DE3641786A1 - Verfahren zur entsorgung von flugstaeuben und/oder schlacken aus muellverbrennungsanlagen - Google Patents

Verfahren zur entsorgung von flugstaeuben und/oder schlacken aus muellverbrennungsanlagen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von Flugstäuben und/oder Schlacken aus Müllverbrennungsanlagen­ gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Verbrennung von Energieträgern aller Art entstehen Flugstäube und Schlacken. Diese Stäube und Schlacken enthalten Schadstoffe unterschiedlichster Art. Insbesondere das vorhandene und noch wachsende Umweltbewußtsein gibt Veranlassung, diese Schadstoffe abzutrennen und für sich umweltgerecht zu entsorgen.
Grundsätzlich ist zu unterscheiden zwischen den eigentlichen Elektrofilterstäuben und den durch die Entschwefelung im Trockenverfahren anfallenden Stäuben, die im wesentlichen aus Calziumsulfat und Calziumsulfit sowie Überschußkalk bestehen. Bislang werden beide Sorten von Abfallstaub und auch die Schlacken durch einfache Deponie, entweder gemeinsam oder getrennt, meistens unter Zugabe von geringen Mengen Wasser entsorgt. Die Abfallprodukte wurden entweder in Säcke abgefüllt oder in Fässern untergebracht. Dabei traten immer wieder wenig vorteilhafte, wie auch unerwünschte Treibwirkungen auf, die aufgrund der Volumenzunahme der abgelagerten und auch verdichteten Deponiegrundmassen Mauerwerke zerstören und Behältnisse, welche randvoll gefüllt wurden, nach einiger Zeit zum Überlaufen brachten, womit immer gleichzeitig eine erhebliche Lockerung des Gefüges und somit ein Absinken der Dichtigkeit der Gemenge einhergeht.
Die Erkenntnis, daß insbesondere in den Stäuben aus Müllverbrennungsanlagen auch nachweisbare Mengen an polychlorierten Dibenzodioxinen und polychlorierten Dibenzofuranen enthalten sein können, führte aufgrund der hohen Giftigkeit dieser Stoffe zu erheblichen Bedenken, diese Abfallstoffe auf die herkömmliche Weise zu deponieren. Der Umgang mit solchen Stäuben läßt ohne weiteres ein gesundheitliches Risiko erwarten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, daß die Schadstoffe in einer festen Matrix eingeschlossen, darin fixiert werden und nicht wieder herauslösbar sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Mischungsverhältnisse der Michungsbestandteile sowie weitere Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Mischung der schadstoffbehafteten Stäube bzw. Schlacken mit anorganischen oder organischen Bindemitteln aber such in einer Kombination der beiden Bindungsarten erhält man eine mörtelartige bis pastenähnliche, mehr oder weniger dünnflüssige Zwischenphase, die durch Trocknung in eine steinharte Masse verwandelt wird. Die Festigkeit der so gewonnenen Masse beträgt je nach Trocknungszeit zwischen etwa 20 N/cm2 bis zu 1100 N/cm2.
Die ausgehärtete Masse kann zu Haufwerk aufgebrochen werden und ohne weiteres in üblicher Weise deponiert werden. Das Haufwerk kann jedoch auch als Blasversatz unter Tage Anwendung finden oder als frostsichere Füllungen beim Straßenbau.
Die noch nicht ausgehärtete Masse kann jedoch auch in Formen gefüllt und zu Formlingen verarbeitet werden, die z.B. als Mauersteine geeignet sind.
Je nach Anwendungsgebiet kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die Dichtigkeit der steinharten Masse z.B. durch unterschiedliche Zusatzmengen an Bindemitteln bzw. durch die Zumischung unterschiedlicher Bindemittel individuell eingestellt werden.
Gemäß Anspruch 2 werden 80 bis 100% Flugstaub 20 bis 0% eines hydraulischen Bindemittels zugemischt. Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv vorzugsweise 95 Teile Flugstaub mit vorzugsweise 5 Teilen Zement, so entstehen, in eine entsprechende Form gefüllt und verdichtet, nach Aushärtung Probekörper, die nach 2 Tagen eine Druckfestigkeit von 70 bis 460 N/cm2 und nach 12 Tagen eine solche von 90 bis/100 N/cm2 aufweisen. Die entstandenen Formlinge sind als Mauersteine geeignet.
Gemäß Anspruch 3 werden 65 bis 95% Schlacke mit 35 bis 5% eines hydraulischen Bindemittels gemischt. Werden hierbei vorzugsweise 75 Teile Schlacken mit vorzugsweise 25 Teilen Zement 2 bis 3 Minuten intensiv gemischt, so entsteht entweder ein Haufwerk oder in entsprechende Formen gefüllt und verdichtet nach Aushärtung Formlinge, die nach 2 Tagen 30 bis 80 N/cm2 und nach 7 bis 18 Tagen 130 bis 550 N/cm2 Druckfestigkeit aufweisen.
Mischt man vorzugsweise 85 Teile Schlacke mit vorzugsweise 15 Teilen Zement oder Schnellbinder, so ergibt sich unter Zugabe einer für die angestrebte Konsistenz notwendige Wassermenge nach Aushärtung eine feste steinharte Masse, die nach 2 Tagen eine Druckfestigkeit von mindestens 110 N/cm2 und nach 12 Tagen mindestens 610 N/cm2 aufweist.
Gemäß Anspruch 4 werden 30 bis 90% Schlacken und 60 bis 6% Flugstaub mit 25 bis 5% eines hydraulischen Bindemittels vermischt. Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv vorzugsweise 66 Teile Schlacke, 25 Teile Flugstaub mit 9 Teilen Zement unter Zugabe der zur Herbeiführung einer mörtelartigen Konsistenz erforderlichen Menge Wasser, so entsteht nach Aushärtung eine steinharte Masse, die nach 2 Tagen mindestens 30 N/cm2 und nach 8 Tagen mindestens 65 N/cm2 erreicht.
Gemäß Anspruch 5 werden 56 bis 70% Flugstaub 18 bis 43% Wasser und 0,5 bis 25% einer 5 bis 10%igen wässrigen Polymerlösung beigemischt. Die dabei entstehenden Druckfestigkeiten betragen je nach Trocknungszeit zwischen 20 und 100 N/cm2.
Gemäß Anspruch 6 werden 70 bis 96% Flugstaub 30 bis 4% eines hydraulischen Binders und 0,2 bis 2,2% eines organischen Binders zugemischt. Dabei entstehen je nach Trocknungszeit Druckfestigkeiten zwischen 20 und 200 N/cm2.
Die Polymerlösung ist dabei die wässrige Lösung eines Polyvinylalkoholes.
Sind die Flugstäube aus Müllverbrennungsanlagen sehr salzreich, so ist ohne die Verfestigungsbe­ handlung die Gefahr der Sicker- bzw. Grundwasser­ aufsalzung durch Auflösung der leicht in Wasser löslichen Salzbestandteile groß. Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, vermeidbare Aufsalzungen im Sinne eines angemessenen Schutzes des sehr wichtigen Umweltmediums Wasser zu ver­ hindern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
Während die Verfestigungsbehandlung mit hydrau­ lischer Bindung allein eine Herabsetzung des Anteils an wasserlöslichen Salzen in Höhe von ca. 25 bis 50% bezogen auf den wasserlöslichen Anteil bewirkt, läßt sich überraschenderweise der Erfolg der Einschließung der sehr gut wasserlöslichen Salze ganz wesentlich steigern, wenn lediglich sehr geringe Zusätze an wasser­ löslichen Dispersionen oder Lösungen von polymeren Stoffgemischen zum Mischgut oder zum reinen Ausgangs­ flugstaub erfolgen. Man muß dabei berücksichtigen, daß der Erfolg sehr wesentlich davon abhängt, wie­ weit die Verteilung der polymeren Zusätze sämtliche offenen Oberflächen der kristallin vorliegenden Salzpartikel erreicht und diese zu umhüllen und letztlich zu verschließen in der Lage ist.
Eine kurze Wärmebehandlung fördert die Filmaus­ bildung. Sie ist deshalb von Vorteil. Aber selbst ohne Wärmebehandlung werden bereits sehr beachtliche Einschlußerfolge erzielt. Das geht so weit, daß der lösliche Anteil an Salzen in destilliertem Wasser von ursprünglich 8,2% im reinen Flugstaub nach intensivem Vermischen mit der wässrigen Polymerlösung oder -Dispersion, Abtrocknen ohne Wärmebehandlung während sechs Tagen und Außenan­ strich eines quaderförmigen Körpers von 654 g mit 230 g/qm mit einem z. B. Regenbekleidung wasser­ dicht machenden Imprägnierungsmittel, auf 0,099% sinkt. Es liegt auf der Hand, daß bei Verkleinerung der relativen Oberfläche eines zu deponierenden Körpers durch Vergrößerung seiner Masse, also durch Herstellung größerer Blöcke, der prozentuale Anteil der eluierbaren Salzanteile entsprechend weiter absinkt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von weiteren Beispielen dargestellt.
Beispiel 1
Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv 80 bis 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 95 Teile Flugstaub mit 20 bis 0 Teilen, vorzugsweise 5 Teilen Zement, so entstehen in eine entsprechende Form gefüllt und verdichtet, nach Aushärtung Probekörper, die nach 2 Tagen eine Druckfestigkeit von 70 bis 460 N/cm und
nach 12 Tagen eine solche von 90 bis 1100 N/cm2 aufweisen.
Die entstandenen Formlinge sind als Mauersteine geeignet.
Beispiel 2
Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv 65 bis 95 Gewichtsteile, vorzugsweise 75 Teile Schlacken mit 35 bis 5 Teilen, vorzugsweise 25 Teilen eines Zements, so entstehen entweder ein Haufwerk oder in entsprechende Formen gefüllt und verdichtet, nach Aushärtung Formlinge, die nach 2 Tagen 30 bis 80 N/cm2 und 7 bis 18 Tagen 130 bis 550 N/cm2 Druckfestigkeit aufweisen.
Beispiel 3
Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv 40 bis 80 Teile Schlacke, vorzugsweise 66 Teile, 10 bis 30 Teile Flugstaub, vorzugsweise 25 Teile und 25 bis 5 Teile Zement unter Zugabe der zur Herbeiführung einer mörtelartigen Konsistenz erforderlichen Menge Wasser, so entsteht nach Aushärtung eine steinharte Masse, die nach 2 Tagen mindestens 30 N/cm2 und nach 8 Tagen mindestens 65 N/cm2 erreicht.
Beispiel 4
Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv 80 bis 96 Teile Flugstaub und 20 bis 4 Teile Zement bzw. Schnellbinder unter Zugabe der erforderlichen Menge Anmachwasser so entsteht eine feste Masse, die nach 2 Tagen eine Druckfestigkeit von 50 bis 10 N/cm2 und nach 18 Tagen eine solche von 180 bis 50 N/cm2 erreicht.
Beispiel 5
Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv 80 bis 90 Teile Schlacke, vorzugsweise 85 Teile, mit 20 bis 10 Teilen Zement oder Schnellbinder, vorzugsweise 15 Teile, so ergibt sich unter Zugabe einer für die angestrebte Konsistenz notwendige Wassermenge nach Aushärtung eine feste steinharte Masse, die nach 2 Tagen eine Druckfestigkeit von mindestens 110 N/cm2 und nach 12 Tagen mindestens 610 N/cm2 aufweist.
Beispiel 6
Mischt man 2 bis 3 Minuten intensiv 30 bis 90 Teile Schlacke mit 60 bis 6 Teilen Flugstaub und 4 bis 15 Teilen Zement oder Schnellbinder unter Zugabe der erforderlichen Menge Anmachwasser, so entsteht nach Aushärtung eine graue steinharte Masse, die nach 2 Tagen eine Druckfestigkeit von mindestens 30 N/cm2 und nach 9 bis 34 Tagen eine Druckfestigkeit von bis zu 310 N/cm2 aufweist.
Beispiel 7
Mischt man 1000 kg Flugstaub mit 7,5 kg einer 10%igen wässrigen Polymerlösung unter Hinzufügung von 750 kg Wasser, so entsteht nach einer Aushärtezeit von 25 Tagen eine steinharte Masse von einer Druckfestigkeit von 100 N/cm2.
Beispiel 8
Mischt man 1000 kg Flugstaub mit 165 kg einer 5%igen wässrigen Polymerlösung unter Zugabe von 270 kg Wasser, so entsteht nach einer Aushärtezeit von 2 Tagen eine steinharte Masse mit einer Druckfestigkeit von 20 N/cm2.
Beispiel 9
Mischt man 1000 kg Flugstaub mit 444 kg einer 5%igen wässrigen Polymerlösung unter Zugabe von 318 kg Wasser, so entsteht nach einer Aushärtezeit von 2 Tagen eine steinharte Masse mit einer Druckfestigkeit von 100 N/cm2 und nach einer Aushärtezeit von 32 Tagen eine Druckfestigkeit von 200 N/cm2.
Beispiel 10
Mischt man 772 kg Flugstaub mit 192,5 kg Sand (Korngröße 0 bis 2 mm) mit 35,5 kg Schnellbinder, 41 kg einer 5%igen Polymerlöung und 540 kg Wasser, so entsteht nach einer Aushärtezeit von 2 Tagen eine steinharte Masse mit einer Druckfestigkeit von 200 N/cm2.
Beispiel 11
Mischt man 754 kg Flugstaub mit 190 kg Sand (Korngröße 0 bis 2 mm) und 56 kg Hochofenzement F 35, 63 kg einer 5%igen Polymerlösung und 314 kg Wasser, so entsteht nach einer Aushärtezeit von 2 Tagen eine steinharte Masse mit einer Druckfestigkeit von 20 N/cm2.
Beispiel 12
Eluierte Salzmenge nach 24-stündiger Lagerung des Probekörpers in der jeweils dreifachen Menge destillierten Wasser in Prozent nach Anstrich mit ca. 200 g/qm Dispersion Polystyrol/Acrylat

Claims (12)

1. Verfahren zur Entsorgung von Flugstäuben und/oder Schlacken aus Müllverbrennungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flugstaub und/oder den Schlacken anorganische und/oder organische Bindemittel zugesetzt werden und gegebenenfalls unter Zugabe der zur Herbeiführung einer mörtelartigen Konsistenz erforderlichen Menge Wasser eine Mischung entsteht, die nach dem Trocknen eine steinharte Masse ergibt, deren Dichtigkeit je nach Verwendungszweck durch die Anteile der Mischungskomponenten steuerbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 80 bis 100% Flugstaub 20 bis 0% eines hydraulischen Bindemittels zugemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 65 bis 95% Schlacke 35 bis 5% eines hydraulischen Bindemittels zugemischt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 90% Schlacke und 60 bis 6% Flugstaub 25 bis 5% eines hydraulischen Bindemittels zugemischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 56 bis 70% Flugstaub 18 bis 43% Wasser und 0,5 bis 25% einer 5 bis 10%igen wässrigen Polymerlösung zugemischt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 70 bis 96% Flugstaub 30 bis 4% eines hydraulischen Binders und 0,2 bis 2,2% eines organischen Binders zugemischt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Binder ein Zement ist.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Binder ein Schnellbinder ist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Sand zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erhärtende Masse einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
11. Verfahren zur Entsorgung von Flugstäuben aus Müllverbrennungsanlagen mit hohem Salzgehalt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die steinharte Masse mit mindestens einem wasserdicht machenden Imprägnierungsmittel bestrichen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die steinharte Masse zu Blöcken gebrochen wird, die mit dem Inprägnierungsmittel angestrichen werden.
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