese Verfahren problematischen Schadstoffe bereits mit der Feinfraktion abgetrennt wurde. So gibt beispielsweise die durch Sichten gewonnene Grobfraktion beim Einschmelzen in Hochtemperaturbrennkammern oder Schmelzöfen weitaus weniger flüchtige Bestandteile ab und neigt nicht zur Bildung von Gallensubstanzen. Ebenso kann die Grobfraktion nach Agglomeration in den Brennraum einer Müllverbrennungsanlage zur Zerstörung der chlororganischen Inhaltsstoffe zurückgeführt werden. Ein vorheriges aufwendiges Extrahieren mit salzsauren Lösungen ist nicht erforderlich, da durch das Sichten die erforderliche Schadstoffabsenkung im Staubkreislauf erreicht wird. Eine Laugung der Grobfraktion mit wäßrigen Lösungen gestaltet sich ebenfalls einfacher. Der Anteil der löslichen Verbindungen ist geringer als im Filterstaub, wodurch die Wasserwirtschaft der Laugungsverfahren entlastet wird. Da die Feinstpartikel aus der Grob­ fraktion abgetrennt sind, läßt sie sich wesentlich besser waschen und vollständiger entwässern. Somit wird durch das kostengünstigere Sichten eine wirtschaftliche und verfah­ renstechnische Voraussetzung für die Anwendung von Aufbe­ reitungsverfahren geschaffen, die eine erhebliche Reduzie­ rung der verbleibenden Schadstoffmenge ermöglichen.

Aufgrund der genannten Vorteile sieht eine weitere Ausge­ staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß der Rest­ gehalt an löslichen Salzen und Schwermetallverbindungen in der Grobfraktion durch Wasch- oder Laugungsverfahren abge­ trennt wird. Hierbei kann weiterhin vorgesehen sein, daß aus dem bei der Waschung anfallenden Filtrat die gelösten Bunt­ metalle, wie Zink und Cadmium, durch Fällung abgetrennt und als Wertstoffkonzentrat gewonnen werden. Zur Fällung kann ein Sulfidreagenz im Ph-Bereich 3-4 verwendet werden.

Das von Buntmetallen befreite Filtrat kann erfindungsgemäß nach einer Erhöhung seines Trockensubstanzgehalts durch Eindampfen zum Befeuchten der beim Sichten anfallenden Fein­ fraktionen verwendet werden. Auf diese Weise wird eine gute Staubbindung der Feinfraktion erreicht und der Wassergehalt des zu deponierenden Abfallstoffgemisches auf ein erwünsch­ tes Maß reduziert.

Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, daß von der gelaugten oder gewaschenen Grobfraktion durch Flotation ein mit Kohlenstoff und chlororganischen Bestandteilen ange­ reichtertes Kohlenstoffkonzentrat abgetrennt wird. Die Flo­ tation ist ein bekannte Trennverfahren für feinkörnige Pro­ dukte, das sich die unterschiedliche Grenzflächenspannung von Feststoffen gegenüber Wasser und Luft, d. h. die unter­ schiedliche Benetzbarkeit in Wasser suspendierter Teilchen zunutze macht und beispielsweise in der Kohlenwäsche zur Trennung der Feinstfraktion eingesetzt wird. Für den Fach­ mann ist es überraschend, daß durch Flotation bei der nassen Aufbereitung von Filterstäuben neben der Abtrennung von organischen Kohlenstoffpartikeln eine erhebliche Reduzierung des Gehaltes an Dioxinen erreichen läßt. So konnte bei Ver­ suchen durch Flotieren eine Anreicherung an Dioxinen im Kohlenstoffkonzentrat um das 30-fache festgestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgende anhand von Beispielen und in Verbindung mit Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Diagramm der Korngrößenabhängigkeit des Cl, Zn, und Si Gehaltes in einem untersuchten Filter­ staub aus einer Abfallverbrennungsanlage und

Fig. 2 ein Blockfließbild eines erfindungsgemäßen Verfah­ rens zur Filterstaubaufbereitung.

In Fig. 1 sind die Zink-, Chlorid- und Siliciumgehalte der Sichtfraktionen eines untersuchten Filterstaubs aus einer Müllverbrennungsanlage über der mittleren Korngröße aufge­ tragen. Es zeigt sich, daß der Chloridgehalt in der Fein­ fraktion mit einer Korngröße von kleiner 5 µ um den Faktor 4 und der Zinkgehalt um den Faktor 2 höher ausfällt, als in der Grobfraktion, während das Silicium um den Faktor 4 abge­ reichert auftritt. Die Feinfraktion stellt etwa 36% der Masse des betrachteten Filterstaubes. Sie enthält jedoch ca. 60% der wasserlöslichen Verbindungen des Filterstaubes. Sie besteht überwiegend aus wasserlöslichen Salzen.

Mit der durch Sichten separierten Grobfraktion des unter­ suchten Filterstaubes sind Flotationsversuche durchgeführt worden. Der Ausgangsgehalt der Grobfraktion an Dioxinen wurde zu 4010 ng/kg I-TE bestimmt. Aus der Grobfraktion ließ sich durch Flotieren eine Kohlenstofffraktion mit einem Kohlenstoffgehalt von 47 M% gewinnen. Überraschenderweise betrug der Dioxingehalt in der Kohlenstofffraktion 120.000 ng/kg I-TE. Dies entspricht einer Anreicherung der Dioxine in der Kohlenstoffraktion um den Faktor 30. Bei einem Aus­ bringen von 3 M% Kohlenstoffkonzentrat durch Flotation wird der Dioxingehalt in der abgehenden Grobfraktion um 90 gemindert. Durch geeignete Gestaltung der Flotation ist es somit möglich, in wäßriger Phase eine wirksame Minderung der Dioxin-Gehalte in Filterstäuben herbeizuführen. Bisher wurde es nicht für möglich gehalten, in wäßrigen Medien die Dioxine von den Filterstäuben abzutrennen.

Im folgenden wird anhand des in Fig. 2 dargestellten Block­ fließbildes der vollständige Ablauf eines Verfahrens zur Aufbereitung von Filterstaub noch näher erläutert.

Der im Staubabscheider einer Müllverbrennungsanlage anfal­ lende Filterstaub wird bei 1 zugeführt und zunächst einer Sichtung 2 unterzogen, wozu vorzugsweise Kanalradsicher verwendet werden. Hierdruch erfolgt eine Auftrennung des Filterstaubs in eine Feinfraktion 3 und eine Grobfraktion 4. Die Feinfraktion 3 besteht überwiegend aus anorganischen Salzen. Außerdem konzentriert sich in der Feinfraktion 3 ein beträchtlicher Teil der Schwermetallfracht des Filterstau­ bes.

Die beim Sichten des Filterstaubes anfallende Grobfraktion 4 besteht überwiegend aus Silikaten. Die Restgehalte an löslichen Salzen und Schwermetallen werden in einer auf die Sichtung 2 folgenden Laugung 5 abgetrennt. Die Laugung 5 wird unter Verwendung von Salzsäure und Wasser bei einem Ph-Wert von 3 bis 3,5 und einem Feststoff : Flüssigkeits­ verhältnis von 1 : 2 durchgeführt.

Die gelaugte Grobfraktion enthält noch 1-3 Massen-% an Kohlenstoffpartikeln, an deren Oberfläche sich höhere Kon­ zentrationen an polychlorierten Dioxinen und Furanen befin­ den. Die Kohlenstoffpartikel werden in einer Flotationsstufe 6 durch Flotation abgetrennt, wodurch auch die Dioxinbela­ dung der Grobfraktion 4 erheblich verringert wird. Die Grob­ fraktion 4 verläßt nach einer Entwässerung die Flotations­ stufe 6 mit einem Trockensubstanzgehalt von 80% und wird anschließend in einer Granulationsstufe 7 durch Beimengung von Zement zu einem Filterstaubgranulat 8 verarbeitet, wel­ ches so weitgehend von Schadstoffen befreit ist, daß es nicht mehr als Sonderabfall behandelt zu werden braucht, sondern beispielsweise im Straßen- und Wegebau verwertet werden kann.

Das bei der Laugung 5 anfallende Filtrat 9 enthält die aus der Grobfraktion herausgelösten Salze, in erster Linie Na­ trium- bzw. Kaliumchlorid und Natrium- bzw. Kaliumsulfat. In dem Filtrat 9 finden sich ferner gelöste Schwermetalle, unter denen die Buntmetalle Zink und Cadmium mengenmäßig überwiegen. Durch Ausfällen in einer Fällungsstufe 10 unter Zugabe eines Sulfidreagenz lassen sich in einem Ph-Bereich von 3-4 die Buntmetallverbindungen aus dem Filtrat 9 ab­ trennen. Es fällt eine Buntmetallsulfid-Fraktion an, die nach ihrem Hauptwertstoffanteil als Zinkkonzentrat 11 be­ zeichnet wird. Das Zinkkonzentrat 11 enthält die toxischen Buntmetalle des Filterstaubes in einer Form, die in NE-Me­ tallhütten einer Wiederverwertung zugeführt werden kann. Die von den Buntmetallverbindungen befreite Salzlösung 12 wird in einer Trocknungs- und Mischstufe 13 auf einen Trockensub­ stanzgehalt von ca. 45% eingedampft und dann zum Befeuchten der beim Sichten angefallenen Feinfraktion 3 mit dieser vermischt. Es entsteht ein Salzkonzentrat 14 mit einem Troc­ kensubstanzgehalt von etwa 70%, das als Sonderabfall zu deponieren ist. Das beim Eindampfen anfallende Destillat wird zur Laugungsstufe 5 zurückgeführt.

Das in der Flotation 6 gewonnene Kohlenstoffkonzentrat 15 enthält die organischen Schadstoffe, welche ein Gefährdungs­ potential darstellen. Diese Fraktion ist durch Verbrennung zu entsorgen.

Wie der beschriebene Verfahrensablauf zeigt, läßt sich der Filterstaub aus einer Müllverbrennungsanlage in 4 Fraktionen zerlegen, von denen lediglich eine, nämlich das Salzkonzen­ trat 14, welches die Salzreststoffe mit ca. 1/3 der Masse des Filterstaubs enthält, deponiert werden muß. Die drei anderen Fraktionen lassen sich hingegen wiederverwerten bzw. durch weitere Aufbereitung nach bewährten Verfahren entsor­ gen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Filterstäuben aus Ver­ brennungsanlagen, insbesondere aus Anlagen zur Verbren­ nung von Abfällen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Filterstaub durch Sichten eine an Neutralsalzen und Schwermetallverbindungen ärmere Grobfraktion gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Restgehalt an löslichen Salzen und Schwermetallver­ bindungen in der Grobfraktion durch Wasch- oder Lau­ gungsverfahren abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der gelaugten oder gewaschenen Grobfraktion ein mit Kohlenstoff und organischen Schadstoffen angereichter­ tes Kohlenstoffkonzentrat, vorzugsweise durch Flota­ tion, abgetrennt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem bei der Waschung oder Lau­ gung anfallenden Filtrat die gelösten Buntmetalle, wie Zink und Cadmium, durch Sulfidfällung in einem Ph-Be­ reich von 3-4 abgetrennt und als Wertstoffkonzentrat gewonnen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Waschung oder Laugung anfallende und ggf. von den Buntmetallen be­ freite Filtrat nach einer Erhöhung des Trockensubstanz­ gehaltes durch Eindampfen zum Befeuchten der beim Sich­ ten anfallenden Feinfraktion verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichten mit Hilfe von Kanalradsichtern erfolgt.