EP0843587A1 - Process for reducing the dioxin and furan content in waste gases from furnaces, and use of the filter dusts produced thereby - Google Patents

Process for reducing the dioxin and furan content in waste gases from furnaces, and use of the filter dusts produced thereby

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EP0843587A1
EP0843587A1 EP96927659A EP96927659A EP0843587A1 EP 0843587 A1 EP0843587 A1 EP 0843587A1 EP 96927659 A EP96927659 A EP 96927659A EP 96927659 A EP96927659 A EP 96927659A EP 0843587 A1 EP0843587 A1 EP 0843587A1
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EP
European Patent Office
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alkali compound
filter
approx
injected
dioxin
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EP96927659A
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Reiner Brockhoff
Klaus Hartmann
Jens HÖLTJE
Hans-Jürgen KORTE
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Solvay Soda Deutschland GmbH
Original Assignee
Solvay Alkali GmbH
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Publication date
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
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    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/70—Organic halogen compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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    • C22B21/0084—Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
    • C22B21/0092—Remelting scrap, skimmings or any secondary source aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10S75/00—Specialized metallurgical processes, compositions for use therein, consolidated metal powder compositions, and loose metal particulate mixtures
    • Y10S75/961—Treating flue dust to obtain metal other than by consolidation

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning furnace exhaust gases from melting, remelting or combustion plants, and to the use of the filter dusts which are produced in the process.
  • the invention is used in particular in the manufacture or processing of non-ferrous metals, the filter dusts being returned to the melting process.
  • a disadvantage of the known processes is that the removal rate of the dioxins and furans often does not meet the requirements.
  • the resulting filter dust is usually deposited.
  • melting aids e.g. B. salt salts and energy supplied.
  • Metal, slag, e.g. B. salt slag, and pollutant and dust-containing exhaust gases leave the production process.
  • the quantities of slag obtained are either processed for landfill or deposited.
  • the exhaust gases are primarily freed of dust, sulfur dioxide, HCl and HF. Methods are usually used for this, in which u. a. Quicklime or calcium hydroxide can be used. The resulting filter dust is deposited.
  • furnace types are used for the production of cast aluminum alloys, which are heated electrically or with gas or oil.
  • the rotary drum oven is widespread. It is particularly suitable for melting contaminated aluminum waste, shavings and other small-sized materials, but especially for starting materials with low yield.
  • the melting of the aluminum-containing scrap (aluminum waste, aluminum chips, aluminum dross, etc.) in the rotary drum furnace usually takes place under a closed salt blanket.
  • the purpose of the salt is to prevent oxidation of the aluminum, to bind the non-metallic impurities in the metal-containing insert and to facilitate the detachment of oxide layers from the base metal.
  • the salt from which the salt layer is formed consists of approx. 70% NaCl, approx. 30% KC1 and approx. 5% flux.
  • the process temperatures are between 600 ° C and 900 ° C depending on the alloy.
  • Fossil fuels are used as energy sources.
  • the exhaust gas stream also contains S0 2 , the composition of the exhaust gas constituents depending on the materials to be melted and the heating medium being able to vary.
  • sublimed alkali metal chlorides and fluorides, aluminum oxide and small amounts of heavy metals, aluminum in metallic form and free and organically bound carbon, inter alia in the form of dibenzodioxins and furans (PCDD / F) are contained in the exhaust gas. Both the exhaust gas and the salt slag obtained must be freed from the pollutants.
  • the salt slag can be processed by the dissolving process in such a way that the cleaned mixed salt is used again as the top salt in the rotary drum furnace.
  • the insoluble sediments (alumina residue) remaining after the dissolving process are processed further.
  • the exhaust gases which contain environmentally harmful components, are currently freed from undesired components in exhaust gas purification systems.
  • the exhaust gases are usually treated in a dry process at approx. 100 to 350 ° C with Ca (OH) 2 as sorbent, with free chlorine, HCl. HF and S0 2 react to CaCl 2 , CaF 2 and CaS0 4 .
  • the dioxins and furans are bound by adsorption.
  • At least one alkali compound is introduced into the exhaust gas, if appropriate in the presence of activated carbon and / or stove coke, and the filter dust is returned to a melting or combustion process.
  • Sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydroxide, potassium hydrogen carbonate are used alone or as a mixture as the alkali compound. If technical mixtures are used, impurities e.g. B. on alkaline earth compounds in the range of ⁇ 5% are accepted without the essence of the invention being impaired.
  • the activated carbon and / or the hearth furnace coke can either be separated or introduced into the exhaust gas stream in a mixture with the alkali compound.
  • sodium hydrogen carbonate which has an average particle size of 1 to 100 ⁇ m, preferably 5 to 40 ⁇ m, in particular 10 to 35 ⁇ m, is sprayed dry into a reactor or into the flue gas duct, preferably against the direction of flow, and mixed with the flue gases mixes.
  • the residence time in the flue gas is at least 0.5 seconds, preferably more than 2 seconds. During this time, the reaction of the harmful substances takes place e.g. B. to NaCl, NaF and Na 2 S0 4 .
  • technical grade sodium hydrogen carbonate was used, which has the following composition:
  • the effect of the alkali compound can be improved by adding activated carbon and / or stove coke.
  • the dioxins and furans are adsorbed.
  • the concentration of HCl in the clean gas is usually chosen as a guideline for the amount of additive added.
  • HCl is the main pollutant that is separated with sodium bicarbonate. Due to the fluctuations in the raw gas values that occur during operation, the amount of additive required cannot be clearly defined.
  • the amount of additive actually used therefore depends on the amount of pollutant actually to be separated. For example, about 8 to 12 kg of additive are used per ton of aluminum.
  • An optimized amount of additive is particularly important with regard to the return of the filter dust to the aluminum melt.
  • Sodium hydrogen carbonate not reacted with pollutants decomposes to sodium carbonate. Too high a proportion of sodium carbonate in the salt can lead to aluminum losses in the melting process. For economic reasons, however, aluminum losses are to be kept as low as possible.
  • the minimum reaction temperature for flue gas cleaning is approx. 70 to approx. 500 ° C, preferably between 90 and 280 ° C.
  • the gas stream, the z. B. contains sodium chloride, sodium sulfate and sodium carbonate happens z. B. a fabric filter in which the solids are separated.
  • the separated filter dust from the flue gas cleaning largely contains NaCl as well as small amounts of e.g. B. Sodium sulfate, sodium fluoride and additive components not reacted with pollutants.
  • the dioxins and furans contained in the flue gas cleaning residues are destroyed on the one hand by carrying out the reaction in the melting furnace. Furthermore, the returned filter dust suppresses the formation and / or decomposition of already formed dioxins and furans.
  • Another positive aspect is that the amount of additive required can be reduced in comparison with hydrated lime as an additive for flue gas cleaning. For example, only about 30 to 60% by weight of the usual amounts of additives are required.
  • Another advantage of the method according to the invention is the possibility of using the alkali metal compounds formed in further processes, e.g. B. the use of sodium compounds as sodium carriers or as additives for a wide variety of processes. It is also within the meaning of the invention to exhaust gases from other production processes, e.g. B. incinerators, analogous to the process described above by dry injection of z. B. sodium bicarbonate, if necessary in the presence of activated carbon and / or hearth coke, and the solid sodium compounds formed as a table salt for non-ferrous metal processing, e.g. B. Use aluminum scrap processing.
  • the melting process produces approx. 70,000 Nm 3 / h exhaust gas, which has the following pollutant contents:
  • the temperature of the exhaust gas when it enters the flue gas cleaning system is approximately 230 ° C.

Abstract

The invention concerns a process for purifying waste gases from smelting, resmelting or combustion plant furnaces and the use of the filter dusts produced. The invention is used in particular in the production or preparation of nonferrous metals. According to the invention, at least one alkali compound, in particular NaHCO3, is injected dry, optionally in the presence of activated carbon and/or open hearth coke, into the waste gas leaving the production process. The separated filter dust is fed back to the smelting or combustion process. It has unexpectedly been found that the returned filter dust can lower the dioxin and furan contents of the crude gas. Owing to the composition of the filter dust, it can also be used as protective salt in secondary aluminium production.

Description

Verfahren zur Verminderung des Dioxin- und Furangehaltes in Ofenabgasen und Nutzung der dabei anfallenden Filterstäube Process for reducing the dioxin and furan content in furnace exhaust gases and the use of the filter dust
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Ofenabgasen von Schmelz-, Umschmelz- oder Verbrennungsanla¬ gen, sowie die Nutzung der dabei anfallenden Filterstäube.The invention relates to a method for cleaning furnace exhaust gases from melting, remelting or combustion plants, and to the use of the filter dusts which are produced in the process.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei der Her¬ stellung oder Aufbereitung von Nichteisenmetallen, wobei die anfallenden Filterstäube in den Schmelzprozeß zurückgeführt werden.The invention is used in particular in the manufacture or processing of non-ferrous metals, the filter dusts being returned to the melting process.
Es ist bekannt, die im Rohgas enthaltenen Schadstoffe durch Adsorption an Zuschlagstoffe oder durch chemische Reak¬ tion mit den Zuschlagstoffen aus dem Abgas zu entfernen. Die Abgase werden auf diese Weise unter anderem von Stäuben, Schwefeldioxid, HCl und/oder HF befreit.It is known to remove the pollutants contained in the raw gas from the exhaust gas by adsorption on additives or by chemical reaction with the additives. In this way, the exhaust gases are freed of, among other things, dusts, sulfur dioxide, HCl and / or HF.
So sind Naß-, Halbnaß- und Trockenverfahren bekannt, bei denen als Zuschlagstoffe z. B. Branntkalk, Calciumhydroxid oder Alkaliverbindungen eingesetzt werden.So wet, semi-wet and dry processes are known, in which z. B. quicklime, calcium hydroxide or alkali compounds can be used.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, daß die Ab¬ scheiderate der Dioxine und Furane oft nicht den Anforderun¬ gen genügt.A disadvantage of the known processes is that the removal rate of the dioxins and furans often does not meet the requirements.
Die anfallenden Filterstäube werden üblicherweise depo¬ niert. Bei Metallaufbereitungsprozessen werden Metall bzw. Me¬ tallschrott, Schmelzhilfsmittel, z. B. Decksalze sowie Ener¬ gie zugeführt. Metall, Schlacke, z. B. Salzschlacke, und Schadstoff- und staubhaltige Abgase verlassen den Produk¬ tionsprozeß.The resulting filter dust is usually deposited. In metal processing processes, metal or metal scrap, melting aids, e.g. B. salt salts and energy supplied. Metal, slag, e.g. B. salt slag, and pollutant and dust-containing exhaust gases leave the production process.
Die anfallenden Schlackemengen werden entweder zur Wert¬ stoffgewinnung aufbereitet oder deponiert. Die Abgase werden primär von Stäuben, Schwefeldioxid, HCl und HF befreit. Übli¬ cherweise werden dazu Verfahren angewendet, bei denen als Ad¬ sorptionsmittel u. a. Branntkalk oder Calciumhydroxid einge¬ setzt werden. Die anfallenden Filterstäube werden deponiert.The quantities of slag obtained are either processed for landfill or deposited. The exhaust gases are primarily freed of dust, sulfur dioxide, HCl and HF. Methods are usually used for this, in which u. a. Quicklime or calcium hydroxide can be used. The resulting filter dust is deposited.
Zur Herstellung von Aluminiumgußlegierungen werden ver¬ schiedene Ofentypen eingesetzt, die elektrisch oder mit Gas oder Öl beheizt werden. Weit verbreitet ist der Drehtrommel¬ ofen. Er eignet sich besonders zum Einschmelzen verunreinig¬ ter Aluminiumabfälle, Spänen und anderer kleinstückiger Mate¬ rialien, besonders aber von Einsatzstoffen mit geringer Aus¬ beute.Various furnace types are used for the production of cast aluminum alloys, which are heated electrically or with gas or oil. The rotary drum oven is widespread. It is particularly suitable for melting contaminated aluminum waste, shavings and other small-sized materials, but especially for starting materials with low yield.
Das Schmelzen des aluminiumhaltigen Schrotts (Al-Ab- fälle, Al-Späne, Al-Krätzen usw.) im Drehtrommelofen ge¬ schieht in der Regel unter einer geschlossenen Salzdecke. Das Salz hat die Aufgabe, eine Oxidation des Aluminiums zu verhindern, die nichtmetallischen Verunreinigungen des me¬ tallhaltigen Einsatzes zu binden und ein Ablösen von Oxid¬ schichten vom Grundmetall zu erleichtern. Das Salz, aus dem die Salzdecke gebildet wird, besteht aus ca. 70 % NaCl, ca. 30 % KC1 und ca. 5 % Flußmittel. Die Prozeßtemperaturen liegen zwischen 600 °C und 900 °C je nach Legierung. Als Energieträger werden fossile Brennstoffe eingesetzt.The melting of the aluminum-containing scrap (aluminum waste, aluminum chips, aluminum dross, etc.) in the rotary drum furnace usually takes place under a closed salt blanket. The purpose of the salt is to prevent oxidation of the aluminum, to bind the non-metallic impurities in the metal-containing insert and to facilitate the detachment of oxide layers from the base metal. The salt from which the salt layer is formed consists of approx. 70% NaCl, approx. 30% KC1 and approx. 5% flux. The process temperatures are between 600 ° C and 900 ° C depending on the alloy. Fossil fuels are used as energy sources.
Bei den während des Schmelzprozesses herrschenden Tempe¬ raturen verdampft neben NaCl und KC1 auch Aluminium in Form von A1C13 und A1F3, wobei letztere im Abgasstrom zu HCl und HF zersetzt werden. Neben diesen sauren Komponenten enthält der Abgasstrom auch S02, wobei die Zusammensetzung der Ab¬ gasinhaltsstoffe in Abhängigkeit von den zu erschmelzenden Materialien und dem Heizmedium schwanken kann. Weiterhin sind sublimierte Alkalichloride und -fluoride, Aluminiumoxid und geringe Mengen Schwermetalle, Aluminium in metallischer Form sowie freier und organisch gebundener Kohlenstoff unter ande¬ rem in Form von Dibenzodioxinen und -furanen (PCDD/F) im Ab¬ gas enthalten. Sowohl das Abgas als auch die anfallende Salz¬ schlacke müssen von den Schadstoffen befreit werden.At the temperatures prevailing during the melting process, aluminum in the form also evaporates in addition to NaCl and KC1 of A1C1 3 and A1F 3 , the latter being decomposed to HCl and HF in the exhaust gas stream. In addition to these acidic components, the exhaust gas stream also contains S0 2 , the composition of the exhaust gas constituents depending on the materials to be melted and the heating medium being able to vary. In addition, sublimed alkali metal chlorides and fluorides, aluminum oxide and small amounts of heavy metals, aluminum in metallic form and free and organically bound carbon, inter alia in the form of dibenzodioxins and furans (PCDD / F), are contained in the exhaust gas. Both the exhaust gas and the salt slag obtained must be freed from the pollutants.
Technologische Lösungen zur Aufbereitung der Salz¬ schlacke sind bekannt. Z. B. kann die Salzschlacke nach dem Löseverfahren so aufbereitet werden, daß das gereinigte Mischsalz wieder als Decksalz in den Drehtrommelofen einge¬ setzt wird. Die nach dem Löseverfahren verbleibenden unlösli¬ chen Sedimente (Tonerderückstand) werden weiterverarbeitet.Technological solutions for processing the salt slag are known. For example, the salt slag can be processed by the dissolving process in such a way that the cleaned mixed salt is used again as the top salt in the rotary drum furnace. The insoluble sediments (alumina residue) remaining after the dissolving process are processed further.
Die Abgase, die umweltbelastende Bestandteile enthalten, werden gegenwärtig in AbgasreinigungsSystemen von unerwünsch¬ ten Bestandteilen befreit.The exhaust gases, which contain environmentally harmful components, are currently freed from undesired components in exhaust gas purification systems.
Üblicherweise werden die Abgase im Trockenverfahren bei ca. 100 bis 350 °C mit Ca(OH)2 als Sorptionsmittel behandelt, wobei freies Chlor, HCl. HF und S02 zu CaCl2, CaF2 und CaS04 reagieren. Die Dioxine und Furane werden adsorptiv gebunden.The exhaust gases are usually treated in a dry process at approx. 100 to 350 ° C with Ca (OH) 2 as sorbent, with free chlorine, HCl. HF and S0 2 react to CaCl 2 , CaF 2 and CaS0 4 . The dioxins and furans are bound by adsorption.
Nach Abkühlung des Gas-Staub-Gemisches auf ca. 90 bis 200 °C erfolgt die Staubabscheidung in Gewebefiltern. Bisher ist es üblich, die Stäube zu deponieren. Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten muß eine Aufarbeitung dieser Filterstäube, die in einer Menge von ca. 20 bis 70 kg/t Se¬ kundäraluminium anfallen, angestrebt werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Reinigung der z. B. bei der Nichteisenmetallaufbereitung anfallenden Rauch¬ gase so zu modifizieren, daß eine optimale Reinigung erfolgt und der Bedarf an Deponieraum für die Filterstäube entfällt. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herabsetzung des Dioxin- und Furangehaltes im Rohgas bereit¬ zustellen.After the gas-dust mixture has cooled to approx. 90 to 200 ° C, the dust is separated in fabric filters. So far it has been common to deposit the dusts. From an economic and ecological point of view, this filter dust, which is produced in an amount of approximately 20 to 70 kg / t secondary aluminum, must be worked up. It is therefore an object of the invention to clean the z. B. in the non-ferrous metal processing flue gases to be modified so that optimal cleaning takes place and the need for landfill space for the filter dust is eliminated. It is also an object of the invention to provide a method for reducing the dioxin and furan content in the raw gas.
Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß dadurch ge¬ löst, daß in das Abgas mindestens eine Alkaliverbindung, ge¬ gebenenfalls in Gegenwart von Aktivkohle und/oder Herdofen¬ koks eingebracht wird und der anfallende Filterstaub in einen Schmelz- oder Verbrennungsprozeß zurückgeführt wird. Als Al- kaliverbindung werden Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbo¬ nat, Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaiiumhydroxid, Kalium¬ hydrogencarbonat allein oder im Gemisch eingesetzt. Bei Ein¬ satz von technischen Gemischen können Verunreinigungen z. B. an Erdalkaliverbindungen im Bereich von < 5 % akzeptiert wer¬ den, ohne daß das Wesen der Erfindung beeinträchtigt wird. Die Aktivkohle und/oder der Herdofenkoks können entweder ge¬ trennt oder im Gemisch mit der Alkaliverbindung in den Ab¬ gasstrom eingebracht werden.This problem is solved according to the invention in that at least one alkali compound is introduced into the exhaust gas, if appropriate in the presence of activated carbon and / or stove coke, and the filter dust is returned to a melting or combustion process. Sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydroxide, potassium hydrogen carbonate are used alone or as a mixture as the alkali compound. If technical mixtures are used, impurities e.g. B. on alkaline earth compounds in the range of <5% are accepted without the essence of the invention being impaired. The activated carbon and / or the hearth furnace coke can either be separated or introduced into the exhaust gas stream in a mixture with the alkali compound.
Es ist ebenfalls möglich, vor der Behandlung mit der Alkaliverbindung das Abgas vorzuentstauben.It is also possible to dedust the exhaust gas before treatment with the alkali compound.
In einer Vorzugsvariante wird Natriumhydrogencarbonat, das eine mittlere Korngröße von 1 bis 100 μm, vorzugsweise 5 bis 40 μm, insbesondere 10 bis 35 μm hat, in einen Reaktor oder in den Rauchgaskanal vorzugsweise entgegen der Strö¬ mungsrichtung trocken eingedüst und mit den Rauchgasen ver¬ mischt. Die Verweilzeit im Rauchgas (ohne Verweilzeit im Fil¬ ter) beträgt mindestens 0,5 Sekunden, vorzugsweise mehr als 2 Sekunden. In dieser Zeit erfolgt die Reaktion der Schad¬ stoffe z. B. zu NaCl, NaF und Na2S04. In einer Ausführungsform wurde Natriumhydrogencarbonat technischer Qualität eingesetzt, das folgende Zusammensetzung aufweist:In a preferred variant, sodium hydrogen carbonate, which has an average particle size of 1 to 100 μm, preferably 5 to 40 μm, in particular 10 to 35 μm, is sprayed dry into a reactor or into the flue gas duct, preferably against the direction of flow, and mixed with the flue gases mixes. The residence time in the flue gas (without residence time in the filter) is at least 0.5 seconds, preferably more than 2 seconds. During this time, the reaction of the harmful substances takes place e.g. B. to NaCl, NaF and Na 2 S0 4 . In one embodiment, technical grade sodium hydrogen carbonate was used, which has the following composition:
Gehalt >99,0 % Chlorid 0,01 %Content> 99.0% chloride 0.01%
Calcium < 0,02 %Calcium <0.02%
Trocknungsverlust < 0,1 %.Drying loss <0.1%.
Durch Zugabe von Aktivkohle und/oder Herdofenkoks kann die Wirkung der Alkaliverbindung verbessert werden. Insbeson¬ dere werden die Dioxine und Furane adsorbiert.The effect of the alkali compound can be improved by adding activated carbon and / or stove coke. In particular, the dioxins and furans are adsorbed.
Es ist davon auszugehen, daß die Dioxine und Furane bei der Herstellung von Sekundäraluminium aufgrund der vorherr¬ schenden Temperatur im Trommelofen entstehen. Der weitaus größte Teil ist im Rohgas enthalten und gelangt durch die Rauchgasreinigung in die Filterstäube. In der Salzschlacke wurde z. B. eine Menge von ca. 5 ng/kg, im Filterstaub dage¬ gen eine Menge von ca. 8 μg/kg bestimmt. Das den Kamin ver¬ lassende Reingas enthält im Vergleich zum Rohgas äußerst ge¬ ringe Mengen an Dioxinen und Furanen. Es war anzunehmen, daß durch die Rückführung der dioxin- und furanhaltigen Filter¬ stäube der Dioxin- und Furangehalt im Rohgas bzw. in der Salzschlacke gleichbleibt oder erhöht, zumindest aber nicht verringert wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch die Rückführung der Filterrückstände in den Trommelofen dagegen die Dioxin- und Furanbildung im Trommelofen herabge¬ setzt wird. Im nunmehr nach der Reinigung des Rohgases mit der Alkaliverbindung anfallenden Filterrückstand wird eine Verminderung des Dioxin- und Furangehaltes um etwa die Hälfte des Ursprungswertes gefunden.It can be assumed that the dioxins and furans are produced in the manufacture of secondary aluminum due to the prevailing temperature in the drum furnace. The vast majority is contained in the raw gas and gets into the filter dust through the flue gas cleaning. In the salt slag z. B. an amount of about 5 ng / kg, in the filter dust, however, an amount of about 8 μg / kg is determined. The clean gas leaving the chimney contains extremely small amounts of dioxins and furans compared to the raw gas. It could be assumed that the return of the filter dusts containing dioxin and furan causes the dioxin and furan content in the raw gas or in the salt slag to remain the same or to increase, or at least not to decrease. Surprisingly, it was found that the recycling of the filter residues in the drum furnace, on the other hand, reduces the dioxin and furan formation in the drum furnace. A reduction in the dioxin and furan content by about half of the original value is found in the filter residue which now arises after the purification of the raw gas with the alkali compound.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Rauchgasreinigung ein Gemisch aus Alkaliverbindung und 1 bis 6 Gew.-% (bezogen auf die eingesetzte Gesamtmenge), vor¬ zugsweise 4 Gew.-% Aktivkohle und/oder Herdofenkoks einge¬ setzt.In a preferred embodiment of the method, a mixture of alkali compound and 1 up to 6% by weight (based on the total amount used), preferably 4% by weight of activated carbon and / or hearth furnace coke.
Als Richtgröße für die Menge an zugegebenen Additiv wird üblicherweise die Konzentration von HCl im Reingas gewählt. HCl ist der Hauptschadstoff, der mit Natriumhydrogencarbonat abgeschieden wird. Aufgrund der im Betrieb auftretenden Schwankungen der Rohgaswerte ist die benötigte Additivmenge nicht eindeutig festzulegen.The concentration of HCl in the clean gas is usually chosen as a guideline for the amount of additive added. HCl is the main pollutant that is separated with sodium bicarbonate. Due to the fluctuations in the raw gas values that occur during operation, the amount of additive required cannot be clearly defined.
Die tatsächlich eingesetzte Additivmenge richtet sich also nach der tatsächlich abzuscheidenden Schadstoffmenge. So werden beispielsweise pro t Aluminium etwa 8 bis 12 kg Addi¬ tiv eingesetzt.The amount of additive actually used therefore depends on the amount of pollutant actually to be separated. For example, about 8 to 12 kg of additive are used per ton of aluminum.
Eine optimierte Additivmenge ist besonders im Hinblick auf die Rückführung des Filterstaubes in die Aluminiumschmel¬ ze wichtig. Nicht mit Schadstoffen umgesetztes Natriumhydro¬ gencarbonat zersetzt sich zu Natriumcarbonat. Ein zu hoher Anteil an Natriumcarbonat im Decksalz kann im Schmelzprozeß zu Verlusten an Aluminium führen. Aus wirtschaftlichen Grün¬ den sind Aluminiumverluste jedoch so gering wie möglich zu halten.An optimized amount of additive is particularly important with regard to the return of the filter dust to the aluminum melt. Sodium hydrogen carbonate not reacted with pollutants decomposes to sodium carbonate. Too high a proportion of sodium carbonate in the salt can lead to aluminum losses in the melting process. For economic reasons, however, aluminum losses are to be kept as low as possible.
Die Mindestreaktionstemperatur für die Rauchgasreinigung liegt bei ca. 70 bis ca. 500 °C, vorzugsweise zwischen 90 und 280 °C.The minimum reaction temperature for flue gas cleaning is approx. 70 to approx. 500 ° C, preferably between 90 and 280 ° C.
Der Gasstrom, der die Umsetzungsprodukte z. B. Natrium¬ chlorid, Natriumsulfat und Natriumcarbonat enthält, passiert z. B. einen Gewebefilter, in dem die Feststoffe abgeschieden werden. Der abgetrennte Filterstaub aus der Rauchgasreinigung enthält zum großen Teil NaCl sowie geringe Mengen an z. B. Natriumsulfat, Natriumfluorid und nicht mit Schadstoffen um¬ gesetzte Additivbestandteile.The gas stream, the z. B. contains sodium chloride, sodium sulfate and sodium carbonate happens z. B. a fabric filter in which the solids are separated. The separated filter dust from the flue gas cleaning largely contains NaCl as well as small amounts of e.g. B. Sodium sulfate, sodium fluoride and additive components not reacted with pollutants.
Aufgrund der Zusammensetzung der Feststoffe werden diese mit dem Decksalz im Verhältnis von ca 1 zu 5 bis 1 zu 15 ver¬ mischt und in den Drehtrommelofen zurückgeführt. Durch diese Möglichkeit der Nutzung der Filterstäube als Decksalz können die Einsatzmenge der Frischsalzzuführung verringert und die Menge an Dioxinen und Furanen im Rohgas gesenkt werden sowie die Deponierung der Reststoffe entfallen.Because of the composition of the solids, they are mixed with the table salt in a ratio of about 1 to 5 to 1 to 15 and returned to the rotary drum furnace. This possibility of using the filter dusts as top salt can reduce the amount of fresh salt feed used, reduce the amount of dioxins and furans in the raw gas and dispose of the residues.
Aufgrund der gefundenen Werte ist davon auszugehen, daß durch die Reaktionsführung im Schmelzofen zum einen die Dioxine und Furane, die in den Rückständen der Rauchgasreini¬ gung enthalten sind, zerstört werden. Weiterhin bewirkt der zurückgeführte Filterstaub eine Unterdrückung der Bildung und/oder eine Zersetzung von schon gebildeten Dioxinen und Furanen.On the basis of the values found, it can be assumed that the dioxins and furans contained in the flue gas cleaning residues are destroyed on the one hand by carrying out the reaction in the melting furnace. Furthermore, the returned filter dust suppresses the formation and / or decomposition of already formed dioxins and furans.
Es ist somit möglich, den Gehalt an Dioxinen und Furanen im Rohgas von Schmelz- bzw. Verbrennungsanlagen durch Rück¬ führung der Filterstäube in den Ofen zu senken.It is thus possible to reduce the content of dioxins and furans in the raw gas from melting or incineration plants by recycling the filter dusts into the furnace.
Ein weiterer positiver Aspekt ist, daß im Vergleich mit Kalkhydrat als Additiv für die Rauchgasreinigung die erfor¬ derliche Additivmenge verringert werden kann. So werden nur ca. 30 bis 60 Gew.-% der bisher üblichen Additivmengen benö¬ tigt.Another positive aspect is that the amount of additive required can be reduced in comparison with hydrated lime as an additive for flue gas cleaning. For example, only about 30 to 60% by weight of the usual amounts of additives are required.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendungsmöglichkeit der gebildeten Alkaliverbin¬ dungen in weiteren Prozessen, z. B. die Verwendung der Natri¬ umverbindungen als Natriumträger oder als Zuschlagstoffe für die unterschiedlichsten Prozesse. Es ist ebenfalls im Sinne der Erfindung, Abgase aus an¬ deren Produktionsprozessen, z. B. Verbrennungsanlagen, analog dem oben beschriebenen Verfahren durch trockenes Eindüsen von z. B. Natriumhydrogencarbonat gegebenenfalls in Gegenwart von Aktivkohle und/oder Herdofenkoks zu reinigen und die gebilde¬ ten festen Natriumverbindungen als Decksalz für die Nichtei¬ senmetallaufbereitung, z. B. Aluminiumschrottaufbereitung einzusetzen.Another advantage of the method according to the invention is the possibility of using the alkali metal compounds formed in further processes, e.g. B. the use of sodium compounds as sodium carriers or as additives for a wide variety of processes. It is also within the meaning of the invention to exhaust gases from other production processes, e.g. B. incinerators, analogous to the process described above by dry injection of z. B. sodium bicarbonate, if necessary in the presence of activated carbon and / or hearth coke, and the solid sodium compounds formed as a table salt for non-ferrous metal processing, e.g. B. Use aluminum scrap processing.
Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung erläutern jedoch nicht einschränken.The following example is intended to illustrate but not limit the invention.
Beispiel 1:Example 1:
In einem Chargenprozeß werden in verschiedenen Trommelöfen 100 t Sekundär-Aluminium pro Tag geschmolzen. Der Schmelzpro¬ zeß erfolgt unter einer Salzdecke, die aus ca. 70 Gew.-% Na¬ triumchlorid (NaCl), ca. 30 Gew.-% Kaliumchlorid (KC1) und ca. 5 % Flußmittel besteht. Die Einsatzmenge dieser Salzmi¬ schung beträgt ca. 80 t pro Tag.In a batch process, 100 tons of secondary aluminum are melted per day in various drum furnaces. The melting process takes place under a salt blanket which consists of approx. 70% by weight sodium chloride (NaCl), approx. 30% by weight potassium chloride (KC1) and approx. 5% flux. The amount of this salt mixture is about 80 t per day.
Bei dem Schmelzprozeß entstehen ca. 70.000 Nm3/h Abgas, das die folgenden Schadstoff-Gehalte aufweist:The melting process produces approx. 70,000 Nm 3 / h exhaust gas, which has the following pollutant contents:
ca. 3 g/Nm3 Staub, ca. 150 mg/Nm3 HCl, ca. 50 mg/Nm3 S02, ca. 20 mg/Nm3 HF und ca. 15 ng TE/Nm3 Dioxine und Furane.approx. 3 g / Nm 3 dust, approx. 150 mg / Nm 3 HCl, approx. 50 mg / Nm 3 S0 2 , approx. 20 mg / Nm 3 HF and approx. 15 ng TE / Nm 3 dioxins and furans.
Die Temperatur des Abgases beim Eintritt in die Rauchgasrei¬ nigung beträgt ca. 230 °C.The temperature of the exhaust gas when it enters the flue gas cleaning system is approximately 230 ° C.
Mit Hilfe von Förderluft werden ca. 45 kg/h Natriumbicarbonat mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 25 μm und ca. 2 kg/h Herdofenkoks in das Rauchgas eingedüst. Das Rauch- gas durchströmt anschließend einen Kontaktreaktor mit einer Verweilzeit von ca. 0,5 Sek. Danach wird das Rauchgas in ei¬ nem Kühler auf ca. 100 °C abgekühlt, bevor die festen Parti¬ kel in einem Gewebefilter abgetrennt werden. Das den Gewebe¬ filter verlassende Rauchgas weist die folgenden Schadstoff¬ konzentrationen auf:With the help of conveying air, approx. 45 kg / h sodium bicarbonate with an average particle diameter of 25 μm and approx. 2 kg / h hearth furnace coke are injected into the flue gas. The smoke gas then flows through a contact reactor with a residence time of approx. 0.5 seconds. The flue gas is then cooled to approx. 100 ° C. in a cooler before the solid particles are separated off in a fabric filter. The flue gas leaving the fabric filter has the following pollutant concentrations:
ca. • 5 mg/Nm3 Staub, ca. 25 mg/Nm3 HCl, ca. 10 mg/Nm3 S02, ca. 1 mg/Nm3 HF und ca. 0,1 ng TE/Nm3 Dioxine und Furane.approx. • 5 mg / Nm 3 dust, approx. 25 mg / Nm 3 HCl, approx. 10 mg / Nm 3 S0 2 , approx. 1 mg / Nm 3 HF and approx. 0.1 ng TE / Nm 3 dioxins and Furans.
Aus dem Gewebefilter werden ca. 185 kg/h aus dem Schmelzpro¬ zeß und ca. 32 kg/h Produkte aus der Rauchgasreinigung abge¬ zogen. Die Produkte aus der Rauchgasreinigung setzen sich wie folgt zusammen:Approx. 185 kg / h from the melting process and approx. 32 kg / h products from flue gas cleaning are drawn off from the fabric filter. The products from flue gas cleaning are composed as follows:
ca. 45 Gew.-% NaCl, ca. 19 Gew.-% Na2S04, ca. 8 Gew.-% NaF, ca. 22 Gew.-% Na2C03 und ca. 6 Gew.-% Herdofenkoksapprox. 45% by weight NaCl, approx. 19% by weight Na 2 S0 4 , approx. 8% by weight NaF, approx. 22% by weight Na 2 CO 3 and approx. 6% by weight oven coke
Diese Feststoffe aus dem Gewebefilter werden mit dem Salz für die Salzdecke vermischt und in die einzelnen Schmelzöfen zu¬ rückgeführt. Durch die Rückführung der Feststoffe aus dem Gewebefilter in den Schmelzprozeß ergibt sich keine Erhöhung der Schadstoffkonzentrationen im Rohgas, sondern eine Vermin¬ derung des Dioxin- und Furangehaltes.These solids from the fabric filter are mixed with the salt for the salt blanket and returned to the individual melting furnaces. By returning the solids from the fabric filter to the melting process, there is no increase in the pollutant concentrations in the raw gas, but rather a reduction in the dioxin and furan content.
Da der weitaus größte Teil der Dioxine und Furane in der Rauchgasreinigung abgeschieden wird, wurden die angefallenen Filterstäube hinsichtlich der Konzentrationen an Dioxinen und Furanen untersucht. Zum Vergleich sind Werte angegeben, die aus Fahrweisen mit Kalkhydrat sowie ohne Rückführung von Filterstaub resultie¬ ren.Since the vast majority of dioxins and furans are separated in the flue gas cleaning system, the resulting filter dust was examined with regard to the concentrations of dioxins and furans. For comparison, values are given which result from procedures with hydrated lime and without return of filter dust.
Tabelletable
Die angegebenen Werte zeigen deutlich die Vorteile gegenüber der herkömmlichen Methode der Rauchgasreinigung mit Kalkhy¬ drat. So sind einerseits aufgrund der Rückführung im resul¬ tierenden Filterstaub weniger Dioxine und Furane enthalten, zum anderen wird die anfallende Filterstaubmenge durch den Einsatz von Natriumhydrogencarbonat als Additiv verringert. The values given clearly show the advantages over the conventional method of flue gas cleaning with lime hydrate. On the one hand, due to the recirculation in the resulting filter dust, fewer dioxins and furans are contained, and on the other hand the amount of filter dust produced is reduced by using sodium bicarbonate as an additive.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung eines Verfahrens zur Reinigung von Ofen¬ abgasen und Nutzung des dabei anfallenden Filterrückstandes, umfassend1. Use of a method for cleaning furnace exhaust gases and use of the filter residue obtained, comprising
a) das trockene Eindüsen mindestens einer Alkaliverbindung in das Ofenabgasa) the dry injection of at least one alkali compound into the furnace exhaust gas
b) die Abtrennung der anfallenden Filterstäube undb) the separation of the filter dust and
c) die Rückführung der Filterstäube in einen Schmelz- oder Verbrennungsprozeßc) the return of the filter dusts in a melting or combustion process
zur Herabsetzung des Dioxin- und Furangehaltes in dem den Schmelz-oder Verbrennungsofen verlassenden Rohgas.to reduce the dioxin and furan content in the raw gas leaving the melting or incinerator.
2. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in2. Use of a method according to claim 1, characterized in that in
a) als AlkaliVerbindung Natriumcarbonat, Natriumhydrogencar¬ bonat, Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencar¬ bonat, Kaiiumhydroxid allein oder im Gemisch trocken in das Ofenabgas eingedüst wird.a) as alkali compound, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium hydroxide, alone or in a mixture, is injected dry into the furnace exhaust gas.
3. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in3. Use of a method according to claim 1 and 2, characterized in that in
a) die Alkaliverbindung mit einer mittleren Korngröße von 1 bis 100 μm, vorzugsweise 5 bis 40 μm eingedüst wird.a) the alkali compound is injected with an average grain size of 1 to 100 microns, preferably 5 to 40 microns.
4. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in a) als Alkaliverbindung Natriumhydrogencarbonat trocken in das Abgas eingedüst wird.4. Use of a method according to claim 1 to 3, characterized in that in a) as an alkali compound, sodium hydrogen carbonate is injected dry into the exhaust gas.
5. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in5. Use of a method according to claim 1 to 4, characterized in that in
a) zusätzlich zur Alkaliverbindung Aktivkohle und/oder Herd¬ ofenkoks eingedüst wird, wobei der Anteil an Aktivkohle und/oder Herdofenkoks 1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die ein¬ gesetzte Gesamtmenge, beträgt.a) activated carbon and / or hearth furnace coke is injected in addition to the alkali compound, the proportion of activated carbon and / or hearth furnace coke being 1 to 6% by weight, based on the total amount used.
6. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in6. Use of a method according to claim 1 to 5, characterized in that in
a) die Aktivkohle und/oder der Herdofenkoks getrennt oder im Gemisch mit der Alkaliverbindung eingedüst wird.a) the activated carbon and / or the hearth coke is separated or injected in a mixture with the alkali compound.
7. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in7. Use of a method according to claim 1 to 6, characterized in that in
c) der Filterrückstand in einen Ofen zum Erschmelzen von Alu¬ miniumschrott zugeführt wird. c) the filter residue is fed into an oven for melting aluminum scrap.
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