GR1009539B

GR1009539B - Μεθοδος και απλος εξοπλισμος για την ανακυκλωση των αλκαλικων αποβλητων των βιομηχανιων διελασης αλουμινιου προς παραγωγη χρησιμων κροκιδωτικων

Info

Publication number: GR1009539B
Application number: GR20180100149A
Authority: GR
Inventors: Νικολαος Κωνσταντινου Νταϊλιανης
Original assignee: Νικολαος Κωνσταντινου Νταϊλιανης
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-06-03
Also published as: EP3564187A2; EP3564187A3

Abstract

Μια συνολική μέθοδο ανακύκλωσης, οικονομικά βελτιστοποιημένη, απλή στην εφαρμογή και με τον απλούστερο εξοπλισμό. Τα αλκαλικά απόβλητα των βιομηχανιών διέλασης (πλύση μητρών Αλουμινίου, διάβρωσης επιφάνειας Αλουμινίου), οποιασδήποτε συγκέντρωσης συλλέγονται και αποθηκεύονται, όπως και η λάσπη υδροξειδίου Αλουμινίου που έχει σχηματιστεί στα διάφορα στάδια αποκομιδής και επεξεργασίας, όπως και αυτή που προκύπτει από τις μονάδες ανάκτησης σόδας Αλουμίνας. Κατόπιν τα διαλύματα, κατά φθίνουσα σειρά προτίμησης I) αναμιγνύονται προς κατάλληλες συγκεντρώσεις ΑΙ και NaOH, II) Αντιδρούν σε ανοιχτές θερμαινόμενες δεξαμενές με υπολογισμένες ποσότητες της λάσπης Αλουμίνας, IIΙ) Αντιδρούν σε ανοικτές δεξαμενές με υπολογισμένες ποσότητες scrap ΑΙ των ίδιων ή άλλων εργοστασίων και τελικά αφού διαυγάσουν, φιλτράρονται και συσκευάζονται, σαν προϊόντα διαλύματα Αργιλικού Νατρίου, όλων των δυνατών συγκεντρώσεων, για χρήση τους σαν κατάλληλο αλκαλικό κροκιδωτικό αποβλήτων με όξινο και υπόξινο pΗ και σαν επιταχυντή πήξης σκυροδέματος. Η μέθοδος είναι οικονομικά βελτιστοποιημένη και δεν παράγει παραπροϊόντα ή απόβλητα.

Description

ΜΕΘΟΔΟΣ ΚΑΙ ΑΠΛΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΤΩΝ

ΑΛΚΑΛΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ ΔΙΕΛΑΣΗΣ

ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ ΠΡΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΧΡΗΣΙΜΩΝ ΚΡΟΚΙΔΩΤΙΚΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΣΤΑΘΜΗ ΤΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ

Η βιομηχανία διέλασης και ανοδίωσης Αλουμινίου, παράγει μεγάλο όγκο επικίνδυνων αλκαλικών αποβλήτων σε διάφορες συγκεντρώσεις και μορφές. Ένα ρεύμα ισχυρά αλκαλικών αποβλήτων από την διαδικασία καθαρισμού των μητρών διέλασης που γίνεται μέσα σε ισχυρό διάλυμα καυστικής σόδας. Το ρεύμα αυτό περιέχει μια συγκέντρωση καυστικής σόδας 15-25% w/w και μια συγκέντρωση σε διαλυμένο Αλουμίνιο σε μορφή τρισθενών ιόντων της τάξης από 3% έως 9% w/w. Ταυτόχρονα από τα μπάνια ανοδίωσης, όσον αφορά την αλκαλική διάβρωση της επιφάνειας του Αλουμινίου, παράγεται επίσης παρόμοιο διάλυμα με χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Και τα δυο διαλύματα, περιέχουν ή προκύπτει σχεδόν πάντα αδιάλυτη Αλουμίνα (τριυδροξείδιο του Αλουμινίου) η οποία καθιζάνει στους χώρους - δεξαμενές συγκέντρωσης διαχείρισης του αποβλήτου.

Μέσα στις διάφορες μεθόδους που έχουν προταθεί για την διαχείριση, εκμετάλλευση με ανακύκλωση αυτών των αποβλήτων βρίσκουμε:

Μέθοδο ανάκτησης Σόδας (και επαναχρησιμοποίησής της) και Αλουμίνας [Craig J. Brown, Plating & Surface Finishing, 1982 και P. Tansens, et al., Journal of Hazardous Materials, 2011 ]

Μέθοδο χρησιμοποίησης των αλκαλικών διαλυμάτων για την παραγωγή ζεολίθων [ Dufour J, et al., 2001]

Μέθοδος εξουδετέρωσης και χρησιμοποίησης της λάσπης της Αλουμίνας για παραγωγή Υδροταλκίτη, Downsonite ή κεραμικών προϊόντων [Alvarez -Ayuso and Nugteren, 2004, 2005]

Μέθοδος ανακύκλωσης των αλκαλικών αποβλήτων με χρήση του ίδιου εξοπλισμού πλύσης των μητρών Αλουμινίου που πετυχαίνει ταυτόχρονα εξοικονόμηση καυστικής σόδας, για την παραγωγή κροκιδωτικού Αργιλικού Νατρίου [Ν. Νταϊλιάνης, GR 20090100427, 2009]

Η διαχείριση αυτών των αποβλήτων με την χρήση του τελευταίου Δ.Ε., τα τελευταία 4 χρόνια, έδειξε την παρουσία ενός βασικού προβλήματος. Αυτό είναι ότι τα εργοστάσια διέλασης Αλουμινίου αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην ακριβή εφαρμογή της προτεινόμενης μεθόδου (GR 20090100427). Υπάρχουν πολλές περιπτώσεις που για διάφορους λόγους (τεχνικούς- λειτουργικούς ή λόγους εξοικονόμησης χρόνου) παράγονται αραιά διαλύματα, όσον αφορά την Σόδα ή το Αλουμίνιο ή και τα δύο. Επιπροσθέτως στην ίδια περιοχή (π.χ. Ελλαδικός χώρος ή/ και Βαλκανικός χώρος) μπορεί κάποια εργοστάσια να εφαρμόζουν την πρώτη προ αναφερθείσα μέθοδο ανάκτησης σόδας/ Αλουμίνας η οποία παράγει ποσότητες Αλουμίνας που διατίθεται δύσκολα προς εκμετάλλευση.

Άλλη μια πραγματικότητα είναι ότι σε δεξαμενές αποθήκευσης, μεταφοράς και διαχείρισης αυτών των διαλυμάτων, παρατηρείται εξαιρετικά συχνά ο σχηματισμός σκληρού ή μαλακού ιζήματος Αλουμίνας και αποτελεί πρόβλημα ο διαχωρισμός και η παραπέρα εκμετάλλευσή του όπως και του υπερκείμενου διαλύματος.

Αυτά τα δυο προβλήματα έρχεται να επιλύσει το παρόν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που αποτελεί μια ολοκληρωμένη και οικονομικά βελτιστοποιημένη πρόταση, για όλες τις περιπτώσεις αλκαλικών αποβλήτων που προκύπτουν από τις βιομηχανίες διέλασης, ανοδίωσης Αλουμινίου.

Στο παρόν Δ.Ε. προτείνεται η συλλογή όλων των αλκαλικών αποβλήτων, όπως παράγονται, είτε ακολουθείται μια μέθοδο εξοικονόμησης σόδας και συμπύκνωσης του αποβλήτου (GR 20090100427), είτε όχι. Είτε τα διαλύματα είναι πυκνά είτε αραιά. Συλλέγονται όχι μόνο τα υγρά αλλά και τα στερεά υπολείμματα της Αλουμίνας που σχηματίζονται στις διάφορες διεργασίες που προαναφέρθηκαν. Συλλέγεται και η Αλουμίνα που προκύπτει από τις βιομηχανίες διέλασης ή/και ανοδίωσης που ακολουθούν μια μέθοδο ανάκτησης σόδας και αλουμίνας και οδηγούνται για την παραγωγή διαφόρων πυκνοτήτων σε Α1 και NaOH διαλυμάτων Αργιλικού Νατρίου εμπορικής συγκέντρωσης ή αραιότερων, ανάλογα με την περίπτωση- απαίτηση χρήσης. Επίσης προτείνεται και η δυνατότητα παραγωγής διαλύματος Θειικού Αργιλίου και PAS (poly Aluminium Sulfate) από τα ιζήματα Αλουμίνας ή ανακτημένης Αλουμίνας, όταν αυτά συλλέγονται σε ποσότητες που ξεπερνούν τις διαθέσιμες ποσότητες υγρών αλκαλικών αποβλήτων

Η καινοτομία της μεθόδου έγκειται στην δυνατότητα που εισάγει να ανακυκλωθούν με πολύ οικονομικό τρόπο και με μηδενικά ρεύματα παραπροϊόντων αποβλήτων κατά την εφαρμογή της, υγρά (αραιά και πυκνά διαλύματα) αλκαλικών αποβλήτων και στερεών αποβλήτων Αλουμίνας (ιζήματα, ανακυκλωμένη Αλουμίνα, κλπ) από όλα τα εργοστάσια διέλασης και να παραχθούν χρήσιμα προϊόντα με μια απλή μέθοδο και απλό εξοπλισμό παραγωγής. Η παρούσα μέθοδος αποφεύγει αν και μπορεί να χρησιμοποιήσει την χρήση μεθόδων εξάτμισης- συμπύκνωσης των διαλυμάτων (ενεργοβόρα), την χρήση μεθόδων εξουδετέρωσης της σόδας και ανάκτησής της κατόπιν, όπως και της Αλουμίνας, με περίπλοκες μεθόδους και εξοπλισμό που παράγει μεγάλους όγκους παραπροϊόντων που απαιτούν παραπέρα μέριμνα για επεξεργασία ή διάθεση. Δεν δημιουργεί απόβλητα ρεύματα. Αξιοποιεί όλων των τύπων και πυκνοτήτων αλκαλικά ρεύματα από τις μονάδες διέλασης -αλκαλικής πλύσης των μητρών και ρευμάτων αποβλήτων από τα αλκαλικά μπάνια ανοδίωσης καθώς και τα σχηματιζόμενα ιζήματα τρι-υδροξειδίου του Αλουμινίου καθώς και του τρι-υδροξειδίου του Αλουμινίου που παράγεται από μονάδες που χρησιμοποιούν μια μέθοδο ανάκτησης Σόδας/ Αλουμίνας. Επίσης μπορεί να παράγει όλες τις επιθυμητές ή απαιτούμενες από την αγορά συγκεντρώσεις προϊόντων διαλυμάτων Αργιλικού Νατρίου. Το προϊόν Αργιλικό Νάτριο, βρίσκει προνομιακή εφαρμογή σαν αλκαλικό κροκιδωτικό σε βιολογικούς καθαρισμούς όξινων και υπόξινων αποβλήτων και ειδικότερα σε απόβλητα Τυροκομείων, Βυρσοδεψείων, σπορελαιουργείων, επιμεταλωτηρείων, γαλβανιστηρείων, κ.α., καθώς και σαν επιταχυντής πήξης και anti- rebound agent του σκυροδέματος.

ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ

ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ

Τα αλκαλικά απόβλητα οποιοσδήποτε συγκέντρωσης συλλέγονται και αποθηκεύονται στις δεξαμενές (2, σχήμα1), αραιού αλκαλικού αποβλήτου. Η λάσπη υδροξειδίου Αλουμινίου που έχει σχηματιστεί στα διάφορα στάδια επεξεργασίας, όπως και αυτή που προκύπτει από μονάδες ανάκτησης σόδας Αλουμίνας αποθηκεύεται στη Δεξαμενή λάσπης Αλουμίνας (1, σχήμα 1).

Ανάλογα με την πυκνότητα των αραιών διαλυμάτων αποβλήτου, την διαθεσιμότητα αποβλήτων λάσπης Αλουμίνας και την πυκνότητα των προϊόντων που θέλουμε να παρασκευάσουμε, επιλέγουμε μια από τις τρεις παρακάτω διαδικασίες ή έναν συνδυασμό των δύο ή και των τριών με σειρά προτίμησης από την 1 προς την 3.

Διαδικασία 1:

Ανάμιξη ανακτηθέντων Διαλυμάτων αλκαλικών αποβλήτων

Στην πρώτη περίπτωση- διαδικασία κάνουμε κατάλληλες αναμίξεις διαλυμάτων που έχουν παραληφθεί από τις διάφορες βιομηχανίες Αλουμνίου ώστε να επιτευχθεί ο στόχος του προϊόντος σε Α1 και NaOH. Αυτή η τεχνική, συνήθως λειτουργεί για την παραγωγή σχετικά αραιών διαλυμάτων που ταιριάζουν σε πελάτες- αποδέκτες, κοντινών αποστάσεων μεταφοράς του προϊόντος και όπου η αναλογία Α1 και NaOH που μπορεί να επιτευχθεί μόνο με κατάλληλες αναμίξεις είναι η επιθυμητή. Το πρώτο (συγκέντρωση Α1) αφορά την κροκιδωτική ικανότητα και το δεύτερο (συγκέντρωση NaOH) την ικανότητα εξουδετέρωσης οξύτητας και διόρθωσης του όξινου pH- οξύτητας των αποβλήτων.

Διαδικασία 2:

Ενσωμάτωση λάσπης Αλουμίνας και εμπλουτισμός σε Αλουμίνα των διαλυμάτων αλκαλικών αποβλήτων

Στην δεύτερη περίπτωση, προσθέτουμε σε κατάλληλη ποσότητα επιλεγμένου αραιού διαλύματος (σε Α1 και NaOH, που μπορεί να προέρχεται και από την διαδικασία 1), υπολογισμένη ποσότητα λάσπης τρι-υδροξειδίου του Αλουμινίου που έχουμε συλλέξει από διάφορες βιομηχανίες διέλασης Αλουμινίου, προς ανακύκλωση. Αν απαιτείται προστίθεται προϋπολογισμένη μικρή ποσότητα NaOH (διάλυμα 50%). Το μίγμα θερμαίνεται υπό ανάδευση σε μονωμένο καζάνι - αντιδραστήρα (3, σχήμα 1), στην θερμοκρασία βρασμού του (από 105 - 110 °C, ανάλογα με την περιεκτικότητα του) για 2 hr, και ακολούθως, χωρίς θέρμανση, κρατώντας την υψηλή θερμοκρασία συνεχίζουμε την ανάδευση για άλλες 4-8 hr. Ακολούθως το διάλυμα οδηγείτε σε δεξαμενή καθίζησης (5, σχήμα 1) των αδιάλυτων (κυρίως οξείδια του Σιδήρου και άλλων μετάλλων, τα οποία απομακρύνονται μετά την καθίζηση). Το διαυγές διάλυμα φιλτράρεται εν’ θερμώ στο φίλτρο (6, σχήμα 1) και αποθηκεύεται σε δεξαμενή/ες έτοιμου προϊόντος. Με αυτή την τεχνική, επιτυγχάνονται διαλύματα σχεδόν κάθε συγκέντρωσης και αναλογίας σε Α1 και NaOH, κατάλληλα για τους περισσότερους πελάτες- αποδέκτες, του επιπέδου συγκεντρώσεων Α1 έως 10%, NaOH έως 25%.

Η ενσωμάτωση της λάσπης τρι-υδροξειδίου του αλουμινίου στην ελεύθερη καυστική σόδα γίνεται σχεδόν ποσοτικά σε αυτές τις συνθήκες και αν χρησιμοποιηθεί περίσσεια λάσπης (για λόγους ταχύτητας της αντίδρασης) τότε αυτή αφήνεται να καθιζήσει στο καζάνι - αντιδραστήρα (1, σχήμα 1) για % - 1 ώρα και να είναι διαθέσιμη για επόμενο κύκλο παραγωγής. Η αντίδραση ενσωμάτωση της λάσπης Αλουμίνας στην ελεύθερη καυστική σόδα του διαλύματος δίνεται από την παρακάτω αντίδραση:

ΝαΟΗ Α1(ΟΗ)3Na.Al.(OH)4(aq) (αργιλικό Νάτριο)

Διαδικασία 3:

Ενσωμάτωση Αλουμινίου και εμπλουτισμός σε Αλουμίνιο με διάβρωση scrap Αλουμινίου μέσα σε θερμά μπάνια των διαλυμάτων αλκαλικών αποβλήτων

Στην τρίτη διαδικασία- περίπτωση, όταν απαιτούνται πυκνά ή πολύ πυκνά διαλύματα (Α1 έως 12,5% και NaOH έως 25%) και δεν υπάρχει σε διαθεσιμότητα πυκνό αρχικό απόβλητο σε Α1 ή/και NaOH, ή οι αναγκαίες ποσότητες λάσπης τριυδροξειδίου του Αλουμινίου ή η τεχνική της περίπτωσης 2 δεν επαρκεί για να επιτύχει την πυκνότητα- στόχο του προϊόντος, επιλεγμένη ποσότητα διαλύματος (είτε όπως συλλέχτηκε, είτε όπως προέκυψε από ανάμιξη αποβλήτων διαφόρων συγκεντρώσεων, είτε όπως παράχθηκε με την μέθοδο της άνω περιγραφείσας ως διαδικασίας 2), οδηγείτε στο ανοικτό καζάνι- αντιδραστήρα (4, σχήμα 1) όπου είναι τοποθετημένες ποσότητες scrap μεταλλικού Αλουμινίου (συνήθως υπολείμματα που παράγονται από τις πρέσες διέλασης ή τεμάχια Αλουμινίου που αποκολλώνται από τις μήτρες των πρεσών διέλασης κατά την πλύση τους, των ίδιων βιομηχανιών διέλασης Αλουμινίου). Αν απαιτείται προστίθεται μικρή προϋπολογισμένη ποσότητα NaOH (διάλυμα 50%). Η διάβρωση του Αλουμινίου και η ενσωμάτωσή του στο διάλυμα γίνεται ταχύτατα και ποσοτικά, η διαδικασία είναι έντονα εξώθερμη (μπορεί να απαιτηθεί κατά περίπτωση και ψύξη του, 5 °C, κάτω από το σημείο βρασμού του). Για λόγους ταχύτητας και μη σχηματισμού ιζημάτων Αλουμίνας κατά την διάλυση του Αλουμινίου στην ελεύθερη καυστική σόδα του διαλύματος, μπορούμε να θερμάνουμε αρχικά το διάλυμα στους 70-80 °C. Ταυτόχρονα από την διαδικασία παράγεται και απάγεται συνεχώς αέριο Η2το οποίο μπορεί να καίγεται ή να χρησιμοποιείται για ηλεκτροπαραγωγή σε κελιά Υδρογόνου. Η αντίδραση ενσωμάτωσης του Α1 στην ελεύθερη καυστική σόδα συμβαίνει ποσοτικά για όσο Αλουμίνιο διαβρώνεται. Συνήθως χρησιμοποιείτε περίσσεια Αλουμινίου για λόγους ταχύτητας ολοκλήρωσης της αντίδρασης. Η αντίδραση διάβρωσης είναι η ακόλουθη:

2 Α1° 2 NaOH 6 Η2O → 2 Al.Na.(OH)4+ 3 Η2 (g)

Ακολούθως το διάλυμα οδηγείτε σε δεξαμενή καθίζησης (5, σχήμα 1) των αδιάλυτων (κυρίως οξείδια του Σιδήρου και άλλων μετάλλων, τα οποία απομακρύνονται μετά την καθίζηση). Το διαυγές διάλυμα φιλτράρεται εν’ θερμώ στο φίλτρο (6, σχήμα 1) και αποθηκεύεται σε δεξαμενή/ες έτοιμου προϊόντος.

Διαδικασία 4:

Παραγωγή διαλύματος Θειικού Αργιλίου (έως 4% σε A1) με την προσθήκη της ενδεχόμενης περίσσειας λάσπης Τρι-υδροξειδίου του αλουμινίου σε θερμό διάλυμα Θειικού οξέος

Τέλος, σαν μια τέταρτη διαδικασία- δυνατότητα, αν υπάρχει μεγάλη διαθεσιμότητα λάσπης Αλουμίνας ή ανακτημένης Αλουμίνας σε συνδυασμό με μικρή διαθεσιμότητα αλκαλικού διαλύματος αποβλήτου (σπάνια περίπτωση), τότε μπορεί να παραχθεί διάλυμα Θειικού Αργιλίου (έως 4 % σε Α1), για χρήση του ως κροκιδωτικό βιολογικών καθαρισμών, με επίδραση κατάλληλης ποσότητας διαλύματος Θειικού οξέος στην Αλουμίνα (ή/ και στο scrap του Αλουμνίου). Η αντίδραση μπορεί να γίνετε σε ανοιχτή, πολυεστερική (ή από άλλο οξύμαχο υλικό), αναδευόμενη και θερμαινόμενη δεξαμενή, στους 80- 110 °C, χρόνος αντίδρασης 4-16 hr και ακολούθως καθίζηση της ενδεχόμενης περίσσειας Αλουμίνας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και φιλτράρισμα του προϊόντος διαλύματος. Επίσης το προϊόν διάλυμα Θειικού Αργιλίου (έως 4 % σε Α1), μπορεί να δώσει με μια γνωστή τεχνική [π.χ. CN 101279756], με επίδραση πυκνού Αργιλικού Νατρίου προϊόντα κροκιδωτικών όπως PAS (Polyaluminium Sulfate, έως 5,5% Α1). Και σε αυτή την τέταρτη περίπτωση- πρόταση, σε συνδυασμό πάντα με τις τρεις προαναφερθείσες, δεν περιλαμβάνεται πουθενά ο διαχωρισμός ρευμάτων, η δημιουργία παράπλευρων ρευμάτων παραπροϊόντων - αποβλήτων, η ενεργοβόρα συμπύκνωση με εξάτμιση και δεν απαιτείται ειδικός, περίπλοκος και ακριβός εξοπλισμός.

Στον παρακάτω πίνακα 1, δίνεται ως γενικό παράδειγμα ένα υπολογιστικό φύλλο που δύναται να υπολογίζει τις τελικές συγκεντρώσεις του προϊόντος διαλύματος Αργιλικού Νατρίου για οποιαδήποτε από τις περιπτώσεις- διαδικασίες 1,2,3 ή οποιονδήποτε συνδυασμό αυτών των διαδικασιών- περιπτώσεων, με σφάλμα έως -5%, ώστε να επιτυγχάνεται προϊόν στη επιθυμητή συγκέντρωση σε Α1 και NaOH, με τον βέλτιστο τεχνικά (διαθεσιμότητα αποβλήτων διαφόρων συγκεντρώσεων, λάσπης τρι-υδροξειδίου του Αλουμινίου και Scrap Αλουμινίου) και οικονομικά τρόπο (κατά φθίνουσα σειρά προτίμησης όσον αφορά την οικονομικότητα της μεθόδου: Διαδικασία 1→ Διαδικασία 2 Διαδικασία 3).

Πίνακας 1.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ ΜΙΓΜΑΤΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΑΡΓΙΛΙΚΟΥ ΝΑΤΡΙΟΥ ΚΑΥΣΤΙΚΗ ΣΟΔΑ ΛΑΣΠΗ ΑΛΟΥΜΙΝΑΣ+ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ

1. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυμα 1

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml % w/w % w/w Kgr

1250

2. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυμα 2

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml % w/w % w/w Kgr

690

3. Καυστική Σόδα 50%

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ

% w/w % w/w Kgr

0 50 300

4. Λάσπη Αλουμίνας (πυκνό ιζημα)

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

gr/ml % w/w % w/w Kgr

1,5 17,5 5 750

5. Προσθήκη Αλουμινίου (Scrap)

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml % w/w % w/w Kgr

2,7 100 0 40.5

Τελικά Χαρακτηριστικά Miγματος 1+2+3+4

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml % w/w % w/w Kgr

2200 1.38 9.1 18.2 3030.5

* Δίνετε τα στοιχεία στα Γκρι πεδία και παίρνετε τα αποτελέσματα στα υπογραμμισμένα πεδία

** Γενικά, όταν 2* %AI < % NaOH, τότε το διάλυμα αναμένεται να είναι σταθερό και είναι αποδεκτό

1 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ

Παράδειγμα 1.

Υπάρχουν διαθέσιμα δυο αραιά διαλύματα αλκαλικών αποβλήτων από δυο βιομηχανίες διέλασης Αλουμινίου, περιεκτικότητας: Εργοστάσιο 1- Διάλυμα 1: 20% w/w σε NaOH και 5% w/w σε Α1. Εργοστάσιο 2 -Διάλυμα 2: 25% w/w σε NaOH και 3,8 % w/w σε Α1 όπως και Λάσπη Αλουμίνας από ένα τρίτο Εργοστάσιο διέλασης Αλουμινίου, Εργοστάσιο 3 - Λάσπη Αλουμίνας: 5% w/w σε NaOH και 17,5% w/w σε Α1 (σε μορφή Α1(ΟΗ)3, 50% w/w). Στον αντιδραστήρα 3, του σχήματος 1, οδηγούνται 2000 It διαλύματος 1, 2000 lt διαλύματος 2 και 1000 lt λάσπης Αλουμίνας εργοστασίου 3. Το μίγμα θερμαίνεται υπό ανάδευση στον βρασμό (108 °C) και κατόπιν σταματάει η θέρμανση και αφήνεται υπό ανάδευση για 8 ώρες. Η θερμοκρασία πέφτει στους 90 °C. Το τελικό μίγμα αφήνεται 4 hr σε καθίζηση και το υπερκείμενο διαυγές προϊόν, φιλτράρεται και συσκευάζεται. Τα χαρακτηριστικά του προϊόντος είναι, 6752 Kg, % A1 w/w : 7.3, % NaOH w/w : 18.6, πυκνότητα = 1,35 gr/ml. Το προϊόν χρησιμοποιήθηκε σαν αλκαλικό κροκιδωτικό σε απόβλητα τυροκομείου, με pH αποβλήτων 5.3, σε δόσεις 500 ppm, απομακρύνοντας στο DAF το 100% της οξύτητας και πάνω από το 90% του φορτίου των πρωτεϊνών και λιπών των αποβλήτων.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΟΣ 1.

1. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυμα 1

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

lt gr/ml % w/w % w/w Kgr

2600

2. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυμα 2

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

lt gr/ml % w/w % w/w Kgr

2652

4. Λάσπη Aλουμινας (πυκνό ιζημα)

ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

gr/ml % w/w % w/w Kgr

1,5 17,5 5 1500

Τελικά Χαρακτηριστικά Mιγματος 1+2+4

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

lt gr/ml % w/w % w/w Kgr

5000 1.35 7.3 18.6 6752

Παράδειγμα 2.

Υπάρχουν διαθέσιμα δυο αραιά διαλύματα αλκαλικών αποβλήτων από δυο βιομηχανίες διέλασης Αλουμινίου, περιεκτικότητας: Εργοστάσιο 1- Διάλυμα 1: 20% w/w σε NaOH και 4% w/w σε Αl. Εργοστάσιο 2 -Διάλυμα 2: 18 % w/w σε NaOH και 7 % w/w σε Αl όπως και Λάσπη Αλουμίνας από ένα τρίτο Εργοστάσιο διέλασης Αλουμινίου, Εργοστάσιο 3 - Λάσπη Αλουμίνας: 5% w/w σε NaOH και 17,5% w/w σε ΑΙ (σε μορφή Α1(ΟΗ)3, 50.5 % w/w). Στον αντιδραστήρα 3, του σχήματος 1, οδηγούνται 1000 It διαλύματος 1, 3000 lt διαλύματος 2 και 800 It λάσπης Αλουμίνας εργοστασίου 3. Το μίγμα θερμαίνεται υπό ανάδευση στον βρασμό (109 °C) και κατόπιν σταματάει η θέρμανση και αφήνεται υπό ανάδευση για 8 ώρες. Η θερμοκρασία πέφτει στους 90 °C. Το τελικό μίγμα αφήνεται 4 hr σε καθίζηση και το υπερκείμενο διαυγές προϊόν, φιλτράρεται και συσκευάζεται. Τα χαρακτηριστικά του προϊόντος είναι, 6440 Kg, % Αl w/w : 8.4, % NaOH w/w : 16, πυκνότητα = 1.34 gr/ml. Το προϊόν χρησιμοποιήθηκε σαν αλκαλικό κροκιδωτικό σε απόβλητα τυροκομείου, με pH αποβλήτων 5.6, σε δόσεις 400 ppm, απομακρύνοντας στο DAF το 100% της οξύτητας και πάνω από το 90% του φορτίου των πρωτεϊνών και λιπών των αποβλήτων.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΟΣ 2.

1. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυαα 1

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

lt gr/ml % w/w % w/w Kgr

1280

2. Aργιλικο Νάτριο, Διάλυμα 2

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

lt gr/ml % w/w % w/w Kgr

3960

4. Λάσπη Αλουμίνας (πυκνό ιζημα)

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

gr/ml % w/w % w/w Kgr

1,5 17,5 5 1200

Τελικά Χαρακτηριστικά Mιγματος 1+2+4

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Αl % NaOH ΜΑΖΑ

lt gr/ml % w/w % w/w Kgr

4800 1,34 8.4 16.0 6440

Παράδειγμα 3.

Υπάρχουν διαθέσιμα δυο αραιά διαλύματα αλκαλικών αποβλήτων από δυο βιομηχανίες διέλασης Αλουμινίου, περιεκτικότητας: Εργοστάσιο 1- Διάλυμα 1: 20% w/w σε NaOH και 4% w/w σε Α1. Εργοστάσιο 2 -Διάλυμα 2: 18 % w/w σε NaOH και 7 % w/w σε Α1 όπως και Λάσπη Αλουμίνας από ένα τρίτο Εργοστάσιο διέλασης Αλουμινίου, Εργοστάσιο 3 - Λάσπη Αλουμίνας: 5% w/w σε NaOH και 17,5% w/w σε Α1 (σε μορφή Α1(ΟΗ)3, 50.5 % w/w). Στον αντιδραστήρα 3, του σχήματος 1, οδηγούνται 1000 It διαλύματος 1, 3000 It διαλύματος 2, 500 It εμπορικού διαλύματος NaOH 50% w/w, και 800 It λάσπης Αλουμίνας εργοστασίου 3. Το μίγμα θερμαίνεται υπό ανάδευση στον βρασμό (109 °C) και κατόπιν σταματάει η θέρμανση και αφήνεται υπό ανάδευση για 8 ώρες. Η θερμοκρασία πέφτει στους 90 °C. Το τελικό μίγμα αφήνεται 4 hr σε καθίζηση και το υπερκείμενο διαυγές προϊόν οδηγείται στον αντιδραστήρα 4, του σχήματος 1, όπου υπάρχει περίσσεια μεταλλικού scrap Αλουμινίου (150 It). Αφήνεται να αντιδράσει για 1 hr, σε θερμοκρασία βρασμού (1 10 °C) διαλύοντας 70 λίτρα Αλουμινίου. Το διάλυμα οδηγείται στην τελική δεξαμενή καθίζησης 5, του σχήματος 1, όπου και διαυγάζει εν’ θερμώ για 4 hr. Κατόπιν αντλείται, φιλτράρεται και συσκευάζεται. Τα χαρακτηριστικά του προϊόντος είναι, 7379 Kg, % A1 w/w : 9.9, % NaOH w/w : 19, πυκνότητα = 1.39 gr/ml. Το προϊόν χρησιμοποιήθηκε σαν αλκαλικό κροκιδωτικό σε απόβλητα Βυρσοδεψείου, με pH αποβλήτων 5.0, σε δόσεις 700 ppm, απομακρύνοντας στο DAF το 100% της οξύτητας και πάνω από το 90% του φορτίου των πρωτεϊνών και λιπών των αποβλήτων.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΟΣ 3.

1. Αργιλικό Νάτριο. Διάλυμα 1

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

%

It gr/ml _ w/w % w/w Kgr

_ 1280

2. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυμα 2

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

%

It gr/ml w/w % w/w Kgr

_ 3960

3. Καυστική Σόδα 50%

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml w/w % w/w Kgr

1,5 0 50 750

4. Λάσπη Aλουμινας (πυκνό ιζημα)

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ

%

lt gr/ml w/w % w/w Kgr

1,5 17*5 5 1200

5. Προσθήκη Αλουμινιου (Scrap)

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml w/w % w/w Kgr

2,7 100 0 189

Τελικά Χαρακτηριστικά Mιγματος 1+2+3+4+5

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ

%

It gr/ml w/w % w/w Kgr

5300 1.39 9.9 19.0 7379

Παράδειγμα 4.

Υπάρχει διαθέσιμο αραιό διάλυμα αλκαλικού αποβλήτου από μιά βιομηχανία διέλασης Αλουμινίου, περιεκτικότητας: Εργοστάσιο 1- Διάλυμα 1: 25% w/w σε NaOH και 6% w/w σε Α1, όπως και Λάσπη Αλουμίνας από ένα δεύτερο Εργοστάσιο διέλασης Αλουμινίου, Εργοστάσιο 2 - Λάσπη Αλουμίνας: 5% w/w σε NaOH και 17,5% w/w σε Α1 (σε μορφή Α1(ΟΗ)3, 50.5 % w/w). Στον αντιδραστήρα 3, του σχήματος 1, οδηγούνται 3000 lt διαλύματος 1, 800 It εμπορικού διαλύματος NaOH 50% w/w, και 1000 lt λάσπης Αλουμίνας εργοστασίου 2. Το μίγμα θερμαίνεται υπό ανάδευση στον βρασμό (110 °C) και κατόπιν σταματάει η θέρμανση και αφήνεται υπό ανάδευση για 8 ώρες. Η θερμοκρασία πέφτει στους 90 °C. Το τελικό μίγμα αφήνεται 4 hr σε καθίζηση και το υπερκείμενο διαυγές προϊόν οδηγείται στον αντιδραστήρα 4, του σχήματος 1, όπου υπάρχει περίσσεια μεταλλικού scrap Αλουμινίου (200 lt). Αφήνεται να αντιδράσει για 2 hr, σε θερμοκρασία βρασμού (112 °C) διαλύοντας 140 λίτρα Αλουμινίου. Το διάλυμα οδηγείται στην τελική δεξαμενή καθίζησης 5, του σχήματος 1, όπου και διαυγάζει εν’ θερμώ για 8 hr. Κατόπιν αντλείται, φιλτράρεται και συσκευάζεται. Τα χαρακτηριστικά του προϊόντος είναι, 7188 Kg, % Α1 w/w : 12.3, % NaOH w/w : 23.7, πυκνότητα = 1.50 gr/ml. Το προϊόν χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία σαν πρόσθετο επιταχυντή πήξης και anti- rebound agent εκτοξευόμενου σκυροδέματος.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΟΣ 4.

1. Αργιλικό Νάτριο, Διάλυμα 1

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % ΑΙ % NaOH ΜΑΖΑ %

It gr/ml w/w % w/w Kgr

4110

3. Καυστική Σόδα 50%

ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ

It gr/ml w/w % w/w Kgr 1,5 0 50 1200

4. Λάσπη Aλουμινας (πυκνό ιζημα) ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ %

It gr/ml w/w % w/w Kgr 1,5 17,5 5 1500

5. Προσθήκη Aλουμινιου (Scrap) ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ %

It gr/ml w/w % w/w Kgr 2,7 100 0 378

Τελικά Χαρακτηριστικά Mιγματος 1+3+4+5 ΟΓΚΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ % Al % NaOH ΜΑΖΑ %

It gr/ml w/w % w/w Kgr 4800 1.50 12.3 23.7 7188

Claims

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

1. Μια συνολική, χωρίς διαχωρισμό ρευμάτων και παραγωγή παραπροϊόντων, μέθοδο ανακύκλωσης των αραιών και πυκνών αλκαλικών μπάνιων ανοδίωσης και πλύσης των μητρών διέλασης Αλουμινίου, καθώς και των ιζημάτων Αλουμίνας (που παράγονται από τις ίδιες ή παρόμοιες βιομηχανίες), των βιομηχανιών διέλασης Αλουμινίου σύμφωνα με την οποία, παράγονται διαλύματα Αργιλικού Νατρίου διαφόρων ζητούμενων από την αγορά των κροκιδωτικών συγκεντρώσεων (Α1: από 2-12,8% w/w, NaOH: από 10% έως 35% w/w) κατά την οποία τα απόβλητα συλλέγονται και κατά φθίνουσα σειρά προτίμησης, 1) αναμιγνύονται ώστε να δώσουν κατάλληλες- επιθυμητές συγκεντρώσεις σε Α1 και ΝαΟΗ ή/και 2) θερμαίνονται υπό ανάδευση σε ανοικτούς αντιδραστήρες, στους 80-112 °C, 1-8 hr, με κατάλληλες ποσότητες λάσπης Αλουμίνας που ενσωματώνεται ποσοτικά ή εν’ μέρη στα διαλύματα ή/και 3) διαβρώνουν ποσοτικά ή εν’ μέρη, πρόσθετο scrap Α1, αν απαιτείται (στους 80-115 °C, 1-3 hr) ώστε να επιτευχθεί, μετά από καθίζηση των αδιάλυτων και φιλτράρισμα, η εκάστοτε ζητούμενη συγκέντρωση προϊόντος διαλύματος κροκιδωτικού Αργιλικού Νατρίου διαφόρων συγκεντρώσεων.

2. Τα προϊόντα, διαλύματα διαφόρων συγκεντρώσεων Αργιλικού Νατρίου, που προκύπτουν με την εφαρμογή της μεθόδου ανακύκλωσης όπως περιγράφτηκε στην αξίωση 1, με συγκέντρωση σε Α1 από 2- 12.8% w/w και κατά προτίμηση από 4% - 9 % w/w και συγκέντρωση σε NaOH από 10- 35% w/w και κατά προτίμηση από 15% - 25% w/w.

3. Η χρήση των διαλυμάτων Αργιλικού Νατρίου όπως περιγράφονται στην αξίωση 2, που παράγονται με την μέθοδο ανακύκλωσης- ανάκτησης όπως περιγράφτηκε στην αξίωση 1, κυρίως σαν αλκαλικό κροκιδωτικό σε όξινα και υπόξινα απόβλητα Τυροκομείων, Βυρσοδεψείων, Σπορο-ελαιουργείων, Επιμεταλωτηρείων, Γαλβανιστηρείων, κ.α., καθώς και σαν επιταχυντής πήξης και «anti- rebound agent» του σκυροδέματος ή σε άλλες γνωστές χρήσεις τους.

4. Η παραπάνω μέθοδο ανακύκλωσης αλκαλικών αποβλήτων βιομηχανιών διέλασης Αλουμινίου, όπως περιγράφτηκε στην αξίωση 1, για την παραγωγή προϊόντων διαλυμάτων Αργιλικού Νατρίου με συγκέντρωση όπως περιγράφτηκε στην αξίωση 2 και χρήσεις όπως περιγράφτηκε στην αξίωση 3, με την υιοθέτηση ενός άλλου, καλά γνωστού τεχνολογικά εξοπλισμού, για την εκτέλεση των σχετικών αντιδράσεων, όπως η εκτέλεση των αντιδράσεων σε κλειστούς αντιδραστήρες πιέσεως CSTR ή αυλωτούς (PFR) αντιδραστήρες, ασυνεχούς, ημισυνεχούς ή συνεχούς λειτουργίας, για επίτευξη μεγαλύτερων θερμοκρασιών, έως 300 °C, και άρα μείωσης του χρόνου των αντιδράσεων, σε σχέση με τους απλούς, ανοιχτούς, ατμοσφαιρικούς αντιδραστήρες που προτείνονται στην αξίωση 1.

5. Η παραπάνω μέθοδος, με την επιπρόσθετη δυνατότητα σε οποιαδήποτε φάση, να συμπυκνώνονται τα διαλύματα σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις με εξάτμιση μέρους του νερού που περιέχουν ή στη συμπύκνωση τους μέσω της χρήσης μιας γνωστής μεθόδου ημιπερατών μεμβρανών.

6. Η παραπάνω μέθοδος όταν τα ιζήματα Αλουμίνας προέρχονται από μονάδες επεξεργασίας Αλουμινίου που εφαρμόζουν μεθόδους ανάκτησης Σόδας/ αλουμίνας ή όταν η αλουμίνα προμηθεύεται από άλλη γνωστή πηγή.

7. Η παραπάνω μέθοδος όταν το Μεταλλικό Αλουμίνιο προέρχεται από scrap που παράγουν οι ίδιες εταιρείες διέλασης ή από άλλη γνωστή πηγή.

8. Η παραπάνω μέθοδος παραγωγής αργιλικού νατρίου για χρήση του σαν ενδιάμεσο προϊόν σε μια άλλη τεχνολογικά γνωστή διαδικασία παραγωγής PAC, PACS, PAS, κ.α., με α' ύλες Χλωριούχο Αργίλιο ή Θειικό Αργίλιο, κ.λ.π.

9. Η παραπάνω διαδικασία ανακύκλωσης, όπως περιγράφτηκε στην αξίωση 1, κατά την οποία όταν τελικά υπάρχει μεγάλη διαθεσιμότητα λάσπης Αλουμίνας ή ανακτημένης Αλουμίνας σε συνδυασμό με μικρή διαθεσιμότητα αλκαλικού διαλύματος αποβλήτου, τότε γίνεται η αναγκαία προσθήκη σόδας καυστικής του εμπορίου στα υγρά αλκαλικά απόβλητα διατηρώντας την λογική της μεθόδου όπως προαναφέρθηκε στην αξίωση 1.