SE466456B - Saett och komposition foer framstaellning av formstabila kroppar av ett partikelformigt material - Google Patents

Description

15 20 25 30 466 456 material, som normalt inte kan inmatas i smältugnarna på grund av att problem uppstår såsom igensättning och risk för explosion. Det har därför föreslagits att överföra det mycket fina eller pul- veriserade materialet till större regelbundna eller oregelbundna stycken. Enligt ett förslag anbringas ett skikt av det finförde- lade materialet på ett rörligt band, som passerar en sintrings- station för tillförsel av värme på båda sidor av skiktet så att det finfördelade materialet sintrar samman till en kontinuerlig kropp som sedan efter stelning brytes sönder till lämpliga stycken för senare inmatning i en smältugn. Den nämnda sintringen medför dock icke önskvärda förändringar i malmens egenskaper. Enligt ett annat förslag blandas det finfördelade materialet med cement och denna blandning formas till kroppar, som härdas till formstabila enhetliga stenar eller briketter för senare inmatning i en smält- ugn. De alkaliska egenskaperna hos cementen har dock skadliga effekter på smältugnens infodring, som därför måste utbytas med alltför korta tidsintervaller med åtföljande produktionsbortfall och mycket stora kostnader för reparering av smältugnen.

Lagrings- och miljöproblem förekommer vid många andra typer av materialhanteringar än de ovan beskrivna, såsom vid sopstationer, reningsanläggningar och eldningscentraler, där avfallsprodukter bildas i form av sopor, rötslam respektive aska. Exempelvis inne- håller rötslam tungmetaller som lätt kan förorena grundvatten och angränsande vattendrag. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt och en komposition som gör det möjligt att omvandla det partikel- formiga materialet till formstabila kompakta kroppar, som kan lag- ras som sådana kortare eller längre tider utan att sönderdelas, och som därefter kan användas, behandlas eller hanteras på olika sätt beroende på typ av partikelformigt material.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas i huvudsak av att det par- tikelformiga materialet blandas med masugnsslagg som bindemedel, en natrium- eller kaliumförening i form av hydroxid, sulfat, fos- 10 15 20 25 30 466 456 fat eller silikat som kombinerat bindemedel och aktiveringsmedel samt natriumkarbonat som accelerator i förutbestämda mängder i förhållande till det partikelformiga materialet, varefter enhet- liga kroppar av förutbestämd form och storlek formas av bland- ningen genom pressning och de formpressade kropparna bringas att härda till formstabila kroppar.

Kompositionen enligt uppfinningen kännetecknas i huvudsak av att den innefattar masugnsslagg som bindemedel, en natrium- eller kaliumförening i form av hydroxid, sulfat, fosfat eller silikat som kombinerat bindemedel och aktiveringsmedel samt natriumkar- bonat som accelerator i förutbestämda mängder i förhållande till det partikelformiga materialet så att kompositionen genom press- ning kan formas till enhetliga kroppar av förutbestämd form och storlek och de formpressade kropparna kan bringas att härda till formstabila kroppar.

Genom uppfinningen kan finfördelade malmer omvandlas till form- stabila kroppar i form av briketter, som kan tillsättas till ugnar med väsentligt minskade skadliga effekter på infodringen och där- med åtföljande minskade kostnader för reparering av denna och minskat produktionsbortfall. Därmed är det möjligt att utnyttja de nämnda latenta och stora lagren av råmaterial, och samtidigt minska problemen med utsläpp av metaller och metallföreningar i grundvattnet och anslutande vattensystem.

Vidare kan genom uppfinningen (a) finmalda sopor omvandlas till formstabila kroppar, som kan användas som isoleringsmaterial vid t.ex. vägbyggen och liknande; (b) rötslam från en vattenrenings- anläggning omvandlas till formstabila kroppar, som kan användas som fyllnadsmaterial vid t.ex. vägbyggen, markplanering och lik- nande; Och (c) aska, såsom bottenaska eller pottaska omvandlas till formstabila kroppar, som likaså kan användas som fyllnads- material vid t.ex. vägbyggen, markplanering och liknande. De form- stabila kropparna av avfallsmaterial kan givetvis lagras på sär- skilda lagerplatser. De skadliga ämnen som finns i det finmalda '4se 4st 10 15 20 25 30 eller finfördelade avfallsmaterialet kommer att inneslutas i de formstabila kompakta kropparna så att risken för utsläpp av skad- liga ämnen, såsom tungmetaller, minskar väsentligt.

Fukthalten hos kompositionen inställes så att denna innehåller om- kring 7-15%, företrädesvis 9-11%, fritt vatten. Beroende på lag- rings- och väderleksförhållandena kan fukthalten hos det partikel- formiga materialet variera inom vida gränser och mellan olika tidsperioder. Om fukthalten hos det partikelformiga materialet är för låg för att rätt fukthalt skall erhållas efter inblandning av luten eller annan natrium- eller kaliumförening, tillsättes en förutbestämd mängd vatten. Om fukthalten däremot är för hög hos det partikelformiga materialet, tillsättes en förutbestämd mängd bentonit som har vattenbindande egenskaper.

Härdningen utföres under värmetillförsel i en härdkammare, lämp- ligen vid en temperatur av 300-6000, företrädesvis 300-40°C, och under en tid av högst 24 timmar som en inledande härdning så att de formpressade kropparna erhåller ett hårt skal, som är tillräck- ligt starkt för att tåla slag och stötar så att kropparna kan transporteras tillsammans till ett upplag utomhus utan att de spricker eller smulas sönder. I upplaget sker en efterhärdning så att även det inre av kropparna stelnar och de erhåller en rakt igenom homogen, fast, tät struktur.

Masugnsslaggen tillsättes i finmald form lämpligen i en mängd av 40-100 kg per ton partikelformigt material. Masugnsslagg har en specifik partikelyta av 3000-6000 cm2/g, företrädesvis omkring 5000 cm /g. En lämplig masugnsslagg är den produkt som har han- delsnamnet Merit 5000.

Natrium- eller kaliumföreningen tillsättes som lösning lämpligen i en mängd av 2-30 liter per ton partikelformigt material. Före- trädesvis användes natriumhydroxid, som har en koncentration av 30-45%. 10 15 20 25 30 ~ , 466 456 Natriumkarbonaten tillsättes som grovt pulver lämpligen i en mängd av 1-10 kg per ton partikelformigt material och är företrädesvis soda.

Bentonit tillsättes som fint pulver i en mängd av 0-40 kg per ton partikelformigt material.

Det partikelformiga materialet har lämpligen en partikelstorlek av från nära 0 till omkring 5 mm, företrädesvis från nära 0 till om- kring 2 mm, med en medelpartikelstorlek av omkring 1 mm vid det föredragna intervallet.

Uppfinningen kan tillämpas på en rad olika partikelformiga mate- rial, som man önskar överföra till större formstabila enheter eller kroppar för att göra det möjligt att industriellt kunna ut- nyttja materialet som sådant, dvs som råmaterial för förädling, och/eller för att uppnå förbättrade lagringsbetingelser så att för miljön skadliga ämnen inneslutes på ett effektivt sätt. Uppfin- ningen är särskilt användbar för finfördelade eller pulveriserade malmer, såsom t.ex. krommalm, manganmalm och järnmalm. Även partikelformigt material i form av rester från tillverkning av stålprodukter kan återvinnas genom att omvandlas till form- stabila kompakta kroppar i enlighet med föreliggande uppfinning för att möjliggöra omsmältning av stålresterna och återvinna stålet.

Likaså kan avfallsmaterial i form av finmalda sopor från sopsta- tioner, rötslam från vattenreningsanläggningar och aska, såsom bottenaska eller pottaska, överföras till formstabila kompakta, _ dvs täta, kroppar för att därmed väsentligt minska utsläppen av skadliga ämnen som finns i sådana avfallsmaterial så att förbätt- rade lagringsbetingelser uppnås och så att möjlighet erbjudes att utnyttja de formstabila kropparna som nyttomaterial, t.ex. som fyllnadsmaterial för vägbyggen och markplanering eller, vad be- träffar sopor, som isoleringsmaterial för vägbyggen. 10 15 20 25 30 466 456 De härdade kompakta kropparna e11er briketterna har ïämpiigen en ïångsträckt form med två para11e11a ändytor och mer än fyra där- emeiian sig sträckande sidoytor så att briketten uppvisar mer än fyra hörn vid ändytorna. Den mest fördeïaktiga formen är en åtta- hörnig brikett. Briketten kan 1ämp1igen ha en ïängd av 8-10 cm och bredd av 8-10 cm.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare genom föïjande exempeï, som inte är begränsande.

Exempel Två kompositioner A och B framstäiides med föijande sammansätt- ning: Beståndsdeïar Komposition _^__ _E__ Krommaim (kg) 2200 2200 Masugnss1agg (Merit 5000) (kg) 110 198 Lut (ïíter) 5,2 9,3 Soda (kg) 2,2 4,0 Krommaïmen hade en partikeistorïek av från nära 0 ti11 2 mm med en mede1partike1stor1ek av 1 mm. Som masugnssiagg användes den som har handeïsnamnet Merit 5000, som är en finmaïd produkt med en partikeiyta av 5000 cmz/g. Luten utgjordes av 45% Na0H. Sodan föreiåg som ett grovt puïver. Kompositionens fukthaït (fritt vat- ten) instä11des ti11 omkring 9% räknat på he1a kompositionen.

Krommaïmens fukthait varierar beroende på ïagrings- och väderïeks- betingeiserna. Upp ti11 9% regïeras fukthaiten genom tiïïsättning av vatten. Ned ti11 9% regieras fukthaïten genom tiïïsättning av bentonit i en mängd av från nära 0 upp ti11 40 kg. Bentonit är ett puïver och fungerar som ett fuktupptagande medei.

Beståndsdeiarna bïandades noggrant och fuktha1ten instäiides såsom angivits ovan så att en jordfuktig homogen bïandning erhö11s i 10 15 20 25 vardera faïïet. Enhetiiga komprimerade kroppar i form av åtta- hörniga briketter (10 x 10 cm) framstäiïdes sedan av varje biand- ning i en konventione11 bïock- och markstensmaskin under vibrering av de två formdeiarna och stampning med den ena formdeien så att Iuft utdrevs. Formningen tar en tid av 12 sekunder. De formpres- sade briketterna, viika redan i detta skede är sjäïvbärande, dvs de bibehåïier sin form utan sídostöd, överfördes sedan ti11 en intiïiiggande härdkammare, i viïken de ïångsamt föriyttades från ena änden ti11 den andra under en tid av 24 timmar och under värmetilïförseï så att kropparna härdades vid en temperatur av 40°C. Denna härdning vid förhöjd temperatur gav kropparna ett tiïiräckïigt hårt skal så att de i form av briketter kunde hante- ras ti11sammans utan att skadas för att med ett ïastfordon över- föras ti11 ett uppïag utomhus för efterhärdning i tre dygn vid omgivningstemperatur. De så framstäiida briketterna var form- stabiia för att tå1a de kraftiga sïag och stötar de utsattes för under transporten från härdkammaren ti11 uppiaget och från detta ti11 smäïtugnen.

Om så önskas kan ïämpïiga extra ti11satsmede1 tiïïsättas ti11 bïandningen före formningen för att uppnå specie11a effekter vid smäïtningen och på sïutprodukten från ugnen. Såiedes kan koks med 1ämp1ig partike1stor1ek med stor fördel tiïisättas för att tjäna som bräns1e för smäïtningsprocessen. Andra ti11satsmede1 är kvartsit och boxit, som därigenom inte behöver satsas separat i smäïtugnen.

Briketter av samma storiek har även framstä11ts enïigt ovanstående recept, men där maïmen i tur och ordning ersatts av finmaida sopor, röts1am och pottaska, varvid dessutom ett vattenavvisande mede1 biandats in i kompositionen för att förhindra absorption av vatten hos de färdiga briketterna och ytterïigare minska risken för att skadïiga ämnen urïakas.

Claims (8)

10 15 20 25 30 P A T E N T K R A V

1. Sätt att framställa formstabila kroppar av en finfördelad krommalm, manganmalm eller järnmalm, som blandas med masugnsslagg som bindemedel, en natrium- eller kaliumförening i form av hydroxid, sulfat, fosfat eller silikat som kombinerat bindemedel och aktiverings- medel samt natriumkarbonat som accelerator i förut- bestämda mängder i förhållande till den finfördelade malmen, varefter enhetliga kroppar av förutbestämd form och storlek formas av blandningen genom pressning och de formpressade kropparna bringas att härda till formstabila kroppar, kännetecknat av att fukthalten hos blandningen inställes så att blandningen innehåller omkring 7-15%, företrädesvis 9-11%, fritt vatten antingen genom till- sättning av vatten eller genom tillsättning av bentonit som har vattenbindande egenskaper, beroende på fukthalten hos den finfördelade malmen, att härdningen utföres vid en temperatur av 30°-60°C, företrädesvis 30°-40°C under en tid av högst 24 timmar som en inledande härdning, varefter efterhärdning sker i omgivningstemperatur utomhus, att masugnsslagg tillsättes i en mängd av 40-100 kg per ton finfördelad malm, att natrium- eller kaliumföreningen tillsättes som lösning i en mängd av 2-30 liter per ton finfördelad malm, att natriumkarbonat tillsättes i en mängd av l-10 kg per ton finfördelad malm, och att den homogena blandningen formas till självbärande kroppar under vibration och tryck i en i och för sig känd block- och markstensmaskin.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att det kombi- nerade bindemedlet och aktiveringsmedlet tillsättes i form av natriumhydroxid, som har en koncentration av 30-45%, och att acceleratorn tillsättes i form av soda. 10 15 20 25 30 9 466 456

3. Sätt enligt något av kraven 1 och 2, kännetecknat av att bentonit tillsättes i en mängd av 0-40 kg per ton partikelformigt material.

4. Sätt enligt något av kraven l-3, kännetecknat av att den finfördelade malmen har en partikelstorlek av från nära 0 till omkring 5 mm.

5. Komposition för framställning av formstabila kroppar av en finfördelad krommalm, manganmalm eller järnmalm, vilken komposition innefattar masugnsslagg som bindemedel, en natrium- eller kaliumförening i form av hydroxid, sulfat, fosfat eller silikat som kombinerat bindemedel och aktiveringsmedel samt natriumkarbonat som accelerator i förutbestämda mängder i förhållande till den finfördelade malmen så att kompositionen genom pressning kan formas till enhetliga kroppar av förutbe- stämd form och storlek och de formpressade kropparna kan bringas att härda till formstabila kroppar, kännetecknad av att vatten eller bentonit, som har vattenbindande egenskaper, tillsättes till blandningen för att reglera dess fukthalt till området av omkring 7-15%, företrädes- vis 9-11%, fritt vatten beroende på fukthalten hos den finfördelade malmen, att mängden masugnsslagg utgör 40-100 kg per ton finfördelad malm, att mängden natrium- eller kaliumförening utgör 2-30 liter per ton finfördelad malm, vilken förening föreligger i lösning i en kon- centration av 30-45%, att mängden natriumkarbonat utgör 1-10 kg per ton partikelformigt material.

6. Komposition enligt krav 5, kännetecknad av att det kombinerade bindemedlet och aktiveringsmedlet består av natriumhydroxid med en koncentration av 30-45% och att acceleratorn består av soda. 466 456 10

7. Komposition enligt något av kraven 5 och 6, känne- tecknad av att mängden bentonit utgör 0-40 kg per ton partikelformigt material.

8. Komposition enligt något av kraven 5-7, känneteck- nad av att det partikelformiga materialet har en parti- kelstorlek av från nära O till omkring 5 mm.