HU221654B1

HU221654B1 - Eljárás nehézfémeket és alumíniumfémet tartalmazó hamu inertté tételére

Info

Publication number: HU221654B1
Application number: HU9901012A
Authority: HU
Inventors: René Derie
Original assignee: Solvay (Société Anonyme)
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2002-12-28
Also published as: HUP9901012A2; HUP9901012A3; AU711292B2; CA2247093C; MX9807043A; JP2000506059A; KR100461281B1; DE69701128D1; NO983941L; AU1875097A; PL328632A1; EA000932B1; CN1096435C; BG102729A; NO320959B1; ATE188683T1; CZ276098A3; EA199800769A1; PL186969B1; US6132355A

Abstract

A találmány nehézfémeket és alumíniumfémet tartalmazó hamu –mindenekelőtt városi szemétégető füstjéből származó pernye – inerttétételére alkalmas eljárásra vonatkozik. A találmány szerintieljárással úgy teszik inertté a hamuban levő nehézfémeket ésalumíniumfémet, hogy a hamuhoz foszforsavat vagy alkálifém-foszfátotadnak, az így kapott, foszfáttartalmú keveréket vízzel és hidraulikuskötőanyaggal feliszapolva vízben megkötő habarcsot képeznek éshagyják, hogy a habarcs megkössön és megkeményedjék. A találmányszerinti eljárással inertté tett hamu az eddig ismert eljárásokkalkezelt hamuhoz képest könnyebben kezelhető és tárolható, továbbátárolása a környezetre nézve kevésbé veszélyes. ŕ

Description

A találmány nehézfémeket és alumíniumot tartalmazó hamu - mindenekelőtt városi szemétégető füstjéből származó pernye - inertté tételére alkalmas eljárásra vonatkozik.

A városi szemétégetők - amelyek háztartási szemét 5 és/vagy kórházi hulladékok megsemmisítésére szolgálnak - esetenként jelentős mennyiségű pernyét termelnek. Ez a pernye, amelynek ásványi összetétele - eredetétől függetlenül - egyáltalán nem vagy alig változik, általában alkálifém-kloridokat (nátrium-kloridot és ká- 10 lium-kloridot), vízmentes kalcium-szulfátot, kvarcot, megüvegesedett aluminium-szilikátokat, más - kémiailag viszonylag inért - oxidált maradványokat (többek között ón(TV)-oxidot), nehézfémeket (mindenekelőtt cinket, ólmot, kadmiumot, higanyt és krómot), szerves klór- 15 vegyületeket és nem éghető anyagokat tartalmaz, bár ezeknek a komponenseknek a részaránya kétszeres vagy még többszörös eltéréseket mutathat Az alumíniumfém gyakran a nem éghető anyagok között található.

A vízben oldódó anyagok, a nehézfémek és a mérge- 20 ző szerves vegyületek (dioxinszármazékok és furánszármazékok) jelenléte megnehezíti ennek a pernyének az elhelyezését, amelyhez hozzátartozik az említett komponensek előzetes inertté tétele olyan eljárással, amelynek az a célja, hogy a komponenseket a környezetre 25 nézve ártalmatlanná tegye.

Különböző eljárásokat javasoltak már a városi szemétégetők hamujának inertté tételére. Ezek az eljárások a nehézfémek, főleg az ólom és a kadmium stabilizálását célozzák. Ezen eljárások egyike szerint 30 (4 737 356 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) a pernyét vízoldható foszfáttal és mésszel keverik, hogy így fém-foszfátok formájában oldhatatlanná tegyék a nehézfémionokat. Egy hasonló eljárás szerint (568 903 számú európai közrebocsátási irat) a 35 hamut vízzel és foszfátionokkal kezelve a pH-t beállítják 6,9-re, a nehézfémeket fém-foszfátok formájában oldhatatlanná teszik, a foszfátionok feleslegét háromértékű alumínium- vagy vasionokkal megkötik, és a reakcióközeget égetett mésszel (CaO) meglúgosítják. Az 40 534 231 számú európai közrebocsátási irat szerint a savas füstgázokból meszes tisztítókezeléssel összegyűjtött terméket magas - 375 °C és 800 °C közötti - hőmérsékleten egyszerűen kiégetik.

Az előbb említett ismert eljárások alkalmazása során 45 por alakú inért termékek képződnek, amelyeknek a kezelése és a tárolása nehézségekkel járhat. Az ezeknek a nehézségeknek a kiküszöbölésére alkalmas egyik módszer szerint a pernyét víz hatására megkötő habarcsba keverve semmisítik meg, amellyel a termék szilárd inért töm- 50 bőket képez. Ilyen módon az egyik ismert megoldással úgy tesznek inertté nehézfémekkel szennyezett iszapot, hogy összekeverik portlandcementtel, valamint pernyével, és így szilárd, tömör és inért blokkokat képeznek [Roy A. Heaton H. C., Cartledge F. K. és Tittlebaum M. 55 E.: Solidification/Stabilization of a Heavy Metál Sludge by a Portland Cement/Fly Ash Binding Mixture (Nehézfémeket tartalmazó iszapok megszilárdítása és stabilizálása portlandcementet és pernyét tartalmazó kötőanyagkeverékkel), Hazardous Waste & Hazardous Matéria!, 60

8/1., 33-41 (1991)]. Ha ezt az eljárást városi hulladékok elégetésekor keletkezett füstből származó pernye inertté tételére alkalmazzák, nem kapnak mindig kielégítő eredményt, mert az így előállított tömbök a jelen levő nagyszámú gázzárvány miatt kitágulnak, így terjedelmük és fajlagos térfogatuk jelentős mértékben megnő, valamint morzsalékonnyá és viszonylag kis nyomószilárdságúvá válnak.

A találmány megalkotásakor az volt a célunk, hogy kiküszöböljük az ismert eljárások említett hátrányait olyan eljárás kifejlesztésével, amellyel hatásosan tehető inertté nehézfémeket és el nem égetett alumíniumfémet tartalmazó hamu, jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező szilárd tömör tömb formájában. A találmány megalkotásakor mindenekelőtt olyan eljárás kidolgozását tűztük ki célul, amely lehetővé teszi, hogy városi szemétégetők füstjéből származó pernyét olyan tömör, jó nyomószilárdságú, nem táguló tömbök formájában távolítsuk el, amelyek kielégítik a szabványos toxicitási tesztek - mindenekelőtt a TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure, USA) toxicitási teszt - előírásait.

A találmány tehát nehézfémeket és alumíniumfémet tartalmazó hamu inertté tételére alkalmas eljárásra vonatkozik, amely szerint a hamuhoz foszforsavat vagy alkálifém-foszfátot adunk, az így kapott, foszfáttartalmú keveréket vízzel és hidraulikus kötőanyaggal feliszapoF va vízben megkötő habarcsot képezünk és hagyjuk* hogy a habarcs megkössön és megkeményedjék.

A „nehézfémek” kifejezés olyan fémekre vonatkozik, amelyeknek a sűrűsége legalább 5 g/cm³, valamint az általában elfogadott definícióval összhangban;

[Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes (Nehézfémek szennyvizekben és iszapkezelési eljárások), I. kötet, CRC Press, Inc., 1987,2. oldal] a; berilliumra, az arzénre, a szelénre és az antimonra.

A találmány tárgyát képező eljárás szerint reá- >

gázanyagként foszforsavat vagy alkálifém-foszfátokat - előnyös esetben nátrium-foszfátokat - alkalmazunk.

Megfelelő eredménnyel alkalmazhatunk foszforsavat és nátrium-hexametafoszfátot.

A hamuhoz az előbb említett reagálóanyagot annyi víz jelenlétében kell hozzáadni, amennyi elegendő ahhoz, hogy gyorsan és egyszerű összekeveréssel elkészíthető homogén reakcióelegy képződjék. Nem kívánjuk magunkat elkötelezni egyetlen elméleti magyarázat mellett sem, de feltételezzük, hogy a találmány kidolgozása előtt felmerült egyik nehézséget az okozta, amikor városi szemétégetőből származó pernyét hidraulikus habarcs formájában kívántak eltávolítani, hogy ebben a ^; pernyében alumíniumfém volt jelen. A találmány szerinti eljárásnál a korábban ismertetett reagálóanyagoknak az a szerepe, hogy az alumíniumfémet alumínium-foszfáttá alakítsák át. Így az alkalmazandó reagálóanyag mennyisége függ a hamu ásványi összetételétől, mindenekelőtt alumíniumfém- és nehézfémtartalmától, és azt minden egyes esetben rutin laboratóriumi vizsgálattal kell meghatározni. A gyakorlatban megfe- r lelő, ha az említett reagálóanyagot a hamu mennyiségére vonatkoztatva 5-25 tömeg%-ban - előnyös esetben ⁷⁷

8-15 tömeg%-ban - alkalmazzuk.

HU 221 654 Bl

Annyi vizet és hidraulikus kötőanyagot kell felhasználni, amennyi elegendő ahhoz, hogy a foszfáttartalmú keverékkel hidraulikus habarcsot képezzen. Lényeges, hogy a foszfáttartalmú keveréket olyan hatásosan keverjük össze a vízzel és a hidraulikus kötőanyaggal, hogy 5 homogén összetételű hidraulikus habarcs keletkezzék.

Az elegyítés után a habarcsot érleljük, hogy megkössön és megkeményedjék. A habarcsot - mielőtt megkötne és megkeményedne - megfelelő alakúra kell formálni, hogy jól tárolható és kezelhető legyen. így például le- 10 hét készíteni a habarcsból téglákat, hasábszerű tömböket vagy gömb alakú pelleteket. A megkötés és a megkeményedés nedves és száraz környezetben egyaránt végbemehet, de általában atmoszferikus levegőt alkalmazunk. 15

A hidraulikus kötőanyag előnyös esetben portlandcement vagy portlandcementklinker. Bár portlandcementtel is jó eredményeket lehet elérni, a portlandcementklinker alkalmazása előnyösebb.

Különböző tényezőktől függ, hogy a hidraulikus kö- 20 tőanyagot milyen mennyiségben kell alkalmazni: például a kiválasztott hidraulikus kötőanyagtól, a hamu összetételétől és attól, hogy milyen tulajdonságokat kívánunk meg az inertté tételt célzó eljárás végtermékétől, különösen ami a mechanikai szilárdságát és a toxici- 25 tási vizsgálatok - például a már definiált TCLP-teszt során mutatott viselkedését illeti. A gyakorlatban a hidraulikus kötőanyagot a hamu mennyiségére számítva ajánlatos 10 tömeg%-nál nagyobb mennyiségben - előnyös esetben legalább 20 tömeg%-ban - alkalmazni. 30 Nem származik semmilyen előny abból, ha a hidraulikus kötőanyag tömege a hamu tömegére vonatkoztatva meghaladja a 100%-ot, általában az 50%-ot. A hidraulikus kötőanyagnak a hamu tömegére vonatkoztatott különösen ajánlott mennyisége 20% (előnyös esetben 35 25%) és 50% (előnyös esetben 40%) között van.

A habarcs megkötése és megkeményedése néhány napot vehet igénybe. Ezután szilárd, tömör tömböt kaptáik, amely a légköri tényezőkkel szemben gyakorlatilag inért, és megfelel a toxicitási normáknak, mindenek- 40 előtt a már ismertetett TCLP-teszt által meghatározott követelményeknek. Ennek a szilárd anyagnak a formája olyan, amilyenné a habarcsot formáltuk: lehet például gömb alakú vagy hasáb alakú téglákat vagy tömböket kialakítani, amelyek tömörek, gázzárványoktól gyakorlati- 45 lag mentesek, és ezért jó mechanikai tulajdonságokkal - mindenekelőtt jó keménységgel, ütésszilárdsággal és kopásállósággal - rendelkeznek ahhoz, hogy minden nehézség nélkül kezelhetők és tárolhatók legyenek.

A találmány tárgyát képező eljárás egyik előnyös 50 megvalósítási módja szerint a habarcs megkötéséhez és megkeményedéséhez nedves légkört, előnyös esetben vízgőzzel telített levegőt biztosítunk. A találmány tárgyát képező eljárásnak ez a megvalósítási módja különösen abban az esetben bizonyult hatásosnál; ha a 55 hamu hatértékű krómot tartalmazott, mivel megfigyeltük, hogy ilyen körülmények között - az összes többi paraméter változatlanul hagyása mellett - jelentős mértékben lehetett fokozni az eljárás alkalmazása után kapott szilárd tömbökben lévő króm inertségét. 60

A találmány tárgyát képező eljárás egy másik megvalósítási módja szerint a feliszapoló vizet a habarcs mennyiségére vonatkoztatva 0,3-1 tömeg% vassal, mangánnal, vas(II)vegyülettel, mangán(II)vegyülettel vagy alkálifémek - előnyösen nátrium - reduktív sójával adalékoljuk. Ennek a találmány szerinti megvalósítási módnak a keretében az adalékanyag előnyös esetben vas(II)-szulfát, mangán(II)-szulfát, nátrium-nitrit, nátrium-szulfit vagy vasfém.

A találmány szerinti eljárás alkalmazásakor nincs meghatározó szerepe annak, hogy a hamu milyen eredetű. A találmány szerinti eljárást azonban különösen előnyösen lehet alkalmazni városi elégetőkemencékből például háztartási szemetet elégető kemencékből és kórházi hulladékokat elégető kemencékből - származó füstből kinyert pernye kezelésére.

A városi égetőkemencékben keletkező füstből származó pernye a nehézfémeken és az alumíniumfémen kívül tartalmaz nemkívánatos szerves anyagokat (mindenekelőtt szerves klórvegyületeket - így például dioxinszármazékokat - és furánszármazékokat), vizoldható vegyületeket - például alkálifém-kloridokat - és nem éghető anyagokat.

A találmány tárgyát képező eljárás egyik jellegzetes megvalósítási módja szerint vizoldható vegyületeket: tartalmazó hamu esetében a hamut a már említett reagálóvegyület - vagyis foszforsav vagy valamilyen alkálifém-foszfát - hozzáadása előtt lúgos vízzel mossuk. A találmány tárgyát képező eljárás ezen megvalósítási módja szerint azért mossuk a hamut vízzel, hogy eltávolítsuk belőle a vizoldható vegyületeket - mindenekelőtt a nátrium- és káliumsókat (amelyek főtömegét a nátrium-klorid, a kálium-klorid és a nátrium-szulfát alkotja), valamint egy kevés vízmentes kalcium-szulfátot. A hamu mosásához lúgos vizet kell felhasználni, hogy ilyen módon oldhatatlanná tegyük a nehézfémeket. A gyakorlatban a hamu mosását - mindenekelőtt a felhasznált víz pH-ját és a víz, valamint a hamu érintkeztetésének időtartamát - úgy kell szabályozni, hogy a mosás után összegyűjtött vizes közeg lúgos kémhatású legyen. Ennek a vizes közegnek a pH-értéke előnyös esetben nagyobb mint 8, ajánlott értéke legalább 9,5. Ilyen körülmények között elkerülhető a nehézfémek szolubilizálódása: ezek a nehézfémek tehát a mosás után kapott maradék szilárd fázisban maradnak. A pH egy kívánt értékre való beállításához szükség lehet arra, hogy a mosóvízhez hozzáadjunk valamilyen vegyszert, például meszet. A mosás után vizes szuszpenziót kapunk, amelyet szűrünk vagy a szűréssel egyenértékű mechanikai módszerrel - például szedimentálással vagy centrifugálással - szétválasztunk, hogy a fel nem oldódott szilárd anyagot elkülönítjük, amelyhez azután a találmány szerinti eljárásnak megfelelően hozzáadjuk a már említett reagálóanyagot.

A találmány tárgyát képező eljárás egy másik megvalósítási módja szerint - amelyet abban az esetben alkalmazunk, ha a hamu szerves anyagot és/vagy el nem égett anyagot tartalmaz - a már említett foszfáttartalmú keveréket a víz és a hidraulikus kötőanyag hozzáadása előtt kalcináljuk. A találmány tárgyát képe3

HU 221 654 Bl ző eljárás ezen megvalósítási módja szerint a kalcinálást oxidáló atmoszférában - általában a környező levegőben - hajtjuk végre. Ezzel az eljárással az a célunk, hogy megsemmisítsük az el nem égett anyagokat és eltávolitsuk a szerves anyagokat. A kalcinálást általában 600 °C feletti hőmérsékleten, előnyős esetben legalább 700 °C-on hajtjuk végre. El kell kerülni, hogy túl magas legyen a hőmérséklet, mert ebben az esetben fennáll annak a veszélye, hogy bizonyos mennyiségű nehézfém elgőzölög. A gyakorlatban a kalcinálást célszerű 1000 °C alatti hőmérsékleten, előnyös esetben legfeljebb 800 °C-on végrehajtani. Különösen ajánlott 600 °C és 800 °C közötti hőmérsékleten kalcinálni.

A találmányt a következőkben a mellékelt rajzon látható egyetlen ábra ismertetésével szemléltetjük. A rajzon a találmány tárgyát képező eljárás egyik jellegzetes megvalósítási módja szerint működő üzem blokkdiagramja látható.

Az ábrán vázlatosan bemutatott üzemnek az a rendeltetése, hogy inertté tegye az 1 hamut, amely nehézfémeket, alumíniumfémet, vizoldható vegyületeket, szerves anyagokat és el nem égett anyagot tartalmaz. Az üzem részét képezi a 2 mosókamra, amelybe az 1 hamut és a 3 vizet vezetjük be. A 2 mosókamrába bevezetett 3 víz mennyiségét úgy szabályozzuk, hogy az 1 hamuban levő valamennyi vízoldható vegyület - mindenekelőtt a nátrium-klorid, a kálium-klorid és a nátriumszulfát - feloldódjék. Ezenkívül a 2 kamrában a pH-t a nehézfémek oldhatatlanná tétele céljából úgy szabályozzuk, hogy 8-nál nagyobb, például 9,5 és 14 közötti értékű legyen. Szükség esetén sósavat vagy nátrium-hidroxidot adunk a 3 mosóvízhez, hogy a kívánt pHértéket eléijük.

A 2 mosókamrából távozó 4 vizes szuszpenziót azonnal az 5 szűrőre vezetjük A 6 szűrletet elvezetjük, a 7 szűrőpogácsát pedig kinyeijük és a 8 reakciótérbe továbbítjuk. A 8 reakciótérben a 7 szűrőpogácsához annyi 9 foszforsavat és 10 vizet adunk, amennyi elegendő ahhoz, hogy az elegyítés során olyan 11 szivattyúzható massza keletkezzék, amelyben a hamuból származó aluminiumfém teljes mennyisége alumínium-ortofoszfát alakjában van jelen (az egyik eljárásváltozat szerint a foszforsavat teljesen vagy részben alkálifémfoszfáttal, előnyös esetben nátrium-hexametafoszfáttal helyettesítjük). A szivattyúzható masszát eltávolítjuk a 2 reakciótérből, és bevezetjük a 12 kalcinálókemencébe, ahol annyi idő alatt melegítjük fel 700 °C és 800 °C közötti hőmérsékletre, amennyi elegendő ahhoz, hogy a szerves anyagok lebomoljanak és az el nem égett anyagok megsemmisüljenek. A 12 kalcinálókemencéből eltávolított 13 kalcinált anyagot a 14 homogenizálókamrába továbbítjuk, ahol szabályozott mennyiségekben 15 vizet és 16 hidraulikus kötőanyagot - például portlandcementklinkert - adunk hozzá, hogy a 13 kalcinált anyaggal összekeverve hidraulikus habarcsot készítsünk. A 14 homogenizáló kamrából távozó 17 hidraulikus habarcsot a 18 forgó dobban kisméretű 19 pelletekké formázzuk, amelyeket néhány napig a hermetikusan lezárt, vízgőzzel gyakorlatilag telített levegővel megtöltött 20 edényben a környezet hőmérsékletén - körülbelül 20 °C-on - és atmoszferikus nyomáson tárolunk. Az érlelési időt úgy állítjuk be, hogy a 19 habarcspelletek megkössenek és teljesen megkeményedjenek. Az érlelés után a 20 edényből kemény és tömör 21 pelleteket gyűjtünk össze, amelyek a környezetre és a légkörben előforduló anyagokra nézve annyira inertek, hogy a hulladékok tárolására szolgáló helyre lehet őket továbbítani.

A következőkben példákat ismertetünk, amelyek igazolják, hogy a találmány szerinti eljárást előnyös alkalmazni.

Első vizsgálatsorozat

A következőkben ismertetésre kerülő 1-5. példák szerint háztartási hulladékot elégető kemencéből származó hamut kezeltünk. Az 1. példában megadjuk a hamu tömegre vonatkoztatott összetételét.

1. táblázat

Összetevők	Tömegre vonatkoztatott koncentráció
SiO₂	30,6%
Al(összes) (Al₂O₃-ban kifejezve)	16,7
Aluminiumfém	az összes alumínium 1-10%-a
CaO	22,0%
MgO	2,5%
Na	3,7%
K	2,6%
TiO₂	2,4%
FeO	3,0%
Zn	1,00%
Pb	0,38%
Cu	0,10%
Cd	0,008%
Mn	0,09%
Cr (összes)	0,07%
Cr(VI)	13 ppm
Cl	2,2%
SO₃	9,6%
P₂O₅	1,2%
As	65 ppm
Sb	345 ppm
Hg	1,1 ppm
El nem égett anyag	0,4%

1. példa (nem a találmány szerinti eljárás ismertetése)

108 g hamut 1000 ml vízzel mostunk. 1 óra elteltével a reakcióközeg pH-ját 10,9-en stabilizáltuk. Az így kapott vizes szuszpenziót szűrtük, és a szűrőpogácsát előbb 100 ml vízzel mostuk, majd összegyűjtöttük.

HU 221 654 Bl gyet homogenizáltuk, majd 0,6-0,8 pm-es üvegszálakat tartalmazó szűrőn átszűrtük, és a szűrletben meghatároztuk a vizsgált porból származó nehézfémek koncentrációját. Az eredményeket a 3. táblázatban közöljük.

A szűrőpogácsához hozzáadtunk annyi vizet, amennyi szükséges volt ahhoz, hogy körülbelül 40% vizet tartalmazó, képlékeny paszta keletkezzék. Az igy kapott pasztához hozzáadtunk 11,8 g 85 tőmeg%-os vizes foszforsavoldatot, miközben a pasztát állandóan kevertük. A foszforsav beadagolását mérsékelt hőfejlődés kísérte. Az igy kapott homogén, pasztaszerű anyagot tűzálló porcelántégelybe tettük, majd a porcelántégelyt hideg kemencébe helyeztük. A kemencét ezután úgy öltöttük, hogy a hőmérséklet körülbelül 1 óra alatt fokozatosan étje el a 800 °C-ot. Ezt a 800 °C-os hőmérsékletet 1 órán át fenntartottuk, majd az anyagot a kemencéből kivettük, és hagytuk, hogy lehűljön a környezet hőmérsékletére. A kemencéből kivett kalcinált port további kezelés nélkül toxieitási vizsgálatnak vetettük alá a már ismertetett TCLP-szabvány szerint. Úgy jártunk el, hogy 100 g kalcinált porhoz hozzáadtunk 2 liter vizes oldatot, amely literenként 6 g ecetsavat és 2,57 g nátrium-hidroxidot tartalmazott. Az így kapott elegyet homogenizáltuk, 0,6-0,8 mikronos üvegszálakkal töltött szűrőn átszűrtük, majd a szűrletben mértük a vizsgált porból származó nehézfémek koncentrációját.

Az eredményeket a 2. táblázatban közöljük.

2. táblázat

Nehézfémek	Koncentráció ^g/l)
Cu	1000
Pb	2 900
Zn	15000
Cd	300
As	500
Sb	700
Cr(VI)	5100
Hg	10

2. példa (találmány szerinti eljárás)

Az 1. táblázatban megadott összetételű hamuból egy adagot az 1. példában leírt módon kezeltünk, majd a kemencéből kivett és a környezet hőmérsékletére hűtött kalcinált port bensőségesen összekevertük portlandcementklinkerrel. 5 tömegrész kalcinált porra számítva 1 tömegrész portlandcementklinkert alkalmaztunk. Az igy kapott keveréket 100 g-ra számítva 30 ml vízzel keverés közben feliszapoltuk, és így homogén habarcsot készítettünk. A habarcsból ezután kis pelleteket formáztunk, amelyeket levegőn 5 napig tároltunk, hogy a habarcs megkössön és megkeményedjék. A habarcs megkötése és megkeményedése után összegyűjtött pelleteket - ugyanúgy, mint az 1. példában ismertetett eljárás során - a TCLP toxieitási teszttel vizsgáltuk. A vizsgálatot úgy végeztük, hogy a pelletek megőrlésével 1 mm-nél kisebb átmérőjű részecskéket állítottunk elő (az átmérőt szitálással határoztuk meg), majd az így kapott őrölt anyaghoz 100 g-ra számítva hozzáadtunk 2 litert egy olyan vizes oldatból, amely literenként 6 g ecetsavat és 2,57 g nátrium-hidroxidot tartalmazott. Az ele3. táblázat

Nehézfémek	Koncentráció (gg/l)
Cu	61
Pb	<20
Zn	24
Cd	18
As	<30
Sb	<30
Cr(VI)	860

A 2. és a 3. táblázatban közölt adatok összehasonlításakor azonnal nyilvánvalóvá válik a találmány haladó jellege, minthogy a találmány szerinti eljárással mértebbé lehet tenni a hamuban levő nehézfémeket.

3. példa (találmány szerinti eljárás)

Ennek a példának a keretében a 2. példa szerinti eljárást alkalmaztuk, de a habarcs megkötése és megkeményedése után összegyűjtött pelleteket TCLP-teszttől eltérő toxieitási vizsgálatnak vetettük alá. Ezt a vizsgálatot úgy végeztük, hogy a pelletekből őrléssel 1 mm-nél kisebb átmérőjű részecskéket állítottunk elő (az átmérőt szitálással határoztuk meg), majd a megőrölt anyagot a 10:1 folyadék:szilárd anyag aránynak megfelelő mennyiségű sótalanított vízzel háromszor mostuk.

Minden egyes mosás után meghatároztuk a mosófolyadékban a vizsgált porból származó nehézfémek koncentrációját. Az eredményeket a 4. táblázatban közöljük.

4. táblázat

Nehézfém	Koncentráció (pg/l)
Első mosás
Cu	63
Pb	<20
Zn	<10
Cd	60
As	<30
Sb	<30
Cr(VI)	700
Második mosás
Cu	24
Pb	<20
Zn	<10
Cd	27
As	<30

HU 221 654 Bl

4. táblázat (folytatás)

Nehézfém	Koncentráció (pg/l)
Sb	<30
Cr(VI)	280
Harmadik mosás
Cu	<10
Pb	<20
Zn	<10
Cd	<10
As	<30
Sb	<30
Ct(VI)	35

4. példa (találmány szerinti eljárás)

A 2. példa szerinti vizsgálatot ismételtük meg azo- 20 nos körülmények között, azzal az egyetlen eltéréssel, hogy a portlandcementklinker helyett portlandcementet alkalmaztunk. A TCLP-teszt eredményeit az 5. táblázatban közöljük.

5. táblázat

Nehézfémek	Koncentráció (pg/l)
Cu	<10
Pb	<20
Zn	<10
Cd	<10
As	<30
Sb	<30
Cr(VI)	840

5. példa (találmány szerinti eljárás)

A 3. példa szerinti vizsgálatot ismételtük meg azzal az egyetlen eltéréssel, hogy a portlandcementklinker helyett portlandcementet alkalmaztunk.

A három mosással végrehajtott vizsgálat eredményeit a 6. táblázatban közöljük.

6. táblázat

Nehézfém	Koncentráció (pg/l)
Első mosás
Cu	<10
Pb	<20
Zn	<10
Cd	<10
As	<30
Sb	<30
Cr(VI)	1030

Nehézfém	Koncentráció (pgZl)
Második mosás
Cu	<10
Pb	<20
Zn	<10
Cd	<10
As	<30
Sb	<30
Cr(VI)	160
Harmadik mosás
Cu	<10
Pb	<20
Zn	<10
Cd	<10
As	<30
Sb	<30
Cr(VD	90

Második vizsgálatsorozat 25 A leírás következő részében ismertetett 6-17. példák keretében a 7. táblázatban tömegre vonatkoztatva megadott összetételű hamut kezeltük.

7. táblázat

Összetevők	Tömegre vonatkoztatott koncentráció
SÍO₂	19,3
Al (összes) (Al₂O₃-ban kifejezve)	13,6
Aluminiumfém	az összes alumínium 1-10%-a
CaO	20,0%
MgO	2,8%
Na	7,5%
K	6,1%
TiO₂	1,5%
FeO	2,2%
Zn	1,82%
Pb	1,20%
Cu	0,11%
Cd	0,094%
Mn	0,11%
Cr (összes)	0,04%
Cr(VI)	0,33 ppm
Cl	13,2%
so₃	6,2%
p₂o₅	0,8%
As	125 ppm

HU 221 654 Bl

7. táblázat (folytatás)

9. táblázat

összetevők	Tömegre vonatkoztatott koncentráció
Sb	510 ppm
Hg	12 ppm
El nem égett anyag	2,4%

6. példa (nem a találmány szerinti eljárás) 10

136 g hamut 1300 ml vízzel mostunk. Egy óra elteltével a reakcióközeg pH-ját 11,0 értéken stabilizáltuk. Az igy kapott vizes szuszpenziót szűrtük, a szűrőpogácsát 100 ml vízzel mostuk, majd összegyűjtöttük. 15

Ezután az 1. példában ismertetett eljárást alkalmaztuk. A toxicitási vizsgálat (TLCP-teszt) eredményeit a

8. táblázatban közöljük.

8. táblázat

Nehézfémek	Koncentráció (pg/l)
Cu	1200
Pb	1900
Zn	25 000
Cd	500
As	1100
Sb	300
Cr(VI)	2 300
Hg	20

7. példa (találmány szerinti eljárás)

A 7. táblázatban megadott összetételű hamuból vett mintát a 6. példában leírt módon kezeltük, majd a kemencéből kivett és a környezet hőmérsékletére hűtött kalcinált port bensőségesen összekevertük portlandcementklinkerrel. 4 tömegrész kalcinált porra számítva 1 tömegrész portlandcementklinkert alkalmaztunk. Az igy kapott keveréket 100 g-ra számítva 30 ml vízzel keverés közben feliszapoltuk, és így habarcsot készítettünk. A hidraulikus habarcsokból ezután kis pelleteket formáztunk, amelyeket levegőn 5 napig tároltunk, hogy a habarcs megkössön és megkeményedjék. A habarcs megkötése és megkeményedése után összegyűjtött pelleteket a TCLP toxicitási teszttel vizsgáltuk. A vizsgálatot úgy végeztük, hogy a pelletek megőrlésével 1 mm-nél kisebb átmérőjű részecskéket állítottunk elő (az átmérőt szitálással határoztuk meg), majd az így kapott őrölt anyaghoz 100 g-ra számítva hozzáadtunk 2 liter 0,1 M vizes ecetsavoldatot. Az elegyet homogenizáltuk, majd 0,6-0,8 pm-es üvegszálakat tartalmazó szűrőn átszűrtük, és a szűrletben meghatároztuk a vizsgált porból származó nehézfémek koncentrációját. Az eredményeket a 9. táblázatban kö60

Nehézfémek	Koncentráció (pg/l)
Cu	80
Pb	<200
Zn	660
Cd	230
As	50
Sb	90
Ci(VI)	720
Hg	<5

8. példa (találmány szerinti eljárás)

A 7. példában ismertetett vizsgálatot ismételtük meg azzal az egyetlen eltéréssel, hogy a TCLP toxicitási vizsgálat helyett a 3. példában ismertetett, három mosással végrehajtható tesztet alkalmaztuk.

Az eredményeket a 10. táblázatban közöljük.

10. táblázat

Nehézfém	Koncentráció (pg/l)
Első mosás
Cu	38
Pb	<20
Zn	<10
Cd	17
As	<30
Sb	<30
Cr(VI)	145
Második mosás
Cu	37
Pb	<20
Zn	<10
Cd	80
As	<30
Sb	<30
Cr(VD	⁹⁵
Harmadik mosás
Cu	<10
Pb	<20
Zn	<10
Cd	<10
As	<30
Sb	<30
Cr(VD	55

9. példa (találmány szerinti eljárás)

A 7. példa szerinti vizsgálatot ismételtük meg azzal az egyetlen eltéréssel, hogy a feliszapolás után kapott

HU 221 654 Bl pelleteket hermetikusan lezárt, vízgőzzel telített (100%-os relatív nedvességtartalmú) levegővel megtöltött kamrában 8 napig tároltuk. A kamrában összegyűjtött pelleteket levegőn 2 napig szárítottuk, majd a 8. példa szerinti TCLP-módszerrel vizsgáltuk. A TCLPvizsgálat során kapott szűrlet hat vegyértékű krómtartalma 42 pg/l volt.

10., 11. és 12. példák (találmány szerinti eljárás)

Ezek a példák három vizsgálatra vonatkoznak, amelyeket a 9. példában ismertetett körülmények között végeztünk el, azzal az egyetlen eltéréssel, hogy a feliszapoló vízhez adalék anyagot adtunk. A 10. példa szerinti vizsgálat keretében vas(Il)-szulfát-heptaliidrátot alkalmaztunk a habarcs mennyiségére vonatkoztatva 1 tömeg% mennyiségben; all. példa szerinti vizsgálat során mangán(II)-szulfát-monohidrátot alkalmaztunk a habarcs mennyiségére számítva 0,7 tömeg% mennyiségben; végül a 12. példa szerinti vizsgálat során vasport alkalmaztunk a habarcs mennyiségére vonatkoztatva 0,3 tömeg% mennyiségben.

A TCLP-vizsgálat eredményei mind a három példa esetében azt mutatták, hogy a szűrletben levő hat vegyértékű króm koncentrációja kisebb mint 10 pg/l.

73., 14., 15., 16. és 17. példák (találmány szerinti eljárás)

A 9. példa szerinti vizsgálatot ismételtük meg annyi hamu felhasználásával, amennyi elegendő volt ahhoz, hogy annyi habarcsot állítsunk elő, amennyiből kitelik öt darab 4x4x16 cm-es hasáb alakú próbatest. A próbatesteket 28 napig vízgőzzel telített levegőben tartottuk a környezet hőmérsékletén, hogy a habarcs megkössön és megkeményedjék. Az öt próbatest abban különbözött, hogy eltértek egymástól az egyes próbatestek előállításához felhasznált hamumennyiség és klinkermennyiség tömegarányai.

A habarcs megkötése és megkeményedése után vizsgáltuk a próbatestek mechanikai szilárdságát. Ennek keretében az 1991. évi NBN 196-1. belga szabvány szerinti körülmények között mértük a hajlítószilárdságot és a nyomószilárdságot. A vizsgálati eredményeket a 11. táblázatban közöljük.

77. táblázat

A példa sorszáma	Hamu:klinker (tömegarány)	Mechanikai szilárdság
Hajlítási szilárdság (N/mm²)	Nyomó- szilárdság (N/mm²)
13.	2,5	2,94	5,7
14.	3,0	2,94	4,9
15.	3,5	2,94	5,7

A példa sorszáma	Hamu:klinker (tömegarány)	Mechanikai szilárdság
Hajlítási szilárdság (N/mm²)	Nyomó- szilárdság (N/mm²)
16.	4,0	3,19	5,0
17.	5,0	2,45	4,1

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

1. Eljárás nehézfémeket és aluminiumfémet tartalmazó hamu inertté tételére, αζζα/jellemezve, hogy a hamuhoz foszforsavat vagy alkálifém-foszfátot adunk, az így kapott, foszfáttartalmú keveréket vízzel és hidraulikus kötőanyaggal feliszapolva vízben megkötő habarcsot képezünk és hagyjuk, hogy a habarcs megkössön és megkeményedjék.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alkálifém-foszfátként nátrium-hexametafoszfátot alkalmazunk.

3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hidraulikus kötőanyagként portlandcementet vagy portlandcementklinkert alkalmazunk.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a foszforsavat vagy az alkálifém-foszfátot a hamu mennyiségére számítva 8-15 tömeg%-ban alkalmazzuk.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hidraulikus kötőanyagot a hamu mennyiségére számítva 25-40 tömeg%-ban alkalmazzuk.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a habarcsot vízgőzzel telített atmoszférában hagyjuk megkötni és megkeményedni.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a feliszapoló vízbe a habarcs mennyiségére számítva 0,3-1 tőmeg% mennyiségű adalékot keverünk bele, amely vas, mangán, vas(II)vegyület, mangán(II)vegyület vagy valamilyen alkálifém redukálósója lehet.

8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy adalékként vas(II)-szulfátot, mangán(II)-szulfátot, nátrium-nitritet, nátrium-szulfitot vagy vasfémet alkalmazunk.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy - abban az esetben, ha vízoldható vegyületeket tartalmazó hamut kezelünk - a hamut a foszforsav hozzáadása előtt lúgos vízzel mossuk.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy - abban az esetben, ha szerves és/vagy el nem égett anyagot tartalmazó hamut kezelünk - az említett foszfáttartalmú keveréket a víz és a hidraulikus kötőanyag hozzáadása előtt kalcináljuk.