DE4217133A1

DE4217133A1 - Verfahren zum Entfernen von Chloriden, Schwermetallen und deren Salzen aus Stäuben und Schlacken

Info

Publication number: DE4217133A1
Application number: DE19924217133
Authority: DE
Inventors: Franz-Georg Dr Simon; Christian Dr Wieckert
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1992-05-23
Filing date: 1992-05-23
Publication date: 1993-11-25

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Chloriden, Schwermetallen und deren Salzen aus Stäuben und Schlacken, bei welchem das Ausgangsmaterial in organi scher Säure gewaschen, das Gemisch filtriert und anschließend Filtrat und Filterrückstand getrennt entsorgt werden.

Technologischer Hintergrund und Stand der Technik

Bei der Verbrennung von Siedlungsabfällen bleiben ca 25 % des verbrannten Mülls als Schlacke zurück. Die Schlacke darf gemäß den einschlägigen Vorschriften, nur einen festgelegten Prozentsatz unverbrannte Anteile enthalten. So darf Schlacke in der Schweiz nach der "Technischen Verordnung über Abfälle" (TVA) von 1991 höchsten 3 Gew.% unverbrannte Anteile enthal ten und nicht mit Kesselstaub, Filterstaub und Rauchgasreini gungsrückständen vermischt werden. Die Weitergabe von Schlacke zwecks Verwertung ist hierbei nur gestattet, wenn die Schlacke nach dem Austritt aus dem Ofen benetzt und wäh rend mindestens einem Monat feucht gelagert und weitgehend von Metallschott befreit wurde. Schlacke aus Kehrichtverbren nungsanlagen (KVA) ist wegen ihrer hydraulischen Eigenschaf ten ein interessanter Baustoff.

Die in der Schweiz geltende TVA enthält keine Grenzwerte für den Gehalt an Chlorid und Schwermetailen. Es ist jedoch be kannt, daß die Schlacke bis etwa 1% Chlorid und Spuren von Schwermetallen, insbesondere Zink und Blei, enthält. Im Zuge der sich weltweit verschärfenden Umweltschutzbestimmungen ist damit zu rechnen, daß die Vorschriften für die Verwendung von Schlacke aus Kehrichtverbrennungsanlagen bereits in naher Zukunft verschärft werden. Es besteht daher für eine verbes serte Schlackenaufbereitung ein dringender Bedarf.

Aus der DE-A-37 16 646 ist nun ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallen und deren Salze aus Stäuben, Erden und Schlämmen bekannt, bei dem das Ausgangsmaterial durch Lösung und Auslaugung mit niederen, aliphatischen Carbonsäuren mit bis zu 7 Kohlenwasserstoffatomen in der Molekülkette in einem Mischer aufbereitet wird. Das aufbereitete Gemisch wird dann nach einer gewissen Einwirkungszeit auf ein Vakuumfilter ab gelassen und kurz mit Wasser nachgewaschen. Als Rückstand auf dem Filter hinterbleibt das Einsatzgut. Nach den Angaben die ser Veröffentlichung sollen sich die Schwermetalle in voll kommen gelöster Form im ablaufenden Filtrat befinden. Über die Menge an Chloriden werden keine Angaben gemacht.

Das Waschen in organischen Säuren hat den Vorteil, daß keine unerwünschten Anionen (Chlorid, Sulfat, Nitrat oder Phosphat) in die Schlacke eingebracht werden, wie es beim Waschen mit anorganischen Säuren (Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure) der Fall wäre.

Neuere Untersuchungen haben nun gezeigt, daß eine derartige Behandlung zwar zu einer deutlichen Verminderung der Schwer metalle führt, doch führt das bekannte Verfahren insbesondere bei der Anwendung auf Schlacken von Kehrichtverbrennungsanla gen nicht zu einem verwertbaren Endprodukt, z. B. einer als Baumaterial verwertbaren Schlacke:

Der Reststoff weist in Bezug auf seine hydraulischen Eigen schaften nicht Baumaterialqualität auf. Das Auswaschen mit organischen Säuren führt darüber hinaus dazu, daß die im Reststoff verbleibenden Schwermetalle nunmehr in mobilerer Form vorliegen, so daß in einem Auslaugtest wieder zu hohe Schwermetallkonzentrationen gefunden würden.

Kurze Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen von Chloriden, Schwermetallen und deren Salzen aus Stäuben, und Schlacken anzugeben, das zu einem praktisch schwermetallfreien Endprodukt mit guten hydraulischen Eigenschaften führt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Filterrück stand nach einem optionalen Waschgang mit Wasser Kalk in Form von entweder festem CaO oder einer Suspension von Ca(OH)₂ zu gefügt wird.

Auf diese Weise wird die Konzentration an Schwermetallen und Chloriden immobilisiert. Gleichzeitig werden dem Endprodukt gute Baustoffeigenschaften verliehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie die damit erziel baren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Form eines Flußdiagramms schematisch darge stellt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Kennwerte einer Schlacke aus einer schweizerischen Kehrichtverbrennungsanlage wiedergegeben:

Tabelle 1

Der Gehalt an alkalischen Verbindungen, in der Hauptsache CaO, wurde zu etwa 5-6% (= 1 mol/ kg Schlacke) bestimmt.

Man erkennt, daß sowohl die Gehalte an Schwermetallen in der Schlacke als auch die Konzentration von von Schwermetallionen im Eluat (nach TVA; 24 Stunden in der zehnfachen Menge CO₂ gesättigtem Wasser) zu hoch sind.

Um nun die Konzentrationen an Schwermetallen und auch Chlorid wirksam zu senken, wird in einem ersten Schritt die Schlacke aus der Kehrichtverbrennungsanlage in einem ersten Mischer 1 mit Essig- oder Ameisensäure gemischt und darin gewaschen. Die Säurekonzentration wird dabei so gewählt, daß der pH-Wert während des Waschens im Sauren liegt, um den Gehalt an Schwermetallen, die bei saurem pH-Wert gut löslich sind, wirksam zu reduzieren. Vorteilhaft ist es, mit der 10-fachen Menge Waschflüssigkeit (10m³/t Schlacke) zu arbeiten. Die zu verwendende Waschlösung sollte ungefähr 1 molar an organi scher Säure sein, damit nach der Hydrolyse der Erdalkalioxide noch ein Überschuß Säure zur Eluierung der Schwermetalle zur Verfügung steht.

Aus dem ersten Mischer 1 gelangt die mit organische Säure versetzte Schlacke in einen Filter 2, z. B. einem Vakuumfil ter. Die schwermetallhaltige Waschlösung, das Filtrat, wird der bei einer Kehrichtverbrennungsanlage ohnehin vorhandenen Abwasserbehandlungsanlage (ARA) 3 zugeführt.

In der nachfolgenden Tabelle 2 ist das Ergebnis des Waschpro zesses zusammengestellt:

Tabelle 2

Man erkennt deutlich, daß die Konzentration an Schwermetal len und auch Chlorid wirksam durch den Waschprozeß reduziert werden konnte.

Wie bereits eingangs erörtert, führt die soeben beschriebene Behandlung zu einem Reststoff mit (vermindertem) Schwermetal lanteil, wobei aber die Mobilität dieser Schwermetalle aber höher ist, als in der unbehandelten Schlacke. Hier setzt nun die Erfindung ein:

Sie beruht auf der Erkenntnis, daß bei Anwesenheit von alka lischen Verbindungen, vornehmlich CaO beim Waschen mit Wasser allein der pH-Wert soweit ins Alkalische gesteigert werden kann, daß sich schwerlösliche Metallhydroxide bilden und so die Auslaugung erschwert wird. Erfindungsgemäß wird nun dem Endprodukt des ersten Waschprozesses, also dem Filterrück stand festes CaO oder eine Suspension von CaO in Wasser (Ca(OH)₂-Kalkmilch) zugefügt. Die dabei verwendete Menge CaO sollte so bemessen sein, daß der CaO-Gehalt nach dieser Behandlung größenordnungsmäßig in etwa so hoch ist wie vor der Säurebehandlung, also etwa 5 bis 6% (= 1 mol/kg Schlak ke). Die Behandlung erfolgt in einem zweiten Mischer 4. Auf diese Weise wird die Restkonzentration an Schwermetallen in gewünschter Weise immobilisiert. Darüber hinaus erhält das auf diese Weise nachbehandelte Endprodukt hervorragende Bau stoffeigenschaften, d. h. die Fähigkeit, unter Wasser abzubin den, wie z. B. Zement bei der Herstellung von Beton.

Bezeichnungsliste

1 erster Mischer
2 Filter
3 Abwasserreinigungsanlage
4 zweiter Mischer

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Chloriden, Schwermetallen und deren Salzen aus Stäuben, und Schlacken, bei welchem das Ausgangsmaterial in organischer Säure gewaschen, das Gemisch filtriert und anschließend Filtrat und Filter rückstand getrennt entsorgt werden, dadurch gekennzeich net, daß dem Filterrückstand nach einem optionalen Waschgang mit Wasser Kalk in Form von entweder festem CaO oder einer Suspension von Ca(OH)₂ zugefügt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Säure Essigsäure oder Ameisensäure oder eine Mischung aus beiden verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, daß dem Filterrück stand so viel CaO oder Suspension von Ca(OH)₂ zugemischt werden, daß der CaO-Gehalt des Endprodukts größenordnungsmäßig denselben CaO-Gehalt aufweist wie das Aus gangsprodukt