GR1010484B

GR1010484B - Method of chemical treatment of soda-containing mud from settlers, derived from the production of alumina from bauxite

Info

Publication number: GR1010484B
Application number: GR20220100506A
Authority: GR
Inventors: Σωκρατης Ιωαννη Αργυροπουλος
Original assignee: Σωκρατης Ιωαννη Αργυροπουλος
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2023-06-12

Abstract

A method of treatment of a soda-containing mud is provided, the mud being produced during the production of alumina from bauxite, as well as of other industrial, physicochemical muds of similar composition, so that these become Non-Hazardous Wastes according to the legislation. The specific method solves the problem of handling of soda-containing muds from settlers and of other industrial physicochemical muds of similar composition, since the proposed treatment makes them Non-Hazardous and stabilized. The use of ionic fluids in the treatment of soda-containing mud allows alteration of the characteristics of the waste, since the factors determining its hazardous character, e.g. sodium concentration and high pH, are reduced, thereby solving the problem of waste handling, which is currently based on waste disposal in landfills.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Μέθοδος χημικής επεξεργασίας σοδούχας λάσπης καθιζητήρων, προερχόμενη από την παραγωγική διαδικασία αλουμίνας από βωξίτη. Τεχνικό πεδίο Method of chemical treatment of settling sludge from the production process of alumina from bauxite. Technical field

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με τη χημική επεξεργασία της σοδούχας λάσπης, που προκύπτει από τους καθιζητήρες, κατά την παραγωγική διαδικασία παραγωγής αλουμίνας από βωξίτη. Στη συγκεκριμένη εφεύρεση η επεξεργασία της σοδούχας λάσπης πραγματοποιείται με τη χρήση ιοντικών ρευστών. The present invention relates to the chemical treatment of the smelting sludge, resulting from the precipitators, during the production process of producing alumina from bauxite. In this particular invention, the treatment of the sludge is carried out using ionic liquids.

Υπάρχουαα Στάθμη Τεχνικής Existing Technical Level

Η σοδούχα λάσπη αποτελεί ένα απόβλητο, το οποίο παράγεται από την διαδικασία παραγωγής αλουμινίου, κατά το στάδιο παραγωγής αλουμίνας, από βωξίτη. Η τυπική σύσταση της σοδούχας λάσπης είναι η εξής: Fe2O337,10%, Αl2O313,20%, ΤiO24,20%, SiO26,80%, NaOH 21 ,60%, Διάφορα 17,10%. Κατά την επεξεργασία του βωξίτη για την παραγωγή αλουμίνας, παράγεται ερυθρά ιλύς, σαν απόβλητο, το οποίο πρέπει να διατεθεί. Η ερυθρά ιλύς λόγω της χρήσης υδροξειδίου του Νατρίου, κατά την κατεργασία του βωξίτη διαθέτει αρχικά υψηλή συγκέντρωση Νατρίου (Na) και το pH της είναι υψηλό (Ph > 12). Για το λόγο αυτό οδηγείται αρχικά σε καθιζητήρες ώστε με βαρυτομετρικό διαχωρισμό να διαχωριστεί η σοδούχα λάσπη από την ερυθρά ιλύ. Ο διαχωρισμός αυτός επιτυγχάνεται στους καθιζητήρες, καθώς το κλάσμα της σοδούχας λάσπης, λόγω του μεγαλύτερου μοριακού βάρους, καθιζάνει στον πυθμένα των καθιζητήρων, ενώ η υπόλοιπη ερυθρά ιλύς, διατηρείται σαν εναιώρημα σε αυτούς και οδηγείται, σε υγρή μορφή, προς πρέσες για την αφυδάτωσή της, απαλλαγμένη από το μεγαλύτερο μέρος του Καυστικού Νατρίου που περιέχει. Η σοδούχα λάσπη, που καθιζάνει στους καθιζητήρες είναι ένα στερεό απόβλητο, το οποίο συγκεντρώνεται στον πυθμένα των καθιζητήρων και απομακρύνεται από αυτούς, μετά από την πάροδο κάποιου χρόνου, όταν η ποσότητά της υπερβεί κάποια συγκεκριμένη τιμή σε αυτούς. Η σοδούχα λάσπη κατά την απομάκρυνσή της από τον καθιζητήρα, είναι ένα στερεό απόβλητο, χαμηλής υγρασίας, το οποίο διαθέτει σημαντικό ποσοστό Νατρίου και υψηλό pH. Για το λόγω αυτό το συγκεκριμένο απόβλητο χαρακτηρίζεται σαν Επικίνδυνο απόβλητο. Ο πιο διαδεδομένος τρόπος διαχείρισής της, σε παγκόσμιο επίπεδο, είναι η συλλογή της και η διάθεσή της σε Χώρους Υγειονομικής Ταφής Επικινδύνων Αποβλήτων (ΧΥΤΕΑ). Sludge is a waste produced by the aluminum production process, during the alumina production stage, from bauxite. The typical composition of the brewing sludge is as follows: Fe2O337.10%, Al2O313.20%, TiO24.20%, SiO26.80%, NaOH 21.60%, Miscellaneous 17.10%. During the processing of bauxite to produce alumina, red mud is produced as waste, which must be disposed of. Red mud due to the use of sodium hydroxide during bauxite processing initially has a high concentration of sodium (Na) and its pH is high (Ph > 12). For this reason, it is initially sent to sedimentation tanks so that, by gravimetric separation, the sewage sludge can be separated from the red sludge. This separation is achieved in the settling tanks, as the fraction of the sludge, due to its higher molecular weight, settles at the bottom of the settling tanks, while the rest of the red mud is kept as a suspension in them and is led, in liquid form, to presses for its dewatering , free from most of the Caustic Sodium it contains. The sludge that settles in the clarifiers is a solid waste, which accumulates at the bottom of the clarifiers and is removed from them, after some time has passed, when its quantity exceeds a certain value in them. The sewage sludge, when removed from the clarifier, is a solid waste, of low moisture, which has a significant percentage of Sodium and a high pH. For this reason, this specific waste is classified as Hazardous waste. The most widespread way of managing it, worldwide, is its collection and its disposal in Sanitary Hazardous Waste Landfills (LANDFILLS).

Η συγκεκριμένη διαχείριση της σοδούχας λάσπης, η οποία είναι η πλέον εφαρμοζόμενη τακτική σε παγκόσμιο επίπεδο, δεν αποτελεί έναν τρόπο μείωσης της επίπτωσης του συγκεκριμένου αποβλήτου στο περιβάλλον, τροποποιώντας της ιδιότητές του, αλλά μία διαδικασία ασφαλής διάθεσής του, χωρίς να μεταβάλλεται η επικινδυνότητά του. The specific management of sewage sludge, which is the most widely applied tactic worldwide, is not a way of reducing the impact of this specific waste on the environment by modifying its properties, but rather a process of its safe disposal, without changing its risk.

Με την προτεινόμενη μέθοδο επεξεργασίας της σοδούχας λάσπης, πραγματοποιείται αλλαγή των ιδιοτήτων της, ώστε μετά την επεξεργασία της, να μπορεί να χαρακτηριστεί σαν Μη Επικίνδυνο Απόβλητο, με αποτέλεσμα της ευκολότερη διαχείρισή της από τους παραγωγούς και τη μείωσή των επιπτώσεων της στο περιβάλλον. With the proposed method of treatment of the sludge, its properties are changed, so that after its treatment, it can be classified as Non-Hazardous Waste, resulting in easier management by the producers and the reduction of its impact on the environment.

Τα ιοντικά ρευστά αποτελούν μία ομάδα υλικών, των οποίων τα χαρακτηριστικά δίνουν τη δυνατότητα εφαρμογής τους, σε εξειδικευμένες εφαρμογές, με πολύ καλά αποτελέσματα. Τα ιοντικά ρευστά είναι μόρια, τα οποία αποτελούνται από ένα μεγάλου μεγέθους οργανικό κατιόν και ένα πολύ μικρότερου μεγέθους ανιόν, το οποίο μπορεί να είναι οργανικό ή ανόργανο. Η διαφορά των ιοντικών ρευστών, σε σχέση με τα άλατα, είναι ότι τα ιοντικά ρευστά δεν κρυσταλλώνονται εύκολα, λόγω της ογκώδους και ασύμμετρης δομής των κατιόντων τους. Οι σχεδόν άπειροι συνδυασμοί ανιόντων και κατιόντων, επιτρέπουν ευελιξία στις ιδιότητές τους. Γενικά, το ανιόν, επηρεάζει τη σταθερότητα του ιοντικού ρευστού στο νερό και στον αέρα, ενώ το κατιόν, είναι υπεύθυνο για τη θερμοκρασία τήξεως και τη διαλυτότητα. Έχει παρατηρηθεί ότι, όσο αυξάνεται το μέγεθος και η ασυμμετρία του κατιόντος, τόσο μειώνεται το σημείο τήξεως του ιοντικού ρευστού. Κατιόντα: Το κατιόν των ιοντικών ρευστών είναι συνήθως μια ογκώδης οργανική δομή με χαμηλή συμμετρία που δίνει άλατα με χαμηλό σημείο τήξεως. Η πλειοψηφία των ιοντικών ρευστών βασίζεται σε παράγωγα του ιμιδαζολίου (imidazolium), του πυριδινίου (pyridinium), του πυρρολιδινίου (pyrrolidinium) και των τεταρτοταγών αμμωνίου (quaternary ammonium) και φωσφονίου (quaternary phosphonium). Ionic fluids are a group of materials, whose characteristics enable their application, in specialized applications, with very good results. Ionic liquids are molecules that consist of a large organic cation and a much smaller anion, which can be organic or inorganic. The difference of ionic liquids, in relation to salts, is that ionic liquids do not crystallize easily, due to the bulky and asymmetric structure of their cations. The almost infinite combinations of anions and cations allow flexibility in their properties. In general, the anion affects the stability of the ionic liquid in water and air, while the cation is responsible for the melting temperature and solubility. It has been observed that as the size and asymmetry of the cation increases, the melting point of the ionic liquid decreases. Cations: The cation of ionic liquids is usually a bulky organic structure with low symmetry that gives salts with a low melting point. The majority of ionic liquids are based on imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium and quaternary ammonium and quaternary phosphonium derivatives.

Ανιόντα: Δεδομένου ότι η φύση του ανιόντος έχει μεγάλη επίδραση σε βασικές ιδιότητες των ιοντικών ρευστών, υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ ιοντικών ρευστών με διαφορετικά ανιόντα. Βάσει του ανιόντος, τα ιοντικά ρευστά μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις ομάδες: (α) συστήματα που βασίζονται σε μίγματα AlCl3και οργανικών αλάτων, όπως το χλωριούχο 1-βούτυλο-3-μέθυλο ιμιδαζόλιο ([BMlm]Cl), (β) συστήματα που βασίζονται σε ανιόντα, όπως τα PF6", BF4", και SbF6", (γ) συστήματα που βασίζονται σε ανιόντα όπως τα [CF3SO3]" και [(CF3SO2)2N]" και (δ) συστήματα που βασίζονται σε ανιόντα αλκυλοσουλφονικά και αλκυλοθειικά. Anions: Since the nature of the anion has a large effect on basic properties of ionic liquids, there are significant differences between ionic liquids with different anions. Based on the anion, ionic liquids can be divided into four groups: (a) systems based on mixtures of AlCl3 and organic salts, such as 1-butyl-3-methyl imidazolium chloride ([BMlm]Cl), (b) systems based in anions, such as PF6", BF4", and SbF6", (c) systems based on anions such as [CF3SO3]" and [(CF3SO2)2N]", and (d) systems based on alkyl sulfonate and alkyl sulfate anions.

Μία ιδιότητα που χαρακτηρίζει τα ιοντικά ρευστά, είναι η ευρεία θερμοκρασιακή περιοχή, στην οποία βρίσκονται σε υγρή κατάσταση. Η περιοχή αυτή, κυμαίνεται από -96 °C έως 200 °C συνήθως, επιτρέποντας τον καλύτερο έλεγχο της κινητικής των αντιδράσεων. Λαμβάνοντας υπόψη πως τα ιοντικά ρευστά είναι άλατα, χαρακτηρίζονται από χαμηλή τάση ατμών. Συνεπώς, τα ιοντικά ρευστά είναι αρκούντως σταθερά σε διάφορες συνθήκες. Επιπλέον, τα ιοντικά ρευστά είναι μη εύφλεκτα, έχουν υψηλή θερμική και χημική σταθερότητα και σχετικά υψηλή αγωγιμότητα. One property that characterizes ionic liquids is the wide temperature range in which they are in the liquid state. This range ranges from -96 °C to 200 °C typically, allowing better control of the reaction kinetics. Considering that ionic liquids are salts, they are characterized by a low vapor pressure. Therefore, ionic liquids are quite stable under various conditions. In addition, ionic liquids are non-flammable, have high thermal and chemical stability, and relatively high conductivity.

Σημείο Τήξης. Το σημείο τήξης των ιοντικών ρευστών είναι συνήθως, χαμηλότερο των 100 °C, ενώ τα περισσότερα ιοντικά ρευστά βρίσκονται σε υγρή κατάσταση, σε θερμοκρασία δωματίου (25 °C). Οι ακριβείς τιμές των σημείων τήξης για τα ιοντικά ρευστά είναι πολύ λίγες, καθώς οι τιμές αυτές, επηρεάζονται έντονα από την παρουσία ακαθαρσιών, αλλά και από τη διαδικασία παραγωγής τους (ψύξη ή θέρμανση). Melting point. The melting point of ionic liquids is usually below 100 °C, while most ionic liquids are in the liquid state at room temperature (25 °C). The exact values of the melting points for ionic liquids are very few, as these values are strongly influenced by the presence of impurities, but also by their production process (cooling or heating).

Πτητικότητα. Εκτός από τις ευνοϊκές φυσικές και χημικές ιδιότητες, ένα σημαντικό πλεονέκτημα των ιοντικών ρευστών είναι η σχεδόν μηδενική τάση ατμών που έχουν, ακόμη και σε αυξημένες θερμοκρασίες. Volatility. In addition to favorable physical and chemical properties, an important advantage of ionic liquids is their almost zero vapor pressure, even at elevated temperatures.

Θερμική Σταθερότητα. Θερμοβαρυτομετρικές αναλύσεις δείχνουν για πολλά ιοντικά ρευστά, θερμική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες γενικά, > 350 °C. Thermal Stability. Thermogravimetric analyzes show for many ionic liquids thermal stability at high temperatures in general, > 350 °C.

Ιξώδες. Το ιξώδες πολλών ιοντικών ρευστών είναι σχετικά υψηλό, σε σύγκριση με τους συμβατικούς μοριακούς διαλύτες. Το ιξώδες, εξαρτάται από τις δυνάμεις van der Waals, τους δεσμούς υδρογόνου και τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις που αναπτύσσονται στο μόριο μίας ένωσης. Viscosity. The viscosity of many ionic liquids is relatively high, compared to conventional molecular solvents. Viscosity depends on van der Waals forces, hydrogen bonds and electrostatic forces developed in the molecule of a compound.

Πυκνότητα Τα ιοντικά ρευστά έχουν κατά κανόνα, μεγαλύτερη πυκνότητα από τους οργανικούς διαλύτες και το νερό, η οποία κυμαίνεται από 1 ,0 έως 1 ,6 g/cm<3>. Η πυκνότητά τους εξαρτάται από τον τύπο του κατιόντος κυρίως, αλλά και του ανιόντος. Γενικά, όσο υψηλότερη η μοριακή μάζα του κατιόντος του ιοντικού ρευστού, τόσο χαμηλότερη είναι η πυκνότητά του. Density Ionic liquids typically have a higher density than organic solvents and water, ranging from 1.0 to 1.6 g/cm<3>. Their density depends on the type of cation mainly, but also of the anion. In general, the higher the molecular mass of the ionic liquid cation, the lower its density.

Αγωγιμότητα : Μια ελκυστική ιδιότητα των ιοντικών ρευστών είναι η αγωγιμότητα τους που τα καθιστά χρήσιμους διαλύτες και ηλεκτρολύτες σε διάφορες ηλεκτροχημικές διεργασίες. Conductivity: An attractive property of ionic liquids is their conductivity which makes them useful solvents and electrolytes in various electrochemical processes.

Ηλεκτροχημικό «παράθυρο». Εξ’ ορισμού, το ηλεκτροχημικό παράθυρο ενός ηλεκτρολύτη καθορίζεται από το εύρος των τιμών των ηλεκτροχημικών δυναμικών, μεταξύ των οποίων ο ηλεκτρολύτης ούτε ανάγεται, ούτε οξειδώνεται. Λόγω του στενού ηλεκτροχημικού τους παραθύρου, η χρήση υδατικών διαλυμάτων ηλεκτρολυτών στην ηλεκτροαπόθεση των μετάλλων είναι περιορισμένη, καθώς τα μέταλλα που είναι περισσότερο δραστικά από το υδρογόνο δεν αποτίθενται καθοδικά, σε τέτοια διαλύματα ηλεκτρολυτών. Electrochemical "window". By definition, the electrochemical window of an electrolyte is determined by the range of electrochemical potential values between which the electrolyte is neither reduced nor oxidized. Due to their narrow electrochemical window, the use of aqueous electrolyte solutions in the electrodeposition of metals is limited, as metals that are more reactive than hydrogen are not cathodically deposited in such electrolyte solutions.

Πλεονεκτήματα εφεύρεσης Advantages of invention

Η συγκεκριμένη εφεύρεση, η οποία αποτελεί αποτέλεσμα εκτενούς έρευνας, δίνει τη δυνατότητα κατηγοριοποίησης της σοδούχας λάσπης, που προέρχεται από τη διαδικασία παραγωγής αλουμίνας από βωξίτη, σαν Μη Επικίνδυνο Απόβλητο, μειώνοντας το κόστος διαχείρισης του συγκεκριμένου αποβλήτου, και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη μέχρι τώρα διαχείρισή του. This particular invention, which is the result of extensive research, makes it possible to categorize the smelting sludge, which comes from the process of producing alumina from bauxite, as Non-Hazardous Waste, reducing the cost of managing this particular waste, and the environmental impact from the until now its management.

Γνωστοποίηση της εφεύρεσης Disclosure of the invention

Η συγκεκριμένη εφεύρεση σχετίζεται με την επεξεργασία της σοδούχας λάσπης που παράγεται κατά την διαδικασία παραγωγής αλουμίνας από βωξίτη, ώστε αυτή να καταστεί Μη Επικίνδυνο Απόβλητο, σύμφωνα με την κείμενη Νομοθεσία. The specific invention is related to the processing of the smelting sludge produced during the process of producing alumina from bauxite, so that it becomes Non-Hazardous Waste, in accordance with the current Legislation.

Η σοδούχα λάσπη παράγεται κατά τον καθαρισμό των καθιζητήρων της ερυθρός ιλύος. Κατά τη διαδικασία αυτή η σοδούχα λάσπη συγκεντρώνονται σε χώρους απόθεσης. Στους χώρους απόθεσης η σοδούχα λάσπη παραμένει το μέγιστο μία (1) ημέρα, πριν οδηγηθεί στη γραμμή επεξεργασίας. Η Μονάδα επεξεργασίας θα διαθέτει τα παρακάτω στάδια επεξεργασίας: (1) Χοάνη τροφοδοσίας, (2) Σπαστήρας, (3) Ενδιάμεση αποθήκευση, (4) Αντιδραστήρας, (5) Κοχλίας εξόδου. Η σοδούχα λάσπη, τροφοδοτείται με φορτωτή σε χοάνη τροφοδοσίας (Σχέδιο 1, (1)) και από εκεί με τη χρήση κατάλληλης μεταφορικής ταινίας οδηγείται στο πρώτο στάδιο επεξεργασίας που είναι ο σπαστήρας (Σχέδιο 1, (2)). Μετά την τροφοδοσία του σπαστήρα με την κατάλληλη ποσότητα, η τροφοδοσία σταματά και ξεκινά ο σπαστήρας. Ο χρόνος λειτουργίας του μηχανήματος είναι αρκετός, ώστε οι κόκκοι της σοχούδας λάσπης να είναι σε διάμετρο μικρότεροι από 0,01 m. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας μείωσης του μεγέθους των κόκκων του αποβλήτου στο επιθυμητό, ο σπαστήρας αδειάζει και το υλικό μεταφέρεται με τη χρήση κοχλία κλειστού τύπου σε ενδιάμεση δεξαμενή αποθήκευσης (Σχέδιο 1, (3)). Από τη δεξαμενή αποθήκευσης κατάλληλη ποσότητα αποβλήτου τροφοδοτείται προς τον αντιδραστήρα (Σχέδιο 1, (4)). Με την ολοκλήρωση της μεταφοράς του αποβλήτου στον αντιδραστήρα, ξεκινά η διαδικασία επεξεργασίας. Στον αντιδραστήρα πραγματοποιείται μία διαδικασία «πλυσίματος» και χημικής επεξεργασίας του αποβλήτου, ώστε με τη χρήση ιοντικών ρευστών να πραγματοποιηθεί επιλεκτική δέσμευση του Νατρίου (Na) και απομάκρυνσή του από το απόβλητο, με ταυτόχρονη απομάκρυνση μικροσυγκεντρώσεων άλλων αδιάλυτων στοιχείων του αποβλήτου, καθώς επίσης και ρύθμιση του pH του επεξεργασμένου στερεού αποβλήτου στην περιοχή 6,00 - 8,00. Με την έναρξη της επεξεργασίας στον αντιδραστήρα, ξεκινά η ανάδευση του αποβλήτου και ελέγχεται η υγρασία του. Σε περίπτωση που η υγρασία του αποβλήτου είναι κάτω από την επιθυμητή, ώστε να πραγματοποιηθεί ομαλά η επεξεργασία του, πραγματοποιείται προσθήκη νερού σε αυτό. Μετά τον έλεγχο της υγρασίας του αποβλήτου, πραγματοποιείται και η προσθήκη των δύο ιοντικών ρευστών με ψεκασμό. Η ποσότητα των ιοντικών ρευστών που χρησιμοποιείται είναι συνάρτηση του pH και της αγωγιμότητας του αποβλήτου. Αρχικά στο απόβλητο προστίθενται ποσότητες ιοντικών ρευστών, μέχρι η ποσότητά τους στον αντιδραστήρα να φτάσει στην επιθυμητή τιμή. Από το σημείο εκείνο και μετά η ποσότητα των υγρών που υπάρχει στον αντιδραστήρα ανακυκλοφορείται μέχρι να ολοκληρωθεί η διαδικασία. Η ολοκλήρωση της διαδικασίας πραγματοποιείται όταν οι τιμές του pH και τη αγωγιμότητας φθάσουν σε συγκεκριμένα επιθυμητά επίπεδα. Sludge is produced during the cleaning of red mud sediments. During this process, the sewage sludge is collected in disposal areas. In the deposition areas, the sludge remains for a maximum of one (1) day, before being taken to the processing line. The Processing Unit will have the following processing stages: (1) Feed Hopper, (2) Crusher, (3) Interim Storage, (4) Reactor, (5) Outlet Screw. The slurry is fed by a loader into a feed hopper (Figure 1, (1)) and from there by the use of a suitable conveyor belt it is led to the first processing stage which is the crusher (Figure 1, (2)). After feeding the crusher with the appropriate amount, the feed is stopped and the crusher is started. The operating time of the machine is sufficient so that the grains of the sludge are less than 0.01 m in diameter. After the process of reducing the waste grain size to the desired one is completed, the crusher is emptied and the material is transferred using a closed type auger to an intermediate storage tank (Figure 1, (3)). From the storage tank an appropriate amount of waste is fed to the reactor (Figure 1, (4)). Upon completion of the transfer of the waste to the reactor, the treatment process begins. In the reactor, a process of "washing" and chemical treatment of the waste is carried out, so that with the use of ionic liquids, sodium (Na) can be selectively bound and removed from the waste, with the simultaneous removal of micro-concentrations of other insoluble elements of the waste, as well as regulation of the pH of the treated solid waste in the range of 6.00 - 8.00. At the start of the treatment in the reactor, the waste is stirred and its moisture is controlled. In case the humidity of the waste is below the desired level, in order to carry out its processing smoothly, water is added to it. After checking the humidity of the waste, the addition of the two ionic liquids is carried out by spraying. The amount of ionic liquids used is a function of the pH and conductivity of the waste. Initially, quantities of ionic liquids are added to the waste, until their quantity in the reactor reaches the desired value. From that point on, the amount of liquid in the reactor is recirculated until the process is complete. Completion of the process occurs when the pH and conductivity values reach certain desired levels.

Με την ολοκλήρωση της διαδικασίας, το απόβλητο θα έχει σημαντική ποσότητα υγρών, τα οποία θα πρέπει να διαχωριστούν από αυτό. Για το λόγο αυτό το επεξεργασμένο απόβλητο κατά την έξοδό του από τον αντιδραστήρα, οδηγείται σε σύστημα κοχλία (Σχέδιο 1 , (5)), όπου κατά τη διέλευσή του από αυτόν, απορρίπτεται το μεγαλύτερο μέρος του υγρού και εξέρχεται το απόβλητο με μειωμένη υγρασία. Το υγρό το οποίο προκύπτει κατά τη διέλευση του επεξεργασμένου αποβλήτου από τον κοχλία συγκεντρώνεται σε δεξαμενή και μπορεί να διαχειριστεί σύμφωνα με τις προβλέψεις της Νομοθεσίας. Upon completion of the process, the waste will have a significant amount of liquids, which will need to be separated from it. For this reason, the treated waste, upon exiting the reactor, is led to a screw system (Figure 1, (5)), where during its passage through it, most of the liquid is rejected and the waste exits with reduced moisture. The liquid that results when the processed waste passes through the auger is collected in a tank and can be managed according to the provisions of the Legislation.

Το διάγραμμα ροής της διαδικασίας επεξεργασίας της σοδούχας λάσπης παρουσιάζεται στο Σχέδιο 1. The flow diagram of the sludge treatment process is shown in Figure 1.

Τα ιοντικά ρευστά που χρησιμοποιούνται είναι το Ιοντικό Ρευστό 1 (Σύσταση: Νερό (Η2O) 95,00%, Τετραχλωριούχο Αργίλιο (AICU) 1 ,00% - 3,00%, Μεθανοσουλφονικό οξύ (CH3SO3H) 1 ,00% - 3,00%, Διμεθυλαμίνη (C2H7N) 1 ,00% - 3,00%) και το Ιοντικό Ρευστό 2 (Σύσταση: Νερό (Η2O) 95,00%, Θειικό Οξύ (H2SO4) 3,00%, Δωδεκυλο-βενζολοσουλφονικό Οξύ CH3(CH2)11C6H4SO3H) 2,00%). The ionic fluids used are Ionic Fluid 1 (Composition: Water (H2O) 95.00%, Aluminum Tetrachloride (AICU) 1.00% - 3.00%, Methanesulfonic Acid (CH3SO3H) 1.00% - 3.00 %, Dimethylamine (C2H7N) 1 .00% - 3.00%) and the Ionic Liquid 2 (Composition: Water (H2O) 95.00%, Sulfuric Acid (H2SO4) 3.00%, Dodecyl Benzenesulfonic Acid CH3(CH2 )11C6H4SO3H) 2.00%).

Συντακτικοί τύποι συστατικών ιοντικών ρευστών Structural formulas of constituents of ionic liquids

Ιοντικό Ρευστό 1 Ionic Liquid 1

Εικόνα 1 : Συντακτικός τύπος Η2O Εικόνα 2: Συντακτικός τύπος AICU Figure 1: Structural formula of H2O Figure 2: Structural formula of AICU

Εικόνα 3: Συντακτικός τύπος CH3SO3H Εικόνα 4: Συντακτικός τύπος C2H7N Figure 3: Structural formula CH3SO3H Figure 4: Structural formula C2H7N

Ιοντικό Ρευστό 2 Ionic Liquid 2

Εικόνα 5: Συντακτικός τύπος Η2O Εικόνα 6: Συντακτικός τύπος H2SO4 Figure 5: Structural formula H2O Figure 6: Structural formula H2SO4

Εικόνα 7: Συντακτικός τύπος CH3(CH2)11C6H4SO3H Figure 7: Structural formula CH3(CH2)11C6H4SO3H

Παράδειγμα εφαρμογής Application example

Στο συγκεκριμένρ παράδειγμα πραγματαπαιήθηκε επεξεργασία ταυ στερεού αποβλήτου, της σοδούχας λάσπης, των καθιζητήρων, αρχικά με σπαστήρα, ώστε να μειωθεί τα μέγεθος των κόκκων της στα επιθυμητό και ακολούθως σε ειδικά διαμορφωμένο αντιδραστήρα, όπου πραγματοποιείται η προσθήκη δύο ιοντικών ρευστών. Με τη χρήση των συγκεκριμένων ισντικών ρευστών επιτυγχάνεται η ταχύτατη δέσμευση και απομάκρυνση ταυ Νατρίου (Na) από τα απόβλητα, μειώνοντας σημαντικά τις συγκεντρώσεις ταυ σε αυτό και μειώνσντας σημαντικά την εκπλυσιμότητα των μετάλλων που περιέχονται σε αυτό, καθιστώντας τα με αυτό τον τρόπο Μη Επικίνδυνα και σταθεροποιημένα. In this particular example, the solid waste, the sludge, the sediments were treated, initially with a crusher, in order to reduce the size of its grains to the desired and then in a specially designed reactor, where the addition of two ionic fluids is carried out. With the use of the specific vital fluids, the rapid capture and removal of Sodium (Na) from the waste is achieved, significantly reducing its concentrations in it and significantly reducing the leachability of the metals contained in it, thus making them Non-Dangerous and stabilized.

Μια προτεινόμενη εφαρμογή της παρούσας εφεύρεσης σχετίζεται με τη διαδικασία διαχείρισης ταυ συγκεκριμένου απσβλήτου, καθώς με την εφαρμογή της αλλάζει ο χαρακτήρας του αποβλήτου και αυτό καθίσταται Μη Επικίνδυνο και σταθεροποιημένο, με σημαντικά διαχειριστικά και περιβαλλοντικά οφέλη. A proposed application of the present invention is related to the specific waste management process, as with its application the character of the waste changes and it becomes non-hazardous and stabilized, with significant management and environmental benefits.

Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα πειραματικής εφαρμογής. Στο διάγραμμα 1 παρουσιάζεται η % συγκέντρωση Νατρίου (Na % w/w) στο απόβλητο κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας του. Από αρχική συγκέντρωση περίπου 12,50% w/w η συγκέντρωση του Νατρίου καταλήγει κατά την ολοκλήρωση της διαδικασίας περίπου στο 1,35% w/w, σε χρόνο περίπου είκοσι επτά (27) λεπτά. Η μείωση της συγκέντρωσης Νατρίου στο απόβλητο ανέρχεται σε 89,20%. Παράλληλα με τη μείωση της συγκέντρωσης του Νατρίου μειώνεται και το pH του αποβλήτου, το οποίο κυμαίνεται στην περιοχή 6,00 - 8,00. The results of the experimental application are presented below. Diagram 1 shows the % concentration of Sodium (Na % w/w) in the waste during its treatment. From an initial concentration of about 12.50% w/w, the concentration of Sodium ends up at the end of the process at about 1.35% w/w, in a time of about twenty-seven (27) minutes. The reduction of Sodium concentration in the waste amounts to 89.20%. Along with the decrease in sodium concentration, the pH of the waste also decreases, which ranges from 6.00 - 8.00.

Μία τυπική σύσταση ενός επεξεργασμένου αποβλήτου σοδούχας λάσπης, με τη συγκεκριμένη εφαρμογή παρουσιάζεται παρακάτω: Fe2O345,45%, Αl2Ο316,60%, ΤiΟ25,40%, SiO28,60%, NaOH 2,35%, Διάφορα 21,60%. Διαπιστώνεται η μείωση των συγκεντρώσεων καυστικής σόδας (NaOH) στο επεξεργασμένο απόβλητο, το οποίο σημαίνει μείωση των συγκεντρώσεων Νατρίου. Επίσης η μείωση των συγκεντρώσεων καυστικού νατρίου σημαίνει και ουδετεροποίηση του pH του αποβλήτου, καθώς μειώνονται οι συγκεντρώσεις υδροξυλίων (ΟΗ ) σε αυτό. A typical composition of a treated waste distiller's sludge with this application is shown below: Fe2O345.45%, Al2O316.60%, TiO25.40%, SiO28.60%, NaOH 2.35%, Miscellaneous 21.60%. The reduction of caustic soda (NaOH) concentrations in the treated waste is found, which means a reduction of sodium concentrations. Also, the reduction of sodium caustic concentrations means the neutralization of the pH of the waste, as the hydroxyl (OH) concentrations in it are reduced.

Μετά την ολοκλήρωση της επεξεργασίας, το απόβλητο μπορεί να χαρακτηριστεί σαν σταθεροποιημένο και Μη Επικίνδυνο, σύμφωνα με της προβλέψεις της Απόφασης 2003/33/ΕΚ και του Κανονισμού 1272/2008/ΕΚ. Τα στραγγίδια, που προκύπτουν κατά τη διαδικασία αφυδάτωσης μπορούν να συγκεντρωθούν και να σταλούν προς περαιτέρω διαχείριση σε μονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, σύμφωνα με τις προβλέψεις της Νομοθεσίας. Στους παρακάτω πίνακας παρουσιάζονται τα αποτελέσματα δοκιμών έκπλυνσης, που πραγματοποιήθηκαν στο επεξεργασμένο απόβλητο, ώστε να διαπιστωθεί το επίπεδο σταθεροποίησής του. Από τα αποτελέσματα διαπιστώνεται ότι η ικανότητα έκπλυνσης των επιμέρους στοιχείων του επεξεργασμένου αποβλήτου είναι χαμηλή και κάτω των ορίων που θέτει η Απόφαση 2003/33/ΕΚ, για το χαρακτηρισμό του ως Μη Επικίνδυνο και σταθεροποιημένο. After the completion of the treatment, the waste can be characterized as stabilized and Non-Hazardous, according to the provisions of Decision 2003/33/EC and Regulation 1272/2008/EC. The drains resulting from the dehydration process can be collected and sent for further management to a liquid waste treatment plant, in accordance with the provisions of the Legislation. The following table shows the results of leaching tests carried out on the treated waste to determine its level of stabilization. The results show that the washing ability of the individual elements of the treated waste is low and below the limits set by Decision 2003/33/EC, for its classification as Non-Hazardous and stabilized.

Ερμηνεία των αποτελεσμάτων της εφαρμογής Interpretation of application results

Από τα παραπάνω αποτελέσματα, προκύπτει ότι η χρήση των ιοντικών ρευστών, που χρησιμοποιήθηκαν στη συγκεκριμένη εφαρμογή, είχε τα επιθυμητά αποτελέσματα, τα οποία ήταν η μείωση των συγκεντρώσεων Νατρίου στη σοδούχα λάσπη και στη μείωση του pH της, ώστε αυτή να μπορεί να χαρακτηριστεί σαν Μη Επικίνδυνο Απόβλητο, σύμφωνα με τις προβλέψεις της Απόφασης 2003/33/ΕΚ και του Κανονισμού 1272/2008/ΕΚ. From the above results, it follows that the use of ionic fluids, which were used in this particular application, had the desired results, which were the reduction of sodium concentrations in the sludge and the reduction of its pH, so that it can be characterized as Non Hazardous Waste, in accordance with the provisions of Decision 2003/33/EC and Regulation 1272/2008/EC.

Από τα αποτελέσματα των δοκιμών έκπλυνσης που πραγματοποιήθηκαν στην επεξεργασμένη σοδούχα λάσπη, προέκυψε ότι η λάσπη μπορεί να χαρακτηριστεί σαν Μη Επικίνδυνο - σταθεροποιημένη, καθώς οι τιμές έκπλυνσης των διαφόρων στοιχείων της είναι χαμηλότερες των ορίων χαρακτηρισμού για τα Μη Επικίνδυνα απόβλητα. Επίσης η επεξεργασμένη σοδούχα λάσπη μπορεί να χαρακτηριστεί ως Μη Επικίνδυνο Απόβλητο, καθώς οι συγκέντρωση Νατρίου και το pH της έχουν μειωθεί σε τιμές που δεν μπορεί να χαρακτηριστεί το απόβλητο σαν Επικίνδυνο. From the results of the leaching tests carried out on the treated sludge, it emerged that the sludge can be characterized as Non-Hazardous - stabilized, as the leaching values of its various components are lower than the classification limits for Non-Hazardous waste. Also, the treated sewage sludge can be classified as Non-Hazardous Waste, as its Sodium concentration and pH have been reduced to values that cannot be classified as Hazardous Waste.

Σύμφωνα με τις καταναλώσεις των αναλωσίμων, όπως αυτές έχουν παρουσιαστεί παραπάνω, προκύπτει ότι η συγκεκριμένη μέθοδος επεξεργασίας, όπως περιγράφεται είναι οικονομικά ανταγωνιστική έναντι της λύσης της διαχείρισης του συγκεκριμένου αποβλήτου, σαν Επικίνδυνο απόβλητο και της διάθεσής τους σε ΧΥΤΕΑ. Αυτό προκύπτει σαν αποτέλεσμα και των μικρότερων οικονομικών απαιτήσεων της διάθεσης ενός Μη Επικινδύνου Αποβλήτου, έναντι ενός Επικινδύνου. Ένα ακόμη στοιχείο οικονομικής σημασίας είναι ότι η επεξεργασμένη λάσπη μπορεί να διατεθεί σαν πρώτη ύλη για παραγωγή οικοδομικών υλικών, κλίνκερ κλπ. According to the consumption of the consumables, as they have been presented above, it follows that the specific treatment method, as described, is economically competitive against the solution of managing the specific waste as Hazardous waste and disposing of it in a landfill. This arises as a result of the smaller financial requirements of the disposal of a Non-Hazardous Waste, compared to a Hazardous one. Another element of economic importance is that the treated sludge can be used as a raw material for the production of building materials, clinker, etc.

Claims

1. Method of chemical treatment, selective leaching, settling sludge, originating from the production process of alumina from bauxite, as well as other industrial physicochemical sludges with a similar composition.

2. The Method for treating settling tank sludge and other industrial physicochemical sludges, according to claim 1, wherein the treatment line includes the following stages: (1) Feed hopper, (2) Crusher, (3) Intermediate storage, (4) Reactor , (5) Output screw

3. The Method for treating settling sludge and other industrial physicochemical sludges, according to claim 1 and 2, where the Ionic Fluid 1 is used in the reactor and consists of the following components: Water (H2O) 95.00%, Aluminum Tetrachloride (AlCl4 ) 1 .00% - 3.00%, Methanesulfonic acid (CH3SO3H) 1 .00% - 3.00%, Dimethylamine (C2H7N) 1 .00% - 3.00%.

4. The Method for Treating Sedimentary Sludge, according to claim 1 and 2, wherein the Ionic Liquid 2 is used in the reactor and consists of the following components: Water (H2O) 95.00%, Sulfuric Acid (H2SO4) 3.00% , Dodecyl-benzene-sulfonic acid CH3(CH2)11C6H4SO3H) 2.00%.

5. The method of treating sludge digesters, according to claim 1, 2, 3 and 4 where simultaneous use of Ionic Fluid 1 and Ionic Fluid 2 is made in the reactor stage.