DE19738593A1 - Stabilization of thermal waste treatment ash or slag - Google Patents

Abstract

Thermal waste treatment ash or slag is stabilized by precipitating and/or flocculating additive addition to the wet ash or slag. Stabilizing ashes or slags, which are discharged from thermal waste treatment units through a liquid bath, a de-asher or a de-slagger and/or a discharge gutter, comprises adding precipitating and/or flocculating additives to the wet ash or slag. Preferred Features: The additive is added, in amount 1-100 (preferably 5-25) kg/tonne of ash or slag, in finely divided form by stirring or mixing or as a solution or suspension by spraying.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren von Aschen oder Schlacken aus Anlagen der thermischen Abfallbehandlung, die aus dem Verbrennungsraum über ein Flüssigkeitsbad oder einen Entascher oder einen Entschlacker und/oder eine Austragsrinne abgezogen werden.The invention relates to a method for stabilizing ash or slags from thermal waste treatment plants that from the combustion chamber via a liquid bath or a Ashtray or a detoxifier and / or a discharge chute subtracted from.

Bei der thermischen Behandlung von kommunalen und industriellen Abfällen in Verbrennungsanlagen zum Zweck der oxidativen Zerstörung der im Müll enthaltenen organischen Verbindungen fallen neben verschiedenen anderen festen Reststoffen Aschen oder Schlacken in einer Menge von 250 bis 350 kg je Tonne Abfall an. Diese Verbrennungs- und Pyrolyserückstände werden in Abhängigkeit von ihren Eigenschaften insbesondere ihrer mechanischen Stabilität und ihrem Elutionsverhalten, entweder auf entsprechend ausgerüsteten Deponien abgelagert oder als Baustoffe, beispielsweise für den Straßenbau, eingesetzt.In the thermal treatment of municipal and industrial Waste in incineration plants for the purpose of oxidative destruction the organic compounds contained in the garbage coincide various other solid residues ashes or slags in a quantity of 250 to 350 kg per ton of waste. This Combustion and pyrolysis residues are dependent on their properties, in particular their mechanical stability and their elution behavior, either on appropriately equipped ones Landfills or as building materials, for example for the Road construction, used.

Kriterien für die Nutzung der festen Rückstände der thermischen Abfallbehandlung und damit für die Wirtschaftlichkeit der Abfallbehandlung selbst sind dabei vor allem Ausmaß und Geschwindigkeit der Freisetzung von umweltrelevanten Stoffen unter Umgebungsbedingungen. Hierzu gehören beispielsweise Schwermetalle und ihre Verbindungen, Restorganika, anorganische Chloride und Sulfate sowie Stickstoffverbindungen.Criteria for the use of the solid residues of the thermal Waste treatment and therefore for the economy of Waste treatment itself is primarily about size and Speed of release of environmentally relevant substances under Environmental conditions. These include, for example, heavy metals and their compounds, residual organics, inorganic chlorides and Sulphates and nitrogen compounds.

Durch geeignete technische Maßnahmen muß sichergestellt werden, daß die Aschen oder Schlacken auch nach längerer Lagerung und in Kontakt mit Regenwasser, Grundwasser oder Oberflächenwasser Schadstoffe nur in Mengen freisetzen, die für die nachhaltige Schädigung von Ökosystemen nicht in Frage kommen und daher vernachlässigbar sind. Besondere Bedeutung kommt hierbei toxischen Schwermetallverbindungen des Bleis, Zinks, Cadmiums, Kupfers und anderer Metalle zu, die sich in Verbrennungsaschen oder -schlacken anreichern und bei pH-Änderung des umgebenden Mediums, beispielsweise durch Kontakt mit Bodenwasser oder Regenwasser, in erheblichem Umfang freigesetzt werden.Appropriate technical measures must be taken to ensure that the ashes or slags even after prolonged storage and in Contact with rainwater, groundwater or surface water Only release pollutants in quantities that are sustainable Damage to ecosystems is out of the question and therefore are negligible. Toxic is of particular importance here Heavy metal compounds of lead, zinc, cadmium, copper and other metals that are found in combustion ashes or slags enrich and when the pH of the surrounding medium changes,  for example through contact with soil water or rainwater, in be released to a significant extent.

Zur Erhöhung der Elutionsstabilität von Aschen oder Schlacken aus Anlagen der thermischen Abfallbehandlung sind zahlreiche, auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruhende Verfahren beschrieben worden. Bevorzugte Strategien, die dem Stand der Technik entsprechen, sind beispielsweise die Fraktionierung der festen Rückstände nach ihrer Korngröße in meist zwei Fraktionen unterschiedlichen Schadstoffgehalts, die getrennt behandelt werden, oder die Zugabe von Additiven, die eine bessere Einbindung der eluierbaren Stoffe in die Asche- oder Schlackematrix und dadurch eine geringere Mobilisierungsneigung bewirken. Dies kann entweder durch pH-Wert-Änderung, durch Umhüllung der löslichen Anteile oder durch Überführung in schwer extrahierbare feste Phasen erfolgen.To increase the elution stability from ash or slag Thermal waste treatment plants are numerous on methods based on different active principles are described been. Preferred strategies that are state of the art correspond, for example, the fractionation of the solid Residues in mostly two fractions according to their grain size different levels of pollutants, which are treated separately, or the addition of additives that better integrate the elutable substances in the ash or slag matrix and thereby cause a lower tendency to mobilize. This can either by changing the pH value, by coating the soluble components or by converting them into solid phases that are difficult to extract.

Es ist bekannt, daß amphotere Schwermetallhydroxide im vergleichsweise hohen pH-Bereich der frischen Aschen relativ gut löslich sind, während ihre Löslichkeit bei Absenkung des pH-Wertes der gesättigten Lösung auf Werte zwischen 8 und 11 deutlich abnimmt. So ist in EP 0 538 598 B1 bereits vorgeschlagen worden, den im Flüssigkeitsbad eines Entschlackers abgekühlten Schlacken als chemische Puffer wirkende Zusätze zuzuführen, durch die der pH-Wert der flüssigen Phasen auf Werte zwischen 10,5 und 7 eingestellt wird. Damit soll erreicht werden, daß die amphoteren Schwermetallhydroxide oder -oxide in schwerlösliche Carbonate überführt werden, die vorzugsweise als Sediment abgeschieden werden. Als puffernde Zusätze sind beispielsweise Schwefelsäure, vor allem Abfallschwefelsäure, Hydrogencarbonate, Kohlendioxid, kohlendioxidhaltige Gase, gereinigtes Rauchgas mit 5 bis 15 Vol-% CO₂ und ähnliche Zusätze verwendet worden.It is known that amphoteric heavy metal hydroxides are relatively readily soluble in the comparatively high pH range of the fresh ash, while their solubility decreases significantly when the pH of the saturated solution is reduced to between 8 and 11. For example, it has already been proposed in EP 0 538 598 B1 to add additives which act as chemical buffers to the slags cooled in the liquid bath of a detoxifier, by means of which additives the pH of the liquid phases is adjusted to values between 10.5 and 7. This is intended to ensure that the amphoteric heavy metal hydroxides or oxides are converted into poorly soluble carbonates, which are preferably deposited as sediment. For example, sulfuric acid, especially waste sulfuric acid, hydrogen carbonates, carbon dioxide, gases containing carbon dioxide, purified flue gas with 5 to 15% by volume of CO ₂ and similar additives have been used as buffering additives.

Ein ähnliches Verfahren wird auch in JP A 56 067 572 beschrieben.A similar process is also described in JP A 56 067 572.

In DE 44 16 659 wird weiterhin vorgeschlagen, die die Baustoffeigenschaften von Schlacken negativ beeinflussende Eluierbarkeit von Chloriden und Sulfaten durch Zusatz von 0,5 Gew.-% Aluminiumhydroxid sowie Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zu vermindern.DE 44 16 659 also proposes that the Material properties of slags negatively influencing Elucibility of chlorides and sulfates by adding 0.5% by weight  Aluminum hydroxide and calcium oxide and / or calcium hydroxide Reduce.

Die bekannten Verfahren zur Verminderung der Schwermetallelution sind jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden. Die pH-Wert-Regulierung zur Einstellung des dem Löslichkeitsminimum entsprechenden optimalen pH-Wertes ist regelungstechnisch aufwendig, verläuft aufgrund des stark heterogenen Charakters der Aschen oder Schlacken vielfach unvollständig und bleibt in ihrer Wirkung auf die oberflächennahen Schichten begrenzt.The known methods for reducing heavy metal elution are associated with considerable disadvantages. The pH regulation to adjust the solubility minimum corresponding optimal pH value is control engineering complex, runs due to the highly heterogeneous character of the Ashes or slags are often incomplete and remain in theirs Effect limited to the layers near the surface.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zu entwickeln, das die Stabilität von Aschen oder Schlacken erhöht, den Gehalt an eluierbaren Schwermetallverbindungen in Aschen oder Schlacken deutlich vermindert und gleichzeitig die Wirksamkeit des Verfahrens verbessert.The invention is therefore based on the object, a simple and to develop an inexpensive process that improves the stability of Ash or slag increases the content of elutable Heavy metal compounds in ashes or slags clearly reduced and at the same time the effectiveness of the process improved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Aschen oder Schlacken im feuchten, berieselten oder suspendierten Zustand ein als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkendes Additiv oder ein Gemisch aus mindestens zwei als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkenden Additiven zugesetzt wird.The object is achieved in that the ashes or slag in a damp, sprinkled or suspended state an additive acting as a precipitation and / or flocculant or a mixture of at least two as precipitation and / or Flocculant additives is added.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei wird durch geeignete, bekannte Techniken eine möglichst gute Vermischung des Additivs oder der Additive mit den zu stabilisierenden Feststoffen bevorzugt. Die Additive können den Aschen oder Schlacken vorteilhafterweise über eine Austragsrinne, durch Zugabe in konventionelle Naßentschlacker oder auch nach der Trennung von fester und flüssiger Phase durch direkte Vermischung mit den feuchten Reststoffen zugegeben werden.Further advantages and details are in the subclaims specified. A suitable, known technique is used the best possible mixing of the additive or additives with the preferred to stabilize solids. The additives can Ash or slag advantageously via a discharge chute, by adding in conventional wet slag removers or after Separation of solid and liquid phases by direct mixing be added with the moist residues.

Als Additive im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens sind verschiedene Stoffgruppen fällend und flockend wirkender anorganischer Verbindungen, wie hydrolysierbare Salze mit zwei- oder mehrwertigen Kationen, natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte Schichtsilikate sowie Zweischicht- und Dreischichttonminerale geeignet. Untersuchungen haben gezeigt, daß der Zusatz bereits geringer Mengen solcher Substanzen zu einer verbesserten Einbindung der Schwermetallverbindungen in die Feststoffmatrix und zu einer deutlich verminderten Elutionsneigung führt.As additives in the process according to the invention different groups of fabrics falling and flocculent inorganic compounds, such as hydrolyzable salts with two or polyvalent cations, naturally occurring or synthetic Manufactured layered silicates as well as two-layer and  Suitable for three-layer clay minerals. Research has shown that the addition of even small amounts of such substances to one improved integration of heavy metal compounds in the Solid matrix and to a significantly reduced tendency to elution leads.

Vorteilhafte Zusatzstoffe im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielsweise Eisen- und Aluminiumsulfate, wäßrige industrielle Abfälle, die Eisen-, Aluminium- und/oder Magnesiumsalze enthalten, Dicalciumphosphat, Kaolinit und Kaolin, Montmorillonit, Bentonit und modifizierte Bentonite, Pyrophillit, Vermiculit, Glimmer und ähnliche Alumosilikate mit Zwei­ schicht- oder Dreischichtstruktur. In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden den Aschen und Schlacken Gemische aus mindestens zwei solcher Additive zugegeben.Advantageous additives in the sense of the method according to the invention are, for example, iron and aluminum sulfates, aqueous industrial wastes containing iron, aluminum and / or Contain magnesium salts, dicalcium phosphate, kaolinite and kaolin, Montmorillonite, bentonite and modified bentonites, pyrophillite, Vermiculite, mica and similar aluminosilicates with two layered or three-layer structure. In particularly preferred Embodiments of the method according to the invention are the Ash and slag mixtures of at least two such additives admitted.

Die Menge der zugesetzten Additive kann in weiten Bereichen verändert werden. Eine deutliche Erhöhung der Elutionsstabilität wird bereits bei Konzentrationen von 2 bis 5 kg je Tonne Asche oder Schlacke erreicht. Die Eluierbarkeit der Schwermetalle nimmt mit zunehmender Menge an zugesetztem Fällungs- oder Flockungsmittel ab. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch im allgemeinen eine Additivzugabe von 5 bis 25 kg je Tonne Asche besonders vorteilhaft sein.The amount of additives added can vary widely to be changed. A significant increase in elution stability is already at concentrations of 2 to 5 kg per ton of ash or Slag reached. The elutability of the heavy metals increases increasing amount of added precipitant or flocculant. For economic reasons, however, is generally a Addition of 5 to 25 kg per ton of ash is particularly advantageous be.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Additivzugabe nicht nur die Elutionsstabilität der Aschen oder Schlacken beträchtlich erhöht, sondern zusätzlich eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Reststoffe erzielt wird.It has been shown that not only the addition of additives Elution stability of the ashes or slags considerably increased, but also an increase in the mechanical strength of the Residues is achieved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail.  

VersuchsdurchführungTest execution

Bei der Versuchsdurchführung wurde der Zusatz des Additivs im Entascher und der Zusatz des Additivs auf einer Austragrinne simuliert.When carrying out the experiment, the addition of the additive in the Ashtray and the addition of the additive on a discharge trough simulated.

EntascherAshtray

Etwa 2,5 kg Asche wurden in einer Rührapparatur mit einer definierten, zuvor frisch angesetzten Additivlösung oder -suspension versetzt und 10 min gerührt. Anschließend wurden Feststoff und Wasser durch ein feinmaschiges Sieb getrennt und die so behandelte Asche eine Woche in einem verschlossenen Gefäß gelagert. Nach der Lagerung wurden die einzelnen Proben nach DEV S4 eluiert. Die genauen Zusammensetzungen der verwendeten Additivlösungen oder -suspensionen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt.About 2.5 kg of ash were in a mixer with a defined, freshly prepared additive solution added or suspension and stirred for 10 min. Then were Solid and water separated by a fine mesh sieve and the so treated ashes in a closed container for a week stored. After storage, the individual samples were tested according to DEV S4 eluted. The exact compositions of the used Additive solutions or suspensions are in the following Table 1 listed.

Tabelle 1 Table 1

Verwendete Additivlösungen oder -suspensionen Additive solutions or suspensions used

AustragrinneDischarge channel

Um die Berieselung von Asche auf einer Austragrinne zu simulieren, wurde in einer Kuriststoffwanne etwa 2,5 kg Asche in dünner Schicht ausgebreitet und mit der entsprechenden Additivlösung berieselt. Die einzelnen Ascheproben wurden eine Woche in verschlossenen Behältern gelagert und nach DEV S4 eluiert. Abweichend von der beschriebenen Vorgehensweise wurde bei den Versuchen mit Kaolin als Additiv die Asche zunächst mit der festen Substanz vermischt und dann lediglich mit der angegebenen Menge Wasser wie oben beschrieben besprüht. Die im einzelnen verwendeten Mengen an Additiv und Wasser entsprechen den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen.To simulate the sprinkling of ash on a discharge chute, was about 2.5 kg of ash in a thin layer in a Kuriststoffwanne spread out and sprinkled with the appropriate additive solution. The individual ash samples were closed in a week Containers stored and eluted according to DEV S4. Different from the The procedure described was used in the experiments with kaolin Additive first mix the ashes with the solid substance and  then only with the specified amount of water as above sprayed described. The quantities used in each case The additive and water correspond to those listed in Table 1 Amounts.

Tabelle 2 Table 2

Ergebnisse Results

Der Tabelle 2 ist am Beispiel der Metalle Blei Pb und Zink Zn zu entnehmen, daß die Eluierbarkeit der Metalle in den behandelten Aschen und Schlacken durch den Zusatz der getesteten Additive im Vergleich zur Nullprobe erheblich verringert wird.Table 2 is based on the example of the metals lead Pb and zinc Zn see that the elutability of the metals in the treated Ash and slag by adding the tested additives in the Compared to the blank sample is significantly reduced.

Die Darstellung der Ergebnisse beschränkt sich, stellvertretend für die Stoffgruppe der amphoteren Metalle, auf die beiden verwendeten Schwermetalle Blei und Zink. Durch eine analoge Behandlung von Aschen oder Schlacken werden die Eluatkonzentrationen auch anderer amphoterer Metalle und deren Verbindungen wirkungsvoll gemindert.The presentation of the results is representative of the group of amphoteric metals used on the two Heavy metals lead and zinc. By an analogous treatment of  Ashes or slags become the eluate concentrations of others amphoteric metals and their compounds effectively reduced.

Claims (5)

1. Verfahren zum Stabilisieren von Aschen oder Schlacken aus Anlagen der thermischen Abfallbehandlung, die aus dem Verbrennungsraum über ein Flüssigkeitsbad oder einen Entascher oder einen Entschlacker und/oder eine Austragsrinne abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß den Aschen oder Schlacken im feuchten, berieselten oder suspendierten Zustand ein als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkendes Additiv oder ein Gemisch aus mindestens zwei als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkenden Additiven zugesetzt wird.1. A method for stabilizing ashes or slags from thermal waste treatment plants which are withdrawn from the combustion chamber via a liquid bath or a de-asher or a detoxifier and / or a discharge channel, characterized in that the ashes or slags in the damp, sprinkled or suspended State an additive acting as a precipitant and / or flocculant or a mixture of at least two additives acting as a precipitant and / or flocculant is added. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Aschen oder Schlacken als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkenden Additive hydrolysierbare anorganische Salze mit zwei- oder mehrwertigen Kationen oder wäßrige Lösungen oder Suspensionen dieser Salze zugefügt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the Ashes or slags as precipitants and / or flocculants acting additives hydrolyzable inorganic salts with two or polyvalent cations or aqueous solutions or Suspensions of these salts are added. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Aschen oder Schlacken als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkenden Additive natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte Schichtsilicate oder Zweischicht- oder Dreischichttonminerale wie Kaolin, Kaolinit, Montmorillonit, Bentonit, Vermiculit, Glimmer, Pyrophillit und andere Tonschichtminerale beigegeben werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the Ashes or slags as precipitants and / or flocculants acting additives naturally occurring or synthetic manufactured layered silicates or two-layered or Three-layer clay minerals such as kaolin, kaolinite, montmorillonite, Bentonite, vermiculite, mica, pyrophillite and others Clay layer minerals are added. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkenden Additive den Aschen oder Schlacken in Mengen von 1 bis 100 kg, vorzugsweise 5 bis 25 kg je Tonne Asche, zugesetzt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that as a precipitant and / or flocculant acting additives to the ashes or slags in amounts from 1 to 100 kg, preferably 5 to 25 kg per ton of ash, added become. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Fällungs- und/oder Flockungsmittel wirkenden Additive in feinverteilter Form durch Rühren oder Mischen oder durch Aufsprühen von Lösungen oder Suspensionen mit den Aschen oder Schlacken vermischt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that as a precipitant and / or flocculant acting additives in finely divided form by stirring or Mix or by spraying on solutions or suspensions the ashes or slags are mixed.