DE4243313A1 - Verfahren zur Dekontaminierung quecksilberbelasteter Feststoffe und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Dekontaminierung quecksilberbelasteter Feststoffe und Vorrichtungen zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekon
taminierung quecksilberbelasteter Feststoffe. Bei derartigen
Feststoffen kann es sich um Böden, Sedimente, industrielle
Schlämme oder Produktionsrückstände handeln, wobei diese
Aufzählung keinen einschränkenden Charakter hat. Die Erfin
dung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines
derartigen Verfahrens.
In der Bundesrepublik Deutschland wie auch weltweit gibt es
eine große Anzahl von Standorten, die mit Quecksilber konta
miniert sind, wobei häufig Quecksilber das ausschließliche
oder doch stark vorherrschende Schwermetall darstellt. Bei
spiele hierfür in Deutschland sind Standorte ehemaliger Fa
brikationsbetriebe in Marktredwitz, Fürth/Bayern, Frankfurt-
Griesheim, Bitterfeld und Buna. Des weiteren zählen hierzu
zahlreiche Orte, an denen Materialien aus Holz
(Eisenbahnschwellen, Telegrafen- und Strommasten, Hopfen
stangen) mit Quecksilberchlorid imprägniert ("kyanisiert")
und damit vor Pilzbefall geschützt wurden.
Als Beispiel für das Auftreten hoher Quecksilberkonzentra
tionen zusammen mit anderen Schwermetallen sei hier das
Schwebgut der Elbe genannt, das vorwiegend im Hafenbereich
von Hamburg als Sediment zur Ablagerung gelangt. Jährlich
müssen 2 Millionen Tonnen Sediment, das hoch mit Quecksilber
und Cadmium belastet ist, ausgebaggert werden, um die Hafen
decken freizuhalten. Wegen der möglichen Frei
setzung/Remobilisierung dieser Metalle ist die in früheren
Jahren praktizierte Verklappung in der Nordsee nicht mehr
möglich; die Verbringung auf Spülfelder führt zu einer Ge
fährdung des Grundwassers.
Für die Dekontaminierung quecksilberbelasteter Böden und an
derer Feststoffe wurden thermische Verfahren vorgeschlagen,
bei denen hohe Temperaturen (< 350°C, in der Regel < 500°C)
eingesetzt werden, um die im Substrat vorhandenen Quecksil
berverbindungen zu zerstören und das Quecksilber als elemen
tares gasförmiges Quecksilber freizusetzen, das anschließend
nach Abkühlung durch Kondensation wieder abgeschieden wird.
Daß diese Verfahren noch nicht in die Praxis umgesetzt wer
den konnten, liegt in erster Linie daran, daß in der Abluft
noch zu hohe Hg-Konzentrationen auftreten und darüber hinaus
bei den hohen Temperaturen der thermischen Zersetzung auf
organische Schadstoffe verdampfen, die eine Nachverbrennung
bei Temperaturen über 800°C mit anschließender Rauchgas
wäsche erforderlich machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
angegebenen Art zu schaffen, das eine weitgehend vollstän
dige Gewinnung des Quecksilbers bei umweltschonender Ver
fahrensweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der
angegebenen Art gelöst, das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Mechanisches Aufbereiten des Feststoffes;
- b) Verdampfen des elementaren Quecksilbers nach Art einer Trockendestillation bei Temperaturen zwischen 200 und 400°C in inerter Atmosphäre, insbesondere einem Stick stoffstrom;
- c) Abscheiden des Quecksilbers als Quecksilbersulfid aus dem Gasstrom in einer wäßrigen Alkalipolysulfid-Sulfan- Lösung; und
- d) Abtrennen des entstandenen Quecksilbersulfids aus der Alkalipolysulfid-Sulfan-Lösung.
Erfindungsgemäß werden die vor stehend genannten Mängel be
seitigt, da eine Verdampfung des Quecksilbers bereits bei
relativ niedrigen Temperaturen (200-400°C, meist unter
300°C) stattfindet und die Abscheidung des Quecksilbers
vollständig und spontan in der Kondensationsphase durch
Verwendung einer wäßrigen Alkalipolysulfid-Sulfan-Lösung
anstelle von Wasser geschieht. Auf diese Weise werden Hg-
Emissionen in die Abluft verhindert. Darüber hinaus ver
dampfen aufgrund der relativ niedrigen Temperaturen bei der
Verdampfung des Quecksilbers weitgehend keine thermische
Zersetzung von organischen Schadstoffen, so daß das er
findungsgemäße Verfahren eine umweltschonende Vorgehensweise
ermöglicht.
Die inerte Atmosphäre ist vorzugsweise nicht statisch,
sondern es wird während des gesamten Prozesses Stickstoff
zugeführt, der dann erst den entsprechenden Gasstrom bildet,
auf dem die Abscheidung erfolgt.
An Hg-kontaminierten Standorten durchgeführte Untersuchungen
haben gezeigt, daß die Verdampfungstemperatur von Quecksil
ber in den in Feststoffen auftretenden Hg-Verbindungen weit
niedriger ist als bisher angenommen wurde. So wurde der un
ter Stickstoffatmosphäre gewonnene Verdampfungsbereich von
Quecksilber in bestimmten Altlasten ermittelt. Dabei wurde
festgestellt, daß die Verdampfung zwischen 210°C und 295°C
erfolgt, wobei die Quecksilber-Freisetzung in mehreren
Temperaturintervallen erfolgen kann, was darauf hindeutet,
daß das Quecksilber in verschiedenen Bindungsformen vor
liegt, die bei verschiedenen Temperaturen verdampfen.
Um die maximale Verdampfungstemperatur des Quecksilbers des
jeweiligen Feststoffes zu ermitteln, werden zuvor Labor
versuche durchgeführt. Dies kann über ein Verfahren zur
Messung der Flüchtigkeit von Quecksilber in Feststoffen
erfolgen, bei dem die zu untersuchende Probe in einer
Stickstoffatmosphäre aufgeheizt und der Gasstrom direkt in
ein Atomabsorptionsgerät zur Bestimmung des Quecksilbers
eingeleitet wird. Es kann jedoch auch die "klassische
Methode" durchgeführt werden, bei der zunächst der Hg-Gehalt
der lufttrockenen Probe, danach, in Teilproben, die jeweils
1 h lang bei 50, 100, 250, 300, 350, 400, 450 und 500°C
(evtl. in noch engeren Temperaturintervallen) erhitzt
werden, gemessen wird. Aus den Ergebnissen der thermischen
Behandlung im Labor wird somit die maximale Temperatur
ermittelt, die erforderlich ist, um eine optimale Ver
dampfung des Quecksilbers im technischen Maßstab zu
bewirken.
Nach dem Ermitteln der maximalen Temperatur (zwischen 200
und 400°C) wird der zu dekontaminierende Feststoff nach Art
einer Trockendestillation (Pyrolyse) bei der ermittelten
Temperatur in inerter Atmosphäre behandelt. Hierdurch dampft
elementares Quecksilber aus dem Feststoff aus und wird im
nächsten Verfahrensschritt aus dem Gasstrom in einer wäßri
gen Alkalipolysulfid-Sulfan-Lösung als Quecksilbersulfid
abgeschieden. Eine derartige Lösung ist aus der DE-PS 39 17
412 bekannt und wird bereits zur Schwermetallfällung aus
verunreinigtem Wasser verwendet. Sie wird ferner zur Ent
sorgung des in Leuchtstoffröhren enthaltenen (elementaren)
Quecksilbers eingesetzt. Bei einer Zerstörung der Leucht
körper in einer solchen Lösung wird das Quecksilber spontan
zu unlöslichem (und daher ungiftigem) Quecksilbersulfid
umgewandelt.
Beim Eintreten des Quecksilbers aus dem Gasstrom in die
erwähnte wäßrige Alkalipolysulfit-Sulfan-Lösung erfolgt eine
spontane Bindung des Quecksilbers als unlösliches Quecksil
bersulfid. Emissionen treten daher praktisch nicht auf.
Abschließend wird das entstandene Quecksilbersulfid aus der
Alkalipolysulfid-Sulfan-Lösung abgetrennt, beispielsweise
durch Filtration oder Zentrifugation, eventuell nach voran
gegangener Sedimentation.
Bei dem Schritt der mechanischen Aufbereitung des zu dekon
taminierenden Feststoffes wird dieser vorzugsweise zer
kleinert, wenn grobkörniges oder stückiges Material vorhan
den ist. Bei stark wasserhaltigen Materialien erfolgt zweck
mäßigerweise ein Pressen des Materiales zur Erzielung eines
kleinstmöglichen Wasseranteils.
Das Verdampfen des elementaren Quecksilbers nach Art der
Trockendestillation erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen
unter 300°C, wenn dies die entsprechenden Labormessungen er
geben haben. Ziel der Erfindung ist es, die Trockendestilla
tion bei möglichst niedrigen Temperaturen durchzuführen, um
das Entstehen von anderen organischen Schadstoffen bei Hoch
temperaturzersetzung zu vermeiden. Die Verweilzeit bei der
Durchführung der Trockendestillation liegt vorzugsweise
zwischen 30 und 60 min.
Die wäßrige Alkalipolysulfid-Sulfan-Lösung wird vorzugsweise
im Kreislauf geführt, um den Verbrauch der Lösung gering zu
halten.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchfüh
rung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Dekontami
nierung quecksilberbelasteter Feststoffe. Diese Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Durchführung des
vorstehend aufgeführten Schrittes b), d. h. der Trocken
destillation, einen indirekt beheizten rotierenden Trommel
ofen aufweist. Ein solcher rotierender Trommelofen mit indi
rekter Beheizung sichert ein gleichmäßiges Erhitzen des zu
dekontaminierenden Feststoffes, so daß die verschiedenen
vorhandenen Bindungsformen des Quecksilbers im Feststoff
aufgebrochen und das Quecksilber entsprechend verdampfen
kann.
Die Vorrichtung weist ferner zweckmäßigerweise zur Durch
führung des vorstehend erwähnten Schrittes c) (Abscheidung
des Quecksilbers) mindestens einen Verdampfungskühler auf,
wobei zwei hintereinander geschaltete Verdampfungskühler be
vorzugt werden. Statt Wasser findet die erwähnte wäßrige Al
kalipolysulfid-Sulfan-Lösung Verwendung, die für eine spon
tane Bindung des Quecksilbers als unlösliches Quecksilber
sulfid aus dem Gasstrom, vorzugsweise Stickstoff, der vom
Trommelofen zugeführt wird, sorgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels beschrieben. Die einzige Figur zeigt ein schema
tisches Blockdiagramm der einzelnen Verfahrensschritte.
Mit Quecksilber kontaminierter Oberboden (Ah-Horizont) eines
ehemaligen Kyanisierbetriebes wurde zerkleinert und zur Re
duzierung des Wassergehaltes gepreßt. Der gepreßte Boden
wurde dann in einem rotierenden Trommelofen in inerter
Atmosphäre bei einer Verweilzeit von 50 min einer Trocken
destillation unterzogen. Der Boden wurde dabei auf 250°C er
hitzt. Der erhaltene dekontaminierte Feststoff wurde ana
lysiert, und es zeigte sich, daß 98,18% des Quecksilbers
verdampft waren. Der vom Trommelofen abgezogene Gasstrom
wurde in zwei hintereinander geschalteten Verdampfungs
kühlern mit einem im Kreislauf geführten Alkalipolysulfid-
Sulfan-Lösung gemäß DE-PS 39 17 412 eingeleitet. Hierbei
bildete sich spontan unlösliches Quecksilbersulfid. Das
Quecksilbersulfid wurde dann durch Filtration aus der Alka
lipolysulfid-Sulfan-Lösung abgetrennt. Da es sich hierbei um
eine ungiftige Substanz handelt, bestehen keine Entsorgungs
probleme.
Claims (9)
1. Verfahren zur Dekontaminierung quecksilberbelasteter
Feststoffe mit den folgenden Schritten:
- a) Mechanisches Aufbereiten des Feststoffes;
- b) Verdampfen des elementaren Quecksilbers nach Art einer Trockendestillation bei Temperaturen zwischen 200 und 400°C in inerter Atmosphäre, insbesondere einem Stickstoffstrom;
- c) Abscheiden des Quecksilbers als Quecksilbersulfid aus dem Gasstrom in einer wäßrigen Alkalipolysulfid-Sulfan- Lösung; und
- d) Abtrennen des entstandenen Quecksilbersulfids aus der Alkalipolysulfid-Sulfan-Lösung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Schritt a) das Zerkleinern des Feststoffes umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß Schritt h) das Pressen des Feststoffes
zur Reduzierung des Wassergehaltes umfaßt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Schritt b) bei einer Tempera
tur unter 400°C, in der Regel jedoch unter 300°C
durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit bei Schritt
b) zwischen 30 und 60 min beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß gemäß Schritt c) die Alkali
polysulfid-Sulfan-Lösung im Kreislauf geführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Schritt d) das Abtrennen des
Quecksilbersulfids durch Filtration oder Zentrifuga
tion, insbesondere nach vorangegangener Sedimentation,
umfaßt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zur Durchführung von Schritt b) einen indirekt
beheizten rotierenden Trommelofen aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zur Durchführung von Schritt c) mindestens
einen Verdampfungskühler umfaßt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924243313 DE4243313A1 (de) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Verfahren zur Dekontaminierung quecksilberbelasteter Feststoffe und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924243313 DE4243313A1 (de) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Verfahren zur Dekontaminierung quecksilberbelasteter Feststoffe und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4243313A1 true DE4243313A1 (de) | 1994-06-23 |
Family
ID=6476000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924243313 Withdrawn DE4243313A1 (de) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Verfahren zur Dekontaminierung quecksilberbelasteter Feststoffe und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4243313A1 (de) |
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-
1992
- 1992-12-21 DE DE19924243313 patent/DE4243313A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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