PL230812B1 - Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego - Google Patents

Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego

Info

Publication number
PL230812B1
PL230812B1 PL411239A PL41123915A PL230812B1 PL 230812 B1 PL230812 B1 PL 230812B1 PL 411239 A PL411239 A PL 411239A PL 41123915 A PL41123915 A PL 41123915A PL 230812 B1 PL230812 B1 PL 230812B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
asbestos
acid
chrysotile
fibers
magnesium
Prior art date
Application number
PL411239A
Other languages
English (en)
Other versions
PL411239A1 (pl
Inventor
Katarzyna Makowska
Sylwia Lipecka
Włodzimierz Urbaniak
Paweł Woźniak
Original Assignee
Fundacja Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Fundacja Uniwersytetu Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fundacja Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu, Fundacja Uniwersytetu Im Adama Mickiewicza W Poznaniu filed Critical Fundacja Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority to PL411239A priority Critical patent/PL230812B1/pl
Publication of PL411239A1 publication Critical patent/PL411239A1/pl
Publication of PL230812B1 publication Critical patent/PL230812B1/pl

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego przez działanie na jego włókna kwasem mineralnym.
Najpowszechniej występujący oraz najczęściej wykorzystywany przemysłowo azbest chryzotylowy, zwany także azbestem białym, pod względem chemicznym jest uwodnionym krzemianem magnezu tworzącym włókniste struktury zbudowane z dwóch naprzemiennie ułożonych warstw: oktaedrycznej warstwy wodorotlenku magnezu (brucytu) MgeO^OHs)4' oraz tetraedrycznej warstwy krzemionki [Virta R. L., Asbestos: Geology, Mineralogy, Mining and Uses, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia, Open - File Report 02-149 2002],
Włókna tego rodzaju azbestu są najcieńsze ze wszystkich znanych włókien pochodzenia naturalnego, a średnica pojedynczego włókna chryzotylu może wynosić nawet ok. 25 nm. Włóknista struktura azbestu chryzotylowego oraz jego właściwości, szczególnie takie jak wysoka odporność termiczna, właściwości sorpcyjne, zdolność tworzenia kompozytów np. z cementem, polimerami itp. umożliwiły jego bardzo szerokie zastosowanie przemysłowe [Chissick S. S. Michaels L., Asbestos: Properties, Applications, and Hazards. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1979],
Włókna azbestu chryzotylowego wykorzystywane w przemyśle są zazwyczaj o średnicy od 0,1 do 100 μm, a długość włókien tego minerału może sięgać do 10-12 cm. Zewnętrzną warstwę każdego włókna chryzotylu stanowi zawsze warstwa brucytu z jonami wodorotlenowymi na powierzchni, powodując hydrofilową naturę minerału chryzotylowego, a także stosunkowo łatwe wypłukiwanie magnezu, zazwyczaj połączone ze zniszczeniem struktury włóknistej.
Stwierdzony szkodliwy wpływ włókien azbestowych na zdrowie ludzi spowodował wprowadzenie w latach 90-tych XX wieku praktycznie całkowitego zakazu stosowania azbestu w większości krajów świata. Równocześnie pojawiło się wiele sposobów likwidacji lub redukcji szkodliwych właściwości azbestu, polegających na jego przetworzeniu metodami fizycznymi lub chemicznymi.
Znane są rozwiązania polegające na zniszczeniu włóknistej struktury azbestu przykładowo za pomocą wysokiej temperatury, stapiania z topnikami, witryfikacji lub poprzez działanie czynników chemicznych. Do najczęściej stosowanych metod chemicznych należą rozwiązania z użyciem kwasów prowadzące do zniszczenia włóknistej struktury azbestu i przekształcenia w formę bezpostaciową.
Z opisu patentowego USA nr 4818143 znana jest metoda zapewniająca skuteczne rozwiązanie problemu unieszkodliwiana wyrobów zawierających azbest poprzez zastosowanie dwuetapowego procesu chemicznego. Pierwszy etap obejmuje rozkład azbestu przez zastosowanie kwasu siarkowego o stężeniu 70-98% wagowych. Etap ten można podzielić dodatkowo na dwie fazy. Początkowo dodawany jest stężony kwas siarkowy(VI) w celu rozłożenia składników azbestu, a następnie rozcieńczony kwas siarkowy(VI) w celu całkowitego rozkładu składników pozostałych z fazy pierwszej. Kwas siarkowy(VI) stosowany w tym etapie może być nowy lub odpadowy. Drugi etap procesu obejmuje zestalenie produktów pochodzących z etapu rozkładu. Skuteczność tej metody jest zwiększona przez zastosowanie środków smarujących, środków przyspieszających, a także materiałów cementowych lub pucolanowych np. cementu portlandzkiego, mielonego żużlu wielkopiecowego, pyłu cementowego czy też mieszaniny materiałów cementowych i pucolanowych. Finalnie azbest ulega rozkładowi i tworzy zestaloną mieszaninę.
Z polskiego zgłoszenia patentowego P-359958 znany jest sposób bezodpadowej utylizacji azbestu i wyrobów zawierających azbest polegający na chemicznym trawieniu tych materiałów kwasem fosforowym. Proces trawienia prowadzi się w układzie jednoetapowym lub dwuetapowym w środowisku silnie kwaśnym co ma na celu zapewnienie całkowitego rozkładu samego azbestu oraz innych składników, substancji wiążących i zanieczyszczeń mineralnych zawartych w utylizowanych materiałach. Głównymi produktami są bezpostaciowa krzemionka oraz ługi potrawienne zawierające głównie fosforany magnezowe i wapniowe.
Z amerykańskich opisów patentowych nr 5258131 oraz nr 5258562 znana jest metoda polegająca na przekształceniu azbestu w produkt bezazbestowy przy użyciu wodnego roztworu słabego kwasu organicznego oraz źródła jonów fluorkowych. Wodny roztwór powinien zawierać ok. 1-25% wagowych kwasu organicznego (najkorzystniej 5-15% wagowych) oraz ok. 1-10% wagowych źródła jonów fluorkowych (najkorzystniej 2-8% wagowych). Stężenie kwasu w roztworze powinno być wyższe od stężenia
PL 230 812 Β1 źródła jonów fluorkowych tak, że ich stosunek molowy jest utrzymywany na poziomie wyższym od jedności. Kwas atakuje warstwy tlenku magnezu w strukturze krystalicznej chryzotylu, natomiast jony fluorkowe atakują warstwy krzemionki, przekształcając je we fluorokrzemiany.
Inny sposób stosowany do unieszkodliwienia azbestu wykorzystuje unikalną kombinację wody, kwasu nieorganicznego o wysokim stężeniu (co najmniej około 30% wagowych), np. kwasu fosforowego [opis patentowy patent USA nr 5.753.032] lub soli kwasu nieorganicznego lub ich mieszaninę oraz katalitycznej ilości heksafluorokrzemianu [opis patentowy USA nr 5753031],
Znane są także chemiczne metody nie niszczące struktury włóknistej azbestu. Do tego celu wykorzystywana jest przykładowo reakcja polimeryzacji eugenolu polegająca na dodaniu roztworu nadtlenku wodoru do zawiesiny krokidolitu w wodnym roztworze eugenolu. Po zakończeniu procesu włókna azbestu krokidolitowego zawarte są w matrycy polimerowej, a otrzymany produkt jest materiałem stałym. Na gładkiej, wypolerowanej powierzchni trudno zaobserwować pojedyncze włókna uwięzione w matrycy polimerowej. Widoczne są dopiero przy dużych powiększeniach [Tomatis M., Fubini B. Fenoglio I., Spontaneous polymerisation on amphibole asbestos: relevance to asbestos removal, Chemical Communications, no. 21, pp. 2182-2183, (2001)].
Inne rozwiązanie znane z opisu patentowego USA nr 4401636 polega na pokryciu włókien azbestu metaliczną micelą powstającą w wyniku kontaktu włókien minerału azbestowego z solami opartymi na schemacie metal - silna zasada - słaby kwas lub metal - słaba zasada - silny kwas. Metal wybierany jest z grupy składającej się z następujących metali: Mn, Cr, Co, Fe, Cu i Al oraz mieszaniny tych metali. Produkty reakcji włókien azbestu z tymi solami nie są tak niebezpieczne dla żywych komórek jak sam azbest. Praktycznie posiadają takie same właściwości co włókna azbestu, dzięki czemu mogą zastępować azbest w wielu jego technologicznych zastosowaniach.
Z dotychczas znanego stanu techniki wynika, że unieszkodliwianie azbestu poprzez jego ługowanie kwasami mineralnymi wymaga stosowania wysokich stężeń kwasów i/lub podwyższonych temperatur reakcji oraz dokładnego rozdrobnienia ługowanego materiału. Dużym problemem są także trudności techniczne wynikające z tworzących się w rekcji nierozpuszczalnych osadów, a szczególnie żelu krzemionkowego, który bardzo utrudnia dalsze rozdzielenie produktów powstałych w mieszaninie poreakcyjnej i ewentualne ich wykorzystanie.
Sposób według wynalazku polega na tym, że surowy azbest chryzotylowy i/lub produkt zawierający azbest chryzotylowy zalewa się kwasem mineralnym, takim jak kwas siarkowy (VI), kwas azotowy (V) lub kwas fosforowy (V) o stężeniu 10 do 35%, korzystnie 15 do 25%, w takiej ilości, aby stosunek molowy kwasu do magnezu zawartego w azbeście wynosił 2:1 do 10:1, korzystnie 5:1, po czym mieszając co kilka godzin mieszaninę pozostawia się na 48 do 240 godzin, korzystnie 72 do 120 godzin, w temperaturze 15 do 50°C, korzystnie 25 do 40°C. Unieszkodliwione włókna z mieszaniny poreakcyjnej wyodrębnia się w znany sposób przez przesączenie przez szerokoporowatą tkaninę filtracyjną.
Nieoczekiwanie okazało się, że w stosunkowo łagodnych warunkach możliwe jest przekształcenie odpadów azbestu, szczególnie z tak zwanych wyrobów „miękkich” uważanych za szczególnie szkodliwe, w materiał bezazbestowy zachowując jego włóknistą strukturę i większość korzystnych właściwości.
Sposób według wynalazku polega na całkowitym wyługowaniu magnezu bez niszczenia włóknistej warstwy krzemionkowej za pomocą rozcieńczonych kwasów mineralnych w temperaturze zbliżonej do pokojowej. Metoda nie wymaga intensywnego mieszania reagentów ani dokładnego rozdrabiania unieszkodliwianych wyrobów azbestowych. Włóknista struktura pozostałości po wyługowaniu magnezu znacznie ułatwia procesy sączenia i przemywania. Otrzymany materiał, w porównaniu z wyjściowym azbestem, charakteryzuje się wysoką powierzchnią właściwą, wyższą stabilnością termiczną, niższym ciężarem nasypowym i gęstością objętościową. Ługi poreakcyjne oraz popłuczyny zawierają głównie rozpuszczalne sole magnezu ze stosunkowo niewielkimi ilościami soli wapnia i żelaza.
Badania otrzymanego zgodnie z wynalazkiem produktu metodą dyfraktometryczną (XRD) nie wykazały sygnałów dyfrakcyjnych charakterystycznych dla chryzotylu (12,5° i 25° kąta 2Θ). Wykonano także badania metodą mikroskopii optycznej w świetle spolaryzowanym, które wykazały, że otrzymany materiał nie wykazuje żadnych właściwości optycznych charakterystycznych dla chryzotylu, co pozwala na wykluczenie obecności włókien chryzotylowych w otrzymanym produkcie.
W odróżnieniu od innych znanych metod unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego, w sposobie wg wynalazku do dalszego praktycznie całkowitego wykorzystania nadaje się zarówno włóknista pozostałość jak i roztwór poreakcyjny zawierający rozpuszczalne sole magnezu.
PL 230 812 Β1
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.
Przykład I
Do kolby zawierającej 1,0 g surowego, technicznego azbestu chryzotylowego dodano 23,2 cm3 roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 25%, co odpowiada około 10-krotnemu nadmiarowi kwasu w stosunku do stechiometrycznej ilości niezbędnej do całkowitego rozpuszczenia magnezu zawartego w chryzotylu. Mieszaninę pozostawiono w temperaturze 25 +/- 5°C mieszając co kilka godzin zawartość kolby. Po 96 godzinach zawartość kolby przesączono przez szerokoporowatą tkaninę filtracyjną i przemyto wodą destylowaną do całkowicie obojętnego odczynu przesączu. Po wysuszeniu osadu otrzymano 0,6 g białego, włóknistego materiału zawierającego 0,01% magnezu. Badania metodą dyfraktometryczną (XRD) nie wykazały sygnałów dyfrakcyjnych charakterystycznych dla chryzotylu (przy 12,5° i 25° kąta 2Θ). Wykonano także badania metodą mikroskopii optycznej w świetle spolaryzowanym, które wykazały, że otrzymany materiał nie wykazuje żadnych właściwości optycznych charakterystycznych dla chryzotylu, co pozwala na wykluczenie obecności włókien chryzotylowych w otrzymanym produkcie. Nie stwierdzono także włókien azbestowych w przesączu zawierającym głównie rozpuszczalne sole magnezu.
Przykład II
W kolbie umieszczono ok. 1 g azbestu chryzotylowego w postaci sznura azbestowego, bez dodatkowego rozdrabniania. Następnie zalano 25,6 cm3 roztworu kwasu azotowego (V) o stężeniu 35% (ok. 10-krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu). Po 256 godzinach w temperaturze 20 +/- 5°C, w trakcie których kilkakrotnie zawartość kolby delikatnie mieszano, zawartość kolby przesączono, przemyto i wysuszono analogicznie jak w przykładzie I. Otrzymano ok. 0,4 g białego, włóknistego materiału. Zarówno w pozostałości po reakcji jak i przesączu, nie stwierdzono, metodami jak w przykładzie I, śladów obecności azbestu chryzotylowego.
Przykład III
Analogicznie jak w przykładzie I, wykonano unieszkodliwienie azbestu chryzotylowego w postaci tektury (bez spoiwa) stosując roztwór kwasu fosforowego (V) o stężeniu 20% (ok. 10-krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu). Po 168 godzinach otrzymano ok. 0,6 g włóknistego materiału nie wykazującego żadnych właściwości azbestu. Także w przesączu nie stwierdzono obecności włókien azbestu.
Przykład IV
Analogicznie jak w przykładzie I wykonano unieszkodliwienie azbestu stosując 29 cm3 10% kwasu siarkowego (VI) (ok. 5-krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu) oraz temperaturę reakcji 50 +/- 5°C. Po ok. 96 godzinach otrzymano ok. 0,5 g włóknistego materiału. Zarówno w nim jak i przesączu, nie stwierdzono, metodami jak w przykładzie I, śladów obecności azbestu chryzotylowego.
Przykład V
Analogicznie jak w przykładzie I wykonano unieszkodliwienie azbestu stosując roztwór 25% kwasu siarkowego (VI) w ilości stanowiącej ok. 5-krotny nadmiar kwasu w stosunku do magnezu oraz temperaturę reakcji 50 +/- 5°C. Po ok. 48 godzinach otrzymano ok. 0,55 g włóknistego materiału. Zarówno w nim jak i przesączu, nie stwierdzono, metodami jak w przykładzie I, śladów obecności azbestu chryzotylowego.
Przykład VI
W 50-litrowym reaktorze z ogrzewanym płaszczem wodnym umieszczono 1 kg wyrobów z azbestu chryzotylowego w postaci sznurów azbestowych, fragmentów kocy gaśniczych, tkanin azbestowych oraz tektury uszczelkowej, nie zawierających żadnych środków wiążących w postaci cementu, klejów itp. Wyroby azbestowe nie były dodatkowo wstępnie rozdrabniane a jedynie poddane fragmentacji umożliwiającej umieszczenie w reaktorze. Następnie do reaktora dodano roztwór otrzymany przez zmieszanie 22 litrów wody destylowanej oraz 6 litrów stężonego 95% kwasu siarkowego, tak aby cały azbest był zanurzony, a stężenie kwasu wynosiło ok. 30%. Zawartość reaktora utrzymywano w temp. 45 +/- 5°C przez cztery doby, co kilka godzin powoli mieszając przez kilka minut. Następnie zawartość reaktora przesączono na sicie o średnicy oczek ok. 1 mm i przemywano wodą aż do praktycznie całkowitego wypłukania jonów siarczanowych. Pozostałość na sicie wysuszono otrzymując ok. 0,6 kg włóknistego materiału, w którym nie stwierdzono obecności włókien azbestowych. W roztworze po sączeniu stwierdzono zawartość magnezu w ilości całkowicie odpowiadającej zawartości magnezu w materiale azbestowym stanowiącym wsad do reaktora oraz całkowity brak włókien azbestowych.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego przez działanie na jego włókna kwasem mineralnym, znamienny tym, że surowy azbest chryzotylowy i/lub produkt zawierający azbest chryzotylowy zalano kwasem mineralnym, takim jak kwas siarkowy (VI), kwas azotowy (V) lub kwas fosforowy (V), o stężeniu 10 do 35%, korzystnie 15 do 25%, w takiej ilości, aby stosunek molowy kwasu do magnezu zawartego w azbeście wynosił od 2:1 do 10:1, korzystnie 5:1, następnie mieszając co kilka godzin, mieszaninę pozostawiono na 48 do 240 godzin, korzystnie 72 do 120 godzin, w temperaturze 15 do 50°C, korzystnie 25 do 40°C, po czym z mieszaniny poreakcyjnej w znany sposób wyodrębniono unieszkodliwienie włókna oraz niezawierający włókien azbestowych roztwór soli magnezu.
PL411239A 2015-02-11 2015-02-11 Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego PL230812B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411239A PL230812B1 (pl) 2015-02-11 2015-02-11 Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411239A PL230812B1 (pl) 2015-02-11 2015-02-11 Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL411239A1 PL411239A1 (pl) 2016-08-16
PL230812B1 true PL230812B1 (pl) 2018-12-31

Family

ID=56617447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL411239A PL230812B1 (pl) 2015-02-11 2015-02-11 Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL230812B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL411239A1 (pl) 2016-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
El-Eswed et al. Efficiency and mechanism of stabilization/solidification of Pb (II), Cd (II), Cu (II), Th (IV) and U (VI) in metakaolin based geopolymers
US20080146860A1 (en) Treatment of hazardous waste material
KR101222652B1 (ko) 초음파를 이용한 레드머드로부터의 금속이온 추출 방법
Pawełczyk et al. Chemical elimination of the harmful properties of asbestos from military facilities
KR101515151B1 (ko) 수처리제 및 그 제조방법
Lu et al. Solid-phase oxalic acid leaching of natural red palygorskite-rich clay: A solvent-free way to change color and properties
Wang et al. On the Mechanism of Sodic Removal from Bauxite Residue and Bauxite Desilication Products (BDP) Using Acetic Acid: Wang, Nguyen, Peng, and Huang
PL230812B1 (pl) Sposób unieszkodliwiania azbestu chryzotylowego
KR102263613B1 (ko) 물리화학적 처리법에 의한 석면 무해화 방법
KR101097394B1 (ko) 산성 유해가스 제거용 정화제 및 그 제조 방법
RU2535254C1 (ru) Способ комплексной переработки серпентин-хромитового рудного сырья
KR101722308B1 (ko) 특정 유해 물질의 불용화재, 이를 이용한 특정 유해 물질의 불용화 방법 및 토양의 개량방법
JP2013513540A (ja) 石綿廃棄物を用いた軽量建設資材の製造方法
KR101755124B1 (ko) 석면 함유 재료의 무해화 방법
Parlikar et al. Technological options for effective utilization of bauxite residue (Red mud)—a review
JP2010234177A (ja) アスベスト無害処理中和濾液の利用方法
JP2010234178A (ja) アスベスト含有廃材の処理方法
Łach et al. The use of geopolymers for the disposal of asbestos-containing materials
AT512693B1 (de) Verfahren zur Inertisierung von Schwermetallen, Chloriden und anderen Salzbildnern sowie löslichen Feststoffen und metallischen Kontaminationen
PL230811B1 (pl) Sposób otrzymywania rozpuszczalnych soli magnezu
KR101097889B1 (ko) 연소재를 이용한 무기성 흡착제 제조 및 그 제조방법
US10384089B2 (en) Process for the disposal of acid wastes combining them with asbestos containing materials and/or concrete
KR20150061450A (ko) 상온 재결정화 방법을 이용한 석면의 무해화 방법
JP2008272531A (ja) フッ化物汚泥と廃棄アスベストの処理方法
JPH01246123A (ja) 合成カオリナイト繊維状集合体およびその製造法