AT395706B

AT395706B - Verfahren zur inertisierung und/oder immobilisierung von anorganischen und/oder organischen umweltrelevanten schadstoffen in waessrigen abfallstoffen

Info

Publication number: AT395706B
Application number: AT0171589A
Authority: AT
Original assignee: Perlmooser Zementwerke Ag
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1993-02-25
Also published as: ATA171589A

Description

AT 395 706 B

Ziel der Erfindung ist es, durch Behandlung von Abfallstoffen mit hydraulischen Bindemitteln eine dauerhafte, sichere Einbindung von Schadstoffen zu ermöglichen.

Bei den aus den Waschwässern von Rauchgasreinigungsanlagen bzw. aus Schlämmen und ähnlichen wäßrigen Dispersionen, Suspension»! oder Lösungen in Filterpressen oder ähnlichen Entwässerungsvorrichtungen anfallen· 5 den Filterkuchen handelt es sich um außerordentlich feinkörnige Materialgemische, was sich für die Einbindung von

Schadstoffen in den Filterkuchen als günstig erweist und diese verbessert Diese Filterkuchen besitzen nach der Filterpresse häufig noch einen Wassergehalt von 50 bis 70 % oder noch höher. Es hat sich als außerordentlich schwierig erwiesen, diese feinteiligen, oft plastischen Filterkuchen mit Zement oder anderen Bindemitteln so zu mischen, daß eine homogene Verteilung des den Filterkuchen bildenden Materials im Bindemittel vorliegt Diese 10 nicht aufgeschlossenen Abfallstoffteilchen stellen aber Schwachstellen dar, da sie die Einbindung der Schadstoffe verschlechtern, die Erhärtung beeinträchtigen können und die Beständigkeit der aus dem bindemittelverfestigten Material gebildeten Formkörper oder Kompaktkörper verschlechtern können. Die Mischbarkeit mit den Bindemitteln wird weiters durch während des Preßvorganges entstehende Texturen erschwert, die jenen ähnlich sind, die sich bei der Verformung von plastischen Tonen in der Keramikindustrie bilden. Diese Texturen erhöhen den 15 Wassergehalt und beeinträchtigen so die Mischbarkeit mit dem Bindemittel. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß alle diese vorstehend genannten Schwierigkeiten, die beim Mischen von Filterkuchen bildendem Material und Bindemittel nach technikbekannten Verfahren auftreten, beseitigt werden können, wenn anstelle des Filterkuchens das den Abfallstoff enthaltende Waschwasser bzw. der den Abfallstoff enthaltende Schlamm bereits vor dem Preßvorgang mit dem Bindemittel, insbesondere dem Zement, 20 gemischt wird und der Preßvorgang dann nach einer durch das Material bedingten Wartezeit, aber noch vor dem Erhärten des Bindemittels ausgeführt wird. Dadurch wird die Ausbildung von Strukturen verhindert, infolgedessen eine optimale Mischung von zu vermischendem Material und Bindemittel erreicht und der anschließende Preßvorgang wird wesendich »leichtert und beschleunigt. Durch diese Vorgangsweise steigt auch der Trockenstoffgehalt der Filterkuchen an. Einen aus der größeren Reduktion des Wassergehaltes resultierenden Vorteil stellt die damit 25 verbundene Reduzierung des Chloridgehaltes jener Filterkuchen, durch vermehrtes Abführen des enthalten»! Chlorids mit dem Preßwasser, dar, wodurch sich die Festigkeit des im Preßvorgang erhaltenen und mit Zement v»festigten Formkörpers erheblich verbessert.

Mischt man hingegen das Bindemittel erst nach dem Abpressen des Filterkuchens zu, so gelingt eine auch nur teilweise homogene Mischung nur durch Zugabe von erheblichen Mengen zusätzlich»! Wassers, was naturg»näß 30 die erzielbare Festigkeit und Beständigkeit wesentlich herabsetzt.

Auch für eine beabsichtigte Einbindung der Schadstoffe erweist sich das Mischen der die Abfallstoffe enthaltenden wäßrigen Dispersion, Suspension und/oder Lösung mit dem Bindemittel vor dem Preßvorgang als vorteilhaft, da durch die einsetzende Erhärtung des Bindemittels und die dabei »itsteh»id»i oberflächenreichen Erhärtungsprodukte die Einbindung verbessert wird, und die infolge des geringeren Wassergehaltes entstehenden 35 dichteren Gefüge die Diffusion von Ionen im erhaltenen Produkt wesentlich herabsetzen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, den vorstehend angeführten, vorteilhaften Verfahrensschritt eines Mischens der in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegend»!, umweltrelevante Schadstoffe enthaltenden Abfallstoffe mit dem Bindemittel vor dem Filtriervorgang für die dauerhafte und sichere Entsorgung zu nützen. 40 Es wird daher ein Verfahren zur Inertisierung und/oder Immobilisierung von anorganischen und/oder organi schen umweltrelevanten Schadstoffen in wäßrigen Abfallstoff-Dispersionen, -Suspensionen, -Emulsionen und/oder -Lösungen unter Zugabe von Bindemittel geschaffen, wobei zu den Abfallstoff-Dispersionen, -Suspensionen, -Emulsionen und/oder -Lösungen, die gegebenenfalls zur Fällung und/oder Umwandlung der in ihnen enthaltenen Schw»metalle, Schwefelverbindungen, anderen Schadstoffen und/oder organischen Verbindungen einer Vor-45 behandlung, gleichzeitigen Behandlung oder Nachbehandlung unterzogen werden, mindestens ein anorganisches Bindemittel, insbesondere auf der Basis von Portlandzementklinker, Tonerdezementklinker und/oder hydraulischem Kalk, zugesetzt wird und in der Dispersion, Suspension, Emulsion und/oder Lösung, vorzugsweise durch intensives Rühren, eine homogene Mischung des (der) Schadstoffe® mit dem (den) Bindemittel(n) herbeigeführt wird. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß gegebenenfalls nach einem Zusetzen von Alkalien, 50 Kalkhydrat und/oder Erstarrungszeitreglem zur Kompensation von Verlusten leicht löslicher Anteile des Bindemittels beim nachfolgenden Filtriervorgang durch Abführen mit dem Preßwasser, aber noch vor dem Erhärten des (der) Bindemittel®,der Wassergehalt des erhaltenen homogenen Schadstoff/Bindemittel-Gemisches, vorzugsweise durch Komprimteren in einer Presse, reduziert wird.

Im »findungsgemäßen Verfahren werden zweckmäßig Bindemittel auf Basis eines Pordandzementklinkers, 55 eines Ton»dezementidinkers und/oder eines hydraulischen Kalkes eingesetzt, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 90 %, insbesondere von 20 bis 60 %, besonders bevorzugt von 30 bis 50 %, bezogen auf die Summe der trockenen Masse von Abfallstoff und Bindemittel. -2-

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Um das Einbindevermögen für Schadstoffe, insbesondere für Schwermetalle und/oder organische Verbindungen und/oder störende Ammoniumverbindungen weiter zu erhöhen, werden im erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugäbe des Bindemittels, aber noch vor der Reduktion des Wassergehaltes, den in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffen Materialien zugesetzt, welche das Einbindevermögen für diese oben genannten Stoffe erhöhen. Dabei kommen insbesondere Flugasche, Hochofenschlacke, Traß, und/oder Strukturmineralien wie Zeolithe, insbesondere Klinoptilolith, Tone, Bentonite, feinkörnige Kieselsäure, beispielsweise Rückstände der Siliziumindustrie oder gefällte Kieselsäure zur Anwendung. Da das Einbindevermögen dieser Materialien unter anderem von ihrer chemischen Natur äbhängt und beispielsweise bei Bentoniten und Zeolithen sehr hoch, bei Hochofenschlacke aber geringer ist, werden Flugasche, Hochofenschlacke, Traß und dergleichen, vorzugsweise in Mengen von 3 bis 60 %, insbesondere von 5 bis 45 %, besonders bevorzugt von 10 bis 30 %, bezogen auf die Summe der trockenen Masse von Abfallstoff, Bindemittel und Zusatz, und die Strukturmineralien, wie Zeolithe, insbesondere Klinoptilolith, Tone, Bentonite, feinkörnige Kieselsäure, beispielsweise Rückstände der Siliziumindustrie oder gefällte Kieselsäure in Mengen von über 0,5 %, insbesondere über 1,5 % und besonders bevorzugt über 3 %, bezogen auf die Summe der trockenen Masse von Abfallstoff, Bindemittel und Zusatz, eingesetzt

Zur weiteren Erhöhung des Einbindevermögens können im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise anorganische und/oder organische Ionenaustausch», beispielsweise auf der Basis von Polystyrol-Vinylharzen, in anämischer oder kationischer Form in Mengen von 0,5 bis 10 %, bezogen auf hydraulisches Bindemittel, zugesetzt weiden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß in den in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffen enthaltene, die Erhärtung der zur Verfestigung zugesetzten hydraulischen Bindemittel störende Verbindungen in unschädliche Calciumverbindungen überfuhrt werden. Diese Überführung in unschädliche Calciumverbindungen wird zweckmäßig durch Zusatz von Calciumnitrat, Calciumchlorid, Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid vorgenommen, wobei vorteilhaft 1 bis 30 %, insbesondere 1 bis 20 %, besonders bevorzugt 1 bis 10 %, bezogen auf trockenen Abfallstoff und berechnet als CaO, zugesetzt werden.

Durch die Überführung in unschädliche Calciumverbindungen können gleichmäßige, gezielte Festigkeiten erreicht weiden. In vielen Fällen, insbesondere bei einem Gehalt der Abfallstoffe an organischen Bestandteilen, ergibt sich dadurch auch eine wesentliche Verminderung des Wassergehaltes, was zu entsprechend höheren Festigkeiten führt

Die aus der Technik bekannte Ausfällung von Quecksilberverbindungen und/oder anderen Schwermefall-verbindungen in Form von unlöslichen Sulfiden kann im vorliegenen Verfahren ebenfalls angewandt werden. Hiezu können der wäßrigen Dispersion, Suspension und/oder Lösung Alkali- und/oder Erdalkalisulfide, insbesondere Calciumsulfid, und/oder Organosulfide zugesetzt werden, oder die wäßrige Dispersion, Suspension und/oder Lösung kann mit Schwefelwasserstoff behandelt werden, wobei der Sulfidzusatz zweckmäßig 0,01 bis 5 %, insbesondere 0,05 bis 1 %, bezogen auf trockenen Abfallstoff und angegeben als S, beträgt.

Zur Ausfällung von in den in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffen enthaltenen Schwefelverbindungen in Form von unschädlichem Ettringitkönnen zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels metallisches Aluminiumpulver und/oder Aluminiumverbindungen, insbesondere Natriumaluminat, erforderlichenfalls in Kombination mit Entschäumern, zugesetzt werden. Bei Abfallstoff»! mit besonders hohem Gehaltan Schwefelverbindungen werden zweckmäßig bis zu 35 % Aluminium bzw. eine dieser Aluminiummenge entsprechende Menge von Aluminiumverbindungen und/oder Tonerdezement, besonders bevorzugt 1 bis 10 % Aluminium bzw. Aluminiumverbindungen und/oder Tonerdezement, zugesetzt. Diese frühzeitige erzwungene Ettiingitbildung verhindert ein späteres Treiben des Bindemittels.

Zur Verbesserung des Filtrierverhaltens der in der wäßrigen Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffe können im erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßigerweise zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels, aber noch vor der Reduktion des Wassergehalts den oben genannten Abfallstoff»! Materialien zugesetzt werden, welche das Filtrierverhalten verbessern, insbesondere anionische, kationische oderneutralwnksameFlockungsmittel,Mineralien, wiebeispielsweisegebrannter oder gelöschter Kalk, Sand, Hochofenschlacke und ähnliche und/oder Fasern.

Zur Erhöhung der Dichtigkeit können zusätzlich zu d»n Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels oberflächenaktive Mittel und/oder Kunststoffe zugesetzt werden, wofür Hydrophobierungsmittel, wie Oleate, Stearate, Palmitate, Silikone, Silane und dergleichen, sowie Entschäumer und dergleichen in M»igen von 0,05 bis 5 %, vorzugsweise 0,5 bis 1 %, in Frage kommen, oder Kunststoffdispersionen auf Homopolymer-, Copolymer-oderTerpolymerbasisbeispielsweiseVinylacetatpolymere.Styrol-Butadien-Copolymere.Styrolacrylate, die in Mengen von 0,1 bis 15 %, vorzugsweise 1 bis 5 %, jeweils bezog»! auf die Menge des hydraulisch»i Bindemittels zugesetzt werdenkönnen. U. a. zur Erhöhung der Dichtigkeitkönnen auchpolymeibildende Substanzen, beispielsweise Epoxidharze, in Mengen von 0,1 bis 10 %, vorzugsweise 1 bis 5 %, zugesetzt werden. Die dabei verwendeten Kunststoffe müssen mit dem Zement verträglich, insbesondere alkalistabil sein. -3-

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Bei Abfallstoffen mit hohen Gehalten an Schwefelverbindungen wird eine weitere Erhöhung der Sicherheit und Verbesserung der Erhärtung dadurch erreicht, daß Zemente und/oder hydraulische Kalke eingesetzt werden, die keine Sulfat-Erstarrungsregler (Dihydratgips, Halbhydratgips und/oder Anhydrit) enthalten bzw. nur einen gegenüber üblichen Verhältnissen stark herabgesetzten Anteil an Sulfat-Erstarrungsregler. 5 Dam dem Bindemittel vorhandene leichtlösliche Stoffe, z. B. Alkalien, Rohgipsstein, während des Vermischens mit beispielsweise den Waschwässern oder Schlämmen in Lösung gehen können und im an das Mischen anschließendenFiltrier-bzw.PreßvorgangmitdemPreßwasser abgefühit werdenkönnen,waseine Verschlechterung der Erhärtung oder der Festigkeit der im Anschluß daran hergestellten Form- bzw. Kompaktkörper zur Folge haben kann, ist es zweckmäßig, gegebenenfalls zusätzliche Mengen dieser leicht löslichen Stoffe vor der Erhärtung des 10 Bindemittels zur Kompensation der oben angeführten Verluste zuzusetzen und/oder solche Bindemittelzu verwenden, die diese leichtlöslichen Stoffe nicht oder in geringeren Mengen enthalten. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, Bindemittel, z. B. Zemente, einzusetzen, die an Stelle von Rohgipsstein Anhydrit als Erstarrungsregler enthalten, oder gemahlenen Portlandzementklinker, Tonerdezementklinker und/oderhydraulischen Kalk ohne weitere Zusätze von Erstamingsreglem. IS Weiterhin können zur Vermeidung von treibenden Reaktionen bei Abfallstoffen mit reaktionsfähigen

Schwefelverbindungen Zemente und/oder hydraulische Kalke mit einem Gehalt an Calciumaluminaten von unter 3,5 %, insbesondere unter 3,0 %, besonders bevorzugt von 0 %, berechnet nach Bogue, zugesetzt werden.

Obgleich Schwermetalle in Zemente im allgemeinen gut eingebunden werden, erfolgt eine besonders gute Einbindung in Zemente oder Kalke, die viel Ettringit bilden, d. h. die viel Aluminat oder Aluminatferrit enthalten. 20 Besonders gut geeignet sind Zemente wie PSZ 400 mit einem Gehalt an 12 CaOJA^C^C^. Bei Einsatz dieser Zemente kann ein Zusatz von Alkalien, wie Natriumcarbonat, zweckmäßig sein, um Erhärtungsstörungen, beispielsweise durch die zufolge der Vorbehandlung der Abfallstoffe vorliegenden leichtlöslichen Calciumverbindungen zu vermeiden. Als Zemente oder Kalke mit hohen Gehalten an Aluminaten bzw. Aluminatferrit gelten auch Zemente oder Kalke mit hohen Gehalten an Flugasche bzw. Hochofenschlacken. In diesem Falle stammen die Aluminate/ 25 Aluminatferrite aus diesen Zusatzstoffen. Besonders geeignet sind Kombinationen dieser Zusatztstoffe mit entsprechenden Zementen, wie PSZ 400. Auch ein direkter Zusatz von Ettringit kann zweckmäßig sein.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht daher den Einsatz eines Zementes mit über 5 %, vorzugsweise über 10 % und besonders bevorzugt über 15 % 12 CaOJA^Oj bzw. 11 CaO.7Al2O3.CaF2 vor. Die erwähnte Herabsetzung der Calciumkonzentration der flüssigen Phase kann durch Zusatz von Alkaliverbindungen, 30 insbesondere Alkalicarbonaten, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5 %, erreicht werden.

Da die Löslichkeit von in den Zement eingebundenen Schadstoffen stark vom pH-Wert abhängig ist - bei niedrigen pH-Werten ist die Löslichkeitum Zehnerpotenzen höher -.kommteiner langfristigen Sicherstellung eines hohen pH-Wertes besonderes Interesse zu. Diese dauerhafte Aufrechterhaltung eines hohen pH-Wertes kann durch Zusatz eines Alkalidepots erfolgen, insbesondere in Form von Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen, insbeson-35 dere von grobkörnigem Portlandzementklinker, erhärtetem Zementstein, Gasbeton, Asbestzement, hartgebranntem

Kalk oder Dolomit oder halbgebrannten Dolomit, Hochofenschlacke, Flugasche und/oder Alkalihydroxid. Je nach der Wiikungdes Alkalidepots kann eine sehr unterschiedlicheZusatzmengesichals erforderlich herausstellen, sodaß das Alkalidepot zweckmäßig in Mengen von 1 bis 75 %, bezogen auf die Summe aus trockenem Abfallstoff und hydraulisches Bindemittel, zugesetzt wird. 40 Schwermetalle werden bei der Verfestigung mit Zement direkt in die Zementsteinphasen eingebunden und sind dort fixiert. Auch bei sehr günstigen Verhältnissen hinsichtlich der Raumbeständigkeit und der Gefugedichtheit kann es aber in Einzelfällen Vorkommen, daß geringe Anteile der Schwermetalle nicht optimal fixiert sind und somit mobilisiert werden können (z. B. Hg). Durch eine Zugabe von selektiv bindend wirkenden Materialien wird eine zusätzlicheElutionsbamere errichtet, die allfällig freiwerdende mobile Schadstoffe wieder fest bindet. Dieser Effekt 45 wird auch durch ein ausreichendes Alkalidepot unterstützt und langfristig sichergestellt.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es solcherart möglich, den Wassergehalt so weit zu reduzieren, daßdiemitBindemittel versetzten Abfallstoffe, gegebenenfalls nach Zugabe weiterer Bindemittelmengen, in Formkörper überführt werden können. Es ist daher unmittelbar nach dem Preßvorgang möglich, die Filterkuchen in einer weiteren Presse oder einemExtruderunddergleichenzuFormkörpemzu verarbeiten,wobeidieüberführung 50 dieser in Formkörper unter Druck und/oder Temperatureinwirkung erfolgt, wobei ein mechanischer Druck von über 3, insbesondere über 6, besonders bevorzugt über 15 und insbesondere über 40 bar angewandt wird.

Weiters hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, die Formkörper erfindungsgemäß mit einer inerten S chutzschicht, bestehendaus mineralischen Stoffen, beispielsweise Wasserglaslösung oder organischen Stoffen, beispielsweiseauf Basis von Acrylat, Styrolbutadien, Vinyl-Copolymer oder Gemischen, beispielsweise kunststoffmodifizierten 55 hydraulischen Massen, zu überziehen.

Die so im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Formkörper können allenfalls auch Verwendung als Bausteine oder dergleichen finden. Man kann jedoch den in der Preßvorrichtung anfallenden Filterkuchen auch ohne weitere Bearbeitung erhärten lassen und ohne irgendwelche Beeinträchtigung der Umwelt deponieren. -4-

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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mischungen können auch vorteilhaft zu Granulaten, Aggregaten oder Betonzuschlägen verformt werden.

Die vorteilhaften Eigenschaften der durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Formkörper, insbesondere die dadurch erzielbaren Festigkeiten, werden im nachstehenden Beispiel, das die Erfindung nicht 5 einschränken soll, näher erläutert.

Beispiel:

Ein Abwasser aus der Rauchgaswäsche einer Müllverbrennungsanlage wurde in der üblichen Weise mit Kalkhydrat, Eisenchloridlösung und Reagentien zur Fällung der Schwermetalle versetzt und der entstehende 10 Schlamm bei einem Trockenstoffgehalt von 3,9 % auf einer Filterpresse verpreßL Der dabei anfallende Filterkuchen hatte einen Trockenstoffgehalt von 35 % und wurde dann im Verhältnis 1:2, bezogen auf trockenen Zustand, mit Portlandzement PZ 275 (H) in einem Zwangsmisch»: gemischt Um eine ausreichende Verteilung von Zement und Filterkuchen zu erreichen, mußten nochmals 50 % Wasser zugegeben werden. Aus dem auf diese Weise hergestellten FilterkucherVZement/Wasser-Gemisch wurden Betonwürfel angefertigt (Vorgangsweise nach dem Stand der 15 Technik).

In einer 2. Versuchsserie wurde dem Schlamm die gleiche Menge Portlandzement erfindungsgemäß bereits vor der Filterpresse zugesetzt. Infolge des in diesem Stadium gegebenen hohen Wassergehaltes des Schlammes konnte die Vermischung von Abfallstoff und Zement durch einfaches Rühren des Schlammes während 3 Minuten erfolgen. Das Gemisch Abfalls toff/Zement wurde dann der Filterpresse zugeleitet. Der anfallende Filterkuchen hatte einen 20 Trockenstoffgehalt von 55 %. Er wurde ohne jede weitere Wasser- oder Zementzugabe in Betonwürfelfoimen eingestampft.

Die an den auf diese Weise hergestellten Betonwürfeln erzielten Festigkeiten sind in Tabelle 1 festgehalten. Wie daraus hervorgeht, hat die erfmdungsgemäße Zugabe des Zements noch vor der Reduktion des Wassergehaltes in der Filterpresse die Festigkeitsentwicklung entscheidend verbessert Bemerkenswert war weiters, daß die Filtrierzeit in 25 der Füterpresse bei Zugabe des Bindemittels vor der Filterpresse auf ein Viertel der üblichen Dauer abgesunken und daß der Trockenstoffgehalt des Filterkuchens wie erwähnt, von 35 auf 55 % angestiegen ist

In weiteren Versuchen wurde dann das Mischungsverhältnis „Filterkuchenabfallstoff1 zu Zement verändert Es zeigte sich, daß die zur Verfestigung notwendige Zusatzmenge durch dieerfindungsgemäßeZugabe des Bindemittels vor der Filterpresse deutlich niedriger gewählt werden konnte. 30 Noch bessere Resultate ergaben sich mit Tonerdezement als Bindemittel.

Tabelle 1 35

Bindemittelzusatz nach der vorder Filter- Filterpresse presse Mischungsverhältnis Bindemittel: Abfallstoff (bezogen auf trockene Masse beider) Druckfestigkeit (N/mm^) nach n Tagen 1 7 28 120 X 2:1 n. e. 0,8 1,5 2,9 X 2:1 2,2 3,8 6,3 103 X 0,9:1 1,0 2,1 33 43 X 0,2:1 0,2 1,0 1,6 2,7 X 0,4:1 3,4 3,9 5,0 - (Toneidezement) 40 45 50 n. e. = nicht entformbar -5- 55

Claims

AT 395 706 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Inertisierung und/oder Immobilisierung von anorganischen und/oder organischen umwelt-relevanten Schadstoffen in wäßrigen Abfallstoff-Dispersionen, -Suspensionen, -Emulsionen und/oder -Lösungen unter Zugabe von Bindemittel, wobei zu den Abfallstoff-Dispersionen, -Suspensionen, -Emulsionen und/oder -Lösungen, die gegebenenfalls zur Fällung und/oder Umwandlung der in ihnen enthaltenen Schwermetalle, Schwefelverbindungen, anderen Schadstoffen und/oder organischen Verbindungen einer Vorbehandlung, gleichzeitigen Behandlung oder Nachbehandlung unterzogen werden, mindestens ein anorganisches Bindemittel, insbesondere auf der Basis von Portlandzementklinker, Tonerdezementklinker und/oder hydraulischem Kalk, zugesetzt wird und in der Dispersion, Suspension, Emulsion und/oder Lösung, vorzugsweise durch intensives Rühren, eine homogene Mischung des (der) Schadstoffes) mit dem (den) Bindemitteln) herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls nach einem Zusetzen von Alkalien, Kalkhydrat und/oder Erstamingszeitreglem zur Kompensation von Verlusten leicht löslicher Anteile des Bindemittels beim nachfolgenden Filtriervorgang durch Abführen mit dem Preßwasser, aber noch vor dem Erhärten des (der) Bindemittel(s), der Wassergehalt des erhaltenen homogenen Schadstoff/Bindemittel-Gemisches, vorzugsweise durch Komprimieren in ein» Presse, reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bindemittel auf der Basis von Portlandzementklinker, Tonerdezementklinker und/oder hydraulischem Kalk in einer Menge von 10 bis 90 %, insbesondere von 20 bis 60 %, besonders bevorzugt von 30 bis 50 %, bezogen auf die Summe der trockenen Masse von Abfallstoff und Bindemittel, zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels, aber noch vor der Reduktion des Wassergehaltes, den in wäßriger Dispersion, Suspension und/oderLösungvorliegenden Abfallstoffen Materialien zugesetztwerden,welche das Einbindevermögen für Schadstoffe, insbesondere für Schwermetalle und/oder organische Stoffe, wiebeispielsweiseKohlenwasserstoffe, und/oder störende Ammoniomverbindungen erhöhen, insbesondere Flugasche, Hochofenschlacke, Traß, und dergleichen, vorzugsweise in Mengen von 3 bis 60 %, insbesondere von 5 bis 45 %, besonders bevorzugt von 10 bis 30 %, bezogen auf die Summe der trockenen Masse von Abfallstoff, Bindemittel und Zusatz, und/oder Strukturmineralien, wie Zeolithe, insbesondere Klinoptilolith, Tone, Bentonite, feinkörnige Kieselsäure, beispielsweise Rückstände der Siliziumindustrie oder gefällte Kieselsäure in Mengen von über 0,5 %, insbesondere über 1,5% und besonders bevorzugt über 3 %, bezogen auf die Summe der trockenen Masse von Abfallstoff, Bindemittel undZusatz.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Erhöhung des Ein-bindevermögens von Schadstoffen, insbesondere von Schwermetallen und/oder organischen Stoffen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffen und/oder störende Ammoniumverbindungen zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels, anorganische und/oder organische Ionenaustauscher, beispielsweise auf der Basis von Polystyrol-Vinylharzen, in anionisch» oder kationischer Form, in Mengen von 0,5 bis 10 %, bezogen auf hydraulisches Bindemittel, zugesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffen enthaltene, die Erhärtung der zur Verfestigung zugesetzten hydraulischen Bindemittel störende Verbindungen vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels durch Zusatz von Calciumnitrat, -Chlorid, -oxid und/oder -hydroxid und/oder andere lösliche Calciumverbindungen in unschädliche Calciumverbindungen überführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 30 %, insbesondere 1 bis 20 %, besonders bevorzugt 1 bis 10 %, bezogen auf trockenen Abfallstoff, Calciumverbindungen, angegeben als CaO, zugesetzt werden. -6- AT395706B
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausfällung von Schwefelverbindungen in Form von unschädlichem Ettringit zusätzlich zudem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels metallisches Aluminiumpulver und/oder Aluminiumverbindungen, insbesondere Natriumaluminat, erforderlichenfalls in Kombination mit Entschäumern, zugesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegend«! Abfallstoffen mit besonders hohem Gehalt an Schwefelverbindungen bis zu 35 % Aluminium bzw. eine dieser Aluminiummenge entsprechende Menge von Aluminiumverbindungen und/oder Tonerdezement zugesetzt werden, bezogen auf trockenen Abfallstoff.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei in wäßrig» Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffen mit besonders hohem Gehalt an Schwefelverbindungen 1 bis 10 % Aluminium bzw. eine dieser Aluminiummenge entsprechende Menge von Aluminiumverbindungen und/oder Tonerdezement zugesetzt werden, bezogen auf trockenen Abfallstoff.
10. Verfahren nach einem der Ansprache 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels, aber noch vor der Reduktion des Wassergehaltes, den in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoff«! Filtrierhilfsmittel zugesetzt werden, insbesondere anionische,kationische oder neutral wirksame Flockungsmittel, Mineralien, wie beispielsweise gebrannter oder gelöschter Kalk, Sand, Hochofenschlacke und dgl., und/oder Fasern.
11. Verfahr«! nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Bindemittel vor, mit oder nach der Zugabe des Bindemittels, aber noch vor der Reduktion des Wassergehaltes, den in wäßriger Dispersion, Suspension und/od«Lösung vorliegenden Abfallstoffen zur Erhöhung der Dichtigkeitoberflächenaktive Mittel und/oder Kunststoffe zugesetzt werden.
12. V«fahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Hydrophobi«ungsmittel, wie Oleate, Stearate, Palmitate, Silikone und/oder Silane und dergleichen und/oder Entschäumer und dergleichen, in M«igen von 0,05 bis 5 %, vorzugsweise 0,5 bis 1 %, zugesetzt werden, bezogen auf trockenen Abfallstoff.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffdispersionen auf Homopolymer·, Copolymer-oderTeipolym«basis, beispielsweiseVinylacetatpolym«e,Styrol-Butadien-Copolym«e,Sfyrolaciylate, in Mengen von 0,1 bis 15 %, vorzugsweise 1 bis 5 %, zugesetzt werden, bezogen auf trockenen Abfallstoff.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß polymerbildende Substanzen, beispielsweise Epoxidharze, in Mengen von 0,1 bis 10 %, vorzugsweise 1 bis 5 %, zugesetzt werden, bezogen auf trockenen Abfallstoff.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur schadlosen Einbindung von in den in wäßriger Dispersion, Suspension und/oder Lösung vorliegenden Abfallstoffe enthaltenen reaktionsfähigen Schwefelverbindungen Zemente und/oder hydraulische Kalke eingesetzt werden, die keine Sulfat-Erstarrungsregl« (Dihydratgips, Halbhydratgips und/oder Anhydrit) enthalten bzw. nur einen gegenüber üblichen Verhältnissen stark herabgesetzten Anteil an Erstarrungsregler.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation bzw. zur Vorbeugung von Verlusten leicht löslicher Anteile des Bindemittels beim Filtriervorgang durch Abführen mit dem Preßwasser als Bindemittel Zemente und/oder hydraulische Kalke, die als Sulfaterstarrungsregler Anhydrit enthalten, und/oder gemahlener Portlandzementklinker und/oder Tonerdezementklinker angewandt werden, und/oder daß solche Stoffe vor der Erhärtung des Bindemittels zugesetzt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von treibenden Reaktionen bei Abfallstoffen mit reaktionsfähigen Schwefelverbindungen Zemente und/oder hydraulische Kalke mit einem Gehalt an Calciumähiminaten von unter 3,5 %, insbesondere unter 3,0 %, besonders bevorzugt von 0 %, berechnet nach Bogue, zugesetzt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Zement ein Zement mit über 5 %, vorzugsweise über 10 % und besonders bevorzugt üb« 15 % 12Ca0.7Al203 bzw. HCaO.7Al2O3.CaF2 eingesetzt wird. -7- AT 395 706 B
19. Verfahren nacheinem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung derCalciumionen-konzentrationderflüssigenPhase Alkaliverbindungen, insbesondere Alkalikarbonate, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5 %, zugesetzt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur dauerhaften Aufrechterhaltung eines hohen pH-Wertes ein Alkalidepot zugesetzt wird, insbesondere in Form von Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen, insbesondere von grobkörnigem Portlandzementldinker, erhärtetem Zementstein, Gasbeton, Asbestzement, hartgebranntem Kalk oder Dolomit oder halbgebrannten Dolomit, Hochofenschlacke, Flugasche, und/oder Alkalihydroxid.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalidepot in Mengen von 1 bis 75 %, bezogen auf die Summe aus trockenem Abfallstoff und hydraulischem Bindemittel, zugesetzt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt so weit reduziert wird, daß die mit Bindemittel versetzten Abfallstoffe gegebenenfalls nach Zugabe weiterer Bindemittelmengen in Formkörper überführt werden können.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung der Mischung in Formkörper unter Druck und/oder Temperatureinwirkung erfolgt
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Formkörper unter einem mechanischen Druck von über 3, insbesondere über 6, besonders bevorzugt über 15 und insbesondere über 40 bar «folgt
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper mit einer inerten Schutzschicht bestehend aus mineralischen Stoffen, beispielsweise Wasserglaslösung, oder organischen Stoffen, beispielsweise auf Basis Acrylat, Styrol-Butadien, Vinyl-Copolymer, oder Gemischen, beispielsweise kunststoffmodifizierten hydraulischen Massen, überzogen werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen zu Granulaten, Aggregaten oder Betonzuschlägen verformt werden. -8-