FI107788B - Raskasmetallien talteenotto jätteen käsittelyssä - Google Patents
Raskasmetallien talteenotto jätteen käsittelyssä Download PDFInfo
- Publication number
- FI107788B FI107788B FI990984A FI990984A FI107788B FI 107788 B FI107788 B FI 107788B FI 990984 A FI990984 A FI 990984A FI 990984 A FI990984 A FI 990984A FI 107788 B FI107788 B FI 107788B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- arsenic
- solution
- copper
- wood
- flue gases
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/64—Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
-
- 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
- C22B30/00—Obtaining antimony, arsenic or bismuth
- C22B30/04—Obtaining arsenic
-
- 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
- C22B7/001—Dry processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/74—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/103—Arsenic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
107788 RASKASMETALLIEN TALTEENOTTO JÄTTEEN KÄSITTELYSSÄ
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä raskasmetallin talteenottamiseksi ja/tai kierrättämiseksi puunkylläs-5 tysaineella käsitellyn puujätteen polton yhteydessä.
Raskasmetallilla tarkoitetaan tässä yhteydessä alkuainetta, jonka tiheys on yli 5 kg/dm3 ja jolla katsotaan olevan liian suurina pitoisuuksina haitallinen vaikutus ympäristöön, ihmiseen ja/tai eläimeen, 10 esim. As, Cu ja Cr.
Painekyllästetyn so. puunkyllästysaineella kyllästetyn puujätteen käsittelemiseksi on etsitty viime vuosina taloudellisia, helposti toteutettavia ja ympäristöystävällisiä käsittelymenetelmiä.
15 Painekyllästetyn puun pintapuussa on tyypil lisesti kyllästysainetta n. 3 - 24 kg/m3 ja sydänosas-sa kyllästysainetta ei ole. Kyllästysaineen koostumus voi olla esim. 13,7 % CuO, 34,2 % Cr03 ja 24,1 % As2Os. Puunkyllästysaine voi vaihtoehtoisesti koostua esim.
2 0 seuraavista komponenteista: CuS04 · 5 H20, Na2Cr207 · 2 H20 ja As205 · H20. Kyllästysaineen koostumus voi olla AWPA- tai BS-standardin mukainen. Ainesuhteet eri kyl-lästysaineissa vaihtelevat.
• · «
Entuudestaan tunnetaan menetelmiä painekyl- « · 25 lästetyn puun käsittelemiseksi esim. uuttamalla ras- • · · *.#ί · kasmetalleja puusta. Uuttomenetelmien on todettu ole- van hankalasti toteutettavia, koska raskasmetallit • · · ;*·*: ovat sitoutuneet puuhun tiukasti.
Edelleen tunnetaan menetelmiä painekylläste-30 tyn puun käsittelemiseksi esim. kuparisulatossa. Puu- jäte murskataan ja poltetaan kuparisulatossa happipi- • · toisessa atmosfäärissä ja korkeassa lämpötilassa. On- • · •y* gelmana on puujätteen hienontaminen alle 10 mm raeko- ' *:* koon. Lisäksi puumateriaalin käsittely sulatossa pie- (··» 35 nentää sulaton kapasiteettia.
• · · . Edelleen tunnetaan menetelmiä painekylläste- • * · tyn puun käsittelemiseksi polttamalla tai hiiltämällä.
• ♦ • · • · · 2 107788
Kyseisten menetelmien on todettu soveltuvan painekyl-lästetyn puun käsittelyyn ja raskasmetallien erottamiseen puusta. Raskasmetalleista esim. arseeni haihtuu pääasiassa savukaasujen mukana ja kupari ja kromi jää-5 vät syntyvään tuhkaan. Tuhka voidaan johtaa esim. sulattoon. Ongelmana on kuitenkin ollut raskasmetallien talteenotto esim. savukaasuista ympäristöä rasittamatta, sillä raskasmetallit ovat vaikeasti poistettavissa. Edelleen ongelmana on ollut savukaasujen pesussa 10 syntyvät jätevedet, jotka sisältävät raskasmetalleja, kuten arseenia. Arseenin erottaminen jätevesistä on hankalaa ja kallista.
Yleisesti tunnettujen polttomenetelmien ongelmana on päästöjen hallinta.
15 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat ja tuoda esiin ympäristöystävällinen menetelmä käytettäväksi painekyllästetyn puun käsittelyssä. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä raskasmetallien talteenottamiseksi 20 ja/tai kierrättämiseksi, joka on helppo toteuttaa.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa.
Keksintö perustuu raskasmetallien talteenot-;.*·* toon ja/tai kierrättämiseen puunkyllästysaineella kä- 25 sitellyn puujätteen polton yhteydessä siten, että jäte • · murskataan tai haketetaan ja poltetaan sinänsä tunne- ♦ .**·. tulla polttotekniikalla, esim. kaasutus- tai arinatyyppisessä kattilassa tai leijukerroskattilassa, poltossa syntyvä tuhka johdetaan sulattoon, jossa tuh- • · · ' 30 kassa olevat raskasmetallit pääosin otetaan talteen, ja poltossa syntyvät savukaasut jäähdytetään ja puh- * * distetaan erottamalla savukaasujen sisältämä raskasme- ♦ ♦ · talli. Keksinnön mukaisesti savukaasut jäähdytetään, jäähdytetyistä savukaasuista erotetaan savukaasujen ·«·· .···. 35 sisältämä arseeni pesemällä, savukaasujen pesussa syn- • · ’!* tyvän arseenipitoisen pesuveden ja/tai savukaasujen • · :.· : jäähdytyksessä tiivistyvän kondenssiveden sisältämä • · · • · • · • · · 3 107788 arseeni hapetetaan hapettimen avulla, jolloin muodostuu hapetettua arseenia sisältävä liuos, ja muodostettua liuosta tai siitä saatua arseenia käytetään puun-kyllästysaineen valmistusprosessissa. Pestyt savukaa-5 sut lämmitetään ja johdetaan suotimen läpi jäännösar-seenin talteenottamiseksi.
Poltossa syntyvä tuhka pidetään polton viimeisessä vaiheessa hapettavissa olosuhteissa yli 800 °C lämpötilassa, jolloin aikaansaadaan mahdollisimman 10 alhainen tuhkan arseenipitoisuus. Tuhka johdetaan käsittelyprosessiin, esim. kuparisulattoon, jossa raskasmetalli tai raskasmetallit, esim. kupari ja arseeni, pääosin otetaan talteen.
Savukaasulla tarkoitetaan tässä yhteydessä 15 kaikkia poltossa syntyviä kaasumaisia tuotteita. Savukaasut sisältävät useita erilaisia kaasumaisia komponentteja. Pesuvedellä tarkoitetaan tässä yhteydessä mitä tahansa nestettä tai erilaisten nesteiden seosta, joka syntyy kaasujen puhdistuksessa. Pesuvesi sisältää 20 edullisesti lähes kaiken poltossa haihtuneen arseenin.
Keksinnön eräässä sovelluksessa kondenssi-ja/tai pesuveden sisältämä arseeni hapetetaan edullisesti vetyperoksidin, hapen, ilman tai minkä tahansa . ··· muun hapettimen avulla. Hapen avulla hapettaminen voi- • · · · 25 daan suorittaa esim. autoklaavissa käyttämällä kata- • · lyyttinä esim. jodia tai aktiivihiiltä.
.···. Arseeni esiintyy kondenssi- ja/tai pesuvedes- • · sä hapetusluvulla +3 ja/tai +5. Keksinnön eräässä so- • · · velluksessa arseeni hapetetaan arseeniyhdisteeksi, i » · ’·1 2 3 1 30 jossa arseeni esiintyy hapetusluvulla +5, edullisesti arseenihappo, H3As04. Tällöin muodostettu hapetettu .4· liuos on laimea arseenihappoliuos.
• : Keksinnön eräässä sovelluksessa muodostettu • · · liuos jatkokäsitellään arseenin talteenottamiseksi 35 ja/tai hyödyntämiseksi.
Keksinnön eräässä sovelluksessa arseeni saos- : : I tetaan muodostetusta liuoksesta. Eräässä sovelluksessa • · · · · · 2 • · 3 » · 4 • · · 4 107788 arseeni saostetaan muodostetusta liuoksesta kuparin, kupariyhdisteen, hapettimen ja/tai NaOH läsnäollessa. Kupari tai kupariyhdiste voi olla esim. kuparilanka-rouhe, metallinen kupari, kupari-arseeniyhdiste, kuten 5 Cu3As, kuparisulfaattiyhdiste, kuten CuS04 · 5 H20, tai sen tapainen. Eräässä sovelluksessa reaktoriin panostetaan stoikiometrisessä suhteessa suuri määrä kupa-riyhdistettä, kuten Cu3As, tai kuparimateriaalia, kuten kuparilankarouhetta, ja reaktoriin johdetaan stoi-10 kiometrisessä suhteessa pienempi määrä hapetettua liuosta, so. kondenssi- ja/tai pesuvettä, sekä hapetinta, esim. vetyperoksidia, arseenin saostamiseksi liuoksesta. Tällöin reaktio on nopea, so. reaktionopeus on suuri. Yhdellä kupariyhdiste- tai kuparimateriaali-15 panostuksella voidaan käsitellä useita liuoskerta- panostuksia, so. kupariyhdiste- tai kuparimateriaali-panostus riittää useampiin toistuviin saostuksiin.
Keksinnön eräässä edullisessa sovelluksessa aikaansaadaan arseenin saostuminen kupariarsenaatiksi, 20 jonka kemiallinen kaava on Cu3(As04)2 tai muu vastaava. Saostunut kupariarsenaatti voidaan erottaa helposti liuoksesta, ja se voidaan hyödyntää esim. kuparia, kromia ja arseenia sisältävän puunkyllästysaineen, . |j* esim. CCA-puunkyllästysaineen, käyttöliuoksen tai kon- 25 sentraatin valmistuksessa. Liuoksen jäännösarseeni • · voidaan saostaa ferrosulfaatilla ja kalkilla.
• · · -* .···. Keksinnön eräässä sovelluksessa arseenipitoi- • · ’.V· nen liuos väkevöidään haihduttamalla.
• · · • · « t.. Keksinnön eräässä sovelluksessa arseenipitoi- « · · 30 seen liuokseen ja/tai sakkaan lisätään kupari-, kromi- ja/tai arseeniyhdisteitä, esim. CuO, Cr03, H3As04.
*** * Keksinnön eräässä sovelluksessa arseeni, ar- • · · seeniyhdiste, arseenipitoinen liuos ja/tai arseenipi- toinen sakka johdetaan puunkyllästysaineen, esim. kau- *1*.^ 35 pallisen CCA-puunkyllästysaineen, valmistusprosessiin • · *!* käytettäväksi kyllästämän CCA-käyttöliuoksena ja/tai » · j.j ; muodostamaan kaupallinen väkevä CCA-konsentraatti tai • · · » · • · · 5 107788 CCA-pasta tms. CCA-puunkyllästysaine sisältää arseeni-, kupari- ja kromiyhdisteitä, edullisesti esim. CuO, Cr03/ H3As04, CuS04 5 H20 ja Na2Cr207 · 2 H20. CCA- pastan konsentraatio ja viskositeetti ovat suurempia 5 kuin CCA-konsentraatilla.
Keksinnön eräässä sovelluksessa savukaasut jäähdytetään 200 - 300 °C lämpötilaan ottamalla samalla lämpö talteen. Tässä lämpötilassa arsenikin, As203, osapaine kaasussa on niin suuri, ettei se härmisty 10 lämmön talteenottolaitteiden pinnalle. Jäähdytetyt savukaasut johdetaan sinänsä tunnettuun kaasujen märkä-pesuriin, esim. Imatra-venturipesuriin, hiukkasten ja/tai kaasumaisten epäpuhtauksien erottamiseksi savukaasuista. Märkäpesuriin voi kuulua edullisesti ero-15 tuskammio, esim. sykloni, jossa kaasu erotetaan pesuvedestä. Märkäpesurissa savukaasu jäähtyy edelleen esim. noin 40 - 60 °C:een. Märkäpesurista poistuvaa pestyä kaasua lämmitetään 5-40 °C, edullisesti 10 -25 °C, esim. lämmönvaihtimellä esim. noin 50 - 90 °C 20 lämpötilaan ja johdetaan sinänsä tunnetun kaasun- suodattimen läpi, esim. pussisuodattimen läpi jään-nösepäpuhtauksien suodattamiseksi. Suodattimessa kaasu kulkee esim. suodatinkankaan läpi, joka puhdistetaan tietyin väliajoin esim. liuottamalla sinne keräänty-25 neet epäpuhtaudet pois. Kyseinen liuos, joka sisältää .*·*; esim. liukoista arseenia, voidaan hyödyntää puunkyl- • .···. lästysaineen valmistuksessa. Luonnollisesti menetel- mässä voidaan käyttää mitä tahansa hiukkasmaisten ja • · · kaasumaisten epäpuhtauksien erotuslaitetta tai suoda- * 30 tinta.
Märkäpesurissa savukaasun ja vesipisaroiden «· * välille aikaansaadaan tehokas kosketuspinta, jolloin • · · *...· hiukkaset ja pisarat agglomeroituvat ja ovat näin ol- . Ien erotettavissa kaasusta. Märkäpesuri, etenkin ven- .···. 35 turipesuri, erottaa tehokkaasti myös kooltaan pieniä • · **’ hiukkasmaisia ja kaasumaisia epäpuhtauksia kaasusta.
• · • · · • · · ··· · ·«· • · • · ··· 6 107788
Keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta aikaansaadaan täydellinen, esim. puunkyllästysaineen sisältämien raskasmetallien, kuten kuparin, kromin ja arseenin, kierrättäminen ilman ympäristörasitteita.
5 Tällöin päästöjen määrä on alhainen ja jätteen hyödyn-nettävyysaste on korkea. Keksinnön mukaisella menetelmällä jäte poltetaan energian talteenottamiseksi, poltossa syntynyt tuhka puhdistetaan ja/tai stabiloidaan, savukaasut puhdistetaan hiukkasmaisista ja kaasumai-10 sista epäpuhtauksista sekä savukaasujen jäähdytyksessä syntynyt kondenssivesi ja savukaasujen puhdistuksessa syntynyt pesuvesi puhdistetaan ja/tai hyödynnetään. Eri vaiheissa talteenotetut raskasmetallit, erityisesti kupari ja arseeni, on mahdollista hyödyntää puun-15 kyllästysaineen valmistuksessa.
Menetelmän ympäristöystävällisyys on suuri etu, etenkin ympäristölakien ja päästörajoitusten jatkuvasti kiristyessä.
Kondenssi- ja/tai pesuveden käsittelyssä syn-20 tynyttä liuosta voidaan hyödyntää esim. puunkyllästysaineen valmistuksessa, jolloin ei synny lainkaan jätevesiä. Toisaalta arseeni voidaan talteenottaa liuoksesta ja kierrättää puunkyllästysaineen valmistukseen, .*:* jolloin jätevedet ovat olennaisesti puhtaita.
25 Keksintö tuo esiin merkittävän vaihtoehdon • · puunkyllästysaineella käsitellyn puun hyödyntämiseksi, .···. jolloin kyseisen puujätteen vieminen kaatopaikalle vä- • · yS·' henee. Etuna on myös mahdollisesti ongelmajätteeksi • ♦ · I.. luokiteltavan puujätteen määrän väheneminen, mikä ♦ ♦ · '·* 30 säästää jätekustannuksia. Keksinnön mukainen menetelmä on tehokas ja helposti toteutettavissa olemassa olevi- *·* ‘ en laitteistojen yhteyteen. Menetelmä on käyttökustan- * · · * nukeiltaan edullinen.
·· ·
Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityistit 35 kohtaisten sovellusesimerkkien avulla viitaten ohei- • · • * *!* siin kuviin, jossa • · • · · » * · ··» · • * · • · • · ··· 7 107788 kuva 1 esittää keksinnön mukaista menetelmää lohkokaavion muodossa ja kuvat 2 ja 3 esittävät keksinnön mukaisia kondenssi- ja/tai pesuveden käsittelymenetelmiä lohko-5 kaavion muodossa.
Esimerkki 1
Kokeessa tutkittiin puunkyllästysaineella kä-10 sitellyn puujätteen polttoa ja raskasmetallipäästöjen talte'enottoa. Puujätteen poltto suoritettiin kaasutin-tyyppisessä lämpökattilassa lämmön tuottamiseksi. Läm-pökattila oli sijoitettu halliin.
Kuvassa 1 on esitetty puunkyllästysaineella 15 kyllästetyn puun käsittely ja haitallisten aineiden talteenotto lohkokaavion avulla.
Kestopuujäte haketettiin puuhakkeeksi, jonka määrä oli 96 kiinto-m3. Puuaines sisälsi raskasmetal-lej a seuraavasti: 20 Cu 0,74 kg/kiinto-m3
As 1,04 kg/kiinto-m3
Cr 1,03 kg/kiinto-m3
Hake poltettiin kattilassa. Puujätteen pol- tosta syntyi yhteensä n. 1000 kg tuhkaa, joka sisälsi 25 kuparia 66 kg, arseenia 30 kg ja kromia 99 kg.
.*:*. Tuhka syötettiin kuparisulattoon, jossa se .···. prosessoitiin yhdessä rikasteiden kanssa. Pääosa kupa- • · e···. rista saatiin talteen kuparimetaiIina kuparielektro- • · · lyysin avulla. Kromi ja osa arseenista sitoutui kuo- • · · 30 naan. Pääosa arseenista saatiin talteen Cu3As-sakan muodossa kuparielektrolyysin yhteydessä. Sakka hyödyn- ***** nettiin menetelmällä, joka on tuotu esiin julkaisussa • · · US 5141753. Kyseisessä menetelmässä valmistetaan «
Cu3As-sakasta puunkyllästysaineen valmistuksessa tar- ***t 35 vittavaa CCA-konsentraattia.
• · • ♦ *!' Poltossa syntyneet savukaasut jäähdytettiin • · j.» ♦ 200 - 300 °C:een ja puhdistettiin korkeapaineventuri- ·♦· • ♦ • · ♦ · · 8 107788 pesurissa. Pesuveden sekä savukaasujen jäähtymisen seurauksena kondensoituneen kondenssiveden sisältämä arseeni (3,56 kg/m3) hapetettiin vetyperoksidilla 50 °C lämpötilassa reaktion (I) mukaisesti. Noin 95 % 5 arseenista esiintyi pesu- ja kondenssivedessä hapetus-luvulla +3 (As203) ja . loput hapetusluvulla +5 (As2Os) .
Hapetuksen jälkeen arseeni esiintyi pääasiassa hape tusluvulla +5.
10 As203 + 2 H202 + H20 —^ 2 H3As04 (I)
Hapetuksen seurauksena syntynyt arseenihappo ja pesu-/kondenssivesi muodostivat laimean arseenihap-poliuoksen, jota voitiin käyttää sellaisenaan puunkyl-15 lästysaineen valmistuksessa laimeana käyttöliuoksena, kun siihen lisättiin kuparikromaattia, joka aikaansaatiin sekoittamalla CuO ja Cr03 keskenään. Syntyneen käyttöliuoksen koostumus oli CuO 2,81 g/dm3, Cr03 6,76 g/dm3 ja As205 4,85 g/dm3. Liuos oli sopiva käytettä-20 väksi A-luokan kyllästyksessä NTR-normien mukaisesti.
Kokeen perusteella arseeni oli mahdollista saada talteen savukaasuista hyvällä saannolla ja ympäristöystävällisesti. Hallissa suoritetut työhygieniset . ··· mittaukset osoittivat, etteivät työntekijät altistu- ···« 25 neet kokeen aikana raskasmetalleille.
• · • · ♦ ·· • · · • · ·
Esimerkki 2 • · • · »·· ··♦ • · ♦ *·*/ Puunkyllästysaineella käsitellyn puun poltos- • · · *.* * 30 ta syntyvä savukaasuvirtaus oli 5000 Nm /h ja sen läm pötila oli 1100 °C. Savukaasu sisälsi 5648 kg kuivaa • - *t**· kaasua/m . Kaasun vesipitoisuus oli 153 g/kg kuivaa ·**’: kaasua ja As-pitoisuus 230 mg/kg kuivaa kaasua.
··· ^
Savukaasu jäähdytettiin 250 °C lämpötilaan • r *111 35 epäsuoralla jäähdytyksellä ja johdettiin venturi- • · **:** pesurille, jossa se jäähtyi 50 °C lämpötilaan. Kaasu * · · puhdistettiin venturipesurilla ja pesty kaasu lämmi- • · · • · • · • · · 9 107788 tettiin uudelleen n. 64 °C lämpötilaan epäsuoralla lämmityksellä. Kaasun vesipitoisuus oli 90 g/kg kuivaa kaasua ja As203 -pitoisuus 3 mg/kg kuivaa kaasua. Kaasu johdettiin tekstiilisuodattimelle, jossa kaasusta 5 poistettiin lisää raskasmetalleja (kuva 1) . Suodattimen jälkeen kaasun As203 -pitoisuus oli 0,04 mg/kg kuivaa kaasua. Myös pölypäästöt ja PAH-yhdisteiden määrä kaasussa olivat alhaiset.
5 h aikana kerättiin talteen 1,95 m3 kondens- 10 si- ja pesuvettä, joiden keskimääräinen As203-pitoisuus oli 3,55 g/dm3. Veden sisältämä arseeni hapetettiin arseenihapoksi esimerkissä 1 esitetyllä tavalla. Liuos väkevöitiin haihduttamalla se tilavuuteen 1,63 m3, jolloin liuoksen As205-pitoisuus oli 4,93 g/dm3.
15 Liuokseen lisättiin 8,9 kg CuO ja 32,1 kg
Cr03 esimerkissä 1 esitetyllä tavalla. Liuoksen loppu-
tilavuus oli 1,75 m3, ja liuoksen koostumus oli CuO
5,07 g/dm3, Cr03 18,3 g/dm3 ja As205 4,59 g/dm3. 24 h aikana liuokseen ei syntynyt minkäänlaista saostumaa, 20 jolloin liuos oli sopiva käytettäväksi puunkyllästys- aineen valmistuksessa AWPA-standardin (P5 tyyppi A) mukaisena käyttöliuoksena, joka sisälsi metalliokside- ja yhteensä 28 g/dm3. Syntynyttä liuosta voidaan ha- . luttaessa laimentaa lisäämällä siihen vettä.
• ·« · ·*:*: 25 • ·
Esimerkki 3 • · · • · · • · • · CCA-kyllästetyn puun poltosta syntyi kondens- • · * I.. si-/pesuvettä 10 dm3. Kondenssivesi sisälsi As203 3,29 * · · **’ 30 g/dm3, As205 0,26 g/dm3, Cu2+ 1 mg/dm3 ja Cr3+ 0,5 mg/dm3.
** * Liuos hapetettiin kuten esimerkissä 1. Liuok- • · · seen lisättiin 77 g CuS04 · 5 H20 ja 99 g Na2Cr207 2 H20. Liuoksen tilavuus oli 11 dm3 ja koostumus oli 35 CuS04 · 5 H20 7,03 g/dm3, Na2Cr207 2 H20 8,94 g/dm3 ja • ♦ T As205 H20 4,02 g/dm3. 24 h aikana liuokseen ei muo- • · : dostunut saostumaa. Liuos oli sopiva käytettäväksi BS- ··· • * ♦ ♦ ··· 10 107788 standardin (4072, osa 1, tyyppi 2) mukaisena käyttö-liuoksena, väkevyys 20 g/dm3, puunkyllästyslaitoksessa. Vastaavaa liuosta voidaan käyttää myös laimeampana tai väkevämpänä liuoksena.
5
Esimerkki 4
Kondenssi-/pesuveden sisältämä arseeni (As203) hapetettiin kuten esimerkissä 1. Liuoksessa hapetuslu-10 vulla +5 esiintyvä arseeni saostettiin liuoksesta reaktion (II) mukaisesti.
AS2O5 + 3 CUSO4 + G NaOH
Cu3(As04)2 + 3 Na2S04 + 3 H20 (II) 15
Arseeni saostui lähes täydellisesti. Syntynyt Cu3(As04)2 -sakka hyödynnettiin CCA-puunkyllästysaineen valmistuksessa. Jäännösarseeni saostettiin sinänsä tunnetulla tavalla, esim. ferrosulfaatilla ja kalkil-20 la, ja hapetuksen avulla, jolloin tuloksena syntyi FeAs04 · CaS04-sakkaa ja puhdistettua kondenssi vettä (kuva 2) .
. *t* Esimerkki 5 ···· ·’·** 25 • · · ^ • · :*t*. Kuvassa 2 on esitetty kondenssi-/pesuveden .···. käsittelymenetelmä lohkokaavion avulla.
• · /···. Arseenipitoinen kondenssivesi, 10 dm3, jonka • · »
As203-pitoisuus oli 3,55 g/dm3 ja As205-pitoisuus oli • · · **' 30 0,5 g/dm3, hapetettiin 98 °C lämpötilassa hapen avul la, jolloin syntyi arseenihappoa.
*·’** Liuos johdettiin 1 dm3 reaktorin läpi, jossa sitä sekoitettiin voimakkaasti. Reaktori oli täytetty 2 kg silputulla kuparilankamateriaalilla. Reaktoriin 35 johdettiin myös 50 % vetyperoksidia 8 ml/h. Arseeni « · T saostui reaktion (III) mukaisesti. Lämpötila reaktion ·.· · * aikana oli 55 °C.
• · · « · » · »·« 11 107788 2 H3As04 + 3 Cu + 3 H202 -> Cu3(As04)2 + 6 H20 (III)
Syntynyt kupariarsenaattisaostuma poistettiin 5 reaktorin yläosasta. Tällöin kuparilankamateriaali pysyi reaktorissa. Saostuksen jälkeen liuoksen pH oli 3,5. Vähäisen NaOH-lisäyksen avulla liuoksen pH nostettiin arvoon 5,5. Liuoksen arseenipitoisuus oli 30 mg/dm3 ja kuparipitoisuus oli 40 mg/dm3. Loppuliuos 10 puhdistettiin esimerkissä 4 ja kuvassa 2 esitetyllä tavalla, so. jäännösarseeni saostettiin.
Kupariarsenaattisakka erotettiin suodattamalla. Sakkaan sekoitettiin Cr03 ja H3As04, jolloin aikaansaatiin väkevä CCA-konsentraatti, jonka aktiiviai- 15 neen määrä oli 800 g/dm3 ja joka sisälsi 13,7 % CuO, 34,2 % Cr03 ja 24,1 % As205 ja 28 % H20.
Esimerkki 6 20 Kuvassa 3 on esitetty kondenssi-/pesuveden käsittelymenetelmä lohkokaavion avulla.
Esimerkin 1 mukaisesti hapetettua kondenssi- /pesuvettä johdettiin 3 dm3 reaktoriin, jossa oli
Cu3As-sakkaa 2 kg. Cu3As-sakka on jäteaine, jota syntyy :V: 25 kupariteollisuuden sivutuotteena (kuva 1).
·*·*· Reaktoriin johdettiin 50 % vetyperoksidia 80 .**·. ml 50 °C lämpötilassa. Cu3As-sakkaa liuotettiin hape- »·· .·;>. tettuun kondenssi-/pesuveteen. Arseeni saostui reakti- « · · t«. on (IV) mukaisesti.
• · · • · * 30
Cu3As + 5,5 H202 + H3As04 Cu3(As04)2 + 7 H20 (IV) • « ·· 9
Saostuksen lopussa liuokseen lisättiin pieni määrä NaOH, jolloin liuoksen pH nousi arvoon 5,5. Sak- ♦ 35 ka laskeutettiin 60 °C lämpötilassa ja kirkas liuos • · poistettiin reaktorista. Kirkkaan liuoksen arseenipi-·.· · toisuus oli 30 mg/dm3. Kirkas liuos oli mahdollista t·· • * • · »i· 12 107788 käsitellä kuvassa 2 esitetyllä tavalla. Reaktoriin lisättiin uudestaan hapetettua kondenssi-/pesuvettä. Edellä esitetyt prosessivaiheet toistettiin niin moneen kertaan, että Cu3As-sakka oli lähes kokonaan 5 muuttunut Cu3 (As04) 2-sakaksi, joka hyödynnettiin puunkyllästyslaitoksen väkevän CCA-konsentraatin, pastan tai käyttöliuoksen valmistuksessa. Samalla Cu3As-sakkapanostuksella voitiin käsitellä useita toistuvia kondenssi-/pesuveden kertapanostuksia, esim. 50 - 100 10 kertapanostusta, koska reaktio oli nopea ja Cu3As-sakkaa oli stoikiometrisesti ylimäärä suhteessa ar-seenihappoon.
Kaikissa edellä esitetyissä esimerkeissä ve-15 typeroksidin sijasta voidaan käyttää hapettimena esim. happea tai ilmaa, mutta korkeammassa lämpötilassa.
Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erilaisina sovelluksina erilaisten raskasmetallien, erityisesti arseenin ja kuparin, talteenottoon ja/tai hyö-20 dyntämiseen.
Keksinnön sovellukset eivät rajoitu esitettyihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
• · ♦ • · • · · · • · • · · « · · • · • · · • · · • · · • · · • · • · • · · • · · • · 1 • · · • · · • · · • ♦ • · · • · ··» • · · ···· • ·· • ♦ • · • · · • · • · ♦ • · ♦ • · · · · · • · « · • · ·
Claims (12)
1. Menetelmä raskasmetallien talteenottami-seksi ja/tai kierrättämiseksi puunkyllästysaineella käsitellyn puujätteen polton yhteydessä siten, että 5 jäte murskataan, poltetaan sinänsä tunnetulla poltto-tekniikalla, poltossa syntyvä tuhka johdetaan sulattoon, jossa tuhkassa olevat raskasmetallit pääosin otetaan talteen, ja poltossa syntyvät savukaasut jäähdytetään ja puhdistetaan erottamalla savukaasujen si-10 sältämä raskasmetalli, tunnettu siitä, että savukaasut jäähdytetään, jäähdytetyistä savukaasuista erotetaan savukaasujen sisältämä arseeni pesemällä, savukaasujen pesussa syntyvän arseenipitoisen pesuveden ja/tai jäähdytyksessä tiivistyvän kondenssiveden sisäl-15 tämä arseeni hapetetaan hapettimen avulla, jolloin muodostuu hapetettua arseenia sisältävä liuos, ja muodostettua liuosta tai siitä saatua arseenia käytetään puunkyllästysaineen valmistusprosessissa, ja pestyt savukaasut lämmitetään ja johdetaan suotimen läpi jään-20 nösarseenin talteenottamiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kondenssi- ja/tai pesuveden sisältämä arseeni hapetetaan vetyperoksidin, hapen, il- ^ .:. man tai sen tapaisen hapettimen avulla. ····
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mene- « · · I.I telmä, tunnettu siitä, että arseeni hapetetaan • · · arseeniyhdisteeksi, jossa arseeni esiintyy hapetuslu- *···* vulla +5. ··· « « · V
* 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen • · · : 30 menetelmä, tunnettu siitä, että arseeni saoste- taan muodostetusta liuoksesta.
";··· 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen ·**·. menetelmä, tunnettu siitä, että arseeni saoste- • · · - ·. taan muodostetusta liuoksesta kuparin, kupariyhdisteen, • · * ··" 3 5 hapettimen ja/tai NaOH läsnäollessa. « « · *
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen : menetelmä, tunnettu siitä, että reaktoriin panos- ♦ · · ·«· · ··« • · • · «« « 14 107788 tetaan kupariyhdistettä, kuten Cu3As, tai kuparimateri-aalia, kuten kuparilankarouhetta, ja reaktoriin johdetaan hapetettua liuosta ja hapetinta arseenin saostami-seksi liuoksesta.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arseeni saoste-taan kupariarsenaatiksi.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arseenipitoinen 10 liuos väkevöidään haihduttamalla.
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arseenipitoiseen liuokseen ja/tai sakkaan lisätään kupari-, kromi-ja/tai arseeniyhdisteitä.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että arseeni, ar-seeniyhdiste, arseenipitoinen liuos ja/tai arseenipitoinen sakka tai sen tapainen johdetaan puunkyllästys-aineen valmistusprosessiin muodostamaan kuparia, kromia 20 ja arseenia sisältävän puunkyllästysaineen valmistuksen käyttöliuos, väkevä konsentraatti ja/tai pasta tai sen tapainen.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 tai 8 . mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetet- ♦ · · *“· 25 tua arseenia sisältävään liuokseen lisätään kupari- ja • · · *·’·1 kromi yhdisteitä, ja se hyödynnetään kuparia, kromia ja Ml ·.1 1 arseenia sisältävän puunkyllästysaineen valmistuksen IM ί...: käyttöliuoksena puunkyllästysprosessissa.
: 12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukai- :1·1: 30 nen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasut jäähdytetään 200 - 300 °C lämpötilaan, savukaasut pes-tään märkäpesurissa, jolloin ne jäähtyvät 40 - 60 °C • · lämpötilaan, ja pestyjä savukaasuja lämmitetään 5-40 *!1 °C, edullisesti 10 - 25 °C, ennen johtamista suotimen 35 läpi. • · • · IM * · • · « • · · • · · · · · • · • · • · · 15 107788
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI990984A FI107788B (fi) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Raskasmetallien talteenotto jätteen käsittelyssä |
| AU41239/00A AU4123900A (en) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Recovery of heavy metals in waste treatment |
| PCT/FI2000/000360 WO2000066286A1 (en) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Recovery of heavy metals in waste treatment |
| EP00920787A EP1198305A1 (en) | 1999-04-30 | 2000-04-26 | Recovery of heavy metals in waste treatment |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI990984A FI107788B (fi) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Raskasmetallien talteenotto jätteen käsittelyssä |
| FI990984 | 1999-04-30 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI990984A0 FI990984A0 (fi) | 1999-04-30 |
| FI990984A FI990984A (fi) | 2000-10-31 |
| FI107788B true FI107788B (fi) | 2001-10-15 |
Family
ID=8554561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI990984A FI107788B (fi) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Raskasmetallien talteenotto jätteen käsittelyssä |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1198305A1 (fi) |
| AU (1) | AU4123900A (fi) |
| FI (1) | FI107788B (fi) |
| WO (1) | WO2000066286A1 (fi) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102489490B (zh) * | 2011-12-06 | 2013-12-04 | 江苏鹏飞集团股份有限公司 | 一种含砷废渣无害化处理的方法 |
| WO2017205975A1 (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | Hydro-Quebec | Improved method of purification of water contaminated with arsenic, chromium and copper |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3706684A1 (de) * | 1986-04-08 | 1987-10-15 | Kurt Von Dipl Chem D Beckerath | Verfahren zur entfernung von fluechtigen schadstoffen aus kontaminierten boeden, sanden, schlaemmen und vergleichbaren feststoffaggregaten und rueckstaenden |
| GB8611094D0 (en) * | 1986-05-07 | 1986-06-11 | Laporte Industries Ltd | Wood preservative compositions |
| FI91372C (fi) * | 1990-07-02 | 1994-06-27 | Outokumpu Oy | Menetelmä kuparin elektrolyyttisessä puhdistuksessa syntyvän kupari-arseenisakan hyödyntämiseksi puunsuoja-aineiden valmistuksessa |
| US5897688A (en) * | 1997-04-18 | 1999-04-27 | Cdem Holland, Bv | Method of removing a metal from a stream of hot gas |
-
1999
- 1999-04-30 FI FI990984A patent/FI107788B/fi active
-
2000
- 2000-04-26 AU AU41239/00A patent/AU4123900A/en not_active Abandoned
- 2000-04-26 WO PCT/FI2000/000360 patent/WO2000066286A1/en active Search and Examination
- 2000-04-26 EP EP00920787A patent/EP1198305A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1198305A1 (en) | 2002-04-24 |
| FI990984A0 (fi) | 1999-04-30 |
| AU4123900A (en) | 2000-11-17 |
| WO2000066286A1 (en) | 2000-11-09 |
| FI990984A (fi) | 2000-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109665495B (zh) | 一种水洗飞灰高盐废水与旁路灰的联合资源化利用方法 | |
| CN100595297C (zh) | 低污染高回收率的难处理金精矿提金工艺 | |
| CN101810992A (zh) | 废弃物焚烧烟气净化系统及其净化工艺 | |
| TW200840636A (en) | Process and apparatus for carbon capture and the elimination of multi-pollutants in flue gas from hydrocarbon fuel sources and the recovery of multiple by-products | |
| CN109843415A (zh) | 集成湿式洗涤系统 | |
| CA2736287C (en) | Treatment of fly ash | |
| CH676555A5 (fi) | ||
| CN110127918B (zh) | 一种酸性烟气洗涤废水零排放处理方法及其装置 | |
| CA1079031A (en) | Wet-cleaning gases containing sulfur dioxide, halogens and arsenic | |
| HU206642B (en) | Method for cleaning the hot flue gases of boilers or cement works | |
| CN110124490A (zh) | 一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法及其装置 | |
| CN201701866U (zh) | 废弃物焚烧烟气净化系统 | |
| CN112403186B (zh) | 一种多污染物烟气协同治理及回收亚硫酸亚铁铵的方法 | |
| FI107788B (fi) | Raskasmetallien talteenotto jätteen käsittelyssä | |
| US5616168A (en) | Hydrometallurgical processing of impurity streams generated during the pyrometallurgy of copper | |
| FI60850B (fi) | Foerfarande foer kontinuerligt framstaellande av svavelsyra som aer i huvudsak fri fraon kvicksilver | |
| CA2858415C (en) | Method for separating arsenic and heavy metals in an acidic washing solution | |
| US6290066B1 (en) | Method for removal of ammonia from fly ash | |
| US6323385B1 (en) | Wet type method of rendering dioxins innoxious | |
| JPH03502464A (ja) | 石炭熱分解の際に生じる廃水の処理方法 | |
| US5582634A (en) | Method and apparatus for cleaning a gas | |
| Adham et al. | A comparison of roasting technologies for arsenic removal from copper concentrates | |
| JPH04504378A (ja) | ごみ焼却時に生成する煙道ガスの浄化法 | |
| DE2305522C2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Quecksilber aus SO2 -haltigen Röstgasen | |
| JPH11244826A (ja) | 焼却炉ガスの湿式無害化処理方法 |