NO821985L

NO821985L - Fremgangsmaate til uskadelig deponering av avfallsstoffer

Info

Publication number: NO821985L
Application number: NO821985A
Authority: NO
Inventors: Guenther Heide; Hans Werner
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1980-10-21
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1982-06-15
Also published as: AU547878B2; EP0050371A1; RO86573A; PL233940A2; US4456400A; JPS57501824A; BR8108846A; RO86573B; AU7726681A; WO1982001331A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til uskadelig deponering av faste, eller i vandige medier oppløste avfallsstoffer under anvendelse av brunkullaske.

Det er kjent å behandle støvfine eller slam-formede residuer som inneholder metallforbindelser med f.eks. brent kalk under agglomerasjon og å overføre i et fast, på slagghauger avlagrebart granulert produkt (DAS 26 52 107). Tidligere kjente granulerte og til slagghauger førte produkter formår p.g.a. deres store overflate og restporøsitet, samt deres løse lagring ikke å hindre utvasking av deri inneholdte farlige stoffer. Ifølge en ytterligere kjent fremgangsmåte har man også allerede blandet viskose reaksjonsdyktige klor-og svovelholdige produksjonsresiduer som fremkommer ved fremstilling av plantebeskyttelsesmidler med.alkalisk reagerende pulverformede stoffer og etter tilsetning av vann overført i faste risledyktige produkter. I den tidligere kjente fremgangsmåte anvendes ikke brunkullaske (DAS 26 38 224). Ifølge den fra DAS 2 9 25 882 kjente fremgangsmåte omdannes sulfathol-dig brunkullaske før deres bortkipping ved vanntilsetning til en grøtaktig masse som etter kipping herdner. I blandingen fra den tidligere kjente fremgangsmåte innføres ikke ekstra avfallsstoffer.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å overføre toksiske avfallsstoffer, resp. produksjonsresiduer som kan være i fast form eller oppløst eller oppslemmet i vandige medier på enklest og mest økonomisk måte til faste deponerbare produkter.

Til løsning av oppgaven går oppfinnelsen ut fra

en fremgangsmåte til uskadelig deponering av faste eller i vandige medier inneholdte avfallsstoffer, idet avfallsstoffet behandles med alkalisk reagerende stoffer og et fast produkt utvinnes. Ved en fremgangsmåte av nevnte type består oppfinnelsen i at de faste eller i vandige medier oppløste eller suspenderte avfallsstoffer dannes homogent med brunkullaske, eventuelt under tilsetning av vann for oppnåelse av grøtaktig til flytende konsistens og mengdeforholdene innstilles med den forholdsregel at blandingsproduktet herdner til en praktisk talt vannugjennomtrengelig masse.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes

som alkalisk reagerende stoffer brunkull-kraftverkaske som fremkommer i store mengder og eventuelt -byr på problemer ved deponering fordi dens s.ulfatbestanddeler kommer i grunnvannet i utillatelig stor mengde.

For fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen egner det seg såvel støvformet, ufuktet aske, slik den fremkommer i kraftverkenes bunkere, som også fuktet kraftverkaske, slik den f.eks. kommer til avkipping i dagbrudd av brunkullforma-sjoner.

Denne kraftverkaske setter seg sammen av det mineralske stoff, de-rene kull og av de ved avbygning av kullene medbefordrete sand- og leire-tilblandinger. Største del av denne aske består av meget finkornet elektrofilter-aske, den mindre del av grovkornet, sandrik kjeleaske.

For brunkull-kraftverkaskens kjemiske og fysikals-ke forhold er dens kalsiumsinnhold av avgjørende betydning. Det foreligger som kalsiumoksyd, -ferrit og -sulfat. Den høye reaksjonsevne styrkes ved askens finkornethet og dens store indre overflate.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan de forskjelligste avfallsstoffer innbindes og unndras økologisk belastning. Disse avfallsstoffer kan foreligge som faste stoffer som vandige suspensjoner eller slam, eller som vandige oppløsninger. Slike avfallsstoffer er eksempelvis med katalysatorgifter, som oppløselige arsenforbindelser anrikede faste jernoksyd-katalysatorer, videre filterstøv fra støpe-rier og gruvedrift, slagg.og røstningsresiduer, giktgass- og galvanikslam, samt andre avfall som inneholder vannoppløselige tungmetallforbindelser eller andre skadelige stoffer. Vanligvis kan brunkullasken tilblandes uten påvirkning av avbindingsforholdet inntil 50 vekt% fast stoff. Faste avfallsstoffer foreligger vanligvis, i pulverisert eller kornet - undertiden også i stykket - form og dannes hensiktsmessig homogent tørt med brunkull-kraftverkasken og tilsettes deretter den nødvendige vanndel., Denne utgjør vanligvis 20 til 40 vekt% referert til brunkullasken. Ytterligere,i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på fordelaktig måte innbindbare av fallsstoffer er avfallssyrer som fremkommer ved mange kjemiske prosesser, f.eks. ved malmluting og metallbeising med svovelsure oppløsninger eller ved fremstilling av organiske farvepigmenter. Disse avfallssyrer har en relativt liten syrekonsentrasjon og inneholder mer eller mindre forurens-ninger i form av salter.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbindes som avfallsstoff tynnsyre som fremkommer ved oppslutning av titanholdige malmer til fremstilling av titandioksyd-pigmenter. For oppnåelse av et. fast, kompakt og praktisk talt vannugjennomtrengelig sluttprodukt er det nødvendig å blande tynnsyren homogent med brunkull-kraftverksasken i et bestemt vektsfor-hold og å omrøre inntil oppnåelse av grøtaktig konsistens.

Et midlere CaO-innhold av brunkullasken på ca. 10 vekt% og

en I^SO^-konsentrasjon av tynnsyren på gjennomsnittlig ca. 12% har det vist seg fordelaktig et blandingsforhold på

100 vektdeler aske til 50 til 75, fortrinnsvis 60 til 65 vektdeler tynnsyre. Lavere CaO-innhold av asken, resp. høyere syre- eller jernsulfatkonsentrasjoner av tynnsyren nødvendig-gjør en.vannfortynning,.da det i ethvert tilfelle må oppstå

en grøtaktig konsistens av blandingen.

Den av brunkullaske og tynnsyre dannede grøt-aktige blanding som kan komprimeres ytterligere ved mekanisk innvirkning (f.eks. rysting, kjøring med harver eller valser) sementerer etter kort tid på grunn av de kjemiske omsetninger som foregår under oppvarming.

For binding av de i tynnsyren inneholdte tung-metallsalter, sammensettes blandingen således at den viser basisk reaksjon og fastgjør seg til en kompakt masse.

En utløsning av tungmetallsaltene endres derved praktisk talt således at . en truing av grunnvannet kan utelukkes .

Ved oppfinnelsen løses problemene med en felles fjerning av flere avfallsstoffer, idet den uskadelige deponering ikke bare muliggjøres av f.eks. avfallssyrer som tynnsyre, men også av brunkullkraftverkaske i et felles fremgangsmåte-trinn. På grunn av den oppnådde praktisk talt vannugjennom- trengelighet av den fastgjorte kompakte blanding av brunkull-kraftverkaske og tynnsyre, kan brunkullaskens sulfater ikke mer utløses av regn- eller grunnvann. De i tynnsyren inneholdte tungmetaller er i det faste kompakte produkt innsluttet enten utfelt eller sorbert ikke utvaskbart.

Ved blanding av f .eks. tynnsyre og brunkull-kraf tverkaske, dvs. jat to prinsippielt forskjellige og for deponering ikke egnede avfallsstoffer oppstår således ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen et eneste fast deponerings-produkt, som på grunn av sin tette og kompakte beskaffenhet ikke mer er gjennomtrengelig for vann og er egnet for en lagring på ordnede depoter.

En hittil vanlig kjemisk viderebehandling av tynnsyren, som er forbundet med høye investeringsomkostninger, betraktelig energiforbruk og spesielle forholdsregler for fjerning av det dannede spesialsøppel blir overflødig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Avlastning av tynnsyren på åpen sjø (såkalt dumping) som.likeledes hittil anvendt problemløsning, vil i fremtiden på grunn av den forsterkede økologiske beskyttelse likeledes blir forbudt, således at med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsén står det til disposisjon en likeså enkel som økonomisk vei på uventet måte.

Den stortekniske anvendelse kan foregå ved at brunkull-kraftverkasken over transportinnretninger og tynnsyren over rørledninger transporteres adskilt. Disse to komponenter sammenføres i et blandeanlegg i betraktelige mengder umiddel-bart for lokaliseringsstedet, dvs. deponeringen av det her dannede inerte kompakte produkt. Tilførsel, blanding og uttak kan foregå kontinuerlig. Blandingsanlegget kan fortrinnsvis anbringes på en kjørbar avsetter.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen kan blandingen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes til tetning av avfallsdepoter. Vanligvis har man hittil tilsvarende dekket avfallsstoffer ved hvis avleiring det er å frykte en utpreget truing av grunnvannet i depot-området, enten med ren leire eller deponert i utgravde leirgruver, hvor det ved basis og ved sideflatene dessuten står flere meter leire i naturlig lagring. Av mangel på leire resp. åpnede leirgruver har man sterkt også gått over til anvendelse av sammensveisede kunststoffolier som foringsmaterial. Slike arbeidsmåter overflødiggjøres ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Avfallsdeponier avsettes på sålen og ved flankene i den nødvendige styrke ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen så virkningsfullt at en inntrengning av med skadestoffet belastet sildrevann i undergrunnen hindres. En påvirkning

av grunnvannet utelukkes således praktisk talt. De på deponi-basis dannede vann kan bortføres samlet og ufarlig ved hjelp av dreneringer.

Hvis nødvendig kan også depotenes overflate avtettes med materiale ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å hindre inntrengning av nedslagsvann i depotene.

I dypbygning og vannbygning kan tilstrømninger

av grunnvann og/eller overflatevann avdemmes. Således kan f.eks. bygningsgruver, gateutgravninger, kanalbygninger osv. beskyttes mot tiistrømmende vann.

Tykkelsen av demmesjiktet som skal innbringes for de forskjellige anvendelsesområder, samt tykkelse og antall av enkelte lag er avhengig av typen av avfallsstoffer som skal deponeres resp. av de nødvendige avdemningsforholdsregler og av de lokale hydrologiske egenheter.

Blandingen fra fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes videre fordelaktig til fylling av underjordiske naturlige eller gruvemessig tilveiebragte hulrom. Herved har det vist seg hensiktsmessig å tilføye blandingen av brunkull-kraf tverkaske og avfallsstoff en vanndel i en slik mengde og til et slikt tidsrom at den dannede blanding er flytbar for transport før stedet, altså anvendelsesstedet. Med en slik høyere vanntilsetning som over den grøtaktige konsistens fører til- en flytbar blanding, kan avtetningen resp. avdemmingen mot vanntilstrømning foretas i spylefremgangsmåten, idet likeledes den fastgjorte, kompakte og tette masse er praktisk talt vannugjennomtrengelig.

Ved underjordisk depot, hvori det lagres i behol-dere innpakkede skadelige stoffer som kjernestoffer eller kjemiske avfall, kan ifølge fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen foretas en oppfylling og avtetnirig av de gjenblivende hulrom og sikres en ekstra beskyttelse.

I gruvedrift kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen f.eks. anvendes ved forskalingsarbeide under dagen, idet bergmaterialet tilblandes til den flytbare blanding av.brunkull-kraf tverkaske og vann. Derved utfylles de ved innbring-ning av bergmateriale eller forblivende hulrom sterkt, således at settingsstørrelsen kan nedsettes avgjørende og der-med også de ved overflaten inntredende bergsenkninger.

På samme måte kan avsnitt av stillagte strekninger fylles for å oppnå en avdemning mot tilstrømmende vann. Sumpingsforholdsregel for de i drift befinnende strekninger kan derved vesentlig reduseres.

Også de for påføring av bergmateriale fore-skrevne standsteder, enten det er på overflaten eller i åpne gruver, kan ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avtettes på økonomisk måte. Derved hindres at de ved forvitring av bergarter dannede sulfater, klorider eller andre skadelige stoffer kommer i grunnvannet. Ved utlegning av dreneringer for overflaten av de fortettede etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen frembragte sjikt, kan de dannede belastede sildrevann bortføres og fjernes skadeløst.

I kløftet sten, f.eks. i kalkstensbrudd, er det likeledes hensiktsmessig å innføre den ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilte blanding i flytbar form for å bevirke en mest mulig dyptgripende utfylling av spalter, kløfter eller sjiktfuger. Den herved oppnåbare fullstendige avtetning kan ikke oppnås med de hittil i avfallsbedrifter anvendte metoder.. Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan således også stoppede stenbrudd prisgunstig nyttegjøres for skadeløs deponering av avfallsstoffer.

Fordelene ved fremgangsmåten er å se deri at ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen overføres avfallsstoffer som spesielt økologisk belaster vannøkonomien til en kompakt fastgjørende praktisk talt vannugjennomtrengelig masse. Fra disse masser er de deri inneholdte skadelige stoffer som tungmetaller ikke mer eluerbare med vann, således at disse masser kan avleires på ethvert orndet depot. Dessuten kan det med slike masser ufarlig avtettes depoter mot grunn- og overflatevann. Depotene kan endelig overdekkes med naturlig jordmaterial, således at de nyfremstilte plater igjen står til disposisjon for enhver ønskelig avnyttelse.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp

av noen eksempler.

Eksempel 1

A)

a) Det ble fremstilt blandinger av brunkull-kraftverkaske og 12%-ig tynnsyre i forhold på 100:60-65

vektdeler.

b) Dét ble videre fremstilt blandinger av brunkull-kraf tverkaske og 15-20% H2S04-holdig ved frem-stillingen av organiske farvepigmenter tannede tynnsyrer i forhold på 100:70 yektdeler.

De under punktene a) og b) fremstilte blandinger ble ifylt i 100 ml-stålsylindere, hvis underside var lukket med plastikkapper og fortettet ved rysting. Etter noen dager ble prøvene (i K^-apparaturen ifølge K.E. Witt; differanse-trykk ca. 10 mm vannsøyle) undersøkt på deres vann-^gjennom-trengelighet. Resultatene fremgår av tabell 1.

TABELL 1

Vanngjennomtrengelighet (K^ i m/s)

av prøvelegemer av brunkullaske og tynnsyre.

a) fra titandioksydprodukjs.j.onen i veXt.f.orhold

b) fra produksjonen av organiske farvepigmenter i vektforhold 100 : 70

B)

For å fastslå de fra ifølge oppfinnelsen fremstilte produkt eluerbare stoffer, spesielt med hensyn til de i tynnsyren inneholdte tungmetaller, ble det gjennomført utlutningsforsøk etter den tids gyldige retningslinjer. Hertil ble 300 g tunge prøvelégemer behandlet med 10-ganger mengden destillert vann i 24 timer under stadig vannbevegelse. Det inndampede residu av det klare filtrat ble deretter ana-lysert. Resultatet er oppført i Tabell 2. Følgelig ligger de met røntgen-fluoressens-analyse fastslåtte konsentrasjo-ner for alle undersøkte tungmetaller under de selv for drikkevann tillatelige verdier. Det er spesielt å henvise til at eluatene av de etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med hensyn til økologisk belastning uskadéliggjpfté tynnsyrer såvel fra titandioksydproduksjonen, som også fra farvestoffproduksjonen ikke har vesentlige forskjeller.•

De i tynnsyren fra farvestoffproduksjonen som spesielt problematisk ansette organiske bestanddeler (se tabell 2) blir likeledes sterkt bundet. Mens tynnsyren inneholder 1% (10.000 ppm) benzen-, naftalin- og antrachinon-sulfonsyrer, samt 10 ppm organohalbgener, befant det seg i eluatet av prøvelegemene fra asken og tynnsyren ennu bare 11 ppm DOC (fortynnet organisk karbon) og under 0,06 ppm EOCL (ekstraherbart organisk klorid).

TABELL 2

Eluering av prøvelegemer av brunkullaske og tynnsyre.

a) fra titandioksydproduksjonen

b) fra farvestoffproduksjonen

Eksempel 2

Dette eksempel anskueliggjør innbinding av et fast avfallsstoff i en brunkullaske/-vannblanding. Som fast avfallsstoff anvendes en forbrukt jernoksyd-katalysator slik den fremkommer i den petrokjemiske industri. En slik forbrukt katalysator har en så høy del av vannoppløselig arsen at den bare bør avleires på et depot for spesialavfall.

Den anvendte katalysator besto av inntil 10 cm store press-legemer. Et elueringsforsøk hvor dette material i forhold 1:10 ble behandlet med destillert vann under stadig bevegelse i 24 timer ga i filtratet et arseninnhold på 1,3 mg/l.

En blanding av 30 vektdeler avfallkatalysator,

100 vektdeler brunkullaske og. 20-4 0 vektdeler vann ga et kompakt, tett, overordentlig hårdt prøvelegeme, for hvilket det ble -10fastslått en verdi for vanngjennomtrengelighet Kp på 9 . 10 m/s. Et tilsvarende ansatt elueringsforsøk ga et arseninnhold som ligger under påvisningsgrensen på 0,03 mg/l og således også under den for drikkevann tillatelige grense-verdi på 0,05 mg/l.

Claims

1. Fremgangsmåte til uskadelig deponering av faste eller i vandige medier inneholdte avfallsstoffer, idet avfallsstoffene behandles med alkaliske reagerende stoffer og et fast produkt utvinnes, karakterisert ved at de faste eller i vandig medium oppløste eller suspenderte avfallsstoffer blandes homogent med brunkullaske, eventuelt under tilsetning av vann, til oppnåelse av grøtaktig til flytbar konsistens og mengdeforholdene innstilles med den forholdsregel at blandingsproduktet herdner til en praktisk talt vannugjennomtrengelig masse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes basisk brunkull-kraftverkaske.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at som i vann oppløste avfallsstoffer anvendes avfallssyrer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det som avfallssyre anvendes tynnsyre fra titandioksyd-produksjonen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det som avfallssyre anvendes den ved fremstilling av organiske farvepigmenter dannede avfallssyre.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at blandingen anvendes i forhold på ca.

100 vektdeler brunkull-kraftverksaske med ca. 50 til 75, fortrinnsvis 6 0 til 6 5 vektdeler tynnsyre.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at de faste avfallsstoffer blandes homogent med brunkull-kraftverksasken før vanntilsetning.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert , ved at brunkull-kraftverksaske blandes i en slik mengde med tynnsyren at blandingen under binding av de i tynnsyren--i-nne-ho-ld-t-e- tungmetaller av--basisk- -reaksjon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at blandingen anvendes til avtetning av avfallsdepoter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at blandingen anvendes til avdemning av tilstrømninger av grunn- og/eller overflatevann i underjordisk bygning, vannbygning eller bergverk.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at blandingen anvendes til utfylling av underjordiske naturlige eller bergyerksmessig tilveiebragte hulrom.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1-11, karakterisert ved at blandingen tilsettes en slik vanndel, etter mengde og tidspunkt at den dannede blanding er flytbar for transport foran avlegningsstedet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1-12, karakterisert ved at blandingen komprimeres ved mekanisk innvirkning.