EP2375153A1 - Aufbereitung von Flugasche - Google Patents

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EP2375153A1
EP2375153A1 EP10159642A EP10159642A EP2375153A1 EP 2375153 A1 EP2375153 A1 EP 2375153A1 EP 10159642 A EP10159642 A EP 10159642A EP 10159642 A EP10159642 A EP 10159642A EP 2375153 A1 EP2375153 A1 EP 2375153A1
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fly ash
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waste
metal
leaching
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    • F23J2900/01007—Thermal treatments of ash, e.g. temper or shock-cooling for granulation

Definitions

  • the invention relates to a method for processing fly ash from a combustion process of a waste incineration plant, in particular household waste, wherein fly ash is separated from a combustion process. Furthermore, the invention relates to a method for operating a waste incineration plant, in particular for household waste or the like.
  • the waste incineration slag obtained usually after mechanical treatment, as waste for recycling as a substitute for mineral waste, preferably used in road and road construction as antifreeze or as a base course, provided that environmental and structural requirements are met.
  • waste incineration or municipal waste incineration or the like in existing incinerators is to obtain usable energy in addition to recovering waste materials to improve energy balance and also reduce greenhouse gases .
  • the recovery of recyclable by-products reduces (slightly) the effectiveness of recovering usable energy in thermal waste treatment.
  • the object of the invention is to reduce waste generated for landfills in the thermal waste utilization of household waste, it should be possible to gain an increased rate of recyclable materials.
  • This object is achieved by a method for processing fly ash from a combustion process of a waste incineration plant, in particular household waste, wherein from a combustion process fly ash is deposited, which is further developed by the fact that separated from the combustion process, preferably unfractionated fly ash in a separation step metals and / or metal-containing compounds, in particular heavy metals and / or heavy metal-containing compounds, are deposited and then the metals and / or metal-containing compounds depleted fly ash of a burned in the combustion process amount of waste, preferably dosed, admixed or added, so that the metals and / or metal-containing compounds depleted mineral parts of the fly ash recycled into the combustion process become.
  • the invention is based on the idea that fly ash or fly dust that is used in waste incineration plants or waste incineration plants in the boiler trains and filters, e.g. Electrostatic precipitators and / or fabric filters are deposited from the combustion gas of the combustion process as boiler dusts and / or filter dusts, metals are recovered for recycling, wherein the recovery of heavy metals in a predetermined technically pure quality are recovered and the metals or metal-containing lean ash in the Combustion process are recycled to incorporate the mineral components in the fly ash or in the boiler dusts and / or filter dusts in the slag obtained from the combustion process, whereby an accumulation of mineral components in the waste incineration slag arises.
  • Electrostatic precipitators and / or fabric filters are deposited from the combustion gas of the combustion process as boiler dusts and / or filter dusts, metals are recovered for recycling, wherein the recovery of heavy metals in a predetermined technically pure quality are recovered and the metals or metal-containing lean ash in the Combustion process are recycled to
  • heavy metals are recovered as carbonates (by ammoniacal leaching) or hydroxides (by low-salt leaching) in a technical grade suitable for direct processing in corresponding metallurgical plants. It also achieves a high level of recovered metals, especially heavy metals, as recyclable (by-) products.
  • the amount of the resulting from the combustion process or incurred by the inventive steps Landfill waste, which must be taken to appropriate landfills, well below 2.5 wt .-% of the amount of waste to be incinerated, in particular by (about) 1.5 wt .-% or more - corresponding to the mineral content of fly ash - to be incinerated Amount of waste, reduced.
  • the mineral constituents of the fly ash which is or is emaciated according to the invention around heavy metals and / or heavy metal-containing compounds, contain increased proportions or fractions of silicon (Si), iron (Fe), aluminum (compared to the fly ash removed from the combustion process).
  • A1 calcium (Ca), magnesium (Mg), sodium (Na) and / or potassium (K) and optionally sulfur (S) and / or phosphorus (Ph), the mineral constituents being present in corresponding mineral-forming phases ).
  • the residues from the waste gas purification in the waste incineration plant from the exhaust gases of the combustion process contain absorbents, salts, minerals, heavy metals as well as organic components, e.g. Dioxins and / or furans or the like.
  • domestic waste or corresponding municipal waste is incinerated in the incineration processes in waste incineration plants, for example, household waste is residual waste, organic waste, waste paper, glass, metal packaging and / or plastic packaging or lightweight packaging.
  • the concentration of volatile metals such as e.g. Arsenic, antimony, mercury, copper, lead, tin and zinc are reduced by at least 50%, preferably more than 70%, which makes it possible to reduce the heavy metals or metal-precipitated fly ash with their (increased) mineral content in the combustion process .
  • the mineral components are incorporated into the newly formed slag of the waste incineration process, without the concentration of metals or heavy metals in the combustion gas rises to an (inadmissible) increased concentration.
  • the concentration of metals and heavy metals does not lead to a concentration that would exceed the permissible limits.
  • the heavy metal load of the slag is also not changed.
  • the fly ash which is leaned around metals and / or metal-containing compounds and in particular dehydrated, is compacted, preferably pelletized, in predetermined quantities, preferably in a pelletizer.
  • the fly ash obtained from the separation step in order to reduce metals and / or metal-containing compounds, in particular after a drying step, as a result of which the fly ash which is leaned against metals and / or metal-containing compounds can be handled in a simple manner and / or is added to an intermediate storage and provided for addition to the waste to be incinerated.
  • the Method a decoupling of the combustion process of the waste and the separation step or separation process with the separation or extraction of metals and / or metal-containing compounds from the fly ash or the filter dusts and / or boiler dusts possible.
  • the pelleting or compaction of lean-to-metals fly ash in pellets or the like is particularly suitable for handling the lean ash to fly ash.
  • the lean to metals and / or metal-containing compounds, compacted, preferably pelletized, fly ash is stored as fly ash residue in a buffer in pellet form, in particular, preferably stored, fly ash residue from the buffer to is added or added to burning waste.
  • fly ash residue takes place depending on the amount of waste to be burned.
  • the addition or admixture of increased in their mineral shares fly ash fed the amount of waste to be burned.
  • the preferably unfractionated fly ash in the separation step is subjected to a wet chemical leaching process, in particular a leach extraction, so that in particular the fly ash is emaciated by metals and / or metal-containing compounds and / or alkaline earth metals, wherein as a product the leaching process or the extraction process recyclable metals, in particular heavy metals and / or heavy metal-containing compounds are obtained.
  • a wet chemical leaching process in particular a leach extraction
  • the fly ash or filter dusts and boiler dusts are subjected to a hydro-metallurgical process, which is integrated into the processing of fly ash.
  • the wet chemical leaching process the, in particular unfractionated, fly ash is leached in a leaching device using appropriate leaching agents, e.g. Ammonia or acids, chemically treated, wherein in a further separation step, metals and / or metal-containing compounds are washed out of the fly ash in an extraction device and separated.
  • the process conditions are adapted to the chemical properties of the metals to be recovered or heavy metals accordingly.
  • a leaching agent slightly to moderately soluble metal-containing salts are washed out accordingly.
  • acids in particular hydrochloric acid
  • the volatile heavy metals are washed out depending on their solubility behavior and correspondingly incorporated into a matrix for recycling.
  • the concentration of (volatile) heavy metals in the fly ash is reduced by at least 50%, in particular by at least 70%, wherein in particular the fly ash is subjected to an ammoniacal leaching process and / or a hydrochloric acid leaching process.
  • the ammoniacal leaching process and the hydrochloric acid leaching process be combined to achieve a higher recovery rate of recyclable heavy metals while optimizing the consumption of leachants.
  • the heavy metals or heavy metal-containing compounds contained in the fly ash are preferably reduced by at least or more than 50%, preferably more than 70%, in their content or in their concentration by the wet-chemical leaching process.
  • the heavy metals or heavy metal-containing compounds contained in the fly ash are extracted after leaching with a leaching agent in an extraction step and / or, in particular after the extraction step in an extraction device, precipitated or obtained in a solvent extraction ,
  • the leaching processes and extraction processes are or are decoupled from each other.
  • a separation of the heavy metals from the (leached fly ash) takes place in an ammoniacal leaching by a (precipitation) precipitation process and in a hydrochloric acid solution by a solvent extraction process.
  • metals or heavy metals which form stable metal-amine complexes are dissolved in an ammoniacal leaching with ammonia (NH 3 ), the metals, in particular heavy metals, being in an oxidic or metallic form.
  • alkali metals and alkaline earth metals are dissolved in addition to the aforementioned heavy metals as well.
  • a residue containing water-insoluble silicate material remains.
  • Metals which do not form metal-amine complexes, e.g. Iron, chromium or lead remain in the undissolved leaching residue.
  • the leaching solution is separated from the remaining residue, whereby the residue is washed and freed of washing water.
  • the resulting filtrate is then fed to the metal separation in the extraction device or stage.
  • hydrochloric acid leaching it is intended to leach metals out of the filter dust, the leaching of the filter dusts being carried out in a hydrochloric acid medium, e.g. HCl (hydrochloric acid) takes place.
  • a hydrochloric acid medium e.g. HCl (hydrochloric acid)
  • heavy metals such as e.g. Mercury, cadmium, copper, nickel and zinc as well as lead dissolved.
  • the leaching solution is separated from a remaining residue, the residue is subsequently washed and freed from the wash water.
  • the resulting filtrate is then removed to remove e.g. Lead, cadmium, iron, copper and zinc are fed to metal recovery.
  • the residue of the leaching process in particular mineral components, is returned to the combustion process, whereby the mineral components in the slag are further increased.
  • the fly ash in the separation step by means of an ammoniacal leaching and / or by means of a hydrochloric acid Leaching treated in the case of the ammoniacal leaching solution, for example, precipitation of zinc carbonates, cadmium carbonates or copper carbonates or of metal carbonates from the ammoniacal leaching solution takes place by thermal removal of the ammonia, whereby, for example, zinc is precipitated as basic zinc carbonate. In this case, the decomposition of the zinc amine complex releases ammonia again.
  • the ammoniacal leaching is carried out using a forced circulation evaporator.
  • the organic phase extraction reagent or solvent
  • a filtered aqueous phase several times, whereby the metals or heavy metals are extracted from the leaching solution.
  • a reextraction of lead, cadmium, copper and zinc from the loaded organic phase is also possible.
  • wet-chemical leaching extraction is suitable as a hydrometallurgical process for the treatment of aerial dusts.
  • the wet chemical leaching extraction is a selective process for separation, isolation and subsequent concentration of a valuable or heavy metal or heavy metals and, for example, for volatile (heavy) metals from the flue dusts of waste incineration plants or incineration processes of household waste or the like by leaching and under Use of a (preferably organic) solvent to be recovered.
  • the aqueous solution containing the recoverable (heavy) metals mixed with an organic solvent containing a corresponding reagent.
  • the (heavy) metal-containing recyclables react with the reagent and thus form a chemical compound that is more soluble in organic solvents than in the aqueous solution. In this way, the heavy metals are transferred as desired recyclables in the organic solution.
  • the solvent in this case has a composition to re-separate the chemical compound between the heavy metals as recyclables and the reagent and the heavy metals in another aqueous solution in pure form (extraction) to convict.
  • concentration of heavy metals as valuable substances in the solution by a factor of 10 to 100 compared to the concentration of heavy metals in the original aqueous solution.
  • this can be used for further extraction, wherein in an intermediate step, the organic solvent is subjected to a purification or can be.
  • Ammonia and hydrochloric acid are suitable as suitable leachants for wet-chemical treatment of fly ash or filter dusts, both of which are used in waste incineration plants as exhaust gas purification equipment, for example in the reduction of nitrogen oxides or in water treatment, e.g. in the regeneration of ion exchangers, be used or produced as by-products (hydrochloric acid) from the exhaust gas purification during operation of the waste incineration plant.
  • the amount to be deposited from the combustion process is reduced by (approximately) 1.5% by weight and less, corresponding to the fraction of mineral constituents of the fly ash, of the amount of waste to be combusted. It is possible that less than 1.5 wt .-%, preferably ⁇ (less than / equal to) 1.0 wt .-%, the amount of waste to be incinerated as landfill or as the amount to be deposited from the combustion process is or is obtained.
  • aerial dusts and / or boiler dusts from combustion gases from waste incineration processes, in particular unfractionated are subjected to the separation step.
  • a further solution of the method is carried out by a method for operating a waste incineration plant, in particular for household waste or the like, wherein the method steps described above are performed.
  • a plant or device for processing fly ash is advantageously integrated in the waste incineration plant for household waste or the like, so that the process described above is carried out using the device for processing the fly ash.
  • Fig. 1 schematically shows a flowchart of a waste incineration plant for the incineration of household waste or the like.
  • collected waste 11 is introduced into a combustion chamber 12 of a combustion boiler, wherein via a discharge slag 120, in particular raw slag, is discharged.
  • a discharge slag 120 in particular raw slag
  • the combustion chamber 12, in which the waste 11 or household waste, is burned can be designed as a steam generator, wherein the steam generator is designed as Momoner boiler. Furthermore, boiler dust 124 is removed from the combustion chamber 12 via another discharge. Preferably, the boiler dusts 124 are deposited at temperatures> 300 ° C, since at these temperatures (> 300 ° C), the heavy metals or their compounds are hardly or not condensed. Preferably, 50% and more of the total amount of flue dust is separated at temperatures above 300 ° C.
  • the waste gases produced during the combustion of waste in the combustion chamber 12 are supplied via a further discharge to a filter device 13, wherein in one embodiment the filter device 13 is designed as a fabric filter.
  • activated carbon is added to the exhaust gas after it leaves the combustion chamber 12 or is injected in order to absorb dioxins or furans and heavy metals.
  • the activated coke is fed directly or is deposited on a downstream filter device 17 from the exhaust gas and added by the filter device 17 before entering the exiting the combustion chamber 12 exhaust gas in the (first) filter device 13.
  • the dusts in the exhaust gas are filtered by means of the fabric filter of the filter device 13 separated and discharged as flue dust 131 from the filter device 13. Subsequently, the exhaust gas from the filter device 13 via a heat exchanger 14 in an HCl scrubber (hydrochloric acid scrubber) 15 is introduced, so that in the, preferably multi-stage or two-stage scrubber acidic exhaust gas components are separated from the exhaust gas.
  • HCl scrubber hydrochloric acid scrubber
  • hydrochloric acid components 150 are deposited in the HCI scrubber 15, the separated hydrochloric acid 150 or its constituents being processed in a hydrochloric acid rectification device 151.
  • the water 21 is fed to the HCI scrubber 15.
  • the hydrochloric acid 150 is treated in the hydrochloric acid rectification device 151, with mixed salts and hydrochloric acid being discharged from the rectification device 151.
  • the crude hydrochloric acid it is possible for the crude hydrochloric acid to be concentrated to technically pure hydrochloric acid 153 in the hydrochloric acid rectification device 151.
  • the residues 152 accumulating in the hydrochloric acid rectification device 151 can in this case be concentrated in a mixed salt preparation to a transportable solution and also be evaporated in order to deposit them.
  • the deacidified in the HCI scrubber 15 exhaust gas is then fed to a sulfur dioxide scrubber 16 (S0 2 scrubber), wherein in the sulfur dioxide scrubber 16 by the supply of lime 31 or quicklime as an absorbent from the sulfur dioxide and the lime a gypsum-containing suspension 160 is produced, which is deposited via a discharge and is supplied to a gypsum preparation device 161, so that gypsum is produced as the product of the gypsum preparation device 161.
  • the water obtained in the gypsum preparation in the gypsum preparation device 161 is added to the water 21 provided for the HCI scrubber 15.
  • the purified, i. deacidified, and cleaned of sulfur compounds exhaust gas from the sulfur dioxide scrubber 16 passed over the heat exchanger 14 and guided to a further filter device 17, wherein the filter device 17 comprises a fabric filter.
  • Activated coke 41 or hearth furnace coke (HOK) is metered into the exhaust gas before it enters the filter device 17, whereby residues of heavy metals and dioxins or furans are bound.
  • a suction 18 promotes the exhaust gases to a chimney 19, so that the cleaned in the waste incinerator exhaust gases are emitted through the chimney 19 into the environment.
  • the slag 120 discharged from the combustion chamber 12 or steam generator is fed to a, in particular mechanical, slag processing device 121, so that metals 122 and treated slag 123 are made available from the slag processing device 121.
  • Metals 122 include both iron and non-ferrous metals.
  • the processed slag 123 is provided as a mineral mixture for further processing and recycling.
  • the slag processing device 121 is also formed externally and thus separated from the incineration and processing operations of the waste incineration plant and is operated externally.
  • the treated slag 123 it is also possible for the treated slag 123 to be subjected to slag washing and to glass separation so that glass components for recycling are made available from the processed slag become. Furthermore, within the scope of the invention, it is also possible for sludges, which have also been dried, to be recovered from the processed slag 123 for recycling.
  • the filter dust 130 recovered or separated from the filter device 13 is supplied to a leaching device 131, so that heavy metals are separated from the filter dust 130 in the leaching device 131, the leaching device 131 comprising the metals and metal-containing Components are fed to a metal extraction device 132, while the leached to metals and / or heavy metals, leached filter dust a pelletizer 133 is supplied.
  • boiler dusts 121 are supplied to the pelletizing device 133 from the combustion chamber 12 or the steam generator, so that after drying the filter dust in the pelletizing device 133 the filter dust and boiler dust leaned around metals or heavy metals are pelletized and conveyed to a buffer store 134 in which the pellets are conveyed from filter dust and boiler dust (between) are stored. From the buffer 134 and from the pelletizer 133 pellets, consisting of boiler dust and filter dust, the waste 11 is supplied.
  • metal hydroxides and / or metal chlorides of, e.g. Cadmium, antimony, lead, copper, mercury, tin and zinc obtained, wherein resulting alkaline earth metals are fed to the mixed salts 152 from the rectification device 151.
  • FIG. 2 Another schematic diagram of a waste incineration plant is shown schematically.
  • the waste incineration plant has a dry or semi-dry exhaust gas purification, wherein from the combustion chamber 12, the exhaust gases are first fed to an electrostatic precipitator 23.
  • 23 activated carbon is added before the exhaust gas enters the electrostatic precipitator.
  • filter dust 130 is deposited with mineral fractions and metallic fractions, in particular with heavy metal fractions.
  • the hot exhaust gas is then added to a spray absorber 24, wherein in the spray absorber 24 lime 31 and activated carbon and water 21 are added.
  • the exiting in the spray absorber 24 flue gas is cooled, the acidic pollutants such as hydrogen chloride (HCI), hydrogen fluoride (HF) and sulfur dioxide (SO x ) react with lime, whereby solid particulate reaction products.
  • HCI hydrogen chloride
  • HF hydrogen fluoride
  • SO x sulfur dioxide
  • the flue gas laden with reaction products, fly ash and activated coke and excess hydrated lime is fed to the filter device 17 with a fabric filter, whereby the residues 170 to be disposed of are deposited. Thereafter, the purified flue gas on the downstream induced draft 18 and the fireplace 19 emitted into the atmosphere.
  • the boiler dust 124 discharged in the combustion chamber 12 and the filter dust 130 discharged from the electrostatic precipitator 23 are supplied to the leaching device 131 as fly ash or fly ash, so that the fly ash is leached.
  • the metals or heavy metals contained in the fly ash are fed to the metal extraction device 132 in order to recover the corresponding metals for recycling.
  • the further discharged products from the extraction stage 132 are fed to both the pelletizer 133 and the spray absorber 24.
  • the leaching device 131 ammonia or acids are used as leaching agents, so that subsequently in the extraction process, the metals dissolved in the leachant are dissolved out in the extraction device 132 and sent for recycling.
  • the residues resulting from leaching and airborne dust or fly ash which has been reduced by metals or heavy metals are pelletized with their mineral components in the pelletizer 133, the mineral pellets being incorporated into the newly formed slag by being returned to the combustion chamber 12.
  • the fly ash consisting of boiler dust and filter dust is leached with hydrochloric acid and / or an aqueous ammonia solution, the salts from the metal extraction are added to the residues from the exhaust gas purification.
  • boiler dusts are in the waste incineration plant and filter dusts of waste incinerators to treat the mineral components of the flue dusts or boiler dusts recycling through recycling in the combustion chamber 12 so that the mineral components are incorporated into the newly formed slag.
  • the volatile metals in the dust and boiler dusts are recovered and recycled in suitable metal huts.
  • two process steps are carried out, first the fly ash or boiler dust and fly ash with hydrochloric acid and / or aqueous ammonia solution to reduce the metal contents and salinity are leached, wherein after subsequent drying and pelletization of the mineral fractions of the fly ash or fly ash the Metered to metals dust particles fly the waste to be burnt 11 are supplied.
  • the metals from the fly-dusts are recovered from the leach by extraction steps, which also include stripping, extraction, and precipitation in embodiments.
  • the recyclable metals obtained in the extraction device 132 are in particular arsenic (As), antimony (Sb), cadmium (Cd), copper (Cu), lead (Pb), mercury (Hg), tin (Sn) and zinc (Zn ).
  • the incidence of hazardous waste from the incineration processes is reduced by 1% to 2% by weight in proportion to the proportion of flue dusts, relative to the treated or incinerated waste, the hazardous waste from a landfill be supplied.
  • a further advantage of the method is that it can be integrated into existing plants that are state of the art for waste incineration plants without new residues requiring new disposal routes or species.

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Flugasche aus einem Verbrennungsprozess einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere von Hausmüll, wobei aus einem Verbrennungsprozess Flugasche abgeschieden wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere für Hausmüll oder dergleichen. Das Verfahren zum Aufbereiten von Flugasche aus einem Verbrennungsprozess einer Müllverbrennungsanlage wird dadurch weitergebildet, dass aus der aus dem Verbrennungsprozess abgeschiedenen, vorzugsweise unfraktionierten, Flugasche in einem Trennungsschritt Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen, insbesondere Schwermetalle und/oder schwermetallhaltige Verbindungen, abgeschieden werden und anschließend die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte Flugasche einer in dem Verbrennungsprozess zu verbrennenden Abfallmenge, vorzugsweise dosiert, beigemischt oder beigegeben wird, so dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerten, mineralischen Anteile der Flugasche in den Verbrennungsprozess rückgeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Flugasche aus einem Verbrennungsprozess einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere von Hausmüll, wobei aus einem Verbrennungsprozess Flugasche abgeschieden wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere für Hausmüll oder dergleichen.
  • In Abfallverbrennungsanlagen für Hausmüll fallen als feste Rückstände Rostasche (Rostabwurf und Rostdurchfall), Kesselasche in den Rauchgaszügen und Filterstaub bei der Rauchgasreinigung an. Diese Rückstände des Verbrennungsprozesses enthalten Stoffe, die die Verwertbarkeit der Rückstände beeinträchtigen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um unverbrannte Kohlenstoffe, lösliche Metalle und deren Verbindungen, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie z.B. Dioxine, Furane und deren Vorläufer.
  • Beispielsweise sind im Dokument "Reference Document On The best Available Techniques For Waste Incineration" der Europäischen Kommission, Generaldirektion GFS, Gemeinsame Forschungsstelle, Institut für technologische Zukunftsforschung, August 2006, die derzeit besten verfügbaren Techniken für Abfallverbrennungsanlagen dokumentiert.
  • Ferner ist die Behandlung von Rückständen der Abfallverbrennung, beispielsweise die Behandlung von Rostasche/Müllverbrennungsschlacke mit den derzeit besten verfügbaren Techniken in dem Dokument "Reference Document On The Best Available Techniques For Waste Treatment Industries", herausgegeben von der Europäischen Kommission, August 2006, beschrieben.
  • Darüber hinaus ist in DE 10 2007 057 106 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines verdichtungsfähigen Schlackegranulats, das aus der Müllverbrennung stammt, offenbart.
  • Bei modernen Abfallverbrennungsanlagen kann die erhaltene Müllverbrennungsschlacke, üblicherweise nach einer mechanischen Behandlung, als Abfall zur Verwertung als ein Ersatz für mineralische Abfälle, vorzugsweise im Straßen- und Wegebau als Frostschutzschicht oder als Tragschicht wieder verwertet werden, sofern hierfür umwelttechnische und bautechnische Anforderungen erfüllt werden. Beispielsweise werden Eisen und Nichteisenmetalle, wie z.B. Aluminium oder Kupfer, aus den Abfallverbrennungsprozessen in Stahlwerken bzw. Metallhütten wieder verwertet.
  • Typischerweise entsteht bei den derzeitigen Müllverbrennungsprozessen auch umweltgefährlicher Abfall, der auf dafür zugelassenen Deponien abgelagert wird, wobei dieser Abfall für die Deponien als Mischung aus Flugaschen und Rückständen der Abgasreinigung in einer Menge von etwa 6 Gew.-% bis 8 Gew.-% der behandelten Müllmenge erhalten wird. Hierbei ist die anfallende zu deponierende Müllmenge abhängig von der Art der Abgasreinigung und den Emissionsgrenzwerten für Flugaschen, insbesondere Kesselstäube und Filterstäube.
  • Darüber hinaus besteht ein weiterer wichtiger Aspekt der thermischen Abfallbehandlung bzw. Verbrennung von Siedlungsabfall oder Hausmüll oder dergleichen bei bestehenden Müllverbrennungsanlagen darin, neben der Gewinnung von Materialien zur Wiederverwertung aus dem Abfall auch nutzbare Energie zu gewinnen, um die Energiebilanz zu verbessern und außerdem Treibhausgase zu reduzieren. Die Gewinnung von wiederverwertbaren Nebenprodukten reduziert dabei (geringfügig) die Effektivität der Gewinnung nutzbarer Energie bei der thermischen Abfallbehandlung.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, entstehende Abfälle für Deponien bei der thermischen Abfallverwertung von Hausmüll zu reduzieren, wobei es möglich sein soll, eine erhöhte Rate an wiederverwertbaren Materialien zu gewinnen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufbereiten von Flugasche aus einem Verbrennungsprozess einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere von Hausmüll, wobei aus einem Verbrennungsprozess Flugasche abgeschieden wird, das dadurch weitergebildet wird, dass aus der aus dem Verbrennungsprozess abgeschiedenen, vorzugsweise unfraktionierten, Flugasche in einem Trennungsschritt Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen, insbesondere Schwermetalle und/oder schwermetallhaltige Verbindungen, abgeschieden werden und anschließend die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte Flugasche einer in dem Verbrennungsprozess zu verbrennenden Abfallmenge, vorzugsweise dosiert, beigemischt oder beigegeben wird, so dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerten, mineralischen Anteile der Flugasche in den Verbrennungsprozess rückgeführt werden.
  • Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass aus Flugaschen bzw. Flugstäuben, die in Müllverbrennungsanlagen oder Abfallverbrennungsanlagen in den Kesselzügen und Filtern, z.B. Elektrofiltern und/oder Gewebefiltern aus dem Verbrennungsgas des Verbrennungsprozesses als Kesselstäube und/oder Filterstäube abgeschieden werden, Metalle für die Wiederverwertung rückgewonnen werden, wobei die Rückgewinnung von Schwermetallen in einer vorbestimmten technisch reinen Qualität rückgewonnen werden und die um die Metalle oder metallhaltige abgemagerte Flugasche in den Verbrennungsprozess rückgeführt werden, um die mineralischen Anteile in der Flugasche bzw. in den Kesselstäuben und/oder Filterstäuben in die aus dem Verbrennungsprozess gewonnene Schlacke einzubinden, wodurch eine Anreicherung der mineralischen Anteile in der Müllverbrennungsschlacke entsteht. Bei der Rückgewinnung der Schwermetalle werden Schwermetalle als Carbonate (durch ammoniakalische Laugung) oder Hydroxide (durch salzarme Laugung) in einer für eine direkte Verarbeitung in entsprechenden Hüttenwerken geeigneten technischen Reinheit zurückgewonnen. Es wird außerdem ein hoher Grad an rückgewonnenen Metallen, insbesondere von Schwermetallen, als wiederverwertbare (Neben-)Produkte erreicht.
  • Insbesondere wird durch die erfindungsgemäßen Schritte die Menge des aus dem Verbrennungsprozess entstehenden oder entstandenen Deponieabfalls, der in entsprechende Deponien verbracht werden muss, deutlich unterhalb von 2,5 Gew.-% der zu verbrennenden Abfallmenge, insbesondere um (etwa) 1,5 Gew.-% oder mehr - entsprechend dem mineralischen Anteil der Flugasche - der zu verbrennenden Abfallmenge, reduziert.
  • Die mineralischen Anteile der Flugasche, die um Schwermetalle und/oder schwermetallhaltige Verbindungen erfindungsgemäß abgemagert ist oder wird, enthalten - im Vergleich zu der aus dem Verbrennungsprozess entnommenen Flugasche - erhöhte Anteile bzw. Fraktionen von Silizium (Si), Eisen (Fe), Aluminium (A1), Kalzium (Ca), Magnesium (Mg), Natrium (Na) und/oder Kalium (K) sowie gegebenenfalls Schwefel (S) und/oder Phosphor (Ph), wobei die mineralischen Bestandteile in entsprechenden Mineralien bildenden Phasen vorliegen (können).
  • Insbesondere enthalten die Rückstände aus der Abgasreinigung in der Müllverbrennungsanlage aus den Abgasen des Verbrennungsprozesses Absorptionsmittel, Salze, Mineralien, Schwermetalle sowie organische Bestandteile, z.B. Dioxine und/oder Furane oder dergleichen.
  • Durch die Ausführung der erfindungsgemäßen Schritte werden Schwermetalle in der Flugasche, beispielsweise in Filterstäuben, reduziert und für die Wiederverwertung gewonnen, wobei außerdem die um Metalle bzw. Schwermetalle abgemagerten Filterstäube in den Verbrennungsprozess durch Beimengung in den zu verbrennenden Abfall bzw. Müll beigegeben oder dosiert beigemischt werden.
  • Insbesondere wird bei den Verbrennungsprozessen in Müllverbrennungsanlagen Hausmüll oder entsprechender Siedlungsabfall verbrannt, wobei es sich beispielsweise bei Hausmüll um Restmüll, Biomüll, Altpapier, Glas, Metallverpackungen und/oder Kunststoffverpackungen bzw. Leichtverpackungen handelt.
  • Gemäß der Erfindung werden bei den aufbereiteten Flugaschen, insbesondere Filterstäuben und/oder Kesselstäuben, die Konzentration von leichtflüchtigen Metallen, wie z.B. Arsen, Antimon, Quecksilber, Kupfer, Blei, Zinn und Zink um mindestens 50%, vorzugsweise mehr als 70%, reduziert, wodurch es möglich ist, die um die Schwermetalle bzw. metallabgemagerte Flugasche mit ihren (erhöhten) mineralischen Anteilen in den Verbrennungsprozess zurückzuführen. Hierdurch werden die mineralischen Anteile in die neu gebildete Schlacke des Müllverbrennungsprozesses eingebunden, ohne dass die Konzentration der Metalle bzw. Schwermetalle im Verbrennungsgas auf eine (unzulässige) erhöhte Konzentration ansteigt. Damit führt die Konzentration der Metalle sowie Schwermetalle nicht zu einer Konzentration, die über den zulässigen Grenzwerten liegen würde. Die Schwermetallbelastung der Schlacke wird ebenfalls nicht verändert.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte, und insbesondere entwässerte, Flugasche, vorzugsweise in einer Pelletiereinrichtung, in vorbestimmten Mengen kompaktiert, vorzugsweise pelletiert, wird. Dadurch ist es möglich, die aus dem Trennungsschritt erhaltene, um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte Flugasche, insbesondere nach einem Trocknungsschritt, mengenmäßig zu verfestigen, wodurch die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte Flugasche auf einfache Weise zu handhaben ist und/oder in ein Zwischenlager zugegeben und für die Zugabe zu dem zu verbrennenden Abfall bereitgestellt wird. Hierdurch wird gemäß dem Verfahren eine Entkopplung des Verbrennungsprozesses des Abfalls und des Trennungsschritts bzw. Trennprozesses mit der Abscheidung bzw. Extraktion von Metallen und/oder metallhaltigen Verbindungen aus der Flugasche bzw. den Filterstäuben und/oder Kesselstäuben möglich. Insbesondere ist dabei die Pelletierung bzw. die Kompaktierung von um Metalle abgemagerte Flugasche in Pellets oder dergleichen besonders für eine Handhabung der um Metalle abgemagerten Flugasche geeignet.
  • Außerdem ist es bei der Ausgestaltung des Verfahrens vorteilhaft, dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte, kompaktierte, vorzugsweise pelletierte, Flugasche als Flugaschenrückstand in einem Zwischenspeicher in Pelletform gelagert wird, wobei insbesondere der, vorzugsweise zwischengelagerte, Flugaschenrückstand aus dem Zwischenspeicher der zu verbrennenden Abfallmenge beigemischt oder beigegeben wird. Hierbei erfolgt die Zugabe bzw. Beimischung des Flugaschenrückstands in Abhängigkeit der zu verbrennenden Abfallmenge. Somit wird es möglich, die Beigabe bzw. Beimischung von in ihren mineralischen Anteilen erhöhte Flugasche dosiert der zu verbrennenden Abfallmenge zuzuführen.
  • Überdies ist es in einer Ausführungsform bevorzugt, wenn die vorzugsweise unfraktionierte, Flugasche in dem Trennungsschritt einem nasschemischen Laugungsprozess, insbesondere einer Laugenextraktion, ausgesetzt wird, so dass insbesondere die Flugasche um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen und/oder Erdalkalimetalle abgemagert wird, wobei als Produkt des Laugungsprozesses bzw. des Extraktionsprozesses wiederverwertbare Metalle, insbesondere Schwermetalle und/oder schwermetallhaltige Verbindungen erhalten werden.
  • Hierbei wird in dem Trennungsschritt die Flugasche bzw. Filterstäube sowie Kesselstäube einem hydro-metallurgischen Prozess unterzogen, der in die Aufbereitung von Flugasche integriert ist. Bei dem nasschemischen Laugungsprozess wird die, insbesondere unfraktionierte, Flugasche in einer Laugungseinrichtung unter Verwendung von entsprechenden Laugungsmitteln, wie z.B. Ammoniak oder Säuren, chemisch behandelt, wobei in einem weiteren Trennungsschritt Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen aus der Flugasche in einer Extraktionseinrichtung ausgewaschen und abgetrennt werden.
  • Hierbei sind die Prozessbedingungen an die chemischen Eigenschaften der zu gewinnenden Metalle bzw. Schwermetalle entsprechend angepasst. Dabei werden beispielsweise bei einem nasschemischen Verfahren unter Verwendung eines Laugungsmittels leicht bis mittelschwer lösliche metallhaltige Salze entsprechend ausgewaschen. Bei einem nasschemischen Laugungsprozess unter Verwendung von Säuren, insbesondere von Salzsäure, werden die leichtflüchtigen Schwermetalle je nach ihrem Löslichkeitsverhalten ausgewaschen und entsprechend in eine Matrix für die Wiederverwertung eingebunden.
  • Durch den Laugungsprozess wird die Konzentration der (leichtflüchtigen) Schwermetalle in der Flugasche um mindestens 50%, insbesondere um mindestens 70%, reduziert, wobei insbesondere die Flugasche einem ammoniakalischen Laugungsprozess und/oder einem salzsauren Laugungsprozess unterworfen wird. In einer Ausgestaltung ist es auch möglich, dass der ammoniakalische Laugungsprozess und der salzsaure Laugungsprozess miteinander kombiniert werden, um eine höhere Wiedergewinnungsrate an wiederverwertbaren Schwermetallen zu erreichen und dabei den Verbrauch an Laugungsmitteln zu optimieren.
  • Vorzugsweise werden im Trennungsschritt die in der Flugasche enthaltenen Schwermetalle oder schwermetallhaltigen Verbindungen durch den nasschemischen Laugungsprozess mindestens oder um mehr als 50 %, vorzugsweise um mehr als 70 %, in ihrem Gehalt bzw. in ihrer Konzentration reduziert. Dadurch ist es möglich, dass die thermische Abfallbehandlung bei niedrigeren Emissionen und einer stofflichen Wiedergewinnungsrate der Schwermetalle bzw. der schwermetallhaltigen Verbindungen erreicht wird. Insbesondere ist es möglich, dass bei der thermischen Abfallbehandlung bei niedrigen Emissionen neben Eisen und Nicht-Eisen-Metallen wie Kupfer, Aluminium, Chromstahl Schwermetalle bzw. schwermetallhaltige Verbindungen wieder gewonnen werden.
  • Außerdem ist es bei einer Ausgestaltung des Verfahrens vorteilhaft, dass die in der Flugasche enthaltenen Schwermetalle oder schwermetallhaltigen Verbindungen nach einer Laugung mit einem Laugungsmittel in einen Extraktionsschritt extrahiert werden und/oder, insbesondere nach dem Extraktionsschritt in einer Extraktionseinrichtung, ausgefällt oder in einer Solventextraktion erhalten werden. Dadurch werden bzw. sind die Laugungsprozesse und Extraktionsprozesse voneinander entkoppelt. Eine Abtrennung der Schwermetalle aus der (gelaugten Flugasche) erfolgt bei einer ammoniakalischen Laugung durch einen (Aus-)Fällungsprozess und bei einer salzsauren Lösung durch einen Solventextraktionsprozess.
  • Beispielsweise werden bei einer ammoniakalischen Laugung Metalle bzw. Schwermetalle, die stabile Metall-Aminkomplexe bilden, mit Ammoniak (NH3) gelöst, wobei die Metalle, insbesondere Schwermetalle, in einer oxidischen oder metallischen Form vorliegen. Hierbei werden beispielsweise die Filterstäube aus einem Gewebefilter in einer ersten Laugungsstufe mit einer Lösung, die beispielsweise aus Ammoniumcarbonat und Ammoniakwasser besteht, gelaugt, beispielsweise Cadmium, Kupfer, Nickel und Zink in Lösung gehen. Dadurch werden neben den genannten Schwermetallen ebenso auch Alkalimetalle und Erdalkalimetalle aufgelöst.
  • Ferner verbleibt bei der Laugung ein Rückstand, der wasserunlösliches, silikatisches Material enthält. Metalle, die keine Metall-Aminkomplexe bilden, wie z.B. Eisen, Chrom oder Blei, verbleiben hierbei im ungelösten Laugungsrückstand. In einem nachfolgenden Schritt wird die Laugungslösung von dem verbliebenen Rückstand getrennt, wobei dabei der Rückstand gewaschen und von Waschwasser befreit wird. Das entstehende Filtrat wird anschließend der Metalltrennung in der Extraktionseinrichtung bzw. -stufe zugeführt.
  • Darüber hinaus ist bei einer salzsauren Laugung vorgesehen, Metalle aus dem Filterstaub herauszulösen, wobei die Laugung der Filterstäube in einem salzsauren Medium, z.B. HCl (Salzsäure) erfolgt. Dadurch werden Schwermetalle wie z.B. Quecksilber, Cadmium, Kupfer, Nickel und Zink sowie Blei gelöst. Anschließend wird die Laugungslösung von einem verbliebenen Rückstand getrennt, wobei der Rückstand hierbei nachfolgend gewaschen wird und vom Waschwasser befreit wird. Das erhaltene Filtrat wird anschließend zur Abtrennung von z.B. Blei, Cadmium, Eisen, Kupfer und Zink der Metallrückgewinnung zugeführt.
  • Ferner ist in einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens au-βerdem vorgesehen, dass der, insbesondere mineralische Anteile enthaltene, Rückstand des Laugungsprozesses in den Verbrennungsprozess zurückgeführt wird, wodurch die mineralischen Anteile in der Schlacke weiter erhöht werden.
  • Insbesondere wird die Flugasche in dem Trennungsschritt mittels einer ammoniakalischen Laugung und/oder mittels einer salzsauren Laugung behandelt. Bei der ammoniakalischen Laugungslösung erfolgt beispielsweise eine Ausfällung von Zinkcarbonaten, Cadmiumcarbonaten oder Kupfercarbonaten bzw. von Metallcarbonaten aus der ammoniakalischen Laugungslösung durch thermisches Entfernen des Ammoniaks, wodurch insbesondere beispielsweise Zink als basisches Zinkcarbonat ausgefällt wird. Hierbei wird bei der Zersetzung des Zinkaminkomplexes Ammoniak wieder frei. Insbesondere wird die ammoniakalische Laugung unter Verwendung eines Zwangsumlaufsverdampfers ausgeführt.
  • Ferner wird bei der Abtrennung von Cadmium, Kupfer, Zink und Blei aus der Laugungslösung die organische Phase (Extraktionsreagenz oder Solvent) mit einer filtrierten wässrigen Phase mehrfach intensiv gemischt, wodurch die Metalle bzw. Schwermetalle aus der Laugungslösung extrahiert werden. Außerdem erfolgt eine Reextraktion von Blei, Cadmium, Kupfer und Zink aus der beladenen organischen Phase.
  • Allgemein kann festgehalten werden, dass bei einer nasschemischen Aufbereitung bzw. nasschemischen Laugung Filterstaub einer Fest/Flüssigtrennung und Wäsche unterzogen wird, wobei hierbei ein Laugungsrückstand, vorzugsweise mit mineralischen Anteilen, abgetrennt wird. Anschließend wird die Lauge filtriert, wobei bei der ammoniakalischen Laugung die filtrierte Laugung verdampft wird. Bei der salzsauren Laugung wird die filtrierte Lauge extrahiert, wodurch in einer Metallabtrennungsstufe die Metalle bzw. Schwermetalle wie z.B. Cadmium, Blei, Kupfer und dergleichen als Metallcarbonate oder Metallhydroxide gewonnen werden. Anschließend kann die bei der Metallabtrennung erhaltene Salzlauge mit enthaltenen Alkalimetallchloriden einer Kristallisationsstufe zugeführt werden, um Alkalimetallchloride zu erhalten. Alternativ kann die Salzlauge auch aufkonzentriert werden und mit anderen Salzlösungen aus dem Verbrennungsprozess gemeinsam entfernt werden.
  • Im Rahmen der Erfindung ist die nasschemische Laugungsextraktion als hydrometallurgisches Verfahren für die Behandlung von Flugstäuben geeignet. Hierbei ist die nasschemische Laugungsextraktion ein selektiver Prozess zur Abtrennung, Isolation und anschließender Aufkonzentration eines Wertstoffs bzw. eines Schwermetalls oder von Schwermetallen sowie beispielsweise für leichtflüchtige (Schwer-)Metalle, die aus den Flugstäuben von Abfallverbrennungsanlagen oder Verbrennungsprozessen von Hausmüll oder dergleichen durch Laugung und unter Verwendung eines (vorzugsweise organischen) Lösungsmittels zurückgewonnen werden.
  • Hierbei wird im Verfahrensschritt der Extraktion die wässrige Lösung, die die wieder zu gewinnenden (Schwer-)Metalle enthält, mit einem organischen Lösungsmittel gemischt, das ein entsprechendes Reagenzmittel enthält. Die (schwer-)metallhaltigen Wertstoffe reagieren dabei mit dem Reagenzmittel und bilden somit eine chemische Verbindung, die in organischen Lösungsmitteln leichter löslich ist als in der wässrigen Lösung. Auf diese Weise werden die Schwermetalle als gewünschte Wertstoffe in die organische Lösung überführt.
  • Im Anschluss daran wird die organische Lösung mit einer wässrigen Lösung gestrippt, wobei das Lösungsmittel hierbei eine Zusammensetzung aufweist, um die chemische Verbindung zwischen den Schwermetallen als Wertstoffe und dem Reagenzmittel wieder zu trennen und die Schwermetalle in eine weitere wässrige Lösung in reiner Form (Extraktion) zu überführen. Durch eine Anpassung der Flüssigkeitsströme ist es dabei möglich, dass die Konzentration der Schwermetalle als Wertstoffe in der Lösung um einen Faktor von 10 bis 100 gegenüber der Konzentration der Schwermetalle in der ursprünglichen wässrigen Lösung erreicht wird. Nach der Abtrennung der gewünschten Schwermetalle aus dem organischen Lösungsmittel kann dieses zur weiteren Extraktion eingesetzt werden, wobei in einem Zwischenschritt das organische Lösungsmittel einer Reinigung unterworfen wird bzw. werden kann.
  • Als geeignete Laugungsmittel für eine nasschemische Aufbereitung von Flugasche bzw. von Filterstäuben eignen sich Ammoniak und Salzsäure, wobei beide Flüssigkeiten in Müllverbrennungsanlagen als Betriebsmittel zur Abgasreinigung, beispielsweise bei der Reduzierung von Stickoxiden, oder bei der Wasseraufbereitung, z.B. bei der Regeneration von lonentauschern, eingesetzt werden oder als Nebenprodukte (Salzsäure) aus der Abgasreinigung im Betrieb der Müllverbrennungsanlage hergestellt werden.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass als nasschemische Aufbereitung eine zweistufige Laugung unter Verwendung der Kombination einer ammoniakalischen Laugung und einer salzsauren Laugung erfolgt, um hierbei die relevanten Schwermetalle für die Wiedergewinnung und Wiederverwertung aus den Flugstäuben bzw. aus der Flugasche optimal zu lösen und den Betriebsmittelverbrauch zu senken.
  • Darüber hinaus ist es in einer Ausgestaltung des Verfahrens besonders vorteilhaft, dass die zu deponierende Menge aus dem Verbrennungsprozess um (etwa) 1,5 Gew.-% und weniger, entsprechend dem Anteil der mineralischen Anteile der Flugasche, der zu verbrennenden Abfallmenge reduziert wird. Dabei ist es möglich, dass als Deponiegut oder als zu deponierende Menge aus dem Verbrennungsprozess weniger als 1,5 Gew.-%, vorzugsweise ≤ (kleiner als / gleich) 1,0 Gew.-%, der zu verbrennenden Abfallmenge erhalten wird oder ist.
  • Außerdem werden bei dem Verfahren als Flugasche Flugstäube und/oder Kesselstäube aus Verbrennungsgasen von Abfallverbrennungsprozessen, insbesondere unfraktioniert, dem Trennungsschritt unterzogen.
  • Eine weitere Lösung des Verfahrens erfolgt durch ein Verfahren zum Betreiben einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere für Hausmüll oder dergleichen, wobei die voranstehend beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obigen Ausführungen ausdrücklich verwiesen. Gemäß der Erfindung ist dabei vorteilhafterweise bei der Müllverbrennungsanlage für Hausmüll oder dergleichen eine Anlage oder Einrichtung zur Aufbereitung von Flugasche integriert, so dass unter Verwendung der Einrichtung zur Aufbereitung der Flugasche das voranstehend beschriebene Verfahren ausgeführt wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
    • Fig.1
    schematisch ein Prozessschema einer Müllverbrennungsanlage;
    Fig. 2
    schematisch eine weitere Ausführungsform eines Prozessschemas einer Müllverbrennungsanlage.
  • In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein Ablaufschema einer Müllverbrennungsanlage zur Verbrennung von Hausmüll oder dergleichen. Hierbei wird zusammengetragener Abfall 11 in einen Verbrennungsraum 12 eines Verbrennungskessels gegeben, wobei über einen Austrag Schlacke 120, insbesondere Rohschlacke, ausgetragen wird.
  • Der Verbrennungsraum 12, in dem der Abfall 11 bzw. Hausmüll, verbrannt wird, kann dabei als Dampferzeuger ausgebildet sein, wobei der Dampferzeuger als mehrzügiger Kessel konzipiert ist. Ferner wird aus dem Verbrennungsraum 12 über einen weiteren Austrag Kesselstaub 124 abgeführt. Vorzugsweise werden die Kesselstäube 124 bei Temperaturen > 300°C abgeschieden, da bei diesen Temperaturen (> 300°C) die Schwermetalle oder ihre Verbindungen kaum oder gar nicht kondensiert vorliegen. Vorzugsweise werden 50% und mehr der gesamten Flugstaubmenge bei Temperaturen über 300°C abgetrennt.
  • Die bei der Verbrennung von Abfall im Verbrennungsraum 12 entstehenden Abgase werden über einen weiteren Austrag einer Filtereinrichtung 13 zugeführt, wobei in einer Ausgestaltung die Filtereinrichtung 13 als Gewebefilter ausgebildet ist. Gegebenenfalls wird dem Abgas nach Austritt aus dem Verbrennungsraum 12 Aktivkoks zugemengt oder zugedüst, um Dioxine bzw. Furane sowie Schwermetalle zu absorbieren. Der Aktivkoks wird direkt zugeführt oder wird an einer nachgeschalteten Filtereinrichtung 17 aus dem Abgas abgeschieden und von der Filtereinrichtung 17 vor Eintritt des aus dem Verbrennungsraum 12 austretenden Abgases in die (erste) Filtereinrichtung 13 beigegeben.
  • Die Stäube im Abgas werden mittels des Gewebefilters der Filtereinrichtung 13 abgeschieden und als Flugstaub 131 aus der Filtereinrichtung 13 abgeführt. Anschließend wird das Abgas aus der Filtereinrichtung 13 über einen Wärmetauscher 14 in einen HCl-Wäscher (Salzsäurewäscher) 15 eingebracht, so dass in dem, vorzugsweise mehrstufigen bzw. zweistufigen, Wäscher saure Abgasbestandteile aus dem Abgas abgeschieden werden. Insbesondere werden in dem HCI-Wäscher 15 Salzsäurebestandteile 150 abgeschieden, wobei die abgeschiedene Salzsäure 150 oder deren Bestandteile in einer Salzsäure-Rektifikationseinrichtung 151 aufbereitet werden. Zur Abscheidung von Salzsäure 150 aus dem Abgas wird dem HCI-Wäscher 15 Wasser 21 zugeführt.
  • In der Salzsäure-Rektifikationseinrichtung 151 wird die Salzsäure 150 aufbereitet, wobei aus der Rektifikationseinrichtung 151 Mischsalze und Salzsäure ausgetragen werden. Hierbei ist es möglich, dass in der Salzsäure-Rektifikationseinrichtung 151 die Rohsalzsäure zu technisch reiner Salzsäure 153 aufkonzentriert wird. Die in der Salzsäure-Rektifikationseinrichtung 151 anfallenden Rückstände 152 können dabei in einer Mischsalzaufbereitung zu einer transportfähigen Lösung aufkonzentriert und auch eingedampft werden, um sie zu deponieren.
  • Das im HCI-Wäscher 15 entsäuerte Abgas wird anschließend einem Schwefeldioxid-Wäscher 16 zugeführt (S02-Wäscher), wobei in dem Schwefeldioxid-Wäscher 16 durch die Zuführung von Kalk 31 bzw. Branntkalk als Absorbenz aus dem Schwefeldioxid und dem Kalk eine gipshaltige Suspension 160 hergestellt wird, die über einen Austrag abgeschieden wird und einer Gipsaufbereitungseinrichtung 161 zugeführt wird, so dass als Produkt der Gipsaufbereitungseinrichtung 161 Gips hergestellt wird. Das bei der Gipsaufbereitung in der Gipsaufbereitungseinrichtung 161 gewonnene Wasser wird dabei dem bereitgestellten Wasser 21 für den HCI-Wäscher 15 zugegeben.
  • Darüber hinaus wird das gereinigte, d.h. entsäuerte, und von Schwefelverbindungen gereinigte Abgas aus dem Schwefeldioxid-Wäscher 16 über den Wärmetauscher 14 geleitet und zu einer weiteren Filtereinrichtung 17 geführt, wobei die Filtereinrichtung 17 einen Gewebefilter aufweist. Dabei wird dem Abgas vor Eintritt in die Filtereinrichtung 17 Aktivkoks 41 bzw. Herdofenkoks (HOK) zudosiert, wodurch Reste von Schwermetallen und Dioxinen bzw. Furanen gebunden werden. Anschließend fördert ein Saugzug 18 die Abgase zu einem Kamin 19, so dass die in der Müllverbrennungsanlage gereinigten Abgase über den Kamin 19 in die Umgebung emittiert werden.
  • Wie aus Fig. 1 weiter hervorgeht, wird die aus dem Verbrennungsraum 12 bzw. Dampferzeuger abgeführte Schlacke 120 einer, insbesondere mechanischen, Schlackenaufbereitungseinrichtung 121 zugeführt, so dass aus der Schlackenaufbereitungseinrichtung 121 Metalle 122 und aufbereitete Schlacke 123 bereitgestellt werden. Die Metalle 122 umfassen dabei sowohl Eisen als auch Nicht-Eisen-Metalle. Die aufbereitete Schlacke 123 wird als Mineralgemisch für die Weiterverarbeitung und Wiederverwertung bereitgestellt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Schlackenaufbereitungseinrichtung 121 auch extern und damit getrennt von den Verbrennungs- und Aufbereitungsvorgängen der Müllverbrennungsanlage ausgebildet ist und extern betrieben wird.
  • Darüber hinaus ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die aufbereitete Schlacke 123 einer Schlackenwäsche sowie einer Glasabtrennung unterzogen wird, so dass aus der aufbereiteten Schlacke Glasbestandteile für die Wiederverwertung bereitgestellt werden. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung auch weiterhin möglich, dass aus der aufbereiteten Schlacke 123 auch, vorzugsweise getrocknete, Schlämme für die Wiederverwertung gewonnen werden.
  • Der aus der Filtereinrichtung 13 gewonnene bzw. abgeschiedene Filterstaub 130 wird einer Laugungseinrichtung 131 zugeführt, so dass in der Laugungseinrichtung 131 (schwer)metallische Anteile bzw. (Schwer)Metalle aus dem Filterstaub 130 abgetrennt werden, wobei aus der Laugungseinrichtung 131 die Metalle sowie metallhaltige Bestandteile einer Metallextraktionseinrichtung 132 zugeführt werden, während der um Metalle und/oder Schwermetalle abgemagerte, gelaugte Filterstaub einer Pelletiereinrichtung 133 zugeführt wird.
  • Der Pelletiereinrichtung 133 werden zusätzlich Kesselstäube 121 aus dem Verbrennungsraum 12 bzw. dem Dampferzeuger zugeführt, so dass nach einer Trocknung des Filterstaubs in der Pelletiereinrichtung 133 der um Metalle bzw. Schwermetalle abgemagerte Filterstaub und Kesselstaub pelletiert und einem Zwischenspeicher 134 zugefördert werden, in dem die Pellets aus Filterstaub und Kesselstaub (zwischen)gelagert werden. Aus dem Zwischenspeicher 134 sowie aus der Pelletiereinrichtung 133 werden Pellets, bestehend aus Kesselstaub und Filterstaub, dem Abfall 11 zugeführt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass beispielsweise bei einer externen Schlackenaufbereitung mit einer Glasabtrennungsstufe der Schlacke der Pelletiereinrichtung 133 zu den zu pelletierenden Flugstäuben und Kesselstäuben auch, insbesondere getrockneter, Schlamm aus der Schlackenaufbereitung zugeführt wird, so dass die Pellets aus Feinanteilen der Schlacke und Anteilen der Flugasche hergestellt werden.
  • In der Extraktionseinrichtung 132 werden unter Ausführung von Stripp-Vorgängen und Fällungsvorgängen Metallhydroxide und/oder Metallchloride von, wie z.B. Cadmium, Antimon, Blei, Kupfer, Quecksilber, Zinn und Zink gewonnen, wobei entstandene Erdalkalimetalle den Mischsalzen 152 aus der Rektifikationseinrichtung 151 zugeführt werden.
  • In Fig. 2 ist ein weiteres Prozesschema einer Müllverbrennungsanlage schematisch dargestellt. Hierbei verfügt die Müllverbrennungsanlage über eine trockene bzw. halbtrockene Abgasreinigung, wobei aus dem Verbrennungsraum 12 die Abgase zunächst einem Elektrofilter 23 zugeführt werden. Hierbei wird vor Eintritt des Abgases in den Elektrofilter 23 Aktivkoks beigefügt.
  • Unter Verwendung des Elektrofilters 23 wird dabei Filterstaub 130 mit mineralischen Anteilen und metallischen Anteilen, insbesondere mit schwermetallischen Anteilen abgeschieden. Vom Elektrofilter 23 wird das heiße Abgas anschließend auf einen Sprühabsorber 24 gegeben, wobei in den Sprühabsorber 24 Kalk 31 und Aktivkoks sowie Wasser 21 zugegeben werden. Hierbei wird das im Sprühabsorber 24 austretende Rauchgas abgekühlt, wobei die sauren Schadstoffe wie Chlorwasserstoff (HCI), Fluorwasserstoff (HF) und Schwefeldioxide (SOx) mit Kalk reagieren, wodurch feste partikelförmige Reaktionsprodukte entstehen.
  • Anschließend wird das mit Reaktionsprodukten, Flugstaub sowie Aktivkoks und überschüssigem Kalkhydrat beladene Rauchgas der Filtereinrichtung 17 mit einem Gewebefilter zugeführt, wodurch die zu deponierenden Rückstände 170 abgeschieden werden. Danach wird das gereinigte Rauchgas über den nachgeschalteten Saugzug 18 und den Kamin 19 in die Atmosphäre emittiert.
  • Der im Verbrennungsraum 12 ausgetragene Kesselstaub 124 und der aus dem Elektrofilter 23 abgegebene Filterstaub 130 werden als Flugstäube bzw. Flugasche der Laugungseinrichtung 131 zugeführt, so dass die Flugasche gelaugt wird.
  • Dabei werden die in der Flugasche enthaltenen Metalle bzw. Schwermetalle der Metallextraktionseinrichtung 132 zugeführt, um die entsprechenden Metalle für die Wiederverwertung zu gewinnen. Die weiteren ausgetragenen Produkte aus der Extraktionsstufe 132 werden sowohl der Pelletiereinrichtung 133 als auch dem Sprühabsorber 24 zugeführt.
  • In der Laugungseinrichtung 131 werden als Laugungsmittel insbesondere Ammoniak oder Säuren verwendet, so dass anschließend im Extraktionsprozess die in der Lauge gelösten Metalle in der Extraktionseinrichtung 132 herausgelöst werden und der Wiederverwertung zugeführt werden. Die bei der Laugung entstehenden Rückstände und um Metalle bzw. Schwermetalle abgemagerten Flugstäube oder Flugaschen werden mit ihren mineralischen Anteilen in der Pelletiereinrichtung 133 pelletiert, wobei die mineralischen Pellets durch Rückführung in den Verbrennungsraum 12 in die neu gebildete Schlacke eingebunden werden.
  • Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Flugasche, bestehend aus Kesselstaub und Filterstaub mit Salzsäure und/oder einer wässrigen Ammoniaklösung gelaugt, wobei die Salze aus der Metallextraktion den Rückständen aus der Abgasreinigung beigemischt werden.
  • Gemäß der Erfindung werden in der Müllverbrennungsanlage Kesselstäube und Filterstäube von Abfallverbrennungsanlagen behandelt, um die mineralischen Anteile der Flugstäube bzw. Kesselstäube einer Verwertung durch Rückführung in den Verbrennungsraum 12 zuzuführen, so dass die mineralischen Anteile in die neu gebildete Schlacke eingebunden werden.
  • Gleichzeitig werden die in den Flugstäuben und Kesselstäuben leichtflüchtigen Metalle zurückgewonnen und in geeigneten Metallhütten einer Wiederverwertung zugeführt. Insbesondere werden bei den Müllverbrennungsanlagen zwei Prozessschritte ausgeführt, wobei zunächst die Flugstäube bzw. Kesselstäube sowie Flugasche mit Salzsäure und/oder wässrige Ammoniaklösung zur Reduzierung der Metallgehalte und Salzgehalte gelaugt werden, wobei nach anschließender Trocknung und Pelletisierung der mineralischen Fraktionen der Flugstäube bzw. der Flugasche die um Metalle abgemagerten Flugstäube dosiert dem zu verbrennenden Abfall 11 zugeführt werden.
  • Darüber hinaus werden in der Metallextraktionseinrichtung 132 die Metalle aus den Flugstäuben durch Extraktionsschritte, die in Ausbildungen auch Strippen, Extrahieren und Ausfällung umfassen, aus dem Laugungsmittel zurückgewonnen. Die wiederverwertbaren, in der Extraktionseinrichtung 132 gewonnenen Metalle sind dabei insbesondere Arsen (As), Antimon (Sb), Cadmium (Cd), Kupfer (Cu), Blei (Pb), Quecksilber (Hg), Zinn (Sn) und Zink (Zn).
  • Insbesondere wird beim Betrieb der Müllverbrennungsanlage der Anfall von gefährlichen Abfällen aus den Verbrennungsprozessen auf um 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% entsprechend dem Anteil der Flugstäube, bezogen auf die behandelte bzw. verbrannte Abfallmenge, reduziert, wobei die gefährlichen Abfälle einer Deponie zugeführt werden.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass dieses in bestehenden, dem Stand der Technik für Abfallverbrennungsanlagen entsprechende Anlagen integriert werden kann, ohne dass neue Rückstände entstehen, die neuartige Entsorgungswege oder Arten erfordern.
  • Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
    • Bezuaszeichenliste
    • 11
    Abfall
    12
    Verbrennungsraum
    13
    Filtereinrichtung
    14
    Wärmetauscher
    15
    HCI-Wäscher
    16
    Schwefeldioxid-Wäscher
    17
    Filtereinrichtung
    18
    Saugzug
    19
    Kamin
    21
    Wasser
    23
    Elektrofilter
    24
    Sprühabsorber
    31
    Kalk
    41
    Aktivkoks
    120
    Rohschlacke
    121
    Schlackenaufbereitungseinrichtung
    122
    Metalle (Eisen/Nicht-Eisen)
    123
    aufbereitete Schlacke (Mineralgemisch)
    124
    Kesselstaub
    130
    Filterstaub
    131
    Laugungseinrichtung
    132
    Extraktionseinrichtung
    133
    Pelletiereinrichtung
    134
    Zwischenlager
    150
    Salzsäure
    151
    Rektifikationseinrichtung
    152
    Rückstände
    153
    Salzsäure
    160
    Schwefeldioxid
    161
    Gipsaufbereitung

Claims (11)

  1. Verfahren zum Aufbereiten von Flugasche aus einem Verbrennungsprozess einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere von Hausmüll, wobei aus einem Verbrennungsprozess Flugasche abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der aus dem Verbrennungsprozess abgeschiedenen, vorzugsweise unfraktionierten, Flugasche in einem Trennungsschritt Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen, insbesondere Schwermetalle und/oder schwermetallhaltige Verbindungen, abgeschieden werden und anschließend die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte Flugasche einer in dem Verbrennungsprozess zu verbrennenden Abfallmenge, vorzugsweise dosiert, beigemischt oder beigegeben wird, so dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerten, mineralischen Anteile der Flugasche in den Verbrennungsprozess rückgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abgemagerte, und insbesondere entwässerte, Flugasche, vorzugsweise in einer Pelletiereinrichtung, in vorbestimmten Mengen kompaktiert, vorzugsweise pelletiert, wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen abmagerte, kompaktierte, vorzugsweise pelletierte, Flugasche als Flugaschenrückstand in einem Zwischenspeicher gelagert wird, wobei insbesondere der, vorzugsweise zwischengelagerte Flugaschenrückstand aus dem Zwischenspeicher der zu verbrennenden Abfallmenge beigemischt oder beigegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die, vorzugsweise unfraktionierte, Flugasche in dem Trennungsschritt einem nasschemischen Laugungsprozess, insbesondere Laugenextraktion, ausgesetzt wird, so dass insbesondere die Flugasche um Metalle und/oder metallhaltige Verbindungen und/oder Erdalkalimetalle abgemagert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Trennungsschritt die in der Flugasche enthaltenen Schwermetalle oder schwermetallhaltigen Verbindungen durch den nasschemischen Laugungsprozess um mindestens 50 %, vorzugsweise um mehr als 70 %, in ihrer Konzentration reduziert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Flugasche enthaltenen Schwermetalle oder schwermetallhaltigen Verbindungen nach einer Laugung mit einem Laugungsmittel in einen Extraktionsschritt extrahiert werden und/oder, insbesondere nach dem Extraktionsschritt, ausgefällt oder in einer Solventextraktion erhalten werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere mineralische Anteile enthaltende, Rückstand des Laugungsprozesses in den Verbrennungsprozess zurückgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche mittels einer ammoniakalischen Laugung und/oder mittels einer salzsauren Laugung behandelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu deponierende Menge aus dem Verbrennungsprozess um 1,5 Gew.-% und mehr, entsprechend dem Anteil der mineralischen Anteile der Flugasche, der zu verbrennenden Abfallmenge reduziert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Flugasche Flugstäube und/oder Kesselstäube aus Verbrennungsgasen von Abfallverbrennungsprozessen, vorzugsweise unfraktioniert, dem Trennungsschritt unterzogen wird.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Müllverbrennungsanlage, insbesondere für Hausmüll oder dergleichen, wobei die Verfahrensschritte gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt werden.
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