SE510942C2 - Stabilisering av aska - Google Patents

Description

510 10 15 20 25 30 35 942 2 Ovanstående i förening med den omständigheten att lösligheten av slagg är låg medan en stor del av flygaskan är löslig innebär att flygaska är mycket mera skadlig för miljön än slagg, och att flygaska utgör en miljörisk som inte utan vidare kan deponeras.

För att minska miljörisken med flygaska har man tidi- gare föreslagit olika lösningar. En lösning innebär att flygaskan blandas med slagg och tillsättes cement, kalk eller fosfater för att binda tungmetallerna och åstadkomma en massa, som inte tar till sig vatten. Denna lösning på problemet innebär emellertid extra kostnader för det till- satta bindemedlet och extra kostnader för den större mate- rialvolym som skall deponeras. Vidare är det inte säkert att den genom en sådan ingjutning stabiliserade flygaskan klarar rådande bestämmelser avseende exempelvis maximala halter av lakningsbara tungmetaller, eftersom laknings- provningen, åtminstone i vissa länder, utförs pà krossat material.

Ett annat förslag till lösning för att minska miljö- riskerna med flygaska är att före deponering av flygaskan laka den med en sur lösning för att extrahera ingående tungmetallföroreningar. Exempel härpå är t ex SE 457 773, som beskriver sur lakning av flygaska för urlakning av lösliga tungmetaller, vilka sedan utfälls som sulfider.

Sulfidutfällningen sker i sur lösning, vilket medför otillfredsställande sulfidutfällning. Någon kemisk stabi- lisering av återstoden av flygaskan efter den sura lak- ningen sker inte, utan det anges endast att återstoden kan återföras till förbränningsanläggningen eller fixeras genom inbituminering. Ett annat exempel är DE 39 18 292, som också beskriver sur extraktion av flygaska, varefter extraherade tungmetaller utfälls som sulfider tillsammans med flygaskan. De utfällda tungmetallsulfiderna och flyg- askan separeras därefter från den sura lösningen, som sedan neutraliseras. Även i detta fall sker sulfidutfäll- ningen i sur lösning, vilket ger en otillfredsställande utfällning. 10 15 20 25 30 35 510 942 3 Vid den ovan beskrivna, sura lakningen av flygaska utlakas framförallt klorider och sulfater och ca 70-80 vikt% av de i flygaskan ingående tungmetallerna ut- löses. Kvar i flygaskan finns emellertid fortfarande ca 20-30 vikt% av tungmetallerna, som vid deponering utgör en potentiell risk för utlakning. Till detta kommer att den tidigare kända, sura sulfidutfällningen av de urlakade tungmetallerna är otillfredsställande, dvs de urlakade tungmetallerna utfälles och stabiliseras inte optimalt som stabila sulfider utan kvarstår till viss del i löslig form.

Föreliggande uppfinning avser att undanröja de ovan beskrivna nackdelarna och uppnå en stabilisering av aska, företrädesvis flygaska, varigenom lakningsbara bestånds- delar i askan fixeras så att askan kan deponeras utan att utgöra någon risk för miljön. Ändamålet enligt uppfinningen uppnås genom ett sätt för stabilisering av aska, företrädesvis flygaska, varvid askan extraheras med en sur vattenlösning, kännetecknat därav, att den kvarvarande askan separeras från den sura vattenlösningen efter extraktionen och därefter behandlas i minst två steg innefattande ett alkaliseringssteg till ett pH av ca 7 eller högre och ett steg med tillsättning av en sulfidjonkälla.

I enlighet med uppfinningen extraheras sålunda askan först med en sur vattenlösning i likhet med vad som är fallet vid den tidigare kända tekniken. Härigenom extra- heras lättlösliga föreningar och salter, varvid huvuddelen av tungmetallföroreningarna går i lösning. Såsom nämnts tidigare, kvarstår emellertid en icke oväsentlig andel tungmetallföroreningar i lakningsåterstoden av askan, och dessa kvarstående tungmetallföroreningar är potentiellt lakningsbara och utgör därmed en miljörisk. För att elimi- nera denna miljörisk stabiliseras dessa tungmetallförore- ningar i den kvarvarande askan genom tillsättning av en sulfidjonkälla och omvandling till stabila sulfidförening- ar. Såsom även nämnts tidigare, ger emellertid sulfidfäll- 510 10 15 20 25 30 35 942 4 ning i sur miljö otillfredsställande resultat, och därför föregås sulfidfällningen vid uppfinningen av en alkalise- ring av den kvarvarande askan. Denna alkalisering medför att maximal sulfidutfällning sker på ett stabilt sätt.

Alkaliseringen sker till ett pH av ca 7 eller högre, företrädesvis ca 7-ll, mest föredraget till ca 10. Vidare föredrages det att alkaliseringen sker med en vattenlösning av ett vattenlösligt alkali, såsom t ex soda eller natriumhydroxid. Soda föredrages särskilt, eftersom det åstadkommer en buffrande inverkan på flygaskan.

Det föredrages vidare att den sulfidjonkälla som tillsätts är en vattenlösning av en vattenlöslig sulfid.

Som exempel på föredragna, vattenlösliga sulfider kan näm- nas både oorganiska och organiska sulfider, såsom natrium- sulfid, ditiofosforsyraderivat, tiokarboxylsyraderivat eller merkaptotriazinderivat.

Extraheringen av askan med den sura vattenlösningen sker företrädesvis vid ett pH av ca 1 till 2, och företrä- desvis sker extraheringen med tvättvätska från en skrubber för våtrening av en klorväteinnehållande gas. Denna klor- väteinnehållande gas kan t ex utgöras av rökgas från den förbränning vid vilken även askan alstras, särskilt sop- förbränning, som alstrar en rökgas innehållande såväl klorväte som svaveldioxid. En sådan rökgas våtrenas i minst två steg för avlägsnande av klorväte respektive sva- veldioxid, och det är den sura tvättvätskan från skrubbern för avlägsnande av klorväte som utnyttjas vid föreliggande uppfinning för extrahering av aska. Användningen av denna tvättvätska vid föreliggande uppfinning innebär en sär- skild fördel, eftersom man inte behöver utnyttja någon separat, extra tvättvätska och därigenom minskar indunst- ningsbehovet vid den efterföljande behandlingen av tvätt- vätskan. I övrigt kan beträffande utformningen av våtre- ningen av en klorväteinnehållande gas hänvisas till den utlagda svenska patentansökan nr 9300169-l (motsvarar DE 44 01 441.4). 10 15 20 25 30 35 510 942 5 Vid föreliggande uppfinning föredrages det särskilt att den kvarvarande askan separeras från vätskan efter varje steg. Detta innebär således att den kvarvarande askan separeras från den sura vattenlösningen efter extra- heringen med denna, och att den kvarvarande askan likale- des separeras från den alkaliska lösningen efter alkalise- ringen och frán vattenlösningen med sulfidjonkällan efter tillsättningen därav. Denna föredragna separation gäller även för eventuella ytterligare behandlingssteg, som skall beskrivas närmare nedan.

Sättet enligt föreliggande uppfinning effektiviseras ytterligare om askan före alkaliseringen tvättas med vat- ten, och detta föredrages därför särskilt. Genom denna vattentvättning bortsköljes i huvudsak sura beståndsdelar från den kvarvarande askan och alkaliseringen av denna underlättas och behovet av alkali minskas.

På motsvarande sätt föredrages det att askan efter tillsättningen av sulfidjonkällan tvättas med vatten.

Genom denna tvättning bortsköljes eventuellt överskott av sulfidjoner.

För att på bästa sätt utnyttja tvättvätskan föredra- ges det vidare att vätska från tvättningen efter sulfidbe- handlingen överförs till alkaliseringssteget. Vidare före- drages det att vätska fràn alkaliseringssteget överförs till tvättningssteget efter den sura extraheringen. För att optimalt utnyttja tvättvätskan föredrages det slutli- gen att överföra vätska från tvättningssteget efter den sura extraheringen till klorväteskrubbern.

Enligt uppfinningen àstadkommes även en anordning för stabilisering av aska, företrädesvis flygaska, känneteck- nad därav, att den utgöres av ett bandfilter med en inmat- ningsände för aska som skall stabiliseras och en utmat- ningsände för aska som har stabiliserats, vilket bandfil- ter, räknat fràn inmatningsänden mot utmatningsänden, dessutom innefattar en station för sur extrahering av askan, en station för alkalisering av askan till ett pH av ca 7 eller högre, och en station för sulfidbehandling av 510 10 15 20 25 30 35 942 6 askan, och att varje station inbegriper ett tillförsel- organ ovanför bandfiltret för tillförsel av vätska, och ett avloppsorgan under bandfiltret för bortledning av vätska.

Lämpligen inbegriper varje station efter stationen för sur extrahering av askan en cirkulationskrets med ett förråd för vätska, ett organ för cirkulation av vätska i kretsen, ett tillförselorgan för vätska ovanför bandfilt- ret, och ett avloppsorgan under bandfiltret för bortled- ning av vätska.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform inbegri- per anordningen organ för överföring av vätska från tvätt- ningsstationen, som är anordnad efter sulfidbehandlings- stationen, till alkaliseringsstationen, samt dessutom organ för överföring av vätska från alkaliseringsstationen till tvättningsstationen, som är anordnad före alkalise- ringsstationen.

Sedan uppfinningen och dess särdrag beskrivits all- mänt ovan skall den nu beskrivas mera speciellt med sär- skild hänvisning till de bifogade ritningarna och stabili- sering av flygaska.

På de bifogade ritningarna visar fig l schematiskt ett blockschema över en föredragen utföringsform av sättet enligt föreliggande uppfinning, medan fig 2 visar en sche- matisk skiss av en föredragen utföringsform av anordningen enligt föreliggande uppfinning.

I fig 1 anger hänvisningsbeteckningen 1 flygaska, som erhållits från förbränning, i synnerhet från sopförbrän- ning, och som innehåller lakningsbara föroreningar i form av tungmetallföreningar, m m. Flygaskan 1 behandlas först i ett extraheringssteg 2 med en sur vattenlösning, som företrädesvis erhålles från en klorväteskrubber 3 i en ej visad rökgasreningsanläggning. Den använda sura vattenlös- ningen fràn extraheringen bortleds såsom antyds med pilen 4, till en ej visad anläggning för behandling av avlopps- vatten. I denna anläggning utfälles och omhändertas de i den sura vattenlösningen lösta föroreningarna, såsom tung- 10 15 20 25 30 35 510 942 7 metaller, etc. Det föredrages särskilt att behandlingsan- läggningen utgöres av den anläggning som normalt är anslu- ten till den tidigare nämnda klorväteskrubbern, och för den närmare utformningen av en sådan anläggning hänvisas till beskrivningen i den tidigare nämnda, utlagda svenska patentansökan nr 9300169-1.

Efter extrahering med den sura vattenlösningen sepa- reras den kvarvarande flygaskan från den sura vattenlös- ningen och leds till ett tvättningssteg 5, där flygaskan tvättas med en vattenlösning. Denna vattenlösning kan ut- göras av rent vatten, men utgöres företrädesvis av en vat- tenlösning som tas från något av de efterföljande stegen.

Efter tvättningen separeras flygaskan från tvättvätskan, och den använda tvättvätskan leds företrädesvis till klor- väteskrubbern 3 för att där användas för att rena rökgas från klorväte. Efter separation av flygaskan från tvätt- vätskan leds flygaskan till ett steg 6 för alkalisering med en alkalisk vattenlösning. Alkaliseringsbehandlingen genomförs företrädesvis med en sodavattenlösning av soda, eftersom man därvid samtidigt erhåller en buffrande effekt. Avsikten med alkaliseringsbehandlingen är att bi- bringa den kvarvarande flygaskan ett alkaliskt pH av ca 7 eller högre, företrädesvis ca 7-ll, och särskilt ca 10, för att den efterföljande sulfidutfällningen skall bli maximalt effektiv. Efter alkaliseringsbehandlingen sepa- reras den kvarvarande flygaskan från den alkaliska vatten- lösningen, och, såsom antyds med pilen 7, avleds den an- vända, alkaliska vattenlösningen för användning i det föregående tvättningssteget.

Den kvarvarande flygaskan behandlas därefter i ett steg 8 med en sulfidjonkälla, såsom en vattenlösning av natriumsulfid, för omvandling av kvarvarande lösliga ämnen i flygaskan till olösliga sulfider. Tillförseln av sulfid- jonkällan antyds med pilen 9. Eftersom behandlingen med sulfidjonkällan sker vid ett alkaliskt pH, företrädesvis ca 10 är den mycket effektiv. När flygaskan behandlats med sulfidlösningen separeras den fràn denna lösning och tvät- 510 942 10 15 20 25 30 35 8 tas i ett efterföljande steg 10 med vatten. Vattnet utgö- res företrädesvis av rent vatten, som tillförs såsom an- tyds med pilen 11. Efter tvättningen separeras flygaskan från tvättvattnet och det använda tvättvattnet leds före- trädesvis till det tidigare steget 6 för alkaliseringsbe- handling såsom antyds med pilen 12, där det använda tvätt- vattnet tillsammans med tillfört alkali 13, bildar en alkalisk vattenlösning. såsom soda, Sedan den kvarvarande flygaskan separerats från tvättvattnet utgörs återstoden av stabiliserad flygaska 14, som inte innehåller några lakningsbara beståndsdelar och som därför utan risk kan deponeras i ett avfallsupp- lag. Eftersom den på detta vis stabiliserade flygaskan inte innehåller några lakningsbara beståndsdelar är kost- naden för deponeringen låg. Som exempel kan nämnas att flygaska, som behandlats i enlighet med sättet för före- liggande uppfinning, uppfyller kraven enligt tyska deponi- klass I, som bl a föreskriver en vattenlöslig andel av mindre än 3 vikt%, en sulfathalt av mindre än 500 mg/li- ter, en kloridhalt av mindre än 500 mg/liter, en nickel- halt av mindre än 0,2 mg/liter, en kvicksilverhalt av mindre än 0,005 mg/liter, en kopparhalt av mindre än 1 mg/liter, en kadmiumhalt av mindre än 0,05 mg/liter, och en blyhalt av mindre än 0,2 mg/liter.

I fig 2 visas en föredragen anordning för att genom- föra det ovan beskrivna sättet enligt föreliggande upp- finning. Anordningen, som visas schematiskt i fig 2, är ett bandfilter 15 med en inmatningsände 16 för flygaska som skall stabiliseras och en utmatningsände 17 för flyg- aska som har stabiliserats. Bandfiltret 15 inbegriper ett ändlöst filterband 18, t ex en plastvira, som är spänt omkring två valsar 19 och 20, av vilka den ena eller båda kan vara drivna.

Flygaska 1 tillföres antingen direkt till bandfiltret eller, såsom visas i fig 2, till en behållare 21, där den blandas med en sur vattenlösning 22. Från behållaren 21 matas flygaskan och den sura vattenlösningen med hjälp av 10 15 20 25 30 35 510 942 9 en pump 23 genom en ledning 24 till en station 25 för sur extrahering av flygaskan. Denna sura extrahering, som egentligen påbörjas i behållaren 21, avslutas genom att den sura vattenlösningen avrinner genom filterbandet 18 och avtappas via en avloppsledning 26 till en uppsamlings- behållare 27. Från uppsamlingsbehållaren 27 matas den an- vända, sura vattenlösningen med hjälp av en pump 28 till en anläggning för behandling av avloppsvatten, såsom an- tyds med pilen 29. Som nämnts tidigare i samband med fig 1, föredrages det att denna anläggning utgöres av den anläggning som normalt är ansluten till klorväteskrubbern i samband med rökgasrening.

Sedan flygaskan l separerats från den sura vattenlös- ningen matas flygaskan vidare med bandfiltret till en tvättningsstation 30, där flygaskan tvättas med en vatten- lösning från en ledning 31 för att befrias från rester av den sura vattenlösningen. Tvättvätska dräneras genom fil- terbandet 18 och avtappas via en ledning 32 till en behål- lare 33. Från behållaren 33 kan tvättvätskan återcirkule- ras med hjälp av en pump 34. En viss del av tvättvätskan kan avgrenas via en grenledning 35 för användning som tvättvätska i nämnda klorväteskrubber.

Sedan flygaskan separerats från tvättvätskan alkali- seras den i nästa station 36 genom behandling med en alka- lisk vattenlösning som tillföres via en ledning 37. Såsom nämnts tidigare, utgöres den alkaliska vattenlösningen företrädesvis av en sodalösning och alkaliseringsbehand- lingen sker till ett pH-värde av ca 10. Den alkaliska vat- tenlösningen dräneras via en ledning 38 till en behållare 39, varifrån den med pumpen 40 kan återcirkuleras. En viss andel av den alkaliska vattenlösningen kan avledas via en grenledning 41 till behållaren 33 i det föregående tvätt- ningssteget.

När flygaskan alkaliserats och befriats från den alkaliska vattenlösningen behandlas den för fixering av kvarvarande föroreningar som sulfider i stationen 42 genom tillförsel av en sulfidjoninnehàllande vattenlösning, som 510 942 10 15 20 25 30 35 10 t ex utgöres av en natriumsulfidlösning, via en ledning 43. Den förbrukade sulfidlösningen dräneras via en ledning 44 till en behållare 45. Erforderlig påfyllning av nat- riumsulfid kan ske via en ledning 46 och från behållaren 45 matas den sulfidinnehállande vattenlösningen med en pump 47 till ledningen 43.

Efter avslutad sulfidbehandling och avtappning av den sulfidinnehàllande vattenlösningen sköljs den stabilisera- de flygaskan i en station 48 med vatten som tillförs via en ledning 49. Efter sköljningen dräneras vattnet via en ledning 50 till en behållare 51, som påfylls med rent vat- ten via en ledning 52. Med hjälp av en pump 53 kan vattnet återcirkuleras till tvättningsstationen 48. En del av vattnet avleds via en grenledning 54 till behållaren 39 för den alkaliska vattenlösningen och bildar där, tillsam- mans med alkali som tillförs via ledningen 55, ny alkalisk vattenlösning.

Sedan den stabiliserade och tvättade flygaskan av- vattnats på bandfiltret 15 utmatas den vid bandfiltrets utmatningsände och uppsamlas i en behållare 56 för efter- följande deponering.

Enligt den ovan givna beskrivningen genomföres sättet enligt uppfinningen kontinuerligt, men det inses att sät- tet enligt uppfinningen även kan genomföras satsvis och att andra anordningar än den ovan visade och beskrivna kan användas. Sålunda kan t ex varje steg som beskrivits ovan utföras i en separat tank med tillhörande dekantering av vätska. Det är även möjligt att i en anläggning kombinera bandfilter och tankar.

Uppfinningen har beskrivits ovan med hänvisning till vissa föredragna utföringsformer, men det inses att för uppfinningen inte begränsad därtill och att dess omfatt- ning anges av de efterföljande patentkraven.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 510 942 ll PATENTKRAV

1. Sätt för stabilisering av aska, företrädesvis flygaska, varvid askan extraheras med en sur vattenlös- ning, k ä n n e t e c k n a t därav, att den kvarvarande askan separeras från den sura vattenlösningen efter extraktionen och därefter behandlas i minst två steg innefattande ett alkaliseringssteg till ett pH av ca 7 eller högre och ett steg med tillsättning av en sulfid- jonkälla.

2. Sätt enligt kravet 1, därav, att alkaliseringen sker till ca 7-11, särskilt ca 10. k ä n n e t e c k n a t

3. Sätt enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den kvarvarande askan separeras från vätskan efter varje steg.

4. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att extraheringen med den sura vattenlösningen sker vid ett pH av ca 1 till 2.

5. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att extraheringen av askan med den sura vattenlösningen sker med tvättvätska från en skrubber för vàtrening av en klorväteinnehållande gas.

6. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att askan före alkali- seringen tvättas med vatten.

7. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att askan efter tillsätt- ningen av sulfidjonkällan tvättas med vatten.

8. Sätt enligt kravet 7, därav, att vätska från vattentvättningen överförs till k ä n n e t e c k n a t alkaliseringssteget.

9. Sätt enligt kravet 6, därav, att vätska från alkaliseringssteget överförs till k ä n n e t e c k n a t den vattentvättning som föregår alkaliseringssteget. 510 942 lO 15 20 25 30 35 12

10. Sätt enligt kravet 5 och 6, n a t därav, att vätska överförs från vattentvättningen till skrubbern. ll. vis flygaska, känneteCk- företrädes- att den utgöres av ett bandfilter (15) med en inmatningsände (16)

11. Anordning för stabilisering av aska, k ä n n e t e c k n a d därav, för aska (1) som skall stabiliseras och en utmatningsände vilket bandfilter, räknat från inmatningsänden mot utmatningsänden, dessutom (17) för aska som har stabiliserats, innefattar en station (25) för sur extrahering av askan, en station (36) för alkalisering av askan till ett pH av ca 7 eller högre, och en station (42) för sulfidbehandling 30, 36, 42, 48) inbe- 37, 43, 49) ovanför bandfiltret (15) för tillförsel av vätska, 44, av askan, och att varje station (25, griper ett tillförselorgan (24, 31, och ett av- loppsorgan (26, 32, 38, 50) under bandfiltret för bortledning av vätska.

12. Anordning enligt kravet ll, k ä n n e t e c k - n a d därav, att bandfiltret (15) innefattar stationer för tvättning (30, 48) anordnade före alkaliseringsstatio- nen och efter sulfidbehandlingsstationen.

13. Anordning enligt något av kraven 11-12, k ä n - n e t e c k n a d därav, att varje station (30, 36, 42, 48) efter stationen (25) för sur extrahering av askan inbegriper en cirkulationskrets med ett förråd (33, 39, 45, 51) för vätska, ett organ (34, 40, 47, lation av vätska i kretsen, ett tillförselorgan (31, 43, 49) för vätska ovanför bandfiltret (15), 44, 53) för cirku- 37, och ett av- loppsorgan (32, 38, 50) under bandfiltret för bortled- ning av vätska.

14. Anordning enligt något av kraven 11-13, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den inbegriper organ (54) för överföring av vätska från tvättningsstationen (48), som är anordnad efter sulfidbehandlingsstationen (42), till alkaliseringsstationen (36).

15. Anordning enligt något av kraven 11-14, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den inbegriper organ (41) 10 15 20 25 30 35 510 942 13 för överföring av vätska fràn alkaliseringsstationen (36) till tvättningsstationen (30), som är anordnad före alka- liseringsstationen (36).