WO2012119738A1 - Gewinnung von verwertbaren stoffen aus müllverbrennungsasche - Google Patents

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WO2012119738A1
WO2012119738A1 PCT/EP2012/000936 EP2012000936W WO2012119738A1 WO 2012119738 A1 WO2012119738 A1 WO 2012119738A1 EP 2012000936 W EP2012000936 W EP 2012000936W WO 2012119738 A1 WO2012119738 A1 WO 2012119738A1
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ash
aqueous solution
phosphates
acidic aqueous
treatment
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PCT/EP2012/000936
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Friedrich-Wilhelm Evers
Alexandra Beckmann
Original Assignee
Friedrich-Wilhelm Evers
Alexandra Beckmann
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2900/00—Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
    • F23J2900/01001—Sorting and classifying ashes or fly-ashes from the combustion chamber before further treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2900/00—Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
    • F23J2900/01005—Mixing water to ash

Definitions

  • the invention relates to a method for recovering recyclable waste
  • waste incineration plants In the incineration of refuse, in particular household waste or commercial waste, in waste incineration plants, ash, which is referred to as slag and which is contaminated with pollutants, is formerly produced. Due to this pollutant load and current relevant legislation, these ashes can not easily be recycled. The operators of waste incineration plants so far therefore usually go so that they store the ashes completely in landfills, which, however, is associated with relatively high costs, or under long runs, for example. utilize as low classified construction material.
  • the object of the invention is therefore to create a possibility to use at least a part of the refuse incineration ash economically.
  • the solution of this object is achieved by the features of claim 1 and in particular by a process for the recovery of phosphates from refuse incineration ash, in particular from domestic waste incineration bag (HMVA), in which the ash is treated with an acidic aqueous solution to redissolve the phosphates and then the be isolated in the solution contained phosphates.
  • HMVA domestic waste incineration bag
  • the invention takes advantage of the fact that the natural phosphate deposits are becoming increasingly scarce and thus the extraction of these natural resources will be associated with ever higher costs.
  • the invention makes use of the fact that the ash resulting from refuse incineration contains relevant proportions of phosphates.
  • the invention is based on the idea of subjecting the refuse incineration ash to a treatment in which a re-dissolution of the phosphates contained in the ash is carried out and for this purpose the ash is treated with an acidic aqueous solution. The phosphates contained in the solution are then isolated.
  • water is provided to produce the acidic aqueous solution and an acid is supplied to the water.
  • an acid is supplied to the water.
  • citric acid is used, since it is available at relatively low cost, although, for example, sulfuric acid can also be used as an alternative.
  • the recovery process according to the invention is preferably designed such that the isolation of the phosphates is started as a function of the pH of the acidic aqueous solution.
  • the isolation of the phosphates takes place in particular by reprecipitation.
  • the methods and devices which can be used for this purpose are basically known per se, so that they will not be discussed further here.
  • the phosphate recovery according to the invention is favored by higher temperatures of the acidic aqueous solution. It has been found that taking into account the energy input required for the heating of the solution, an overall economically advantageous procedure is already possible when the acidic aqueous solution has a temperature in the range from 20 to 40 ° C. Under these conditions, a system which is preferably used, as will be explained in more detail below by way of example, can be operated in an economically optimal range.
  • the ash prior to treatment with the acidic aqueous solution of a mechanical, especially dry pretreatment is subjected are removed from the ash metal parts and unburned impurities.
  • the ash can be damp.
  • the ashes can be pretreated in such a way before the treatment with the acidic aqueous solution that the ash is provided with a grain size distribution whose upper limit is not more than about 100 mm, in particular, the upper limit is in the range of 40 to 50 mm, and preferably about 45 mm.
  • the control or regulation of the removal can be carried out in particular depending on the pH of the solution.
  • this is combined with a further process for the treatment of the ash.
  • a preferred method of processing the ash will be discussed in more detail below.
  • the treatment of the ash with the acidic aqueous solution by mixing the ash with the solution.
  • the treatment of the ash with the acidic aqueous solution takes place in the context of a wet classification of the ash.
  • the above-mentioned further processing method of the ash may therefore be a method in which the ash is subjected to a wet classification.
  • the wet classification of the ash anyway, the interaction of the ash with a liquid, especially with water.
  • the ashes over a relatively long period of time and comparatively intimately interacts with the liquid, this may favor the return of the phosphates from the ashes.
  • a substantially closed loop of the acidic aqueous solution is used for the wet classification of the ash.
  • a closed circuit favors the re-dissolution of the phosphates due to the long and intensive contact of the ash with the liquid.
  • At least part of the acidic aqueous solution is at least temporarily removed from the closed circuit for the isolation of the phosphates.
  • this removal can take place during running or suspended wet classification.
  • a virtually permanent parallel operation or a so far alternating operation is possible, as the wet classification temporarily suspended and the entire solution is removed for the purpose of isolating the phosphates.
  • the treatment process for the ash containing the wet classification is thus not necessarily impaired by the phosphate recovery according to the invention.
  • the wet classification is carried out as part of a process for processing the ash, in which the ash is classified by wet classification and using grain sparing Klasstechniksverfah- ren in at least one loaded with pollutants fine fraction and at least one low-emission or pollution-free coarse fraction.
  • the efficiency of the method can be further increased, since the low-pollutant or pollutant-free coarse fraction obtained by the wet classification can also be utilized.
  • at least one parameter of a liquid used for wet classification is kept below or above a predetermined limit value. In particular, liquid is discharged from a liquid circuit as soon as the limit value is reached, in particular exceeded or undershot.
  • This refinement can be of practical significance, on the one hand, if costs are to be saved and, on the other hand, it is to be prevented that certain constituents are "dragged" onto the ashes.
  • Such constituents may in particular be salts, for example mainly chlorides and sulfates.
  • the concentration of these components can be determined for example by a conductivity measurement in the liquid, d. H.
  • the monitored parameter in the fluid circuit may be, in particular, the electrical conductivity. Accordingly, liquid is discharged from the circuit only when the conductivity has reached the predetermined limit. As a result, on the one hand, the consumption of fresh liquid, especially water, minimized, thereby saving costs.
  • the or each low-emission or pollution-free coarse fraction contains too high a proportion of the respective constituents, in particular of salts.
  • the limit value can in particular be made dependent on the wishes of the respective plant operator or specified by the sewage treatment plant on site.
  • the inventive method is performed in a separate from one of the actual waste incineration plant.
  • the construction and operation of a system provided for the method according to the invention can thus be carried out completely independently of a waste incineration plant, in which the to be prepared ash accumulates, but this is not mandatory and in principle an integration in a waste incineration plant is possible.
  • the treatment of the ash according to the invention at one or more points may include a metal processing, i. H. the separation of metals.
  • This preparation can include both a FE separation, ie a separation of ferrous metals, as well as a NE separation, ie a separation of non-ferrous metals. Consequently, classic FE or NE separators can be used for this treatment.
  • an optical sighting can take place. This optical sighting can be done both manually and mechanically. In principle, numerous variants are conceivable, each of which enables a sorted metal treatment.
  • the metal treatment preferably takes place on one or each pollutant-free or low-emission coarse fraction before it is stopped.
  • the separation of the metals does not take place dry before or after the wet classification of the HMVA, but after passing through at least part of the wet classification.
  • the metals are used in the wet or washing process, ie the metals are washed along.
  • the yield of metals is also increased by this "co-washing".
  • the washing process ie the "washing away" of the metals, can also take place if no separation of the metals is required.
  • the "mitge Dies" metals can also be separated in a conventional conventional manner by means of known metal separator. Such metal separation can also be accomplished without combining the phosphate recovery with a wet classification of the HMVA, since the phosphate recovery involves treatment of the HMVA with an aqueous solution, thus permitting "co-washing" of the metals with the advantages noted above.
  • the object is also achieved by means of a device for recovering phosphates from waste incineration ash, in particular from domestic waste incineration ash (HMVA), the device comprising a treatment device in which the ash is treatable with an acidic aqueous solution to redissolve the phosphates, and an insulation device, in which the phosphates contained in the solution are isolable.
  • HMVA domestic waste incineration ash
  • the device is designed for carrying out a method of the type specified here.
  • the insulating device is separated from the treatment device.
  • the insulating device, the acidic aqueous solution from the treatment device by means of a control or controllable removal device can be fed.
  • the control or regulation of the removal device can be carried out in particular as a function of the pH of the acidic aqueous solution.
  • the device according to the invention can be at least partially integrated into a processing plant for the ash.
  • the treatment plant can be designed in particular for a wet classification of the ash.
  • the liquid used in the wet classification can be used at the same time for the treatment of the ash used for the re-dissolution of the phosphates.
  • the treatment plant designed for wet classification comprises grain-sparing classifying devices and is designed such that the ash can be classified into at least one fine fraction loaded with pollutants and at least one low-pollutant or pollutant-free coarse fraction.
  • the HMVA has usually been deposited over a relatively long period of, for example, three months before starting treatment or treatment
  • This has the advantage that a recognized as disadvantageous sticking or Vereedem the ash is not or only to a non-critical extent.
  • stored ashes tend to stick or sinter, due to the chemical reactions that occur during storage.
  • Adhesive ash must first be separated before or during treatment or treatment with a "heavy device", ie with a mechanical effort that is not very gentle.
  • the device according to the invention comprises a treatment plant 11 with various facilities, which will be described in more detail below.
  • the treatment plant 11 is independent of a waste incineration plant.
  • the treatment plant 11 can be erected at any location and operated separately from a waste incineration plant, but this is not mandatory and in principle also integration in a waste incineration plant is possible.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the refuse incineration ash prior to introduction into the treatment plant 11 is subjected to a mechanical, in particular dry pretreatment, are removed from the ash metal parts and un burned impurities.
  • a visual inspection of metals for the purpose of separating the metals and thus a preferred embodiment of the invention, if the separation is not dry, but the metals are "washed" beforehand.
  • the treatment process according to the invention and the treatment plant 11 according to the invention are particularly suitable for the treatment of domestic waste incineration ash.
  • the invention is not limited thereto.
  • the introduced into a mixing stage 21 of Appendix 11, previously freed of metal parts and un incinerated impurities ash A is separated into three fractions I, II and III, namely a fine fraction I and two coarse fractions II and III ,
  • the coarse fractions II and III are not polluted and can be stored on heaps 29, 31 before they are sent for recycling.
  • the pollutants originally contained in the ash A are in the fine fraction I, which can not be readily recycled and stored for example in a landfill 33.
  • HMVA Municipal waste incineration ash
  • examples include sulfate, chloride, anhydride and TOC (total organic carbon).
  • TOC total organic carbon
  • the treatment of the ash A by wet classification takes place.
  • the ash A is mixed in the mixing stage 21 with a liquid.
  • a liquid Preferably, water W is used as the liquid.
  • a specific aqueous solution is used as the liquid, namely an acidic aqueous solution. solution.
  • the liquid used herein will be referred to simply as "water” or “solution” hereinafter.
  • the mixing of the ash A with the water can take place in the sense of mixing in or mashing. Accordingly, the mixer 21 may also be referred to as a soaker or macerator.
  • the mixing of the ash A in the mixing stage 21 takes place in a manner that protects the grain in order to at least largely avoid comminution of the introduced ash particles. If provided at all, a mechanical effect on the ash A in the mixing stage, for example by means of a vibration actuator.
  • a grain-preserving treatment of the ash A is not only in the mixing stage 21. Rather, the entire system 1 1 is designed for a grain gentle ash treatment. As already mentioned, the expert knows the term "grain sparing". In particular, this means that such devices or method steps are neither deliberately used nor accepted, in which the ash particles are comminuted. Of course, a grain-sparing treatment does not exclude that initially only adhering ash particles are separated from each other.
  • the water supplied to the mixer 21 is provided by a closed water circuit W.
  • closed does not exclude the substitution of spent liquid and, as provided in the embodiment described herein, liquid for an additional recovery of phosphates P, explained below, can be taken without recirculation.
  • the mixing stage 21 is also supplied with an acid S, which in particular is comparatively inexpensive citric acid or sulfuric acid.
  • an acid S which in particular is comparatively inexpensive citric acid or sulfuric acid.
  • the preferred embodiment of the invention described here is thus a cycle of an acidic aqueous solution.
  • an acidic environment is neither absolutely necessary nor disadvantageous, since all relevant parts of the plant can be designed to be problem-free acid-resistant.
  • the mixed with the water i. the soaked or mashed ash A, which still contains all three fractions I, II and III mentioned at the beginning, is then fed to a first classification stage 17, which is a screening device designed so that all ash particles having a particle size of be separated more than 4 mm.
  • the ashes are brewed with water W originating from the mentioned cycle and sieved off at the 4 mm mentioned.
  • the grain sizes of the ash particles mentioned in connection with the explanation of this embodiment it is provided here that in a mechanical, in particular dry pretreatment of the ashes originating from the waste incineration plant metal parts and unburned impurities are removed, this pretreatment being carried out in such a way that the grain size distribution of the ash A introduced into the mixing stage 21 has an upper limit of about 45 mm.
  • the first coarse fraction III separated by means of the first classification stage 17 thus has a particle size distribution of about 4 to 45 mm.
  • This coarse fraction III is led out of the plant 11 and stored on the already mentioned heap 29.
  • the remaining ash fraction having a particle size distribution of about 0 to 4 mm which thus contains the fine fraction I mentioned at the beginning and the further coarse fraction II, is then fed to a second classification stage which comprises an upstream classifier 15 with an upstream hydrocyclone 13.
  • a second classification stage which comprises an upstream classifier 15 with an upstream hydrocyclone 13.
  • the second classifying stage 13, 15 is designed and / or adjusted in such a way that a second coarse fraction II is separated from the introduced product, which contains a grain size distribution. has approximately in the range of 0.25 mm to 4 mm.
  • This coarse fraction II is fed to a screening device 35, which may be, for example, a so-called "E-screen" comprising two screen decks, the material on the upper screen deck being treated with water W and dewatered on the lower screen deck becomes.
  • the water W is removed from the mentioned cycle and fed to this cycle again.
  • the further coarse fraction II which has been dehydrated in this way is subsequently led out of the plant 11 and stored on the already mentioned heap 31.
  • the second classifying stage 13, 15 is set such that after the separation of the second coarse fraction II, the remaining fine fraction I has an upper limit of the particle size of about 0.25 mm, ie of about 250 ⁇ m.
  • the design of the plant 11 and in particular the second classification stage 13, 15 such that this upper limit for the grain size of the fine fraction I is exactly maintained, is not mandatory.
  • to be concentrated in the fine fraction I pollutant upper limit for the grain size of the fine fraction I is selected such that it is ensured that - tolerable residual - all relevant pollutants bind to the fine fraction I forming particles.
  • this upper limit is chosen such that it is neither too low, since otherwise the next higher coarse fraction is burdened with pollutants to intolerable extent, is still too high, otherwise the dry weight fraction of the fine fraction I on the introduced ash A is unnecessarily large , In this way it is achieved that all relevant pollutants of the introduced into the plant 1 1 ash A are in the fine fraction I, which is also minimized in terms of their dry weight fraction of the introduced ash A.
  • the canned coarse fractions III and II are insofar freed from at least a large part of the pollutants and can be recycled in accordance with the respective applicable statutory provisions, for example in road construction, fed.
  • the fine fraction I coming from the second classification stage 13, 15 is subsequently removed from liquid in a round thickener 23.
  • the fine fraction I is fed by means of an eccentric pump 25 to a chamber filter press 19.
  • a chamber filter press for example, a cyclone may be provided to further dehydrate the fine fraction I.
  • a chamber filter press has been found to be particularly advantageous.
  • Fine fraction I has been so far dehumidified that it is puncture resistant and thus can be landfilled.
  • the resulting in this dehumidifying water W is returned to the circuit.
  • the manner described here of a wet classification of HMVA with an upper limit of the original particle size distribution of about 45 mm results in a fine fraction I with grain sizes up to 0.25 mm, the fine fraction I contains all relevant pollutants and the only about 10% of the dry weight of the ash A introduced in Annex 11. This means that With the two resulting coarse fractions III and II, a dry weight fraction of about 90% of the ash A introduced into the plant 11 can be utilized without problems, since these coarse fractions III and II are low in pollutants or free of pollutants.
  • the cost-effectiveness of the ash treatment according to the invention is thereby further increased, since already the assumption of the ash A to be introduced into the treatment plant 11 is associated with revenue. If the abovementioned pretreatment of the ashes originating from the waste incineration plant for the removal of metal parts and / or unburned impurities is carried out at all, this pretreatment does not preclude the economy of the procedure according to the invention.
  • the economy of the ash treatment is further increased by extracting substances from the ash A introduced into the plant 11, which in turn can be recycled. NEN.
  • This use of the ash A in particular the recovery of phosphates explained below, independently of the wet classification of the ash A represents an independent, separately claimable aspect of the invention.
  • this further use of the combustion ash in the embodiment described here relates to the recovery of phosphates P.
  • the ash A cooperates with a liquid anyway.
  • the closed liquid circuit W has the consequence that the liquid can interact relatively long and intensively with the ash A, which is utilized according to the invention.
  • the liquid used for the wet classification is water W, which is enriched in the mixing stage 21 with acid S, in particular with citric acid or sulfuric acid.
  • the mixing or soaking or maceration of the ash A with the liquid during the wet classification thus simultaneously constitutes a treatment of the ash A with an acidic aqueous solution, which results in a re-dissolution of the phosphates P contained in the ash A.
  • the re-dissolution of the phosphates P is favored by a higher temperature of the acidic aqueous solution, without thereby impairing the wet classification. Taking into account the required for the heating of the liquid energy input and the associated
  • the temperature is chosen so that the system can be driven overall in an economic optimum range. It has been found that this is possible even at a temperature of the acidic aqueous solution in the closed circuit in the range of 20 to 40 ° C lent.
  • solution L The removal of liquid, including the phosphate P released therefrom, hereinafter also referred to as solution L, can easily be done during the ongoing wet classification operation.
  • an ongoing removal of the solution L is possible.
  • the removal of the solution L contained in the redissolved phosphates P can in principle take place at any point in the liquid circuit W.
  • a removal device can be provided which can be controlled or regulated as a function of the pH of the solution L.
  • the solution L is fed to an isolating device 27 in which, in a basically known manner, the phosphates P are precipitated back. The remaining after the isolation of the phosphates P liquid is fed back to the circuit W.
  • the water discharge E can - as shown by way of example in the figure - seen in the process direction behind the lap thickener 23 done.
  • a metal processing 37, 39 takes place before the holding of the two coarse fractions II, III, respectively.
  • the metal treatment is preferably carried out in such a way that the metals before their separation in the wet or washing process, ie, "washed along", so that an optical sighting improved or even made possible, as by this ride of the metals in the wet process, the metals be particularly clean.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphaten aus Müllverbrennungsasche, insbesondere aus Hausmüllverbrennungsasche, bei dem zur Rücklösung der Phosphate die Asche mit einer sauren wässrigen Lösung behandelt wird und anschließend die in der Lösung enthaltenen Phosphate isoliert werden.

Description

GEWINNUNG VON VERWERTBAREN STOFFEN AUS
MÜLLVERBRENNUNGSASCHE Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von verwertbaren
Stoffen aus Müllverbrennungsasche, insbesondere von Hausmüllverbren- nungsasche (HMVA).
Bei der Verbrennung von Müll, insbesondere von Hausmüll oder Gewer- bemüll, in Müllverbrennungsanlagen entsteht früher auch als Schlacke bezeichnete Asche, die mit Schadstoffen belastet ist. Aufgrund dieser Schadstoffbelastung und geltender einschlägiger gesetzlicher Bestimmungen kann diese Asche nicht ohne weiteres einer Wiederverwertung zugeführt werden. Die Betreiber von Müllverbrennungsanlagen gehen daher bislang meist so vor, dass sie die Asche vollständig auf Deponien lagern, was allerdings mit relativ hohen Kosten verbunden ist, oder unter hohen Auflagen z.B. als niedrig klassifizierten Baustoff verwerten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, zumin- dest einen Teil der Müllverbrennungsasche wirtschaftlich zu nutzen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere durch ein Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphaten aus Müllverbrennungsasche, insbesondere aus Hausmüllverbren- nungsasche (HMVA), bei dem zur Rücklösung der Phosphate die Asche mit einer sauren wässrigen Lösung behandelt wird und anschließend die in der Lösung enthaltenen Phosphate isoliert werden. Die Erfindung nutzt den Umstand aus, dass die natürlichen Phosphatvorkommen zunehmend knapp werden und somit die Gewinnung dieser natürlichen Vorkommen mit immer höheren Kosten verbunden sein wird. Außerdem macht sich die Erfindung zunutze, dass in der bei der Müllver- brennung entstehenden Asche relevante Anteile an Phosphaten enthalten sind.
Demzufolge beruht die Erfindung auf der Idee, die Müllverbrennungsasche einer Aufbereitung zu unterziehen, bei der eine Rücklösung der in der Asche enthaltenen Phosphate durchgeführt und hierzu die Asche mit einer sauren wässrigen Lösung behandelt wird. Die in der Lösung enthaltenen Phosphate werden anschließend isoliert.
Die auf diese Weise rückgewonnenen Phosphate können verkauft werden, wobei Untersuchungen gezeigt haben, dass die hierbei erzielbaren Preise bereits zum gegenwärtigen Zeitpunkt insgesamt eine wirtschaftliche Aufbereitung von Müllverbrennungsasche gestatten.
Bei den wirtschaftlichen Überlegungen spielt auch eine Rolle, dass die Be- treiber von Müllverbrennungsanlagen dazu bereit sind, für die Abnahme der bei der Verbrennung entstehenden Asche zu bezahlen, um das komplizierte Handling nicht selbst vornehmen zu müssen. Für den Betreiber des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also bereits die Beschaffung der zu verwertenden Asche mit Einnahmen verbunden sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird zur Herstellung der sauren wäss- rigen Lösung Wasser bereitgestellt und dem Wasser eine Säure zugeführt. Insbesondere wird Citronensäure verwendet, da diese vergleichsweise preisgünstig erhältlich ist, wobei alternativ z.B. auch Schwefelsäure verwendet werden kann. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Rückgewinnungsverfahren derart ausgelegt, dass mit der Isolierung der Phosphate in Abhängigkeit von dem pH- Wert der sauren wässrigen Lösung begonnen wird.
Die Isolierung der Phosphate erfolgt insbesondere durch Rückfällung. Die hierfür einsetzbaren Verfahren und Einrichtungen sind an sich grundsätzlich bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.
Die erfindungsgemäße Phosphatgewinnung wird durch höhere Temperaturen der sauren wässrigen Lösung begünstigt. Es wurde gefunden, dass unter Berücksichtigung des für die Erwärmung der Lösung erforderlichen Energieeintrags eine insgesamt in wirtschaftlicher Hinsicht günstige Vorgehensweise bereits dann möglich ist, wenn die saure wässrige Lösung eine Temperatur im Bereich von 20 bis 40°C aufweist. Unter diesen Bedingungen kann eine bevorzugt zum Einsatz kommende Anlage, wie sie nachstehend beispielhaft näher erläutert wird, in einem wirtschaftlichen Optimalbereich betrieben werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Asche vor der Behandlung mit der sauren wässrigen Lösung einer mecha- nischen, insbesondere trockenen Vorbehandlung unterworfen, bei der aus der Asche Metallteile und unverbrannte Störstoffe entfernt werden. Dabei kann die Asche feucht sein.
Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Asche vor der Behandlung mit der sauren wässrigen Lösung derart vorbehandelt werden, dass die Asche mit einer Korngrößenverteilung bereitgestellt wird, deren Obergrenze nicht mehr als etwa 100 mm beträgt, wobei insbesondere die Obergrenze im Bereich von 40 bis 50 mm liegt und vorzugsweise etwa 45 mm beträgt.
Vorzugsweise erfolgt die Isolierung der Phosphate in einer Einrichtung, die von einer Einrichtung zur Behandlung der Asche mit der Lösung getrennt ist, wobei dieser Einrichtung die Lösung gemäß einer Steuer- oder regelbaren Entnahme zuführbar ist. Die Steuerung bzw. Regelung der Entnahme kann insbesondere in Abhängigkeit von dem pH-Wert der Lösung erfolgen.
Es ist erfindungsgemäß möglich, dass eine permanente Entnahme der Lösung aus der Behandlungseinrichtung erfolgt. Alternativ ist es auch möglich, eine Entnahme nur zu bestimmten Zeitpunkten vorzunehmen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Rückgewinnungsverfahrens ist dieses mit einem weiteren Verfahren zur Aufbereitung der Asche kombiniert. Auf ein bevorzugtes Aufbereitungsverfahren für die Asche wird nachstehend näher eingegangen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Behandlung der Asche mit der sauren wässrigen Lösung durch Mischen der Asche mit der Lösung erfolgt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Behandlung der Asche mit der sauren wässrigen Lösung im Rahmen einer Nassklas- sierung der Asche. Bei dem erwähnten weiteren Aufbereitungsverfahren der Asche kann es sich folglich um ein Verfahren handeln, bei welchem die Asche einer Nassklassierung unterworfen wird. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass die Nassklassierung der Asche ohnehin das Zusammenwirken der Asche mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, beinhaltet. Insbesondere dann, wenn im Rahmen dieser Nassklassierung die Asche über einen relativ langen Zeitraum und vergleichsweise innig mit der Flüssigkeit zusammenwirkt, kann dies die Rücklösung der Phosphate aus der Asche begünstigen. Vorzugsweise wird für die Nassklassierung der Asche ein im Wesentlichen geschlossener Kreislauf der sauren wässrigen Lösung verwendet. Ein geschlossener Kreislauf begünstigt aufgrund des lang andauernden und intensiven Kontakts der Asche mit der Flüssigkeit die Rücklösung der Phosphate.
Dem geschlossenen Kreislauf wird für die Isolierung der Phosphate zumindest ein Teil der sauren wässrigen Lösung zumindest vorübergehend entnommen. Insbesondere kann diese Entnahme bei laufender oder ausgesetzter Nassklassierung erfolgen. Demnach ist also entweder ein prak- tisch permanenter Parallelbetrieb oder ein insofern abwechselnder Betrieb möglich, als die Nassklassierung vorübergehend ausgesetzt und die gesamte Lösung zwecks Isolierung der Phosphate entnommen wird. Das die Nassklassierung beinhaltende Aufbereitungsverfahren für die Asche wird somit durch die erfindungsgemäße Phosphatrückgewinnung nicht zwangsläufig beeinträchtigt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Nassklassierung im Rahmen eines Verfahrens zur Aufbereitung der Asche erfolgt, bei dem die Asche durch Nassklassierung und unter Anwendung kornschonender Klassierungsverfah- ren in wenigstens eine mit Schadstoffen belastete Feinfraktion und zumindest eine schadstoffarme oder schadstofffreie Grobfraktion klassiert wird. Hierdurch kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens weiter erhöht werden, da die durch die Nassklassierung gewonnene schadstoffarme oder schadstofffreie Grobfraktion ebenfalls verwertet werden kann. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Parameter einer für die Nassklassierung verwendeten Flüssigkeit unterhalb oder oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes gehalten wird. Insbesondere wird dabei Flüssigkeit aus einem Flüssigkeits- kreislauf ausgeschleust, sobald der Grenzwert erreicht, insbesondere überschritten oder unterschritten, wird.
Von praktischer Bedeutung kann diese Ausgestaltung insbesondere dann sein, wenn einerseits Kosten gespart werden sollen und andererseits ver- hindert werden soll, dass bestimmte Bestandteile auf die Asche "verschleppt" werden. Bei derartigen Bestandteilen kann es sich insbesondere um Salze handeln, beispielsweise hauptsächlich Chloride und Sulfate. Die Konzentration dieser Bestandteile kann beispielsweise durch eine Leitfähigkeitsmessung in der Flüssigkeit ermittelt werden, d. h. bei dem über- wachten Parameter im Flüssigkeitskreislauf kann es sich insbesondere um die elektrische Leitfähigkeit handeln. Demgemäß wird erst dann Flüssigkeit aus dem Kreislauf ausgeschleust, wenn die Leitfähigkeit den vorgegebenen Grenzwert erreicht hat. Hierdurch wird einerseits der Verbrauch an frischer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, minimiert, wodurch Kosten gespart werden. Andererseits wird verhindert, dass die oder jede schadstoffarme bzw. schadstofffreie Grobfraktion einen zu hohen Anteil an den jeweiligen Bestandteilen, insbesondere an Salzen, enthält. Der Grenzwert kann insbesondere von den Wünschen des jeweiligen Anlagenbetreibers abhängig gemacht oder von dem Klärwerk vor Ort vorgegeben werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einer von einer der eigentlichen Müllverbrennung getrennten Anlage durchgeführt wird. Die Errichtung und der Betrieb einer für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehenen Anlage können somit vollkommen unabhängig von einer Müllverbrennungsanlage erfolgen, in welcher die aufzubereitende Asche anfällt, wobei dies aber nicht zwingend und grundsätzlich auch eine Integration in eine Müllverbrennungsanlage möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die erfindungs- gemäße Aufbereitung der Asche an einer oder mehreren Stellen eine Me- tallaufbereitung beinhalten, d. h. die Abtrennung von Metallen. Diese Aufbereitung kann sowohl eine FE-Trennung, also ein Abtrennen von Eisenmetallen, als auch eine NE-Trennung, also eine Abtrennung von Nichteisenmetallen, beinhalten. Folglich können für diese Aufbereitung klassische FE- bzw. NE- Abscheider eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine optische Sichtung erfolgen. Diese optische Sichtung kann sowohl manuell als auch maschinell erfolgen. Grundsätzlich sind zahlreiche Varianten denkbar, die jeweils eine sortenreine Metallaufberei- tung ermöglichen.
Bevorzugt erfolgt die Metallaufbereitung an einer oder jeder schadstofffreien bzw. schadstoffarmen Grobfraktion vor deren Aufhaldung.
Insbesondere erfolgt die Abtrennung der Metalle nicht trocken vor oder nach der Nassklassierung der HMVA, sondern nach dem Durchlaufen zumindest eines Teils der Nassklassierung. Mit anderen Worten werden die Metalle mit im Nass- bzw. Waschprozess gefahren, d.h. die Metalle werden mitgewaschen. Dies hat den Vorteil, dass die Metalle sehr sauber werden, d.h. die Metalle werden durch das Waschen so rein, dass sie op- tisch anhand ihrer jeweiligen Farbe erkannt werden können, wodurch eine optische Sichtung der Metalle - manuell oder maschinell - verbessert oder überhaupt erst ermöglicht wird. Auch die Ausbeute an Metallen wird durch dieses "Mitwaschen" erhöht. Das Mitfahren der Metalle im Nassbzw. Waschprozess, d.h. das "Mitwaschen" der Metalle, kann auch dann erfolgen, wenn bei der Abtrennung der Metalle keine wie auch immer gear- tete optische Sichtung erfolgt. Die "mitgewaschenen" Metalle können auch in für sich genommen herkömmlicher Art und Weise mittels bekannter Metallabscheider abgetrennt werden. Eine derartige Metallabtrennung kann auch erfolgen, ohne dass die Phosphatrückgewinnung mit einer Nassklassierung der HMVA kombiniert wird, da die Phosphatrückgewinnung eine Behandlung der HMVA mit einer wässrigen Lösung beinhaltet und so ein "Mitwaschen" der Metalle mit den vorstehend erwähnten Vorteilen möglich ist.
Auf diese Weise kann die Wirtschaftlichkeit der Ascheaufbereitung erheblich gesteigert werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt außerdem durch eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Phosphaten aus Müllverbrennungsasche, insbesondere aus Hausmüllverbrennungsasche (HMVA), wobei die Vorrichtung eine Behandlungseinrichtung, in der zur Rücklösung der Phosphate die Asche mit einer sauren wässrigen Lösung behandelbar ist, und eine Isoliereinrichtung umfasst, in der die in der Lösung enthaltenen Phosphate isolierbar sind.
Insbesondere ist die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der hier angegebenen Art ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Isoliereinrichtung von der Behandlungseinrichtung getrennt. Der Isoliereinrichtung ist die saure wässrige Lösung aus der Behandlungseinrichtung mittels einer Steuer- oder regelbaren Entnahmeeinrichtung zuführbar. Die Steuerung bzw. Regelung der Entnahmeeinrichtung kann insbesondere in Abhängig- keit von dem pH-Wert der sauren wässrigen Lösung erfolgen. Insbesondere im Hinblick auf eine mögliche und vorteilhafte, jedoch nicht zwingende Kombination der erfindungsgemäßen Phosphatrückgewinnung mit einer weiteren Aufbereitung der Müllverbrennungsasche kann die er- findungsgemäße Vorrichtung zumindest teilweise in eine Aufbereitungsanlage für die Asche integriert sein.
Die Aufbereitungsanlage kann insbesondere zu einer Nassklassierung der Asche ausgebildet sein. Hierdurch kann die bei der Nassklassierung zum Einsatz kommende Flüssigkeit gleichzeitig zur für die Rücklösung der Phosphate dienenden Behandlung der Asche eingesetzt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zur Nassklassierung ausgebildete Aufbereitungsanlage kornschonende Klassierungseinrichtungen umfasst und derart ausgelegt ist, dass die Asche in wenigstens eine mit Schadstoffen belastete Feinfraktion und zumindest eine schadstoffarme oder schadstofffreie Grobfraktion klassierbar ist.
Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, alternativ oder zu- sätzlich zu Phosphaten andere Stoffe aus der Verbrennungsasche zu gewinnen. Auch hierbei kann eine Nassklassierung der Asche und somit der Umstand ausgenutzt werden, dass aufgrund des ohnehin erfolgenden intensiven Kontakts der Asche mit einer Flüssigkeit eine Rücklösung von in der Asche enthaltenen Stoffen erfolgt, wobei erforderlichenfalls die bei der Nassklassierung verwendete Flüssigkeit in geeigneter Weise angereichert wird. Allgemein stellt die Gewinnung von verwertbaren Stoffen aus mit einer geeigneten Flüssigkeit behandelter Müllverbrennungsasche auch unabhängig von einer Nassklassierung oder sonstigen Aufbereitung der Asche einen selbständigen, separat beanspruchbaren Aspekt der Erfin- dung dar, d.h. die Erfindung ist nicht auf die Rückgewinnung von Phosphaten beschränkt.
Während bislang in der Praxis die HMVA meist über einen relativ langen Zeitraum von z.B. drei Monaten abgelagert wurde, bevor mit einer Aufbereitung bzw. Behandlung begonnen wurde, ist erfindungsgemäß vorzugsweise vorgesehen, dass mit der Aufbereitung bzw. Behandlung der Asche vergleichsweise früh nach deren Entstehung begonnen wird. Dies hat den Vorteil, dass ein als nachteilig erkanntes Verkleben oder Vereintem der Asche nicht oder nur in einem unkritischen Maße erfolgt. Gelagerte Asche dagegen neigt zum Verkleben bzw. Versintern, und zwar aufgrund der während der Lagerung ablaufenden chemischen Reaktionen. Verklebte Asche muss vor oder während der Aufbereitung bzw. Behandlung erst mit "schwerem Gerät", d.h. mit gerade nicht-schonendem mechanischen Auf- wand aufgetrennt werden. Auch hat eine Lagerung der Asche zur Folge, dass enthaltene Metalle stark mit Asche behaftet sein kann, was eine optische Sichtung der Metalle erschwert oder unmöglich macht. Durch eine frühzeitige Aufbereitung bzw. Behandlung der HMVA in einem Nasspro- zess kann es zu einem nachteiligen Verkleben bzw. Versintern der Asche gar nicht erst kommen bzw. werden die nachteiligen chemischen Reaktionen abgekürzt. Nach dieser Aufbereitung bzw. Behandlung kann es also nicht mehr zu einem nachteiligen Verkleben bzw. Versintern der Asche kommen. Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, in der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Aufbereitungsanlage 11 mit verschiedenen Einrichtungen, die nachstehend näher beschrieben wird. Die Aufbereitungsanlage 11 ist von einer Müllverbrennungsanlage unabhängig. Insbesondere kann die Aufbereitungsanlage 11 an einem beliebigen Ort errichtet und von einer Müllverbrennungsanlage getrennt betrieben werden, wobei dies aber nicht zwingend und grundsätzlich auch eine Integration in eine Müllverbrennungsanlage möglich ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anlage 11 ist es möglich, die Verbrennungs- asche so, wie sie bei der Müllverbrennung entsteht, in der nachstehend erläuterten Weise aufzubereiten. Insbesondere ist eine wie auch immer geartete Vorbehandlung oder vorbereitende Aufbereitung der Asche A nicht zwingend erforderlich. Gleichwohl sieht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung vor, dass die Müllverbrennungsasche vor dem Ein- bringen in die Aufbereitungsanlage 11 einer mechanischen, insbesondere trockenen Vorbehandlung unterworfen wird, bei der aus der Asche Metallteile und un verbrannte Störstoffe entfernt werden. Wie an anderer Stelle erwähnt, ist es insbesondere im Hinblick auf eine optische Sichtung von Metallen zum Zwecke der Abtrennung der Metalle von Vorteil und somit eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Abtrennung nicht trocken erfolgt, sondern die Metalle zuvor "mitgewaschen" werden.
Das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren und die erfindungsgemäße Aufbereitungsanlage 11 eignen sich insbesondere für die Aufbereitung von Hausmüllverbrennungsasche. Die Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. So ist es grundsätzlich auch möglich, andere Verbrennungsrückstände in der erfindungsgemäßen Art und Weise aufzubereiten, beispielsweise Asche oder Schlacke, die bei der Verbrennung von Gewerbemüll entsteht. 000936
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Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die in eine Mischstufe 21 der Anlage 11 eingebrachte, zuvor von Metallteilen und un verbrannten Störstoffen befreite Asche A in drei Fraktionen I, II und III getrennt, nämlich in eine Feinfraktion I sowie in zwei Grobfraktionen II und III. Die Grobfraktionen II und III sind nicht mit Schadstoffen belastet und können auf Halden 29, 31 gelagert werden, bevor sie einer Verwertung zugeführt werden. Die ursprünglich in der Asche A enthaltenen Schadstoffe befinden sich in der Feinfraktion I, die nicht ohne weiteres verwertet werden kann und beispielsweise auf einer Deponie 33 gelagert wird.
Die üblicherweise in Hausmüllverbrennungsasche (im Folgenden kurz: HMVA) enthaltenen Schadstoffe sind grundsätzlich bekannt. Als Beispiele seien hier Sulfat, Chlorid, Anhydrid und TOC (gesamter organischer Koh- lenstoff) erwähnt. Hinsichtlich des Anhydrids ist zu erwähnen, dass es im Hinblick auf eine mögliche Wiederverwertung von HMVA, beispielsweise im Straßenbau, hier auch deshalb zu den Schadstoffen gezählt wird, da es durch Aufnahme von Wasser sein Volumen erheblich vergrößert, d.h. aufquillt, und folglich sprengende Wirkung entfalten kann, was zur Zerstö- rung der betreffenden Bauwerke führen kann.
In der erfindungsgemäßen Anlage 11 erfolgt die Aufbereitung der Asche A durch Nassklassierung. Hierzu wird die Asche A in der Mischstufe 21 mit einer Flüssigkeit gemischt. Bevorzugt wird als Flüssigkeit Wasser W verwendet. Im Hinblick auf eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufbereitung, auf die nachstehend näher eingegangen wird, wird als Flüssigkeit eine bestimmte wässrige Lösung verwendet, nämlich eine saure wäss- rige Lösung. Der Einfachheit halber wird die hier verwendete Flüssigkeit nachstehend auch einfach als "Wasser" oder "Lösung" bezeichnet.
Das Mischen der Asche A mit dem Wasser kann im Sinne eines Einwei- chens oder Einmaischens erfolgen. Dementsprechend kann die Mischstufe 21 auch als ein Einweicher oder Einmaischer bezeichnet werden.
Das Mischen der Asche A in der Mischstufe 21 erfolgt in kornschonender Weise, um eine Zerkleinerung der eingebrachten Aschepartikel zumindest weitgehend zu vermeiden. Sofern überhaupt vorgesehen, kann eine mechanische Einwirkung auf die Asche A in der Mischstufe beispielsweise mittels eines Vibrationstellers erfolgen.
Eine kornschonende Behandlung der Asche A erfolgt nicht nur in der Mischstufe 21. Vielmehr ist die gesamte Anlage 1 1 für eine kornschonende Ascheaufbereitung ausgelegt. Wie eingangs bereits erwähnt, ist dem Fachmann der Begriff der "Korn Schonung" bekannt. Insbesondere wird hierunter verstanden, dass solche Einrichtungen bzw. Verfahrensschritte weder bewusst eingesetzt noch in Kauf genommen werden, bei denen die Asche- partikel zerkleinert werden. Eine kornschonende Behandlung schließt freilich nicht aus, dass ursprünglich lediglich aneinander haftende Aschepartikel voneinander getrennt werden.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass dem Fachmann zwar grundsätzlich verschiedene Nassklassierungsmethoden bekannt sind, die als kornschonend bezeichnet werden können, dass der Fachmann darüber hinaus aber auch solche im Rahmen einer Nassklassierung einsetzbaren Methoden kennt, die eine Zerkleinerung der zu klassierenden Partikel bewusst herbeiführen sollen oder in Kauf nehmen. Beispielhaft sei diesbezüglich die so genannte Schwertwäsche erwähnt. Der Einsatz derar- tiger nicht-komschonender Methoden der Nassklassierung erfolgt erfin- dungsgemäß bewusst nicht.
Das der Mischstufe 21 zugeführte Wasser wird von einem geschlossenen Wasserkreislauf W bereitgestellt. Die Bezeichnung als "geschlossen" schließt freilich nicht aus, dass verbrauchte Flüssigkeit ersetzt und - sofern wie in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen - Flüssigkeit für eine nachstehend erläuterte zusätzliche Rückgewinnung von Phosphaten P auch ohne Rückführung in den Kreislauf W entnom- men werden kann.
Zur Herstellung des erwähnten sauren Milieus wird der Mischstufe 21 außerdem eine Säure S zugeführt, bei der es sich insbesondere um vergleichsweise kostengünstig erhältliche Citronensäure oder um Schwefel- säure handelt. Bei dem erwähnten Flüssigkeitskreislauf W handelt es sich in dem hier erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung also um einen Kreislauf einer sauren wässrigen Lösung. Für die erfindungsgemäße Nassklassierung an sich ist ein saures Milieu weder zwingend erforderlich noch nachteilig, da alle relevanten Anlagenteile problem- los säurefest ausgelegt werden können.
Die mit dem Wasser gemischte, d.h. die eingeweichte oder eingemaischte Asche A, die noch alle drei eingangs erwähnten Fraktionen I, II und III enthält, wird anschließend einer ersten Klassierstufe 17 zugeführt, bei der es sich um eine Siebeinrichtung handelt, die derart ausgelegt ist, dass alle Aschepartikel mit einer Korngröße von mehr als 4 mm abgetrennt werden.
In dieser ersten Klassierstufe 17 wird die Asche mit aus dem erwähnten Kreislauf stammenden Wasser W bebraust und bei den genannten 4 mm abgesiebt. Was die in Zusammenhang mit der Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels erwähnten Korngrößen der Aschepartikel anbetrifft, so ist hier vorgesehen, dass bei einer mechanischen, insbesondere trockenen Vorbe- handlung der von der Müllverbrennungsanlage stammenden Asche Metallteile und unverbrannte Störstoffe entfernt werden, wobei diese Vorbehandlung derart erfolgt, dass die Korngrößenverteilung der in die Mischstufe 21 eingebrachten Asche A eine Obergrenze von etwa 45 mm aufweist.
Die mittels der ersten Klassierstufe 17 abgetrennte erste Grobfraktion III besitzt somit eine Korngrößenverteilung von etwa 4 bis 45 mm. Diese Grobfraktion III wird aus der Anlage 11 herausgeführt und auf der bereits erwähnten Halde 29 gelagert.
Der verbleibende Ascheanteil mit einer Korngrößenverteilung von etwa 0 bis 4 mm, der somit die eingangs erwähnte Feinfraktion I und die weitere Grobfraktion II enthält, wird anschließend einer zweiten Klassierstufe zugeführt, die einen Aufstromklassierer 15 mit vorgeschaltetem Hydrozyklon 13 umfasst. Derartige Anordnungen sind grundsätzlich bekannt, so dass auf Aufbau und Funktionsweise dieser zweiten Klassierstufe nicht näher eingegangen wird. Hervorzuheben ist, dass sowohl in einem Hydrozyklon als auch in einem Aufstromklassierer die zu klassierenden Partikel äußerst schonend behandelt werden. Dies bedeutet, dass die Korngrößenver- teilung des von der ersten Klassierstufe 17 kommenden Ascheanteils auch durch die zweite Klassierstufe 13, 15 praktisch nicht verändert wird.
In dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel ist die zweite Klassierstufe 13, 15 derart ausgelegt bzw. eingestellt, dass aus dem eingebrachten Pro- dukt eine zweite Grobfraktion II abgetrennt wird, die eine Komgrößenver- teilung etwa im Bereich von 0,25 mm bis 4 mm aufweist. Diese Grobfraktion II wird einer Siebeinrichtung 35 zugeführt, bei der es sich beispielsweise um ein so genanntes "E-Sieb" handeln kann, das zwei Siebdecks umfasst, wobei das Material auf dem oberen Siebdeck mit Wasser W be- braust und auf dem unteren Siebdeck entwässert wird. Hierbei wird das Wasser W dem erwähnten Kreislauf entnommen und diesem Kreislauf auch wieder zugeführt.
Auch die auf diese Weise entwässerte weitere Grobfraktion II wird an- schließend aus der Anlage 11 herausgeführt und auf der bereits erwähnten Halde 31 gelagert.
Wie vorstehend erwähnt, ist die zweite Klassierstufe 13, 15 derart eingestellt, dass nach dem Abtrennen der zweiten Grobfraktion II die verblei- bende Feinfraktion I eine Obergrenze der Korngröße von etwa 0,25 mm, also von etwa 250 μιη, aufweist. Die Auslegung der Anlage 11 und insbesondere der zweiten Klassierstufe 13, 15 derart, dass diese Obergrenze für die Korngröße der Feinfraktion I exakt eingehalten wird, ist nicht zwingend. Insbesondere in Abhängigkeit von der eingebrachten Asche A und insbesondere von Art und Menge der darin enthaltenen, in der Feinfraktion I zu konzentrierenden Schadstoffen ist die Obergrenze für die Korngröße der Feinfraktion I derart gewählt, dass sichergestellt ist, dass sich - gegebenenfalls bis auf einen insbesondere hinsichtlich geltender gesetzlicher Bestimmungen tolerierbaren Rest - alle relevanten Schadstoffe an die die Feinfraktion I bildenden Partikel binden. Insbesondere wird diese Obergrenze derart gewählt, dass sie weder zu niedrig ist, da ansonsten auch die nächsthöhere Grobfraktion in nicht mehr tolerierbarem Umfang mit Schadstoffen belastet ist, noch zu hoch ist, da ansonsten der Trockengewichtsanteil der Feinfraktion I an der eingebrachten Asche A unnötig groß ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich alle relevanten Schadstoffe der in die Anlage 1 1 eingebrachten Asche A in der Feinfraktion I befinden, die außerdem hinsichtlich ihres Trockengewichtsanteils an der eingebrachten Asche A minimiert ist. Die aufgehaldeten Grobfraktionen III und II sind insofern von zumindest einem Großteil der Schadstoffe befreit und können im Einklang mit den jeweils geltenden gesetzlichen Vorschriften einer Wiederverwertung, beispielsweise im Straßenbau, zugeführt werden. Der von der zweiten Klassierstufe 13, 15 kommenden Feinfraktion I wird anschließend in einem Rundeindicker 23 Flüssigkeit entzogen.
Anschließend wird die Feinfraktion I mittels einer Exzenterpumpe 25 einer Kammerfilterpresse 19 zugeführt. Anstelle einer Kammerfilterpresse kann beispielsweise auch ein Zyklon vorgesehen sein, um die Feinfraktion I weiter zu entwässern. Die Verwendung einer Kammerfilterpresse hat sich bislang allerdings als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Die aus dieser von dem Rundeindicker 23, der Exzenterpumpe 25 und der Kammerfilterpresse 19 gebildeten Entfeuchtungsstufe herausgeführte
Feinfraktion I ist derart weit entfeuchtet worden, dass sie stichfest ist und somit deponiert werden kann. Das in dieser Entfeuchtungsstufe anfallende Wasser W wird dem Kreislauf wieder zugeführt. Versuche haben ergeben, dass die hier beschriebene Art und Weise einer Nassklassierung von HMVA mit einer Obergrenze der ursprünglichen Korngrößenverteilung von etwa 45 mm eine Feinfraktion I mit Korngrößen bis zu 0,25 mm ergibt, wobei die Feinfraktion I zum einen alle relevanten Schadstoffe enthält und zum anderen nur etwa 10 % des Trockengewichts der in die Anlage 11 eingebrachten Asche A darstellt. Dies bedeutet, dass mit den beiden entstehenden Grobfraktionen III und II ein Trockengewichtsanteil von etwa 90 % der in die Anlage 11 eingebrachten Asche A problemlos verwertet werden kann, da diese Grobfraktionen III und II schadstoffarm oder schadstofffrei sind.
Bereits aufgrund dieser bislang nicht für realisierbar gehaltenen Verwertungsmöglichkeit für Müllverbrennungsasche ist die praktische Realisierung der Erfindung trotz der Kosten für die Errichtung und den Betrieb der erfindungsgemäßen Aufbereitungsanlage 11 wirtschaftlich in hohem Maße interessant. Hinzu kommt, dass die Betreiber von Müllverbrennungsanlagen ein Interesse daran haben, nicht selbst für eine vorschriftsmäßige Entsorgung der Verbrennungsasche sorgen zu müssen, denn bislang erfolgt diese Entsorgung durch Deponieren oder mit hohen Auflagen verbundenes Verwerten der gesamten bei der Müllverbrennung entste- henden Asche, was aufgrund der enthaltenen Schadstoffe und der diesbezüglichen gesetzlichen Bestimmungen mit hohen Kosten verbunden ist. Folglich sind die Betreiber von Müllverbrennungsanlagen dazu bereit, für die Abnahme der Verbrennungsasche zu bezahlen. Die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Ascheaufbereitung wird dadurch weiter erhöht, da bereits die Annahme der in die Aufbereitungsanlage 11 einzubringenden Asche A mit Einnahmen verbunden ist. Sofern die erwähnte Vorbehandlung der aus der Müllverbrennungsanlage stammenden Asche zum Entfernen von Metallteilen und/ oder unverbrannten Störstoffen überhaupt durchgeführt wird, steht diese Vorbehandlung der Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise nicht entgegen.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird darüber hinaus die Wirtschaftlichkeit der Ascheaufbereitung weiter dadurch gesteigert, dass aus der in die Anlage 11 eingebrachten Asche A Stoffe gewonnen werden, die wiederum einer Verwertung zugeführt werden kön- nen. Diese Nutzung der Asche A, insbesondere die nachstehend erläuterte Rückgewinnung von Phosphaten, stellt unabhängig von der Nassklassierung der Asche A einen selbständigen, separat beanspruchbaren Aspekt der Erfindung dar.
Wie erwähnt, betrifft diese weitere Nutzung der Verbrennungsasche in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Rückgewinnung von Phosphaten P. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass bei der vorstehend beschriebenen Nassklassierung die Asche A ohnehin mit einer Flüs- sigkeit zusammenwirkt. Insbesondere der geschlossene Flüssigkeitskreislauf W hat zur Folge, dass die Flüssigkeit relativ lange und intensiv mit der Asche A zusammenwirken kann, was erfindungsgemäß ausgenutzt wird. Durch eine geeignete Wahl der Flüssigkeit kann somit eine Rücklösung von in der eingebrachten Asche A enthaltenen Phosphaten P erfolgen, wobei diese Phosphate P in einem weiteren Verfahrensschritt wieder isoliert werden können. Wie vorstehend bereits erwähnt, wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Flüssigkeit für die Nassklassierung Wasser W verwendet, das in der Mischstufe 21 mit Säure S, insbesondere mit Citronensäure oder Schwefelsäure, angereichert wird. Das bei der Nassklassierung erfolgende Mischen bzw. Einweichen oder Einmaischen der Asche A mit der Flüssig- keit stellt somit gleichzeitig eine Behandlung der Asche A mit einer sauren wässrigen Lösung dar, die eine Rücklösung der in der Asche A enthaltenen Phosphate P zur Folge hat.
Im Rahmen der hier beschriebenen Nassklassierung der Asche A, für die ein saures Milieu nicht zwingend, aber auch nicht von Nachteil ist, da alle relevanten Anlagenteile säurefest ausgelegt sind, ist diese Art der Rückgewinnung von Phosphaten P besonders vorteilhaft, da das Mischen der Asche A mit dem Wasser bzw. der sauren wässrigen Lösung und insbesondere der geschlossene Flüssigkeitskreislauf eine besonders lang an- dauernde und innige Reaktion der Asche A mit der sauren wässrigen Lösung ermöglicht. Allgemein stellt diese Kombination - schlagwortartig ausgedrückt also die Nassklassierung von Müllverbrennungsasche mit integrierter Rückgewinnung von verwertbaren Stoffen, insbesondere Phosphaten - ebenfalls einen unabhängigen, selbständigen und separat bean- spruchbaren Aspekt der Erfindung dar.
Die Rücklösung der Phosphate P wird durch eine höhere Temperatur der sauren wässrigen Lösung begünstigt, ohne hierdurch die Nassklassierung zu beeinträchtigen. Unter Berücksichtigung des für die Erwärmung der Flüssigkeit erforderlichen Energieeintrags und der damit verbundenen
Kosten wird die Temperatur derart gewählt, dass die Anlage insgesamt in einem wirtschaftlichen Optimalbereich gefahren werden kann. Es wurde gefunden, dass dies bereits bei einer Temperatur der sauren wässrigen Lösung in dem geschlossenen Kreislauf im Bereich von 20 bis 40°C mög- lieh ist.
Die Entnahme von Flüssigkeit einschließlich der darin rückgelösten Phosphate P, nachstehend auch als Lösung L bezeichnet, kann problemlos während des laufenden Nassklassierungsbetriebs erfolgen.
Grundsätzlich ist eine laufende Entnahme der Lösung L möglich. Alternativ kann vorgesehen sein, dass nur zu bestimmten Zeitpunkten eine bestimmte Menge der Lösung L dem Kreislauf W entnommen wird. Diese Zeitpunkte können insbesondere in Abhängigkeit von dem pH- Wert der umlaufenden Flüssigkeit gewählt werden. Die Entnahme der die rückgelösten Phosphate P enthaltenen Lösung L kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle des Flüssigkeitskreislaufs W erfolgen. Hierzu kann eine Entnahmeeinrichtung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von dem pH-Wert der Lösung L Steuer- bzw. regelbar ist.
Die Lösung L wird einer Isoliereinrichtung 27 zugeführt, in welcher auf grundsätzlich bekannte Art und Weise eine Rückfällung der Phosphate P erfolgt. Die nach der Isolierung der Phosphate P verbleibende Flüssigkeit wird wieder dem Kreislauf W zugeführt.
Auf diese Weise entsteht mit den Phosphaten P, die aus der dem Kreislauf W entnommenen Lösung L isoliert werden, ein wertvoller Rohstoff, der wiederum einer gewinnbringenden Verwertung zugeführt werden kann.
Da die Rückfällung von Phosphaten aus einer Lösung einschließlich dabei einzusetzender Verfahren und Einrichtungen an sich grundsätzlich bekannt ist, wird an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen. Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, alternativ oder zusätzlich zu Phosphaten andere Stoffe aus der Verbrennungsasche zu gewinnen, indem die Nassklassierung und somit der Umstand ausgenutzt wird, dass aufgrund des ohnehin erfolgenden intensiven Kontaktes der Asche mit einer Flüssigkeit eine Rücklösung von in der Asche enthaltenen Stoffen erfolgt, wobei erforderlichenfalls die bei der Nassklassierung verwendete Flüssigkeit in geeigneter Weise angereichert wird. Diese Gewinnung von verwertbaren Stoffen aus mit einer geeigneten Flüssigkeit behandelter Müllverbrennungsasche stellt auch unabhängig von einer Nassklassierung der Asche einen selbständigen, separat beanspruchbaren Aspekt der Erfindung dar. In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist vor den Rundeindicker 23 eine Messeinrichtung in Form einer potentiometrischen Sonde 41 geschaltet, mit welcher die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit gemessen werden kann. Erreicht die Leitfähigkeit einen vorgegebenen
Wert, der beispielsweise durch den Betreiber der Aufbereitungsanlage oder das Klärwerk vor Ort vorgegeben sein kann, so wird eine vorgegebene Menge der Flüssigkeit ausgeschleust und durch frische Flüssigkeit, insbesondere Frischwasser, ersetzt. Die Wasserausschleusung E kann - wie in der Figur beispielhaft dargestellt - in Prozessrichtung gesehen hinter dem Rundeindicker 23 erfolgen.
Des Weiteren ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass vor der Aufhaldung der beiden Grobfraktionen II, III, jeweils eine Metallaufbereitung 37, 39 erfolgt. Diese kann je nach den Gegebenheiten und Anforderungen auf unterschiedlicher Art und Weise erfolgen, wie es beispielhaft im Einleitungsteil bereits erwähnt ist. Die Metallaufbereitung erfolgt vorzugsweise derart, dass die Metalle vor ihrer Abtrennung mit im Nass- bzw. Waschprozess gefahren, d.h. "mitgewaschen", werden, so dass eine optische Sichtung verbessert oder überhaupt erst ermöglich wird, da durch dieses Mitfahren der Metalle im Nassprozess die Metalle besonders sauber werden.
Bezugszeichenliste
11 Aufbereitungsanlage
13 Hydrozyklon
15 Aufstromklassierer
17 Siebeinrichtung
19 Kammerfilterpresse
21 Mischstufe
23 Rundeindicker
25 Exzenterpumpe
27 Isoliereinrichtung
29 Halde
31 Halde
33 Deponie
35 Siebeinrichtung
37 Metallaufbereitung
39 Metallaufbereitung
41 Messeinrichtung A Asche
I Feinfraktion
II Grobfraktion
III Grobfraktion
W Wasser, Wasserkreislauf L wässrige Lösung
S Säure
P Phosphate
E Wasserausschleusung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphaten (P) aus Müllverbrennungsasche (A), insbesondere aus Hausmüllverbrennungsasche (HMVA), bei dem zur Rücklösung der Phosphate (P) die Asche (A) mit einer sauren wässrigen Lösung (L) behandelt wird und anschließend die in der Lösung (L) enthaltenen Phosphate (P) isoliert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung der sauren wässrigen Lösung (L) Wasser (W) bereitgestellt und dem Wasser (W) eine Säure (S) zugeführt wird, insbesondere Citronensäure oder Schwefelsäure.
Verfahren Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit der Isolierung der Phosphate (P) in Abhängigkeit von dem ph-Wert der sauren wässrigen Lösung (L) begonnen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Phosphate (P) durch Rückfällung isoliert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die saure wässrige Lösung (L) eine Temperatur im Bereich von 20 bis 40°C aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Asche (A) vor der Behandlung mit der sauren wässrigen Lösung (L) einer mechanischen, insbesondere trockenen Vorbehandlung unterworfen wird, bei der aus der Asche (A) Metallteile und unverbrannte Stör Stoffe entfernt werden,
und/ oder dass die Asche (A) vor der Behandlung mit der sauren wässrigen Lösung (L) derart vorbehandelt wird, dass die Asche (A) mit einer Korngrößenverteilung bereitgestellt wird, deren Obergrenze nicht mehr als etwa 100mm beträgt, wobei insbesondere die Obergrenze im Bereich von 40 bis 50mm liegt und bevorzugt etwa 45mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolierung der Phosphate (P) in einer Einrichtung (27) erfolgt, die von einer Einrichtung (21) zur Behandlung der Asche (A) mit der Lösung (L) getrennt und der die Lösung (L) gemäß einer, insbesondere in Abhängigkeit von dem ph-Wert der sauren wässrigen Lösung (L), Steuer- oder regelbaren Entnahme zuführbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren mit einem Verfahren zur Aufbereitung der Asche (A) kombiniert ist, wobei insbesondere die Behandlung der Asche (A) mit der sauren wässrigen Lösung (L) durch Mischen der Asche (A) mit der Lösung (L) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Behandlung der Asche (A) mit der sauren wässrigen Lösung (L) im Rahmen einer Nassklassierung der Asche (A) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Nassklassierung der Asche (A) ein im Wesentlichen geschlossener Kreislauf der sauren wässrigen Lösung (L) verwendet wird, dem für die Isolierung der Phosphate (P) zumindest ein Teil der sauren wässrigen Lösung (L), zumindest vorübergehend, entnommen wird, wobei insbesondere die Entnahme bei laufender oder ausgesetzter Nassklassierung erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nassklassierung im Rahmen eines Verfahrens zur Aufbereitung der Asche (A) erfolgt, bei dem die Asche (A) durch Nassklassierung und unter Anwendung kornschonender Klassierungsverfahren in wenigstens eine mit Schadstoffen belastete Feinfraktion (I) und zumindest eine schadstoffarme oder schadstofffreie Grobfraktion (II, III) klassiert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren in einer von der eigentlichen Müllverbrennung getrennten Anlage (11) durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Parameter, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, einer für die Nassklassierung verwendeten Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder einer wässrigen Lösung, unterhalb oder oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes gehalten wird, wobei insbesondere Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitskreislauf ausgeschleust wird, sobald der Grenzwert erreicht, insbesondere überschritten oder unterschritten, wird.
14. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Phosphaten (P) aus Müllverbrennungsasche (A), insbesondere aus Hausmüllverbrennungsasche (HMVA), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einer Behandlungseinrichtung (21), in der zur Rücklösung der Phosphate (P) die Asche (A) mit einer sauren wässrigen Lösung (L) behandelbar ist, und
mit einer Isoliereinrichtung (27), in der die in der Lösung (L) enthaltenen Phosphate (P) isolierbar sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isoliereinrichtung (27) von der Behandlungseinrichtung (21) getrennt ist, wobei der Isoliereinrichtung (27) die saure wässrige Lösung (L) aus der Behandlungseinrichtung (21) mittels einer, insbesondere in Abhängigkeit von dem ph-Wert der sauren wässrigen Lösung (L), Steuer- oder regelbaren Entnahmeeinrichtung zuführbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung zumindest teilweise in eine Aufbereitungsanlage (1 1) für die Asche (A) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufbereitungsanlage (11) zu einer Nassklassierung der Asche (A) ausgebildet ist, kornschonende Klassierungseinrichtungen (17, 13, 15) umfasst und derart ausgelegt ist, dass die Asche (A) in wenigstens eine mit Schadstoffen belastete Feinfraktion (I) und zumindest eine schadstoffarme oder schadstofffreie Grobfraktion (II, III) klassierbar ist.
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