RU2294904C2 - Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов - Google Patents
Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294904C2 RU2294904C2 RU2005114944A RU2005114944A RU2294904C2 RU 2294904 C2 RU2294904 C2 RU 2294904C2 RU 2005114944 A RU2005114944 A RU 2005114944A RU 2005114944 A RU2005114944 A RU 2005114944A RU 2294904 C2 RU2294904 C2 RU 2294904C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- ash
- powder
- mass
- additive
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 title abstract 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 title abstract 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 9
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims description 2
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 7
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 5
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 abstract 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 abstract 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 abstract 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 33
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 2
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical group 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-NJFSPNSNSA-N lead-209 Chemical compound [209Pb] WABPQHHGFIMREM-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам утилизации бытовых и промышленных отходов. Технический результат: улучшение параметров (экологических, экономических и технических) процесса переработки золы и соответствующих свойств конечного продукта. Способ обеззараживания и утилизации летучей золы, образующейся при сжигании и газификации отходов, посредством перевода ее в гранулированную форму, включает смешивание 60÷70 вес.% летучей золы, первого аддитива в виде 0÷15 вес.% алюмосиликатного компонента, второго аддитива в виде 15÷5 вес.% сухого или пастообразного органического топлива и третьего аддитива в виде 0÷10 вес.% хлористых солей, добавление к сухой смеси 10-20 вес.% воды с последующим формированием гранул, их сушку и термообработку в одну стадию путем нагрева до температуры ≥700°С в течение 10÷30 мин. В качестве алюмосиликатного компонента используют порошок, полученный из природной глины различной морфологии или порошок, полученный из отходов строительных материалов, или их смеси, а в качестве хлористых солей - порошок или концентрированный раствор KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2 или порошок или концентрированный раствор промышленных отходов, содержащих KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2, или смесь таких порошков или растворов. 8 з.п. ф-лы, 4 табл.
Description
Изобретение относится к способам утилизации бытовых и промышленных отходов.
Из уровня техники известен процесс инертизации летучей и фильтровой золы по патенту Австрии №1143/2001 (1), выбранный в качестве наиболее близкого аналога, представляющий собой метод эффективной инертизации токсичного материала - летучей золы мусоросжигателей, путем преобразования этой золы в гранулированный материал в форме стеклокерамических гранул. Степень выноса в водный раствор (вымывания) основного токсичного компонента золы - тяжелых металлов, из этих гранул сильно уменьшена за счет превращения содержащих тяжелые металлы соединений из водорастворимой формы (например, хлоридов, других солей и некоторых окислов) в более водоупорные формы (как например, алюмосиликаты и другие нерастворимые или малорастворимые соединения). Растворимость большинства соединений тяжелых металлов в продукте, полученном из золы по методу наиболее близкого аналога, значительно ниже требований для нетоксичных (инертных) материалов.
Описанный в (1) процесс оказался более привлекательным экономически, чем другие известные процессы, связанные с прямой переплавкой золы, приводящие к экологически безопасному продукту, но довольно дорогостоящие. Издержки на переработку по процессу (1) колеблются от 90 до 100 евро за тонну золы, а затраты на прямую переплавку - между 200 и 300 евро за тонну переработанной золы.
Кроме того, процесс (1) с экологической точки зрения превосходит такие методы как прямое захоронение золы на полигонах и ее отверждение в цементе. Эти два последних метода, часто используемые прежде, оказались экологически небезопасными и таким образом в последнее время были законодательно запрещены во многих странах.
Тем не менее, законодательство по окружающей среде в таких странах как Австрия и Швейцария требует, чтобы не только степень вымывания тяжелых металлов (ЭЛЮАТ параметры), но также внутреннее содержание (концентрация) тяжелых металлов в золе (или продуктах ее переработки), находились ниже очень строгих пределов. Процесс (1) не обеспечивает уменьшения концентрации тяжелых металлов в изготовленных гранулах до необходимых уровней.
| Таблица 1. Параметры типичной смешанной золы, взятой с городского МСЗ и гранул, полученных из нее по методу (1) |
||||
| Тяжелый металл |
ЭЛЮАТ для инертного материала (мг/л) | ЭЛЮАТ для гранул (мг/л) |
Содержание ТМ для инертного материала (мг/кг) | Содержание ТМ для гранул (мг/кг) |
| Cu | 2.0 | 0.9 | 500 | 603 |
| Zn | 10.0 | 10.0 | 1.000 | 1.460 |
| Pb | 1.0 | 0.01 | 500 | 2.200 |
| Cd | 0.1 | 0.1 | 10 | 23 |
Между тем, запрещение отверждения золы в цемент и ее прямого захоронения на полигонах, с одной стороны, и высокие издержки на переплавку золы - с другой, заставили многие компании, связанные с переработкой отходов от мусоросжигания, искать компромиссное решение, в частности - захоронение золы в отработанных соляных шахтах и других подобных подземных полостях, при этом золу перед захоронением предварительно связывают в цементные блоки. Этот метод, несмотря на многие противоречия, оказался экономически привлекательной альтернативой (производители золы платят от 70 до 90 евро за тонну захороненной золы) и стал довольно популярным в некоторых европейских странах, например - Германии, Австрии и Швейцарии.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение недостатков известных способов утилизации золы за счет повышения качества ее переработки посредством извлечения части тяжелых металлов из золы в процессе переработки и обеспечения инертизации оставшейся части в керамической матрице гранул, уменьшения удельного веса гранул на 20-30%, для удобства дальнейшего использования гранул, например - как компонента стройматериалов, а также уменьшения издержек переработки золы до конкурентоспособного уровня ниже 70-90 евро за тонну переработанной золы.
Поставленный технический результат в заявленном способе обеззараживания и утилизации летучей золы, образующейся при сжигании и газификации отходов, достигается посредством перевода золы в гранулированную форму, смешиванием 60÷70 вес % летучей золы, первого аддитива в виде 0÷15 вес.% алюмосиликатного компонента, второго аддитива в виде 15÷5 вес.% сухого или пастообразного органического топлива и третьего аддитива в виде 0÷10 вес % хлористых солей, добавлением к сухой смеси 10÷20 вес.% воды с последующим формированием гранул, их сушкой и термообработкой в одну стадию путем нагрева до температуры ≥700°С в течение 10÷30 мин, при этом в качестве алюмосиликатного компонента используют порошок, полученный из природной глины различной морфологии или порошок, полученный из отходов строительных материалов или их смеси, а в качестве хлористых солей - порошок или концентрированный раствор KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2 или порошок или концентрированный раствор промышленных отходов, содержащих KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2 или смесь таких порошков или растворов.
Частные варианты реализации способа включают использование в качестве летучей золы золы от сжигания осадков сооружений водоочистки муниципальных или сельскохозяйственных сточных вод или твердых бытовых отходов или проблемного мусора или их смесей; в качестве органического топлива порошка размола низкокалорийных природных топлив или гранулята или шлама органических отходов или их смесей. Смешивание золы и аддитивов при реализации способа возможно производить в произвольном порядке, например при температуре окружающей среды 15÷50°С, а размер формируемых гранул определяется их потенциальным применением. При реализации способа возможна также дополнительная сушка гранул непосредственно перед термообработкой до остаточной влажности 1÷5%, сам процесс термообработки может дополнительно включать выдержку при температуре нагрева (т.е. при ≥700°С) до полного выгорания органического топлива, а после термообработки возможно дополнительное охлаждение гранул в режимах, обеспечивающих прочность конечного продукта.
В качестве конкретного примера реализации способа приведем данные полупромышленных испытаний (т.е. на больших количествах гранулята, соответствующих производительности до 150 кг готового продукта в час), выполненных на многоподовой печи прямого (газового) нагрева фирмы Schafer GmbH во Франкфурте. Измерительный цикл продолжался 5 рабочих дней и включал в себя как контроль непосредственно над заявленным процессом (измерялись температура газа-нагревателя и температура гранулята на восьми подах печи, вынос пылевого и газового компонентов из нагреваемого гранулята на каждой стадии, сопровождающийся удалением части тяжелых металлов и пр.), так и контроль за параметрами входного материала (т.н. «зеленых», т.е. не обработанных термически гранул), параметрами гранулята на промежуточных стадиях (часть гранул извлекалась из промежуточных подов), и наконец - параметрами конечного продукта.
В связи с высокой стоимостью полупромышленных испытаний им предшествовали многочисленные тесты на принадлежащем заявителю оборудовании с использованием вращающихся печей прямого и косвенного нагрева производительностью 10 и 100 кг/час. Во время этих тестов были конкретизированы типы и соотношения компонентов для приготовления гранулята, режимы сушки и термообработки во время полупромышленных испытаний в полном соответствии с заявленным объемом правовой охраны.
Таким образом, на полупромышленных испытаниях проводилось изготовление гранулята в соответствии с формулой заявки и со следующими начальными параметрами:
тест 1 - без органического компонента (сравнительный): золы от сжигания ила водоочистки Венской теплоцентрали 70%, глины месторождения Aspang 20%, хлористого компонента MgCl2 - 10%;
тест 2 - с органическим компонентом: золы от сжигания ила водоочистки ВТЦ 70%, глины месторождения Aspang 5%, хлористого компонента MgCl2 - 10%, органического компонента - осушенного ила водоочистки - 15%. В обоих случаях все доли даны в сухом весе того или иного вещества;
газовое дутье в печи осуществлялось для подогрева материала, расположенного в подах 2, 4, 6. Интенсивность подачи газа рассчитывалась на создание температуры инертного материала (гранулята согласно тесту 1) в подах 2-6 на уровне 800°С. Находящиеся на поде 1 гранулы прогревались теплом от нижерасположенных подов до температуры около 160°С. Поды 7 и 8 использовались для постепенного охлаждения гранул;
в связи с развитием экзотермических процессов в гранулах согласно тесту 2, подача газа на под 6 была сокращена на 50%, что создавало заранее экономию расхода топлива 16% по сравнению с тестом 1;
суммарное время нахождения гранул на подах с 2 по 6 составляло 30 минут.
Каждый из тестов проводился 10 часов, в течение которого через печь пропускалось около одной тонны материала. Параметры процесса и параметры гранулята измерялись многократно, так что приводимые ниже данные соответствуют статистически средним значениям.
Из общего объема полученных данных наибольший интерес представляют следующие, полученные на различных подах многоподовой печи.
| Номер пода | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Средняя | ||||||
| температура материала, °С (тест 1) | 520 | 730 | 800 | 828 | 848 | 836 |
| Средняя | ||||||
| температура материала, °С (тест 2) | 660 | 833 | 949 | 900 | 800 | 833 |
Тесту 1 соответствует испытание гранул без органического компонента, тесту на материале 2 - испытание гранул с органическим компонентом. Еще раз напоминаем, что подача газа на под 6 в течение теста 2 была сокращена на 50%.
Общее замечание по полученным данным касательно теста 1:
превышение температуры на поде 6 свыше установленного значения 800°С в соответствующем тесте было связано, по-видимому, с неравномерным распределением газового нагрева по поверхности пода. Гранулы на поде 5 в этом случае также прогревались чуть сильнее за счет конвекции, а на поде 7 - постепенно остывали.
Вместе с тем, наиболее важным результатом явилось то, что для теста 2 (материал с органикой) на подах 2-5 температура гранул на 70-100°С превышала соответствующие показатели теста 1. Этот результат однозначно связан с заявленным эффектом дополнительного прогрева гранул за счет тепла, выделяемого при горении органического компонента, возгорание которого наступает сразу при входе гранул на под 2. Кроме того, температура гранул на подах 4-6 поддерживалась в рамках не ниже расчетной величины 800°С, несмотря на то, что подача газа на под 6 была уменьшена вдвое. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что на поде 6 (т.е. через 20-25 минут после начала нагрева) процессы горения органического компонента в основном завершались.
Ответ на вопрос, каким же образом влияет заявленный процесс на параметры обработанных согласно этому процессу гранул ясен из следующей таблицы содержания тяжелых металлов (в мг/кг сухого веса) в исходных и обработанных гранулах, а также коэффициенты К отгонки этих металлов (в %) и степень их вымывания в тесте 2 (мг/л).
| Металл | Тест 1 начало | Тест 1 конечн. | К1 | Тест 2 начало | Тест 2 конечн. | К2 | ЭЛЮАТ Тест 2 |
| Цинк | 1649 | 1103 | 34 | 1700 | 990 | 44 | 0,6 |
| Медь | 453 | 348 | 24 | 484 | 314 | 35 | 0,05 |
| Свинец | 209 | 30 | 86 | 230 | 35 | 85 | 0,005 |
| Кадмий | 3,0 | 1,1 | 66 | 3,2 | 0,8 | 75 | 0,008 |
Приведенные данные полностью доказывают эффективность заявленного процесса - экономия топлива, как сказано выше, составила 16%, а коэффициенты отгонки тяжелых металлов (т.е. выведенная из гранулята доля соответствующего тяжелого металла в процентах, по сравнению с исходным содержанием) увеличиваются по сравнению с опорным тестом 1 примерно на 10% для всех металлов, за исключением свинца. Для свинца это непринципиально, поскольку в обоих случаях был достигнут очень высокий коэффициент извлечения этого тяжелого металла - порядка 85%. Кроме того, образование прочной стеклокерамической матрицы очень эффективно препятствует вымыванию оставшихся ТМ: показатели элюат тестов показывают, что соотношение концентрации тяжелых металлов в элюат-растворах к их концентрации в гранулах составляет 10-3-10-4.
В качестве дополнительного пояснения заметим, что некоторое превышение исходных содержаний тяжелых металлов в гранулах теста 2 неслучайно - в качестве органической добавки использовался тот самый осушенный ил водоочистки, в результате сжигания которого на печах ВТЦ и была получена зола, использованная при испытаниях. Замеченное превышение однозначно связано с внесением дополнительного количества ТМ (около 7-8% от исходного содержания в грануле за счет золы) при добавлении 15 весовых % сухого ила. При использовании других заявленных органических добавок, например торфа, исходные содержания ТМ не будут отличаться.
Раздельный анализ отходящих из печи газов и пылевой составляющей показал, что около 90% извлекаемых ТМ содержится в газовой фазе. Этим подтверждено основное назначение заявленного процесса - инициирование ряда химических и физических процессов, приводящих к частичному испарению тяжелых металлов из гранул и к созданию в каждой грануле стеклокерамической матрицы, посредством чего оставшиеся в грануле тяжелые металлы запечатываются в водоупорную керамическую матрицу.
Преимущества предлагаемого способа по отношению к известным объясняются следующим.
Технологические преимущества:
при температурах выше 700°С органическое топливо, рассеянное в нагретых гранулах, поджигается и начинает гореть в условиях недостатка кислорода, что приводит к созданию внутри каждой из гранул локальной восстановительной атмосферы, посредством чего тяжелые металлы восстанавливаются из солей в основную форму металла. Кроме того, использование третьего аддитива - хлористых солей на основе KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2 приводит к тому, при температурах в заявленном диапазоне термообработки эти соли разлагаются внутри гранул, и образовавшиеся свободные атомы хлора также вступают внутри гранул в химическую реакцию с соединениями, содержащими тяжелые металлы, образуя хлориды. Пары и хлориды тяжелых металлов начинают диффундировать изнутри гранул наружу и испаряться; в преимущественно окислительных условиях вне гранул испарившиеся металлы превращаются в летучие частицы окиси и вместе с хлоридами тяжелых металлов удаляются регулируемым воздушным потоком из зоны нагрева. Горение органического топлива в гранулах увеличивает внутреннюю температуру внутри каждой гранулы и позволяет очень эффективно заменить большую часть энергии, нужной для создания керамической матрицы, которая обычно получается от внешних устройств нагрева (печей); внутренний нагрев гранулы вызывает увеличение размера внутренних пор, которые обычно создаются только как результат испарения остаточной воды и декомпозиции хлоридов. Достигаемое таким образом увеличение объема пор помогает уменьшить удельный вес гранул. Зависимость насыпного веса гранул, который при неизменном внешнем диаметре гранул однозначно связан с их пористостью, показана в следующей таблице, отражающей зависимость насыпного веса гранулята от температуры термообработки.
| Температура обработки, °С | 800 | 850 | 920 | 1000 |
| Насыпной вес (т/м3) | 0,85 | 0,8 | 0,72 | 0,62 |
Экономические преимущества:
в качестве дисперсного топлива, примешиваемого в смесь для получения «зеленых» гранул, может использоваться не только стандартный дешевый продукт, например порошкообразный бурый уголь или торф, но также и промышленные отходы, такие как древесные опилки или гранулированный ил водоочистки. Эти отходы могут собираться за определенный сборочный тариф, уменьшая общие издержки перебработки на 5-10 евро в расчете на тонну золы; горение дисперсного топлива позволяет заменить часть внешней энергии, поставляемой устройством нагрева, на внутреннюю энергию горения. Если добавить сушеный ил водоочистки в количестве 60 кг с удельной теплотворной способностью 2.9 Гкал на тонну к 940 кг смеси между сухой золой и алюмосиликатным аддитивом, это позволит высвободить около 0.170 Гкал, что составит около 50% необходимой энергии для создания керамической матрицы в гранулах. Поскольку энергопотребление составляет около 40% действующих издержек, эта мера позволяет уменьшить энергетические издержки на 20 евро за тонну переработанной золы; введение частично восстановительной атмосферы в нагретых гранулах позволяет уменьшить действующие температуры, при которых начинаются необходимые термические процессы, от 870-950°С до 700-750°С, то есть примерно на 200°С. Это вызвано тем, что многие металлы испаряются при более низких температурах, чем их окислы и многие соли. Возможность уменьшения эффективной температуры устройства нагрева примерно на 200°С позволяет сэкономить еще около 20% энергозатрат, т.е. примерно на 10 евро за тонну золы; в качестве аддитива, обогащенного кремнием и алюминием, возможно использование некоторых промышленных отходов, например перемолотых строительных отходов (кирпич+стекло), что открывает возможность дальнейшего уменьшения действующих издержек на 3-5 евро за тонну золы. В итоге уменьшение действующих издержек с 90-100 до 55-65 евро за тонну переработанной золы делают предлагаемый способ практически конкурентоспособным с основным применяемым методом - подземной техникой размещения золы.
В заключение следует отметить, что гранулы, полученные предлагаемым способам удовлетворяют законодательным требованиям как на вымываемость, так и на концентрацию тяжелых металлов. Следовательно, они могут быть переведены из класса отходов в класс продуктов и найти промышленное использование в качестве материала вторичной переработки (ресайклинга). Это избавляет операторов мусоросжигательных заводов от нынешней зависимости от экологически сомнительного подземного метода размещения токсичных зол (например, подземное расположение неостеклованных радиоактивных отходов запрещено давно директивами МАГАТЭ), и открывают возможность с прибылью возвращать часть промышленных отходов обратно в производственный цикл.
Claims (9)
1. Способ обеззараживания и утилизации летучей золы, образующейся при сжигании и газификации отходов, посредством перевода ее в гранулированную форму, включающий смешивание 60÷70 вес.% летучей золы, первого аддитива в виде 0÷15 вес.% алюмосиликатного компонента, второго аддитива в виде 15÷5 вес.% сухого или пастообразного органического топлива и третьего аддитива в виде 0÷10 вес.% хлористых солей, добавление к сухой смеси 10-20 вес.% воды с последующим формированием гранул, их сушку и термообработку в одну стадию путем нагрева до температуры ≥700°С в течение 10-30 мин, при этом в качестве алюмосиликатного компонента используют порошок, полученный из природной глины различной морфологии, или порошок, полученный из отходов строительных материалов, или их смеси, а в качестве хлористых солей - порошок или концентрированный раствор KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2, или порошок или концентрированный раствор промышленных отходов, содержащих KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2, или смесь таких порошков или растворов.
2. Способ по п.1, включающий использование в качестве летучей золы от сжигания осадков сооружений водоочистки муниципальных или сельскохозяйственных сточных вод, или твердых бытовых отходов, или проблемного мусора, или их смесей.
3. Способ по п.1, включающий использование в качестве органического топлива порошка размола низкокалорийных природных топлив, или гранулята, или шлама органических отходов, или их смесей.
4. Способ по п.1, в котором смешивание золы и аддитивов ведут в произвольном порядке.
5. Способ по п.1, в котором смешивание золы и аддитивов ведут при температуре окружающей среды 15÷50°С.
6. Способ по п.1, в котором формирование гранул ведут до достижения гранулами размеров, определяемых их потенциальным применением.
7. Способ по п.1, включающий дополнительную сушку гранул непосредственно перед термообработкой до остаточной влажности 1÷5%.
8. Способ по п.1, в котором при термообработке дополнительно проводят выдержку при температуре ≥700°С до полного выгорания органического топлива,
9. Способ по п.1, включающий дополнительное охлаждение гранул в режимах, обеспечивающих прочность конечного продукта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005114944A RU2294904C2 (ru) | 2005-05-18 | 2005-05-18 | Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005114944A RU2294904C2 (ru) | 2005-05-18 | 2005-05-18 | Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005114944A RU2005114944A (ru) | 2006-11-27 |
| RU2294904C2 true RU2294904C2 (ru) | 2007-03-10 |
Family
ID=37664149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005114944A RU2294904C2 (ru) | 2005-05-18 | 2005-05-18 | Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294904C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739241C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2020-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная компания ПЛАСТМЕТАЛЛ" | Способ обезвреживания летучей зоны, образующейся при сжигании отходов, и устройство для его осуществления |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1616871A1 (ru) * | 1988-05-18 | 1990-12-30 | Новосибирский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева | Сырьева смесь дл изготовлени керамзита |
| RU2109705C1 (ru) * | 1991-01-11 | 1998-04-27 | Майнерджи Корп. | Способ обработки зольной пыли и шлама очистки сточных вод, способ получения легкого заполнителя и легкий шарообразный пористый заполнитель |
| AT410288B (de) * | 2001-07-23 | 2003-03-25 | Ash Dec Umwelttechnologien Ges | Verfahren zur dekontamination und inertisierung von filter- und flugaschen |
| RU2001136046A (ru) * | 2001-12-26 | 2003-08-27 | Сергей Васильевич Карпов | Способ утилизации золы |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294905C2 (ru) * | 2001-12-26 | 2007-03-10 | АШ ДЕК Умвельт АГ | Способ утилизации золы |
-
2005
- 2005-05-18 RU RU2005114944A patent/RU2294904C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1616871A1 (ru) * | 1988-05-18 | 1990-12-30 | Новосибирский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева | Сырьева смесь дл изготовлени керамзита |
| RU2109705C1 (ru) * | 1991-01-11 | 1998-04-27 | Майнерджи Корп. | Способ обработки зольной пыли и шлама очистки сточных вод, способ получения легкого заполнителя и легкий шарообразный пористый заполнитель |
| AT410288B (de) * | 2001-07-23 | 2003-03-25 | Ash Dec Umwelttechnologien Ges | Verfahren zur dekontamination und inertisierung von filter- und flugaschen |
| RU2001136046A (ru) * | 2001-12-26 | 2003-08-27 | Сергей Васильевич Карпов | Способ утилизации золы |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739241C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2020-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная компания ПЛАСТМЕТАЛЛ" | Способ обезвреживания летучей зоны, образующейся при сжигании отходов, и устройство для его осуществления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005114944A (ru) | 2006-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wey et al. | Thermal treatment of the fly ash from municipal solid waste incinerator with rotary kiln | |
| CN102206091B (zh) | 一种利用污泥制作陶粒的方法 | |
| CN101531500B (zh) | 用污泥烧制陶粒的方法 | |
| CN105924220B (zh) | 化工污泥焚烧灰渣掺加复合稳定剂制备填料的工艺 | |
| Chen et al. | Analysis of heavy metals fixation and associated energy consumption during sewage sludge combustion: Bench scale and pilot test | |
| CN114517915B (zh) | 一种废物焚烧联合污泥制陶粒的系统及工艺方法 | |
| CN104402403A (zh) | 一种垃圾焚烧灰固化重金属高强陶粒的制备方法 | |
| CN103274670A (zh) | 一种轻质多孔低毒的化工污泥基填料的制备方法 | |
| EP1918031A1 (en) | Method of detoxification and utilization of fly ash | |
| RU1794061C (ru) | Способ обработки избыточного активного ила | |
| RU2294904C2 (ru) | Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов | |
| JP2014174090A (ja) | 焼却灰からの放射性セシウム除去方法 | |
| JP2013134085A (ja) | 放射性セシウムの酸化物を含有する灰の処理方法 | |
| JP5319254B2 (ja) | 汚泥造粒品の焼成方法及びその使用方法 | |
| RU2532198C1 (ru) | Способ получения фосфорсодержащего удобрения из илового осадка городских водоочистных сооружений и удобрение, полученное таким способом | |
| JPH08176567A (ja) | 廃棄物から固形燃料を製造する方法及びその固形燃料の利用方法 | |
| RU2294905C2 (ru) | Способ утилизации золы | |
| RU2134288C1 (ru) | Способ получения твердого топлива | |
| CN108117375A (zh) | 一种飞灰-黄河泥砂建筑陶粒及其制备方法 | |
| CN108947168A (zh) | 一种高炉处理城市污泥的方法 | |
| JP2000034179A (ja) | 保水性粒状焼結体の製造方法 | |
| KR20110091169A (ko) | 플라이 애쉬와 정수슬러지를 이용한 시멘트의 제조방법 | |
| KR100984065B1 (ko) | 천연복합재료를 이용한 수질 개선제의 제조방법 및 제조장치 | |
| KR100592918B1 (ko) | 하수슬러지 또는 음식물 폐기물의 탄화숯을 포함하는탄화숯 연료탄 및 그 제조방법 | |
| KR100687627B1 (ko) | 하수 슬러지의 고화 처리방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120427 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140519 |