PL175280B3 - Sposób utylizacji odpadów, zawierających chemiczne związki metali - Google Patents

Abstract

Sposób utylizacji odpadów, zawierających chemiczne związki metali, polegający na zmieszaniu odpadu o uziarnieniu do 01, mm z osadową skałą krzemionkową, wodnym roztworem surowca alkalicznego i korzystnie innymi składnikami, ewentualnym podsuszeniu sporządzonej mieszanki do temperatury 570 K oraz wypaleniu w temperaturze od 1190 do 1530 K w czasie niezbędnym do powierzchniowego spieczenia albo częściowego lub korzystnie całkowitego powierzchniowego zeszkliwienia, według patentu nr 155 676, znamienny tym, że 1,0 część mas. odpadu w postaci żużli i/lub popiołów, i/lub pyłów, przeliczoną na zawartość związków metali, miesza się do uzyskania jednorodnej mieszanki z osadową skałą krzemionkową w ilości od 0,25 do 12,5 części mas., wodnym roztworem surowca alkalicznego w ilości od 0,0 do 1,5 części mas. w przeliczeniu na suchy R2O, surowcem ilastym w ilości do 5,0 części mas. oraz składnikiem organicznym w ilości do 3,2 części mas., a następnie sporządzoną masę zbryla się, korzystnie granuluje, do uziarnienia od 4 do 12 mm, granule korzystnie sezonuje przez czas do 12 godz. i/lub podsusza, po czym wypala i pozostaw ia do swobodnego schłodzenia lub korzystnie p

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji stalych produktów przemyslowego spalania odpadów komunalnych. Produkty te w postaci zuzli, popiolów i pylów zawierajq

175 280 szkodliwe dla czlowieka i srodowiska naturalnego zwiqzki metali ciqzkich, zwìaszcza Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Se, Sb, Mg.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 155 676 sposób utylizacji odpadów przemyslowych, zawierajqcych chemiczne zwiqzki metali, polegajqcy na tym, ze 1,0 czpsc mas. odpadu lub odpadów o uziarnieniu do 0,1 mm, przeliczonq na zawartosc zwiqzków metali, miesza si? z osadowymi skalami krzemionkowymi o uziarnieniu korzystnie do 20 mm w ilosci od 10,0 do 130,0 czesci mas., wodorotlenkiem sodowym w ilosci, przeliczonej na suchy NaOH, od 0,5 do 25,0 czesci mas., zwiqzkami wapnia· i/lub magnezu o uziarnieniu do 0,1 mm w ilosci od 0,0 do 4,0 czesci mas., skladnikami barwiqcymi w ilosci od 0,0 do 0,9 czesci mas., wodq w ilosci od 0,0 do 14,0 czesci mas. Uzyskana mieszanke ewentualnie suszy si? w zakresie temperatur od 370 do 570 K i wypala w temperaturze od 1190 do 1530 K w czasie niezbednym dla powierzchniowego spieczenia albo czesciowego lub korzystnie calkowitego zeszkliwierna ziarn osadowej skaly krzemionk^owej. Jako ‘osadowq skale krzemionkowq stosuje si? chalcedonit, diatomit, radioloryt, spongiolit lub ich mieszanke. Jako z^zek wapnia stosuje sie krede, kalcyt, wapien, marmur, gips, anhydryt, fluoryt, wapno lub ich mieszanke. Jako skladnik barwiqcy stosuje sie sól organicznq, sól nieorganicznq, tlenek lub wodorotlenek takich metali jak miedz, kobalt, chrom, mangan lub ich odpowiedniq mieszanke.

Mieszanie skladników suchych prowadzi sie korzystnie w zlozu fluidalnym z dozowaniem stopniowym i naprzemiennym skladników do 1/2 czasu mieszania, po czym ewentualnie prowadzi sie mieszanie ze skladnikami plynnymi lub zawierajqcymi znaczqce ilosci wilgoci. Krede przed zmieszaniem korzystnie roztwarza sie w wodzie lub w innym plynnym skladniku mieszanki. Wypalanie prowadzi sie przy przerywanym lub ciqgfym ruchu skladników mieszanki.

Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze 1,0 czesc mas. odpadu w postaci zuzli i/lub popiolów, i/lub pylów, powstalych w procesie przemyslowego spalania odpadów komunalnych, przeliczonq na zawartosc z^qzków metali, miesza sie do uzyskania jednorodnej mieszanki z osadowq lub osadowymi skalami krzemionkowymi w ilosci od 0,25 do 12,5 czesci mas., wodnym roztworem surowca alkalicznego w ilosci do 1,5 czesci mas. w przelic/eniu na suchy R2O, surowcem ilastym w ilosci do 5,0 czesci mas. oraz skladnikiem organicznym w ilosci do 3,2 czesci mas. Sporzqdzonq jednorodnq mase zbryla sie, korzystnie granuluje, do u/iarnienia od 4 do 12 mm, granule korzystnie sezonuje sie przez czas do 12 godz. i/lub podsusza gazem o temperaturze do 570 K, po czym wypala sie je w temperaturze od 1190 do 1530 K do uzyskania spieku o strukturze glinokrzemianu. Produkt spieczenia pozostawia sie do swobodnego schlodzenia lub korzystnie przedmuchuje gazem o temperaturze stopniowo malejqcej od 1000 K i w czasie od 30. do 200 minut.

Jako osadowq skale krzemionkowq stosuje sie chalcedonit, diatomit, radioloryt, spongiolit, ziemie okrzemkowe, krzemionki opalowe, odpadowy surowiec wtórny lub ich mieszaniny. Odpadowy surowiec wtórny stosuje sie ^w formie bezpostaciowej, koloidalnej lub szklistej, zawierajqcej powyzej 75% mas. krzemionki. · Jako surowiec alkaliczny stosuje sie korzystnie roztwór wodorotlenek w i/lub weglanów, i/lub fluorków sodu, potasu, litu. Jako surowiec ilasty stosuje sie nieogniotrwale niskotopliwe ily o wspólczynniku pecznienia ponizej 2,5. Jako skladnik organiczny stosuje sie kopaliny w stanie naturalnym lub przetwor/onym, jak wszystkie rodzaje wegla, torf, koks, ropa naftowa, a /wlas/c/a odpady pofiltracyjne ropy naftowej oraz zuzyte oleje przemyslowe, silnikowe, spozywcze, rozdrobnione czesci roslin, w tym mase drzewnq, kore, owoce, liscie, a takze odpady lnu, konopi, bawelny, welny, siersci i skóry, tworzyw sztucznych. Uziarnienie skladnika mieszanki surowcowej wynosi korzystnie do 0,06 mm. Surowiec alkaliczny dozuje sie korzystnie poprzez natrysk w drugiej polowie czasu mieszania do uzyskania wilgotnosci od 7 do 16%. Do podsuszania granul po ich uformowaniu stosuje sie korzystnie gazy odlotowe · procesu spalania odpadów, a do schladzania granul po ich wypaleniu stosuje sie korzystnie powietrze lub mieszanke gazów odlotowych z powietrzem.

Podstawowq zaletq przedstawionego powyzej sposobu jest trwale unieszkodliwienie toksycznych /wiqzków zawartych w stalych produktach spalania odpadów komunalnych

175 280 i tym samym eliminacja powodowanych przez nie zagrozeù dla srodowiska naturalnego i bezposrednio dla czlowieka.

W czasie procesu termicznego zachodzi zjawisko wytwarzania fazy szklistej typu SiO2-RO-R2O-MeO, gdzie RO oznacza CaO + MgO, R₂O oznacza Na₂O + K2O a MeO - tlenki metali cipzkich. Równolegle zachodzi proces wytwarzania glinokrzemianów typu skaleniowego. W wyniku wymienionych procesów fizykochemicznych nastppuje zwiqzanie metali cipzkich w strukturze fazy krystalicznej i fazy szklistej. Obie fazy sq nierozpuszczalne w wodzie, w efekcie czego produkty zawierajqce je mogq byc bezpiecznie skladowane w róznych warunkach, a w tym na otwartej przestrzeni. Sprzyja temu równiez i to, ze postac produktów koùcowych i ich masa wlasciwa wykluczajq pylenie. Skladowanie produktu utylizacji jest sposobem nieefektywnym. O wiele korzystniejsze jest wykorzystanie ich jako pelnowartosciowych surowców w róznego rodzaju zaprawach budowlanych, jako surowca topnikowego w masach ceramicznych albo jako niepalnego, nieutleniajqcego sip lekkiego materialu izolacyjnego. Zastosowania te ograniczajq zuzycie naturalnych, kopalnych surowców, co w efekcie prowadzi równiez do ograniczenia degradacji srodowiska naturalnego.

Tak szerokie, wielostronne zastosowanie produktów sposobu jest mozliwe dzipki nieoczekiwanemu, oryginalnemu efektowi, polegajqcemu na mozliwosci uzyskania róznych jakosciowo produktów, charakteiyzujqcych sip znacznq odmiennosciq wlasciwosci uzytkowych. Uzyskuje sip to poprzez modyfikacje poszczególnych operacji, zmiany ich parametrów oraz skladów ilosciowo-jakosciowych mieszanek wyjsciowych. Dla zobrazowania powyzszego stwierdzenia przedstawia sip ponizej odpowiednie zestawienie mozliwych do uzyskania produktów koùcowych.

Skladniki przedstawione w postaci tlenkowej	Rodzaje i sklad w % mas. produktu
Spiek topnika	Agloporyt (keramzyt)	Wolastonit
SiO2	48,0 - 86,0	do 60,0	40,0 - 50,0
Al2O3	7,0 - 32,0	10,0 - 24,0	5,0- 7,0
Fe2O3	0,1- 8,0	5,0 -10,0	0,5- 1,0
CaO + MgO	0,2- 8,0	3,0- 7,0	40,0 - 50,0
Na2O + K2O	2,3 - 20,0	2,0- 6,0	1,5 - 2,0
SO3	-	0,0- 3,0	-

Dodatkowq, ale wcale nie marginalnq zaletq sposobu jest wykorzystanie równiez odpadowych surowców krzemionkowych i nieuzytecznych odpadów organicznych.

Rozwiqzanie wedlug wynalazku przedstawione jest blizej w przykladach wykonania, przytoczonych ponizej.

Przyklad I. Odwaza sip plyty z instalacji odpylajqcej urzqdzenia do spalania odpadów komunalnych, o uziarnieniu do 0,04 mm i zawartosci 85% mas. zwiazków metali, w ilosci 0,79 tony, zuzel ze spalania odpadów komunalnych, o uziarnieniu do 0,06 mm i zawartosci 93% mas. zwiqzków metali, w ilosci 0,40 tony, maczkp diatonitowa, w ilosci 0,25 tony i il belchatowski niskotopliwy, o wspólczynniku ppcznienia ok 2 i uziarnieniu do 0,05 mm, w ilosci 4,00 tony oraz miesza fluidalnie z dozowaniem stopniowym i naprzemiennym. Do uzyskanej mieszanki dodaje sip stopniowo przepracowany olej silnikowy w ilosci 0,30 tony oraz wodp i miesza do uzyskania jednorodnej masy o wilgotnosci 7%, którq granuluje sip do uziarnienia ok. 10 mm. Granule wsypuje sip do azurowego pojemnika, przedmuchuje przez 90 min. gazami odlotowymi z procesu spalania odpadów komunalnych o temperaturze 500 K oraz pozostawia do sezonowania i samoistnego obsuszenia przez okres 9 godz. Nastppnie granule wprowadza sip do pieca obrotowego i wypala w temperaturze 1520 K. Wypalone granule wysypuje sip z pieca, przedmuchuje mieszanka powietrzno-spalinowq o temperaturze spadajqcej równomiernie od 1000 do 500 K przez okres 150 min. Po przyspieszonym schlodzeniu granule pozostawia sip do stopniowego, swobodnego studzenia do

175 280 temperatury otoczenia. W wyniku przedstawionego procesu uzyskuje si? material typu agloporytu, nadajqcy si? jako material izolacyjny w budownictwie.

Przyklad II. Zuzel powstaly ze spalania odpadów komunalnych o uziarnieniu do 0,06 mm, zawierajqcy 81% mas. zwiqzków metali, w ilosci 1,0 tony wsypuje si? do mieszarki b?bnowej, do której dozuje si? stopniowo i na przemian przez okres 15 minut popiól ze spalania odpadów komunalnych, o uziarnieniu do 0,05 mm i zawartosci zwiqzków metali 91% mas., w ilosci 0,2 tony oraz radioloryt o uziarnieniu do 0,05 mm w ilosci 3,0 ton. Po wspólnym mieszaniu skladników suchych przez 30 min. wprowadza si? poprzez natrysk 40% roztwór K2CO3 w ilosci 0,7 tony i po dalszych 30 min. mieszania jednorodnq mas? o wilgotnosci 9% granuluje si? do srednicy ziarn ok. 6 mm. Granule po sezonowaniu w warunkach powietrzno-suchych w czasie 12 godz. wypala si? w piecu obrotowym w temperaturze 1240 K przez 3 godz. Wypalone granule wysypuje si? do azurowego pojemnika, przedmuchuje powietrzem o temperaturze 600 K przez 50 min. i pozostawia do swobodnego studzenia. Otrzymany material ma postac spieku glinokrzemianowego i moze byc stosowany jako topik skaleniowy w produkcji tworzyw kamionkowych.

175 280

Departament Wydawnictw UP RP. Naklad 90 egz Cena 2,00 zl

Claims (10)

1. Zastrzezenia paten to we

   1. Sposób utylizacji odpadów, zawierajqcych chemiczne zwiqzki metali, polegajqcy na zmieszaniu odpadu o uziarnieniu do 01, mm z osadowq skalq krzemionkowq, wodnym roztworem surowca alkalicznego i korzystnie innymi skladmkami, ewentualnym podsuszeniu sporzqdzonej mieszanki do temperatury 570 K oraz wypaleniu w temperaturze od 1190 do 1530 K w czasie niezbpdnym do powierzchniowego spieczenia albo czpsciowego lub korzystnie calkowitego powierzchniowego zeszkliwienia, wedlug patentu nr 155 676, znamienny tym, ze 1,0 czpsc mas. odpadu w postaci zuzli i/lub popiolów, i/lub pylów, przeliczonq na zawartosc zwiqzków metali, miesza sip do uzyskania jednorodnej mieszanki z osadowq skalq krzemionkowq w ilosci od 0,25 do 12,5 czpsci mas., wodnym roztworem surowca alkalicznego w ilosci od 0,0 do 1,5 czpsci mas. w przeliczeniu na suchy R2O, surowcem ilastym w ilosci do 5,0 czpsci mas. oraz skladnikiem organicznym w ilosci do 3,2 czpsci mas., a nastppnie sporzqdzonq masp zbryla sip, korzystnie granuluje, do uziarnienia od 4 do 12 mm, granule korzystnie sezonuje przez czas do 12 godz. i/lub podsusza, po czym wypala i pozostawia do swobodnego schlodzenia lub korzystnie przedmuchuje gazem o temperaturze stopniowo malejqcej od 1000 K i w czasie od 30 do 200 minut.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odpadem jest produkt powstaly w procesie przemyslowego spalania odpadów komunalnych.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako osadowq skalp przemyslowq stosuje sip chalcedonit, diatomit, radioloryt, spongiolit, ziemie okrzemkowe, krzemionki opalowe, odpadowy surowiec wtórny lub ich dowolne mieszaniny.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze odpadowy surowiec wtórny stosuje sip w formie bezpostaciowej, koloidalnej lub szklistej, zawierajqcej powyzej 75% mas. krzemionki.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako surowiec alkaliczny stosuje sip korzystnie roztwór wodorotlenków i/lub wpglanów, i/lub fluorków sodu, potasu, litu.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako surowiec ilasty stosuje sip nieogniotrwale, niskotopliwe ily o wspólczynniku ppcznienia ponizej 2,5.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako skladnik organiczny stosuje sip kopaliny w stanie naturalnym lub przetworzonym jak wszystkie rodzaje wpgla, torf, koks, ropa naftowa, a zwlaszcza odpady pofiltracyjne ropy naftowej oraz zuzyte oleje przemyslowe, silnikowe, spozywcze, rozdrobnione czpsci roslin, w tym masp drzewnq, korp, owoce, liscie, a takze odpady lnu, konopi, bawelny, welny, siersci, skóry, tworzyw sztucznych.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze uziarnienie skladników mieszanki surowcowej wynosi do 0,06 mm.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze surowiec alkaliczny dozuje sip poprzez natrysk w drugiej polowie czasu mieszania do uzyskania wilgotnosci od 7 do 16%.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do podsuszenia granul po ich uformowaniu stosuje sip korzystnie gazy odlotowe procesu spalania odpadów, a do schladzania granul po ich wypaleniu stosuje sip korzystnie powietrze lub mieszankp gazów odlotowych z powietrzem.