DE4139928A1 - Halbkontinuierliche asbestzersetzung - Google Patents
Halbkontinuierliche asbestzersetzungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zerset
zung von Asbest, wobei der Asbest mit einer wäßrigen Lösung
einer anorganischen Fluor enthaltenden Säure oder eines sauren
Salzes einer solchen Säure kontaktiert wird.
Bekanntermaßen wird Asbest ein gesundheitsgefährdendes Po
tential zugeschrieben. Asbest wurde für eine Vielzahl von An
wendungszwecken verwendet, beispielsweise als Dichtschnur, als
Flachdichtung, in Form von Platten oder als feuerfestes Gewebe.
Um Asbest unschädlich zu machen, kann man ihn beispielsweise
einkapseln. Der nur eingekapselte Asbest bleibt dabei natür
lich latent gesundheitsgefährdend.
Besser ist die möglichst vollständige Zersetzung von As
best unter Zerstörung der Faserstruktur mit geeigneten Zer
setzungsmitteln, wobei zur Sicherstellung der zumindest an
nähernd vollständigen Zersetzung längere Reaktionszeiten und
oftmals höhere Temperaturen aufgenommen werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein unkompli
ziertes Verfahren zur Zersetzung von Asbest anzugeben, mit dem
bei hoher Wirksamkeit gleichzeitig ein hoher Durchsatz möglich
ist. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene
Erfindung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur halbkontinuierlichen
Zersetzung von Asbest sieht vor, daß man in einem ersten Reak
tionszyklus Asbest mit einer wäßrigen Lösung einer anorgani
schen Fluor enthaltenden Säure oder eines sauren Salzes einer
anorganischen Fluor enthaltenden Säure als Zersetzungsmittel in
einem Reaktor kontaktiert, bis mindestens 90 Gew.-% des As
bests zersetzt sind, aber noch unzersetzter Asbest in der ge
bildeten Reaktionsmischung vorhanden ist, man den unzersetzten
Asbest in der gebildeten Reaktionsmischung absetzen läßt, so
daß sich ein asbesthaltiger Bodensatz entwickelt und ein
asbestfreier Überstand, man den Überstand teilweise aus dem
Reaktor abtrennt derart, daß kein Asbest aus dem Reaktor aus
getragen wird, man in den Reaktor in einem zweiten Reaktions
zyklus weiteren Asbest und weitere wäßrige Lösung der anorga
nischen Fluor enthaltenden Säure oder eines sauren Salzes der
anorganischen Fluor enthaltenden Säure einbringt und den Asbest
entsprechend dem ersten Reaktionsszyklus zersetzt und den Über
stand entweder mindestens teilweise im Reaktor beläßt oder
teilweise abtrennt, und dann den ersten Reaktionszyklus ge
wünschtenfalls noch einmal oder mehrmals wiederholt mit der
Maßgabe, daß man das Verfahren abbricht, sobald der asbesthal
tige Bodensatz 30 Vol.-% des Reaktorvolumens eingenommen hat.
Die Säure bzw. das saure Salz kann in-situ erzeugt werden, z. B.
durch ein Gemisch aus Mineralsäure und ein Erdaikali- oder
Alkalifluorid.
Bei Untersuchung der Zersetzung von Asbest mit Fluor ent
haltenden anorganischen Säuren oder deren sauren Salzen wurde
gefunden, daß überraschenderweise ein Großteil des Asbests sehr
schnell zersetzt wird, oft schon binnen 2 bis 5 Minuten und daß
der unzersetzte Asbest sich am Boden des verwendeten Reaktors
absetzt ,und damit leicht vom ausreagierten Überstand abgetrennt
werden kann.
Die erfindungsgemäße Zersetzung läuft noch schneller ab,
wenn man den Asbest in zerkleinerter Form einsetzt. Zweckmäßig
liegt die Partikelgröße unterhalb von 0,5 cm, beispielsweise
zwischen 0,1 und 0,4 cm.
Die Umsetzung läßt sich beschleunigen, wenn man das Reak
tionsgemisch während der Umsetzung rührt. Das Rühren wird da
nach eingestellt, wenn man den Asbest absitzen lassen will.
Bevorzugt rührt man 2 bis 10 Minuten, insbesondere 2 bis 5
Minuten, und stellt dann das Rühren ein. Der Überstand kann
dann abgetrennt werden, z. B. nach 2 bis 10 Minuten.
Wie gesagt wird der Überstand teilweise abgetrennt. Dabei
ist darauf zu achten, daß kein Asbest aus dem Reaktor ausge
tragen wird. Man wird also zweckmäßig den Überstand nur dann
vollständig abtrennen, wenn man, wie später noch beschrieben
wird, die Reaktionsmischung nach Beendigung der Reaktionszyklen
ohne Abtrennung des Überstandes längere Zeit stehengelassen
hat. Üblicherweise trennt man mindestens 70 Vol.-% des Über
stands ab, beispielsweise zwischen 85 und 90 Vol.-%.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sich
bereits dann, wenn man lediglich 2 Reaktionszyklen durchführt.
Bei dieser Variante könnte man bereits nach dem 2. Reaktions
zyklus, wie weiter unten noch beschrieben wird, den Überstand
teilweise oder, ggf. zusammen mit dem sich absetzenden Fest
stoff, vollständig aus dem Reaktor abtrennen. Bereits bei
dieser einfachsten Ausführungsform kann man Zeit einsparen.
Vorzugsweise läßt man den noch nicht zersetzten Asbest absitzen
und beläßt mindestens einen Teil, gewünschtenfalls den gesamten
Überstand im Reaktor. Der restliche unzersetzte Asbest wird
dann völlig zersetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch besonders vor
teilhaft, wenn man eine Mehrzahl, z. B. 5 bis 30 Reaktions
zyklen vorsieht. Im Prinzip kann man die Reaktionszyklen belie
big oft wiederholen; allerdings sollte die Zugabe von Asbest
und Zersetzungsmittel dann beendet werden, wenn der asbesthal
tige Bodensatz einen so großen Teil des Reaktorvolumens einge
nommen hat, daß der Durchsatz unvorteilhaft absinkt oder die
Gefahr besteht, daß asbesthaltiger Bodensatz beim Abtrennen des
Überstandes aus dem Reaktor ausgetragen werden könnte. Die vor
stehende Angabe, daß man das Verfahren abbricht, wenn der
Bodensatz 30 % des Reaktorvolumens eingenommen hat, gibt eine
zweckmäßige Richtlinie an. Im Einzelfall kann man auch früher
oder später das Verfahren abbrechen.
Nach der Durchführung des letzten Reaktionszyklus kann der
asbesthaltige Rückstand auf verschiedene Weise weiterbehandelt
werden. Man kann ihn beispielsweise bereits dann aus dem Reak
tor entfernen, wenn noch Asbestfasern vorliegen, neutralisie
ren, z. B. mit Kalkmilch, und dann deponieren. Die zu deponie
rende Menge an Asbest wird bei dieser Variante des erfindungs
gemäßen Verfahrens auf einen Bruchteil gesenkt. Vorzugsweise
geht man jedoch so vor, daß man nach der Zugabe von Asbest und
Zersetzungsmittel im letzten Reaktionszyklus den Überstand
nicht entfernt, sondern die Reaktionsmischung, gewünschtenfalls
unter Rühren, stehenläßt, bis der Asbest sicher vollständig
zersetzt ist. Dies geschieht über Nacht oder beispielsweise in
einer Zeitdauer von 2 bis 5 Stunden. Vor Durchführung der
nächsten Reaktionszyklen kann der dann asbestfreie Rückstand
zusammen mit dem Überstand aus dem Reaktor vollständig entfernt
werden. Das Reaktionsgemisch kann ohne weiteres für die Her
stellung Fluor enthaltender Verbindungen, z. B. Aluminiumfluorid
oder Koyolith, verwendet werden. Man vermischt es dann mit
Aluminiumverbindungen und ggf. Natriumverbindungen. Nach
Neutralisation, z. B. mit Kalkmilch, ist er als Zuschlagstoff
für Baustoffe verwendbar. Bei dieser Variante fällt überhaupt
kein Material an, das deponiert werden muß.
Der abgetrennte Überstand kann, gegebenenfalls unter Ent
fernung der mitgeführten Feststoffe oder Aufstärkung durch fri
sches Zersetzungsmittel, in das Verfahren rückgeführt werden.
Man kann den Überstand auch neutralisieren und als Zusatzmit
tel bei der Baustoffherstellung verwenden oder durch Zusatz von
Schwefelsäure den Fluorwasserstoff-Gehalt rückgewinnen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die hohe
Flexibilität. So kann man während der Durchführung der aufein
anderfolgenden Zersetzungszyklen verschiedene Asbestarten oder
Asbestverarbeitungsformen in den Reaktor einbringen. Man kann
auch in verschiedenen Zersetzungszyklen unterschiedliche Zer
setzungsmittel verwenden oder bei unterschiedlichen Zerset
zungstemperaturen arbeiten. Auch das Verhältnis von Asbest zu
Zersetzungsmittel kann variieren. Falls nötig oder sinnvoll,
kann man in einzelnen Zyklen auch nur Asbest oder nur Zerset
zungsmittel in den Reaktor einbringen. Die Menge an Zerset
zungsmittel sollte so bemessen sein, daß sie zur völligen Zer
setzung des Asbests ausreicht. Zweckmäßig wird das Zersetzungs
mittel im Überschuß eingesetzt. Dieser Überschuß kann dann ge
gebenenfalls rückgeführt werden. Die notwendige Menge kann man
durch Versuche ermitteln. Bei Verwendung von 20 Gew.-% HF ent
haltenden Flußsäure beispielsweise setzt man Asbest und wäßrige
Lösung im Gewichtsverhältnis von etwa 1:5 ein.
Die Konzentration der wäßrigen Lösung an Zersetzungsmittel
muß so hoch sein, daß die Reaktion anspringt. Bevorzugt setzt
man deshalb eine wäßrige Lösung ein, die mindestens 10 Gew.-%
Zersetzungsmittel enthält. Zweckmäßig liegt die Konzentration
an Zersetzungsmittel in der wäßrigen Lösung zwischen 10 und
40 Gew.-%. Höhere Konzentrationen sind möglich, die Reaktion
wird dann aber sehr heftig.
Bevorzugte Zersetzungsmittel sind Flußsäure, Hexafluoro
kieselsäure und Tetrafluoroborsäure oder eine wäßrige Lösung
ihrer sauer reagierenden Salze, beispielsweise NH4HF2, NaHF2 oder
KHF2.
Besonders gut geeignet ist Flußsäure, vorzugsweise in
einer Konzentration von 10 bis 40 Gew.-%. Gewünschtenfalls kann
man aber auch in eine wäßrige Aufschlämmung von Asbest gasför
migen Fluorwasserstoff einleiten oder eine bisher konzentrierte
Flußsäure auf niedrige Konzentration verdünnen.
Die Zersetzung kann man vorzugsweise bei Temperaturen
zwischen Umgebungstemperatur und 85°C durchführen. Gewünsch
tenfalls kann man die Temperatur durch Zuführung externer
Wärmeenergie, beispielsweise in einem beheizbaren Reaktor, noch
erhöhen.
Bei der bevorzugten Verwendung von Kieselsäure, Tetra
fluoroborsäure und insbesondere Flußsäure wird jedoch eine exo
therme Reaktion beobachtet. Die Zuführung externer Wärmeenergie
ist hier nicht notwendig. Gegebenenfalls kühlt man die Reak
tionsmischung.
Gewünschtenfalls kann man Tenside und/oder Flockungshilfs
mittel zusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sehr gut zur
Zersetzung von beliebigen Asbestmodifikationen, insbesondere
zur Zersetzung von Serpentin- und Amphibolasbest(-fasern). Man
kann Asbest in verschiedenen Verarbeitungsformen zersetzen.
Z.B. in Form von Dichtschnüren, Flachdichtungen, losen Fasern,
Dämmplatten, plastischen Dichtmassen, Asbestzementplatten und
anderes Asbestfasern enthaltendes Material, insbesondere
Spritzasbest. Die vorherige Zerkleinerung ist empfehlenswert.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die vollständige
Zersetzung von Asbest bei sehr hohem Durchsatz. Die folgenden
Beispiele sollen das Beispiel weiter erläutern, ohne es in sei
nem Umfang einzuschränken.
100 g zu Partikeln einer Größe von maximal 0,2 cm zerkleinerter
Spritzasbest aus Krokydolith wurden in einem 1-Liter-Kunst
stoffgefäß aus Polyethylen vorgelegt und mit wenig Wasser
(10 ml) angefeuchtet. Dann wurden 560 g Flußsäure mit einer
Konzentration von 20 Gew.-% HF zugegeben und das entstehende
Reaktionsgemisch gerührt. Innerhalb von 2 Minuten waren die Fa
sern fast vollständig aufgelöst. Das Rühren wurde dann einge
stellt und nach 2 Minuten etwa 90 Vol.-% des Überstands abge
trennt. Hierbei wurde darauf geachtet, daß keine, an der dunk
len Farbe erkennbaren Asbestfasern mit abgetrennt wurden. In
einem zweiten Reaktionszyklus wurden dann 100 g des zerklei
nerten Krokydoliths sowie wiederum 560 g der Flußsäure zuge
setzt. Wiederum wurde der Ansatz gerührt und das Rühren nach
2 Minuten eingestellt. Dann wurden wiederum 90 Vol.-% des
Überstands abdekantiert. Auf diese Weise wurden insgesamt acht
Zyklen durchgeführt. Der sich bildende Überstand des achten Re
aktionszyklus wurde nicht abgetrennt, sondern die gesamte Reak
tionsmischung wurde über Nacht stehengelassen. Am nächsten Mor
gen waren sämtliche noch verbliebenen Asbestanteile zersetzt.
Der Reaktionsrückstand wurde mit den in den verschiedenen Reak
tionszyklen abgetrennten Überständen vereinigt und durch Zugabe
von Kalkmilch neutralisiert. Der gebildete Rückstand bestand im
wesentlichen aus Calciumfluorid und Wasser und wurde nach
Trocknen in die HF-Produktion überführt.
400 g zerkleinerter Blauasbest wurden in einem 5-Liter-Kunst
stoffgefäß aus Polyethylen unter Zugabe von 2.240 g wäßriger
Flußsäure mit einem HF-Gehalt von 20 Gew.-% versetzt. Die Reak
tionsmischung wurde gerührt. Nach 2 Minuten war der Asbest fast
vollständig zersetzt und das Rühren wurde beendet. 85 Vol.-%
des sich bildenden Überstandes wurden nach 10 Minuten abge
trennt, wobei darauf geachtet wurde, daß keine Asbestfasern
ausgetragen wurden. Der Überstand wurde unter Zusatz von
40 Gew.-% HF enthaltender Flußsäure und Wasser aufgestärkt und
mit weiteren 400 g Blauasbest im Kunststoffgefäß 2 Minuten lang
umgesetzt. Wiederum wurde 85 Vol.-% des sich bildenden Über
standes nach 10 Minuten abgetrennt und wiederum mit 40 Gew.-%
HF enthaltender Flußsäure und Wasser aufgestärkt. Auf diese
Weise wurden 6 Reaktionszyklen durchgeführt. Im letzten Reak
tionszyklus wurde der Überstand nicht abgetrennt, sondern die
gesamte Reaktionsmischung wurde über Nacht stehengelassen. Am
nächsten Morgen waren die an ihrer dunklen Farbe erkennbaren,
in geringer Menge noch vorliegenden Asbestfasern völlig zer
setzt. Der Überstand wurde dekantieren und wie oben beschrie
ben unter Zusatz von Flußsäure wieder für die Zersetzung ver
wendet. Der verbleibende Rückstand wurde mit Kalkmilch neutra
lisiert.
Zunächst wurden 2 kg einer gesättigten wäßrigen Lösung von
Ammoniumbifluorid (NH4HF2) hergestellt. Die Konzentration be
trug gemäß einer Analyse 36,4 Gew.-%.
301 g dieser Lösung wurden in einem Polyethylen-Kunststoffge
fäß vorgelegt. Unter ständigem Rühren wurden 10 g Blauasbest
fasern eingetragen, die nach 2 Minuten fast vollständig zer
setzt waren. Das Rühren wurde eingestellt, und 90 Vol.-% des
sich bildenden Überstandes wurden aus dem Kunststoffgefäß ab
gesaugt. Zum verbleibenden Rückstand, der nur noch sehr geringe
Mengen Blauasbest enthielt, wurden weitere 301 g der Ammonium
bifluorid-Lösung zugesetzt und wiederum 10 g Blauasbestfasern
eingerührt. Wiederum nach 2 Minuten wurde das Rühren einge
stellt und vom sich bildenden Überstand wurden wiederum
90 Vol.-% aus dem Kunststoffgefäß abgesaugt. Auf diese Weise
wurden insgesamt sechs Reaktionszyklen durchgeführt. Im letzten
Reaktionszyklus ließ man 4 Stunden bei Umgebungstemperatur
stehen. Danach waren die in geringer Menge im Rückstand noch
vorhandenen Asbestfasern vollkommen zersetzt. Sowohl der abge
trennte Überstand als auch der Reaktionsrückstand wurden mit
20 Gew.-% Calciumhydroxid enthaltender Kalkmilch neutralisiert.
Claims (10)
1. Verfahren zur halbkontinuierlichen Zersetzung von As
best mit mindestens zwei Reaktionszyklen, wobei man in einem
ersten Reaktionszyklus Asbest mit einer wäßrigen Lösung einer
anorganischen Fluor enthaltenden Säure oder eines sauren Salzes
einer anorganischen Fluor enthaltenden Säure als Zersetzungs
mittel in einem Reaktor kontaktiert, bis mindestens 90 Gew.-%
des Asbests zersetzt sind, aber noch unzersetzter Asbest in der
gebildeten Reaktionsmischung vorhanden ist, man den unzersetz
ten Asbest in der gebildeten Reaktionsmischung absetzen läßt,
so daß sich ein asbesthaltiger Bodensatz entwickelt und ein
asbestfreier Überstand, man den Überstand teilweise aus dem
Reaktor abtrennt derart, daß kein Asbest aus dem Reaktor aus
getragen wird, man in den Reaktor in einem zweiten Reaktions
zyklus weiteren Asbest und weitere wäßrige Lösung der anor
ganischen Fluor enthaltenden Säure oder eines sauren Salzes der
anorganischen Fluor enthaltenden Säure einbringt und den Asbest
entsprechend dem ersten Reaktionszyklus zersetzt und den Über
stand entweder mindestens teilweise im Reaktor beläßt oder
teilweise abtrennt, und dann den ersten Reaktionszyklus ge
wünschtenfalls noch einmal oder mehrmals wiederholt mit der
Maßgabe, daß man das Verfahren abbricht, sobald der asbesthal
tige Bodensatz 30 Vol.-% des Reaktorvolumens eingenommen hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man nach der Zugabe von Asbest und Zersetzungsmittel im letzten
Reaktionszyklus den Überstand nicht abtrennt, sondern im Reak
tor beläßt und die Reaktionsmischung weiter reagieren läßt, bis
der Asbest völlig zersetzt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß man als Zersetzungsmittel Flußsäure, Hexafluorokiesel
säure und/oder Tetrafluoroborsäure verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung das Zersetzungs
mittel in einer Konzentration von 10 bis 40 Gew.-% enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man Asbest und die wäßrige Lösung des Zersetzungsmittels wäh
rend einer Zeitspanne von 2 und 10 Minuten unter Rühren kon
taktiert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man Asbest und wäßrige Lösung des
Zersetzungsmittels beim Kontaktieren intensiv miteinander ver
mischt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man Tenside und/oder Flockungshilfs
mittel zusetzt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man als Asbest Spritzasbest oder zer
kleinertes, Asbestfasern enthaltendes Material einsetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man ohne Zufuhr externer Wärmeenergie zersetzt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man 70 bis 95 Vol.-% des Überstands,
vorzugsweise 85 bis 90 Vol.-% des Überstands abtrennt.
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