SE505036C2 - Omhändertagande av avfallsprodukter med organiskt innehåll - Google Patents

Description

505 036 I patenten DD-B-2842932 och 2876410 beskrivs en förbränningsprocess i schakt- ugn för behandling av koppar-plast-skrot. Processen passar inte för ädelmetall- haltig skrot, eftersom utbytena är osäkra och den är även ogynnsam ur miljösyn- vinkel.

Användning av saltsmälta föreslås i DE-C-2330592, men denna måste bytas ut i en takt som gör processen besvärlig ur miljösynpunkt och även relativt kostsam. l den tyska patentansökan, DE-Al-4203475 från 1992 föreslås nedsmältning i induktivt uppvärmd ugn, varvid materialet tillförs en metallsmälta i ugnen utan lufttillförsel. Härvid genomgår de organiska beståndsdelarna pyrolys och övergår delvis till avgasen från ugnen. Gasen förbränns därefter med syrgas- anrikad luft och slutligen efter avkylning efterförbränns den över katalysator.

Resten av de organiska beståndsdelarna omvandlas till kol som samlas på eller i smältan. Det föreslagna förfarandet har karaktären av pilot plant och någon industriell tillämpning har hos oss veterligt ännu ej genomförts.

Gemensamt för hittills föreslagna termiska upparbetningsförfaranden för avfalls- produkter av inledningsvis beskriven art är att det krävs separata ugnar och annan separat utrustning för upparbetningen. Det krävs sålunda icke oväsentliga investeringar för dessa tidigare föreslagna upparbetningsförfaranden, varför de i praktiken endast torde kunna användas för utvalda fraktioner med särskilt höga ädelmetallvärden. En sådan investering kräver också garantier för tillgång till sådana fraktioner under lång tid framöver.

Eftersom marknaden kommer att växa för varje år vad beträffar avfallsprodukter av typ elektriskt skrot, särskilt av uttjänta datorer och datortillbehör, kommer det att krävas upparbetningsförfaranden som till låga kostnader kan ta hand om allt större mängder av sådant material, främst för dess destruktion på ur miljöaspekt helt acceptabelt sätt på grund av att producentansvar samtidigt snart införs för elektronikutrustning. Särskilt attraktiva skulle sådana upparbet- ningsförfaranden vara, där generellt destruktionsaspekten utan miljöbelastning kan kombineras med utvinning av eventuellt metallvärdeinnehåll ur avfallspro- 505 036 dukter av ovan angivet slag utan att nämnvärda metallförluster sker under upparbetningsförfarandet, varvid förutom intäkt för själva destruktionen kan tillkomma intäkter för återvunna metallvärden.

Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande som möjliggör omhändertagande av stora mängder avfallsprodukter med organiskt innehåll, varvid en aspekt avser termisk behandling av produkter, såsom elektriskt skrot, särskilt av typ datorskrot, främst för återvinning av ingående metallvärden väsentligen utan några förluster och utan några miljöbelastningar från den organiska delen av produkterna. En annan aspekt avser destruktion av sådana avfallsprodukter med organiskt innehåll på ett ekonomiskt och miljömässigt attraktivt sätt, varvid givetvis eventuella metallvärden i det destruerade mate- rialet samtidigt återvinnes.

I detta syfte kännetecknas uppfinningen av de steg som framgår av tillhörande patentkrav. Avfallsprodukterna tillförs sålunda en agiterad smälta på ett sådant sätt som hindrar väsentlig uppvärmning innan produkterna omslutes av den agiterade smältan. Genom detta sätt att tillföra avfallsprodukterna till en agiterad smälta motverkas bildning av gasformiga toxiska spjälkningsprodukter av plastfraktioner och eventuellt andra närvarande organiska produkter, så att de organiska fraktionerna väsentligen intakta kommer att upptagas och omges av smältbadet. Avfallsprodukterna omblandas under behandlingen häftigt i smältan i närvaro av reducerbara beståndsdelar eller komponenter vid en temperatur av åtminstone ca. 1250°C. l de fall avfallsprodukter behandlas enbart i avsikt att destrueras, dvs produkter utan väsentliga metallvärden, genomförs samma process som för den termiska behandlingen av metallhållande avfallsproukter varvid destruktionen kan genom- föras på ett ekonomiskt och miljömässigt acceptabelt sätt.

En viktig uppfinningsidé i sammanhanget är således att det organiska materialet i avfallsprodukterna skall utnyttjas för reduktion i smältan. Genom den häftiga agitationen i smältan spjälkas plasten och de andra organiska beståndsdelarna termiskt till för reduktion i smältan underhållande enklare föreningar. Härigenom kommer det organiska materialet att spjälkas och därefter snabbt konsumeras 505 036 för reduktion av smältan. Slutprodukter av C- och H-innehållet i det organiska materialet blir således fullständiga förbränningsprodukter som C02 och H10. l-lalogeninnehållet kommer att följa gasen som enklare föreningar som enkelt kan avskiljas genom gastvättning. Metallvärdena i avfallsmaterialen kommer att övergå till smältan eller följa gasen beroende på respektive metalls benägen- het att förångas vid rådande smälttemperatur. Ur gasfasen avskiljs därefter medföljande metall på lämpligt känt sätt som stoft, exempelvis genom oxidation och avkylning eller enbart genom kylning. Ur smältfasen utvinnes metallvärdena på något konventionellt sätt beroende på de lokala omständigheterna och resur- serna för metallutvinning. Om exempelvis utgående smälta från den termiska behandlingen helt eller delvis förs till en kopparframställningslinje, kan i princip samtliga metallvärden i avfallsmaterialen utvinnas tillsammans med till övriga till f ramställningslinjen överförda metallvärden, vilket sålunda inte kräver några ytterligare separata steg för utvinningen.

Ett lämpligt sätt för behandlingen är att tillföra avfallmaterialen till en ugn med agiterad smälta som innehåller eller utgörs av slagg från en icke-järnmetall- framställningsprocess. Det kan exempelvis vara en smältreduktionsugn, en konverter, exempelvis en kaldo-konverter eller en slaggbehandlingsugn, alla ugnstyper där kraftig omrörning av smältan ingår som viktigt moment. Det har visat sig att behandlingen med stor fördel kan genomföras i samband med reducerande slaggbehandling i slagfumingugn. Denna enhetsprocess beskrives generellt i Mining Magazine, August 1965, Vol 113, No. 2, sid 114-122 och Bolidens anläggning vid smältverket i Rönnskär, Sverige beskrives i en artikel av O.A. Sundström, Journal of Metals, June 1969.

Vid användning av slaggsmältor för behandlingen kan avfallsmaterialen med fördel tillsättas tillsammans med fast slagg i fraktionerad form.

Som ovan antydes kan förutom slaggsmältor eller slaggrika smältor väljas andra smältor i mån av lokala förutsättningar, dvs om lämpliga smält- eller behandlingsenheter finnes tillgängliga, särskilt sådana där gasreningssidan är utbyggd för att säkerställa att utsläpp ej görs över tillåtna gränser. 505 03-6 För att i största möjliga utsträckning hindra att avfallsmaterialen uppvärmes innan de tas upp av smältan kan de tillsättas till smältan genom störtrör riktade mot smältytan och mynnande nära denna.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas huvudsakligen genom ett exempel som beskriver en föredragen form av densamma, nämligen behandling i s.k. slag-fumingugn.

Slag-fuming-processen är avsedd för att utvinna icke-järnmetaller ur metallur- giska slagger, främst slagger från blyhyttor. l Bolidens smältverk i Rönnskär finns en slag-fumingugn som utnyttjas för behandling av främst kopparhytteslagg.

Sådan slagg utgörs huvudsakligen av fajalit 2 FeO - S102 men innehålller även väsentliga metallvärden exempelvis ca 10% Zn, 2% Pb, 1-2% Cu samt ädel- metaller. Slaggen hålles vid en temperatur av ca 1250°C i en vattenkyld ugn och i en satsvis operation reduceras slaggen genom att kolpulver inblåses med luft i slaggen genom vertikala dysor under slaggytan. Varje sats består av ca 85 ton flytande slagg från kopparsmältugnen och ca 15 ton kallt material som är en blandning av återförd slagg och stålverksstoft. Genom reduktionen utre- duceras metallisk zinkånga och även blyånga som följer avgasen och avskiljes ur denna genom avkylning och oxidation, varvid en s.k. blandoxid kan utvinnas genom elektrisk gasrening (EGR). Denna blandoxid håller typiskt ca 60% Zn och 10% Pb och kan efter blyavdrivning genom reducerande behandling i klink- ringsugn användas som råvara vid konventionell zinkframställning. Genom reduktionen omvandlas en del av slaggen tillsammans med det innehåll av svavel respektive arsenik och antimon som finns i de flytande och fasta tillsatserna till skärsten och speiss. Skärstenen håller typiskt 50-55% Cu, ca 15% Fe och -25% S och speissen ca 50% Cu, 8% Fe 15% Sb och 10% As. Tillsammans håller dessa faser också hela ädelmetallinnehållet i slaggen och de övriga ingåen- de materialen. Skärstens- och speissfaserna avskiljs från den kvarvarande slaggen i en efterföljande ugn, kallad sättningsugn, genom inverkan av tyngdkraften eftersom skärsten och speiss är tyngre än slaggen. Skärsten och speiss förs till kopparverkets konverteringssteg, där skärstenen och speissen blåses till råkoppar, vilken även innehåller alla metaller ädlare än koppar, vilken råkoppar sedan ytterligare raffineras genom bLa. elektrolys. Härigenom kan dess ädel- metallinnehåll utvinnas med största möjliga utbyten. 505 036 När avfallsprodukter med organiskt innehåll, i form av elektriskt skrot exempel- vis uttjänta datorer och tillbehör, tillförs slagfuming-ugnen görs detta till- sammans med eller i stället för ovan nämnda tillsats av kallt material genom störtrör ned i den genom luft-kolpulverinblåsningen kraftigt agiterade slaggen.

Plastfraktionerna i skrotet spjälkas genom den höga temperaturen och den reducerande miljön till enklare, oxiderbara komponenter, som således kommer att utgöra ett extra tillskott av reduktionsmedel för slaggen. Huvuddelen av plasten, nämligen dess C-och H- innehåll, kommer att omvandlas till fullständiga förbränningsprodukter C02 och H20, och följa gasen till skorstenen, medan halogeninnehållet kommer att uppträda som enklare föreningar som l-lCl, HF, C12 etc. eller som metallföreningar, som Pb, Zn (Cl, Br), vilka kan avlägsnas genom normal gastvättning. Eventuella icke-organiska och icke-metallhaltiga fraktioner i skrotet, såsom glas och liknande, kommer att upplösas av slaggen och upptagas av denna.

Vid destruktion och upparbetning av elektriskt skrot i slagfumingugn kommer således såväl destruktionsprodukter som metallinnehåll att följa och uppträder det normala flytschemat för processen, som därigenom överhuvudtaget inte störs.

Exempel: En sats elektriskt skrot (E-skrot) bestående av 7 ton tillbehör och 12 ton PC krossades och magnetiska fraktioner i en mängd av 42 resp 20 °lo avskildes.

De återstående fraktionerna innehållande icke-järnmetaller, plast, glas, etc hade följande medelsammansättning: Tabell 1 Material Au Ag Cu Fe Ni Zn Pb Al2O3 gpt gpt °/o % % % % % Tillbehör 58 491 13.4 2.6 0,6 3,0 0,3 35,7 PC 10 8? 7,1 <0,1 0,2 1,2 1,5 23,5 505 036 Det krossade skrotet blandades med recirkulerad slagg och tillfördes med an- vändning av befintliga transportband, materialfickor och störtrör till slagfuming- ugnen under annars normal slagfuming-behandling och uppdelad på flera kör- ningar. Man kunde därvid inte konstatera någon speciellt ökad värrnegenerering eller stoftgenerering. Fumingprocessen skilde sig körningsmässigt inte på något sätt från en normal körning enligt de erfarna processkötarna på ugnen. Ingen skadlig inverkan kunde heller konstateras på produktkvaliteten. Man följde dessutom extra noggrant upp kvicksilver, dioxiner och halogener under körningen.

Man kunde konstatera att kvicksilveremissionen från körning med E-skrot inte signifikant avvek från normal slagfuming. Även stoftemissionen var lika låg som för normal körning. Vad gäller dioxiner kunde någon förhöjd emission jämfört med normala förhållande uppmätas. Dioxinbelastningen för processkötar- na var långt under rekommenderade gränsvärden.

Emissionen av Hg tenderade att öka med ökande andel E-skrot, men var inte signifikant skild från normala värden.

Av innehållet i ingående E-skrot kunde över 99,99% av Zn, Pb, Cu, As och Cl, och ca 97-98°/o av Br samt F och 92% av Hg återfinnas i Omhändertagna produkter.

Claims (5)

505 056 10 15 20 25 30 8 PATENTKRAV

1. förfarande vid termisk upparbetning av avfallsprodukter med organiskt innehåll, såsom elektriskt skrot, innehållande metallvärden, inkluderande ädelmetaller, samt plast eller liknade organiska material, för att möjliggöra utvinning av metallvärdena i skrotet utan risk för bildning av dioxiner eller liknande toxiska föreningar, k ä n n e t e c k n a t a v att avfallsprodukterna tillförs en agiterad smälta på ett sådant sätt som hindrar väsentlig uppvärmning innan de tillförda produkterna omsluts av den agiterade smältan, att avfallsprodukterna omblandas häftigt i smältan i närvaro av reducerbara beståndsdelar eller komponenter vid en temperatur av åtminstone ca l250°C, varvid plast och andra organiska material spjälkas termiskt till reduktionsmedel för nämnda reducerbara beståndsdelar eller komponenter och därvid väsentligen helt omvandlas till fullständiga förbränningsprodukter såsom C02 och H20, och att metallvärdena uttages som metallrikt stoft och/ eller metallrik smältfas, ur vilka metallrika produkter metallvärdena utvinns på lämpligt sätt.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att smältan innehåller eller utgöres av slagg från en icke ~järnmetallframställningsprocess.

3. S. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att det genomföres i samband med reducerande slaggbehandling i slagfumingugn.

4. Förfarandeenligtkrav2och3,kännetecknat av att avfallsprodukterna tillsätts tillsammans med fast slagg i fraktionerad form.

5. Förfarande enligt krav l~4, k ä n n e t e c k n a t a v att avfallsprodukterna tillsätts till smältan genom störtrör riktade mot smältytan och mynnande nära denna.