CZ295483B6

CZ295483B6 - Způsob inertizace popílku

Info

Publication number: CZ295483B6
Application number: CZ19982760A
Authority: CZ
Inventors: René Derie
Original assignee: Solvay (Societe Anonyme)
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2005-08-17
Also published as: AU1875097A; MX9807043A; RO120063B1; PL186969B1; NO320959B1; BG102729A; CN1096435C; SK119998A3; ATE188683T1; BR9707879A; EP0883585B1; DE69701128D1; ES2143849T3; US6132355A; EA199800769A1; CN1275965A; CA2247093A1; KR19990087277A; AU711292B2; AR006019A1

Abstract

Předmětem vynálezu je způsob inertizace popílku obsahujícího těžké kovy a kovový hliník, zejména popílku z kouřových plynů pocházejících ze spaloven městských odpadů, jehož podstata spočívá v tom, že se k popílku přidá reakční činidlo zvolené z množiny, zahrnující kyselinu fosforečnou a fosforečnany alkalických kovů, načež se získaná fosforečná směs smísí s vodou a hydraulickým pojivem k vytvoření hydraulické malty, která se podrobí procesu tuhnutí a tvrdnutí.ŕ

Description

Způsob inertizace popílku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu inertizace popílku, především popílku z kouřových plynů městských spaloven.

Dosavadní stav techniky

Městské spalovny (sloužící na odstraňování odpadů z domácnosti a/nebo nemocnic) produkují mnohdy významné objemy popílku. Mineralogické složení tohoto popílku se jen velmi málo mění bez ohledu na jeho původ. Obecně se v něm nacházejí, i když v množstvích, která se mohou měnit, viz dále, chloridy alkalických kovů (NaCl a KC1), anhydrit, křemen, vitrifíkované hlinitokřemičitany, další oxidovaná a chemicky relativně inertní rezidua (mezi nimi SnO2), těžké kovy (zejména zinek, olovo, kadmium, rtuť a chrom), chlorované organické deriváty a nespálené složky. Mezi nespálenými složkami se často nachází kovový hliník.

Přítomnost vodou rozpustných látek, těžkých kovů a toxických organických látek (dioxiny, furany) může přinášet problémy při ukládání tohoto popílku a plyne z ní nutnost jej podrobit předběžné proceduře inertizace, jejímž cílem je přeměnit popílek do formy, která neovlivňuje životní prostředí.

Byly navrženy různé způsoby provádění uvedené inertizace popílku městských spaloven, které jsou zaměřeny na stabilizaci těžkých kovů v nich obsažených, zejména olova a kadmia. Podle těchto způsobů (patent Spojených států US-A-4 737 356) se na popílek působí ve vodě rozpustným fosforečnanem a vápnem takovým způsobem, aby došlo k insolubilizaci iontů těžkých kovů ve formě fosforečnanů kovů. Podle příbuzného způsobu (přihláška evropského patentu EP-A568 903) se na popílek působí vodou a fosforečnanovými ionty tak, aby se pH upravilo na úroveň 6,9 a insolubilizovaly se těžké kovy ve formě fosforečnanů kovů, přičemž přebytečné fosforečnanové ionty jsou vázány ionty trojmocného hliníku nebo železa a reakční prostředí se alkalizuje pomocí páleného vápna CaO. Podle přihlášky evropského patentu EP-A-534 231 je popílek získaný ze způsobu čištění kyselých kouřových plynů vápnem prostě kalcinován při vysoké teplotě (mezi 375 a 800 °C).

Při postupu podle právě popsaných způsobů jsou inertní produkty získávány ve formě prášků, což může způsobovat problémy při jejich zpracování a uskladňování. Jeden ze způsobů, jak překonat tento problém, spočívá v přimíšení popílku do hydraulické malty, se kterou vytvářejí pevné inertní bloky. Ve známém způsobu, určeném pro tento účel a zaměřeném na inertizaci kalů, kontaminovaných těžkými kovy, se kaly smísí s portlandským cementem a popílkem tak, že vytvoří pevný, kompaktní a inertní blok (Roy A. Heaton, H. C., Cartledge, F. K. a Tittlebaum, Μ. E. „Solidification/Stabilization of a Heavy Metal Sludge by Portland Cement/Fly Ash Binding Mixture“ - Hazardous Waste & Hazardous Materials, svazek 8, č. 1, 1991, str. 33-41). Aplikace tohoto známého způsobu inertizace popílku z kouřových plynů, vytvořených spalováním městských odpadů, však není plně uspokojivá. Získané bloky jsou v tomto případě expandovány přítomností více plynných složek, což podstatným způsobem zvýší jejich objem a prostor, kteiý zaujímají a činí je křehkými a málo odolnými v tlaku.

Předložený vynález si klade za cíl odstranit výše uvedené nevýhody známých způsobů tím, že podá způsob, ve kterém je prováděna účinná inertizace popílku obsahujících těžké kovy a nespálený kovový hliník vytvořením kompaktních pevných bloků, které mají dobré mechanické vlastnosti. Vynález si klade zejména za cíl poskytnout způsob, kteiý dovoluje odstranit popílek z kouřových plynů městských spaloven ve formě kompaktních a neexpandovaných bloků, které

-1 CZ 295483 B6 mají dobrou pevnost v tlaku a vyhovují normalizovaným testům na toxicitu, zejména testu TCLP („Toxicity Characteristic Leaching Proceduře“, USA).

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob inertizace popílku obsahujícího těžké kovy a kovový hliník, zejména popílku z kouřových plynů pocházejících ze spaloven městských odpadů, jehož podstata spočívá v tom, že se k popílku přidá reakční činidlo zvolené z množiny, zahrnující kyselinu fosforečnou a fosforečnany alkalických kovů, načež se získaná fosforečná směs smísí s vodou a hydraulickým pojivém k vytvoření hydraulické malty, která se podrobí procesu tuhnutí a tvrdnutí.

Výhodně je reakčním činidlem hexametafosforečnan sodný. Výhodně je hydraulické pojivo zvoleno z množiny, zahrnující portlandský cement a slínek portlandského cementu. Výhodně se reakční činidlo použije ve hmotnostním množství 5 až 25 %, výhodně v množství 8 až 15 %, vztaženo na hmotnost popílku. Výhodně se hydraulické pojivo použije ve hmotnostním množství 10 až 100 %, výhodně v množství 20 až 50 % a výhodněji v množství 25 až 40 %, vztaženo na hmotnost popílku. Tuhnutí a tvrdnutí vytvořené hydraulické malty se provádí v atmosféře nasycené vodní parou. Výhodně se k vodě, určené k vytvoření hydraulické malty, přidá přísada zvolená z množiny, zahrnující železo, mangan, sloučeniny dvojmocného železa, sloučeniny dvojmocného manganu a redukční soli alkalických kovů, ve hmotnostním množství 0,3 až 1 %, vztaženo na hmotnost vytvořené malty. Výhodně je přísada zvolena z množiny, zahrnující síran železnatý, síran manganatý, dusitan sodný, siřičitan sodný a kovové železo. V případě, že popílek obsahuje ve vodě rozpustné sloučeniny, výhodně se před přidáním kyseliny fosforečné podrobí promývání alkalickou vodou. V případě, kdy popílek obsahuje organické látky nebo/a nespálené látky, výhodně se fosforečná směs před přidáním vody a hydraulického pojivá podrobí kalcinaci.

Pod označením těžké kovy se rozumí kovy, jejichž hustota je alespoň 5 g/cm³, stejně tak jako berylium, arsen, selen a antimon, v souladu s obecně přijímanou definicí (Heavy Metals in Wastewaters and Sludge Treatment Process; Sv. I, CRC Press, lne.; 1987; str. 2).

Ve způsobu podle vynálezu se použije reakční činidlo, zvolené ze souboru zahrnujícího kyselinu fosforečnou a fosforečnany alkalických kovů (výhodně sodíku). Pro použití ve způsobu podle vynálezu dobře vyhovují kyselina ortofosforečná a hexametafosforečnan sodný.

Přidání výše uvedeného reakčního činidla k popílku je třeba provádět v přítomnosti dostatečného množství vody, aby se dosáhlo prostým mícháním lychlého vytvoření homogenní reakční směsi. Aniž by bylo třeba zabíhat do teoretického zdůvodňování, vynálezce je názoru, že jednu z obtíží, ke kterým docházelo při provádění způsobů podle dosavadního stavu techniky, určených pro odstraňování popílku z městských spaloven v hydraulických maltách, způsobovala zejména přítomnost kovového hliníku v popílku. Ve způsobu podle předloženého vynálezu má výše uvedené reakční činidlo za cíl přeměnit kovový hliník na fosforečnan hlinitý. Množství reakčního činidla, které je třeba použít při způsobu podle vynálezu tedy závisí na mineralogickém složení popílku a především na obsahu kovového hliníku a těžkých kovů a je třeba jej určit v každém konkrétním případě rutinní laboratorní analýzou. V praxi dobře vyhovují hmotnostní poměry výše uvedeného reakčního činidla vzhledem k hmotnosti popílku v rozmezí od 5 do 25 % (výhodně od 8 do 15 %).

Voda a hydraulické pojivo musí být použity v množství, které umožní vytvořit s fosforečnou směsí hydraulickou maltu. Je důležité, aby bylo dosaženo účinného smíchání fosforečné směsi s vodou a hydraulickým pojivém, aby došlo k vytvoření hydraulické malty o homogenním složení. Po ukončení míchání se malta ponechá zrát, aby došlo k jejímu tuhnutí a ztvrdnutí. Předtím, než je malta ponechána tuhnout a ztvrdnout, musí být vytvarována do odpovídajícího tvaru, který umožňuje snadnou manipulaci a uskladňování, například do formy briket, bloků ve tvaru kvádru

-2CZ 295483 B6 nebo do kulovitého tvaru. Tuhnutí a ztvrdnutí mohou probíhat ve vlhké nebo suché atmosféře. Obecně k nim dochází za přítomnosti atmosférického vzduchu.

Hydraulické pojivo je výhodně zvoleno ze souboru, zahrnujícího portlandský cement a slínek portlandského cementu. I když způsob, využívající portlandského cementu dává dobré výsledky, přednost je dávána použití slínku portlandského cementu.

Množství použitého hydraulického pojivá závisí na různých parametrech, zejména na použitém pojivu, složení popílku a požadovaných vlastnostech produktu, který je výsledkem způsobu inertizace popílku, jmenovitě na jeho mechanické pevnosti a jeho chování při testech toxicity (jako je například test TCLP, uvedený výše). Při praktickém provádění se doporučuje použít hmotnostní poměr hydraulického pojivá vyšší než 10% (a výhodně vyšší než 20%) vzhledem k hmotnosti popílku. Není žádoucí, aby tento poměr hmotnosti použitého hydraulického pojivá přesáhl 100% (obecně 50%) hmotnosti popílku. Množství hydraulického pojivá vzhledem k popílku v rozmezí od 20 (výhodně 25) do 50 (výhodně 40) hmotnostních procent jsou obzvláště doporučované.

Po ukončení etapy tuhnutí a ztvrdnutí, která může trvat několik dní, se získá pevná a kompaktní hmota, která je v zásadě inertní vzhledem k atmosférickým činidlům a která vyhovuje normám toxicity, zejména normě TCLP, která byla uvedena výše. Tvar této pevné hmoty je dán tvarem, do kterého byla malta uvedena před tuhnutím a může být například zvolen ze souboru, zahrnujícího brikety nebo kulové bloky nebo bloky ve tvaru kvádru. Uvedená hmota je kompaktní, v zásadě prostá plynných příměsí a díky tomu vykazuje dobré mechanické vlastnosti, zejména tvrdost, rázovou houževnatost a odolnost proti otěru, které dovolují manipulaci a skladování bez obtíží.

V jednom z výhodných provedení způsobu podle vynálezu se tuhnutí a ztvrdnutí malty provádí ve vlhké atmosféře, výhodně v přítomnosti nasycených vodních par. Toto provedení vynálezu se ukázalo jako obzvláště výhodné v případě, že popílek obsahuje šestimocný chrom. Bylo totiž pozorováno, že při stejných ostatních podmínkách použití vlhké atmosféry významně zlepšuje inertizaci chrómu v pevné látce, získané postupem podle vynálezu.

Při postupu podle jiného provedení způsobu podle vynálezu se do vody, použité při vytváření malty, přidá přísada, zvolená ze souboru, zahrnujícího železo, mangan, sloučeniny dvojmocného železa, sloučeniny dvojmocného manganu a jejich redukční soli s alkalickými kovy (výhodně se sodíkem) v hmotnostním množství od 0,3 do 1 % hmotnosti malty. V tomto provedení způsobu vynálezu je přísada výhodně zvolená ze souboru, zahrnujícího síran železnatý, síran manganatý, dusitan sodný, siřičitan sodný a kovové železo.

Pro použití způsobu podle předloženého vynálezu není podstatný původ popílku. Vynález je nicméně obzvláště vhodný pro použití na popílek získaný z kouřových plynů městských spaloven, jako jsou spalovny domovního odpadu a spalovny nemocničních odpadů.

Popílek z kouřových plynů, vytvářených v městských spalovnách, obsahuje obvykle kromě těžkých kovů a kovového hliníku nežádoucí organické látky (obzvláště chlorované organické látky jako jsou dioxiny a furany), sloučeniny rozpustné ve vodě, jako jsou chloridy alkalických kovů a nespálené složky.

V jednom provedení způsobu podle vynálezu se v případě, kdy popílek obsahuje vodou rozpustné látky, podrobí popílek promývání alkalickou vodou před tím, než jsou k němu přidány výše uvedená reakční činidla, která jsou zvolena ze souboru, zahrnujícího kyselinu fosforečnou a fosforečnany alkalických kovů. V tomto provedení způsobu podle vynálezu je cílem promývání popílku vodou odstranění vodou rozpustných složek, především solí sodíku a draslíku (hlavně chloridu sodného, chloridu draselného a síranu sodného) a části anhydritu. Pro promývání popílku je třeba použít alkalickou vodu, aby byly insolubilizovány těžké kovy. V praxi je třeba promývání popílku (zejména pH použité vody a doba kontaktu vody a popílku) řídit tak, aby

-3 CZ 295483 B6 výsledné prostředí promývání bylo alkalické a vykazovalo výhodně hodnotu pH vyšší než 8, přičemž je doporučována hodnota alespoň rovna 9,5. Tímto způsobem se zabrání rozpuštění těžkých kovů, které zůstanou v reziduální pevné fázi získané promýváním. Je-li třeba, může se ukázat nutným přidat do promývací vody reakční činidlo, které zvýší její pH na požadovanou hodnotu. Tímto činidlem může být například vápno. Po ukončení promývání se získá vodná suspenze, která se podrobí filtraci nebo rovnocenné mechanické separaci (například usazování nebo centrifugace), aby se z ní oddělily pevné a nerozpuštěné látky, ke kterým je potom přidáno výše uvedené reakční činidlo způsobem podle vynálezu.

V dalším provedení způsobu podle předloženého vynálezu se v případě, kdy popílek obsahuje organické látky a/nebo nespálené látky, podrobí výše uvedená fosforečná směs kalcinaci před tím, než je do ní přidána voda a hydraulické pojivo. V této formě provádění způsobu podle vynálezu se kalcinace provádí v oxidační atmosféře (obecně v atmosférickém vzduchu). Kalcinace má za cíl destrukci nespálených látek a odstranění organických látek. Kalcinace se obecně provádí při teplotě vyšší než 600 °C, výhodně při teplotě alespoň 700 °C. Je výhodné vyhnout se použití příliš vysokých teplot, které mohou vést k odpaření části těžkých kovů. V praxi je kalcinační teplota výhodně nižší než 1000 °C a výhodněji nižší než 800 °C. Obzvláště jsou doporučovány teploty v rozmezí od 600 °C až 800 °C.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní ilustrován s odvoláním na jediný přiložený obrázek, který představuje schéma zařízení, určeného pro jedno provedení způsobu podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení, jehož schéma je znázorněno na přiloženém obrázku, je určeno k provádění inertizace popílku 1, obsahujícího těžké kovy, kovový hliník, vodou rozpustné sloučeniny, organické látky a nespálené složky. Zařízení zahrnuje promývací komoru 2, do které je vložen popílek 1 a voda 3. Množství vody 3, přivedené do komory 2 je řízeno tak, aby došlo k rozpuštění celého množství vodou rozpustných látek, obsažených v popílku 1, obzvláště chloridu sodného, chloridu draselného a síranu sodného. Mimoto je v komoře 2 udržována hodnota pH vyšší než 8, například v rozmezí od 9,5 do 14, aby byly insolubilizovány těžké kovy. V případě potřeby se za účelem dosažení požadované hodnoty pH do promývací vody 3 přidá kyselina chlorovodíková nebo hydroxid sodný.

Z promývací komory 2 se odebere vodná suspenze 4, která je okamžitě zpracovávána na filtru 5. Filtrát 6 se odvede a získá se filtrační koláč 7, který se převede do reakční komory 8. V reakční komoře 8 se k filtračnímu koláči 7 přidá dostatečné množství kyseliny fosforečné 9 a vody 10, aby došlo mícháním k vytvoření čerpatelné směsi 11, ve které se veškeré množství kovového hliníku, které bylo přítomno v popílku, nachází ve formě ortofosforečnanu hlinitého (nebo ve variantě je část nebo všechno množství kyseliny fosforečné nahrazeno fosforečnanem alkalického kovu, výhodně hexametafosforečnanu sodného). Cerpatelná směs se odebírá z reakční komory 2 a přivádí se do kalcinační pece 12, ve které se směs zahřívá na teplotu 700 až 800 °C po dobu, která je dostatečná pro dekompozici organických látek a destrukci nespálených složek. Kalcinovaná látka 13, vyjmutá z pece 12, je převedena do míchací komory 14, kde se k ní přidá voda 15 a hydraulické vazebné činidlo 16 (například slínek portlandského cementu) v množství, které je řízeno tak, aby mícháním s kalcinovanou látkou 13 došlo k vytvoření hydraulické malty. Hydraulická malta 17, získaná z míchací komory 14, se zpracovává v otáčejícím se bubnu 18, ve kterém se vytvaruje do formy malých kuliček 18, které jsou uchovávány po několik dní v prostoru 20, který je hermeticky uzavřen a vyplněn vzduchem, v zásadě nasyceným vodní parou při teplotě okolí zhruba 20 °C a při atmosférickém tlaku. Doba zrání v prostoru 20 se řídí tak, aby proběhlo tuhnutí a došlo k úplnému ztvrdnutí kuliček 19 malty. Po odebrání z prostoru 20, kde

-4CZ 295483 B6 zrály, se takto získají tvrdé kuličky 21, které jsou kompaktní a inertní vzhledem k okolnímu prostředí a k atmosférickým činidlům, takže mohou být přemístěny na skládku odpadových látek.

Následující příklady mají za cíl ilustrovat výhody předloženého vynálezu.

První série pokusů

V příkladech 1 až 5, jejichž popis následuje, se působí na popílek, odebraný ze spalovny domovního odpadu. Hmotnostní složení popílku je uvedeno v následující tabulce 1.

Tabulka 1

Složka	Hmotnostní obsah
SiO₂	30,6 %
Al (celkové množství)
(vyjádřeno jako AI2O3)	16,7%
kovový Al	1-10% celkového Al
CaO	22,0%
MgO	2,5%
Na	3,7%
K	2,6%
T1O2	2,4%
FeO	3,0%
Zn	1,00%
Pb	0,38%
Cu	0,10%
Cd	0,008%
Mn	0,09%
Cr (celkové množství)	0,07%
Cr (šestimocný)	13 ppm
Cl	2,2%
SO₃	9,6%
p₂o₅	1,2%
As	65 ppm
Sb	345 ppm
Hg	1,1 ppm
nespálené složky	0,4 %

-5CZ 295483 B6

Příklad 1 (podle stavu techniky)

108 g popílku bylo promýváno s 1000 ml vody. Po uplynutí 1 hodiny bylo pH reakčního pro5 středí upraveno na 10,9. Takto vytvořená vodná suspenze byla filtrována a byl odebrán filtrační koláč, kteiý byl předtím ještě promýván 100 ml vody.

K filtračnímu koláči bylo přidáno dostatečné množství vody, aby byla vytvořena zpracovatelná kaše, obsahující přibližně 40 % vody. Do takto vzniklé kaše bylo přidáno 11,8 g vodného roztoku to kyseliny fosforečné (hmotnostní koncentrace 85 %) za současného nepřetržitého míchání kaše.

Přidání kyseliny fosforečné bylo doprovázeno mírným uvolňováním tepla. Homogenní kašovitá hmota, získaná tímto způsobem, byla potom umístěna do misky ze žáruvzdorného porcelánu, která byla vložena do studené pece. Pec potom byla zahřívána tak, aby teplota postupně vystoupila na 800 °C v průběhu přibližně jedné hodiny. Tato teplota 800 °C byla potom udržována po 15 jednu hodinu a poté byla látka umístěná v peci vyjmuta z pece a byla ponechána vychladnout až na teplotu okolí.

Kalcinovaný prášek, získaný z pece, byl podroben ve stavu, ve kterém byl získán, testu toxicity podle normy TCLP uvedené výše. Za tímto účelem byly do 100 g kalcinovaného prášku přidány 20 2 litry vodného roztoku, obsahujícího 6 g kyseliny octové a 2,57 g hydroxidu sodného najeden litr. Směs byla homogenizována a potom filtrována na filtru ze skleněných vláken 0,6 až 0,8 pm a potom byl měřen obsah těžkých kovů z prášku podrobeného testu, které se nacházely ve filtrátu.

Výsledky jsou shromážděny v následující tabulce 2

Tabulka 2

Těžké kovy	Obsah (pg/l)
Ču	1000
Pb	2900
Zn	15000
Cd	300
As	500
Sb	700
Cr (šestimocný)	5100
Hg	10

Příklad 2 (podle vynálezu)

Vzorek popílku o složení, uvedeném v tabulce 1 byl zpracován stejným způsobem, jako bylo uvedeno v příkladu 1 a kalcinovaný prášek, získaný z pece a ochlazený až na teplotu okolí, byl okamžitě smíchán se slínkem portlandského cementu (v hmotnostním množství 1 hmotnostního dílu slínku na 5 hmotnostních částí kalcinovaného prášku). Do získané směsi byla přidána voda v množství 30 ml vody na 100 g uvedené směsi za míchání, kteiým bylo dosaženo homogenní 40 směsi. Tato směs byla posléze vytvarována do formy kuliček, které byly uchovávány na vzduchu po dobu 5 dní, aby malta ztuhla a došlo k jejímu ztvrdnoutí. Získané ztvrdlé kuličky malty byly

-6CZ 295483 B6 podrobeny testu toxicity TCLP jako v příkladu 1. To bylo provedeno tak, že kuličky s průměrem nad 1 mm (průměr byl určen prosíváním) byly rozdrceny a do 100 g takto získané rozdrcené látky byly přidány 2 litry vodného roztoku, obsahujícího 6 g kyseliny octové a 2,57 g hydroxidu sodného na litr. Směs byla homogenizována a potom filtrována na skleněných vláknech 0,6 až 0,8 pm a potom byl měřen obsah těžkých kovů z prášku podrobeného testu. Výsledky jsou shromážděny v následující tabulce 3.

Tabulka 3

Těžké kovy	Obsah (gg/l)
Cu	61
Pb	< 20
Zn	24
Cd	18
As	< 30
Sb	< 30
Cr (Šestimocný)	860

Porovnání výsledků uvedených v tabulkách 2 a 3 ukazuje okamžitě zlepšení dosažené postupem podle vynálezu vzhledem k inertizaci těžkých kovů z popílku.

Příklad 3 (podle vynálezu)

V tomto příkladu bylo postupováno stejně jako v příkladu 2, ale získané kuličky vzniklé tuhnutím a ztvrdnoutím malty byly podrobeny testu toxicity jinému, než je test TCLP. V tomto testu byly rozdrceny kuličky s průměrem větším než 1 mm (průměr určen prosíváním) a rozdrcená látka byla vystavena trojnásobnému louhování v demineralizované vodě při poměru kapaliny a pevné látky rovné 10.

Po ukončení každého louhování byl měřen obsah těžkých kovů z prášku podrobeného testu v získané kapalině. Výsledky jsou shromážděny v níže uvedené tabulce 4.

Tabulka 4

Těžké kovy	Obsah (gg/l)
První louhováni
Cu	63
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	60
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	700
Druhé louhování
Cu	24
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	27
AS	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	280
Třetí louhování
Cu	< 10
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	< 10.
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	35

Příklad 4 (podle vynálezu)

Byl opakován pokus 2 za stejných podmínek, ale s výjimkou, že slínek portlandského cementu ío byl nahrazen portlandským cementem.

Výsledky testu TCLP jsou uvedeny v tabulce 5.

-8CZ 295483 B6

Tabulka 5

Těžké kovy	Obsah (pg/l)
Cu.	< 10
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	< 10
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	840

Příklad 5 (podle vynálezu)

Byl opakován pokus 3 za stejných podmínek, ale s výjimkou, že slínek portlandského cementu ío byl nahrazen portlandským cementem.

Výsledky testu trojnásobného vyluhování jsou uvedeny v tabulce 6.

-9CZ 295483 B6

Tabulka 6

Těžké kovy	Obsah (ju.g/1)
První louhováni
Cu	< 10
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	< 10
AS	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	1030
Druhé louhování
Cu	< 10
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	< 10
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	160
Třetí louhování
Cu	< 10
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	< 10
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	90

Druhá série pokusů

V příkladech 6 až 17 které jsou popsány dále byl zpracován popílek o hmotnostním složení uvedeném v tabulce 7.

-10CZ 295483 B6

Tabulka 7

Složka	Hmotnostní obsah
SiO₂	19,3 %
Al (celkové množství)
(vyjádřeno jako Α1₂Ο₂)	13,6%
kovový Al	1-10% celkového Al
CaO	20,0%
MgO	2,8%
Na	7,5%
K	6,1%
TiO₂	1,5%
FeO	2, 2%
Zn	1,82%
Pb	1,20%
Cu	0,11%
Cd	0,094%
Mn	0,11%
Cr (celkové množství)	0,04%
Cr (šestimocný)	0,33 ppm
Cl	13,2%
SO₃	6,2%
P2O5	0,8%
As	125 ppm
Sb	510 ppm
Hg	12 ppm
nespálené složky	2,4%

Příklad 6 (podle stavu techniky)

136 g popílku bylo promýváno s 1300 ml vody. Po uplynutí 1 hodiny bylo pH reakčního proío středí upraveno na 11,0. Takto vytvořená vodná suspenze byla filtrována a byl odebrán filtrační koláč, který byl předtím ještě promýván 100 ml vody.

Dále se postupovalo způsobem popsaným v příkladu 1. Výsledky testu toxicity (test TCLP) jsou shromážděny v následující tabulce 8.

-11 CZ 295483 B6

Tabulka 8

Těžké kovy	Obsah (pg/l)
Cu	1200
Pb	1900
Zn	25000
Cd	500
As	1100
Sb	300
Cr (šestimocný)	2300
Hg	20

Příklad 7 (podle vynálezu)

Vzorek popílku o složení, uvedeném v tabulce 7 byl zpracován stejným způsobem, jako bylo uvedeno v příkladu 6 a kalcinovaný prášek, získaný z pece a ochlazený až na teplotu okolí, byl okamžitě smíchán se slínkem portlandského cementu v hmotnostním množství 1 hmotnostního dílu slínku na 4 hmotnostní části kalcinovaného prášku. Do získané homogenní směsi byla přidána voda v množství 30 ml vody na 100 g uvedené směsi za míchání, kterým byla vytvořena malta. Hydraulická malta získaná tímto způsobem byla posléze vytvarována do formy kuliček, které byly uchovávány na vzduchu po dobu 5 dní, aby malta ztuhla a došlo k jejímu ztvrdnutí.

Získané ztvrdlé kuličky malty byly podrobeny testu toxicity TCLP. To bylo provedeno tak, že kuličky s průměrem nad 1 mm (průměr byl určen prosíváním) byly rozdrceny a do 100 g takto získané rozdrcené látky byly přidány 2 litry vodného roztoku 0,1 M kyseliny octové. Směs byla homogenizována a potom filtrována na skleněných vláknech 0,6 až 0,8 pm a potom byl měřen obsah těžkých kovů z prášku podrobeného testu. Výsledky jsou shromážděny v následující tabulce 9.

Tabulka 9

Těžké kovy	Obsah (pg/l)
Cu	80
Pb	< 200
Zn	660
Cd	230
As	50
Sb	90
Cr (šestimocný)	720
Hg	< 5

-12CZ 295483 B6

Příklad 8 (podle vynálezu)

Byl opakován postup z příkladu 7, jediný rozdíl byl ten, že test toxicity TCLP byl nahrazen testem trojího vyluhování, který byl popsán v příkladu 3.

Výsledky jsou shromážděny v níže uvedené tabulce 10.

Tabulka 10

Těžké kovy	Obsah (pg/l)
První louhováni
Cu	38
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	17
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	145
Druhé louhování
Cu	37
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	80
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	95
Třetí louhování
Cu	< 10
Pb	< 20
Zn	< 10
Cd	< 10
As	< 30
Sb	< 30
Cr (šestimocný)	55

Příklad 9 (podle vynálezu)

Byl opakován pokus 7 s jedinou výjimkou, že uložení kuliček po vytvoření malty bylo provedeno v hermeticky uzavřeném prostoru, který byl naplněn vzduchem nasyceným vodními parami (100% relativní vlhkosti) po dobu 8 dní. Získané kuličky byly sušeny na vzduchu po dva dny a

-13CZ 295483 B6 potom podrobeny testu TPLC z příkladu 8. V testu TCLP bylo zjištěno, že obsah šestimocného chrómu ve filtrátu byl roven 42 μg/l.

Příklady 10, 11 a 12 (podle vynálezu)

Tyto příklady se týkají tří pokusů, které byly provedeny za stejných podmínek jako v příkladu 9 s jedinou výjimkou, spočívající v přidání aditiva do vody při vytváření malty. V pokusu 10 tímto aditivem byl heptahydrátovaný síran železnatý (použitý v hmotnostním poměru odpovídajícímu 1 % hmotnosti malty); v příkladu 11 byl použit monohydratovaný síran hořečnatý (použitý v hmotnostním poměru odpovídajícímu 0,7 % hmotnosti malty); v příkladu 12 bylo použito práškové železo (použitý v hmotnostním poměru odpovídajícímu 0,3 % hmotnosti malty).

V testu TCLP bylo zjištěno, že obsah šestimocného chrómu ve filtrátu byl ve všech třech příkladech nižší než 10 pg/l.

Příklady 13, 14, 15, 16 a 17 (podle vynálezu)

Byl opakován pokus z příkladu 9 s množstvím popílku, které bylo dostatečné ktomu, aby z malty mohlo být vytvořeno pět vzorků ve tvaru kvádru o rozměrech 4 x 4 x 16 cm. Vzorky byly uchovávány po dobu 28 dní v atmosféře nasycené vodní parou při teplotě okolí, aby bylo vyvoláno tuhnutí a došlo k ztvrdnutí malty. Pět zkušebních vzorků se navzájem lišilo jeden od druhého hmotnostními poměry použitého množství popílku a množství simku.

Po ztvrdnutí malty byly zkušební vzorky podrobeny testu mechanické odolnosti, který spočíval v měření jejich pevnosti v ohybu a tlaku za podmínek daných belgickou normou NBN 196-1 (1991). Výsledky testů jsou uvedeny v tabulce 11 uvedená níže.

Tabulka 11

Příklad č.	hmotnostní poměr popílek:slínek	Mechanická odolnost
ohyb (N/mm²)	tlak (N/mm²)
13	2,5	2, 94	5,7
14	3,0	2, 94	4,9
15	3,5	2,94	5,7
16	4,0	3,19	5,0
17	5,0	2,45	4,1

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob inertizace popílku obsahujícího těžké kovy a kovový hliník, zejména popílku z kouřových plynů pocházejících ze spaloven městských odpadů, vyznačený tím, že se k popílku přidá reakční činidlo zvolené z množiny, zahrnující kyselinu fosforečnou a fosforečnany alkalických kovů, načež se získaná fosforečná směs smísí s vodou a hydraulickým pojivém k vytvoření hydraulické malty, která se podrobí procesu tuhnutí a tvrdnutí.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že reakčním činidlem je hexametafosforečnan sodný.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že hydraulické pojivo je zvoleno z množiny, zahrnující portlandský cement a simek portlandského cementu.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3,vyznačený tím, že se reakční činidlo použije ve hmotnostním množství 5 až 25 %, výhodně v množství 8 až 15 %, vztaženo na hmotnost popílku.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, v y z n a č e n ý t í m , že se hydraulické pojivo použije ve hmotnostním množství 10 až 100 %, výhodně v množství 20 až 50 % a výhodněji v množství 25 až 40 %, vztaženo na hmotnost popílku.
6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5,vyznačený tím, že tuhnutí a tvrdnutí vytvořené hydraulické malty se provádí v atmosféře nasycené vodní parou.
7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že se kvodě, určené k vytvoření hydraulické malty, přidá přísada zvolená z množiny, zahrnující železo, mangan, sloučeniny dvojmocného železa, sloučeniny dvojmocného manganu a redukční soli alkalických kovů, ve hmotnostním množství 0,3 až 1 %, vztaženo na hmotnost vytvořené malty.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že přísada je zvolena z množiny, zahrnující síran železnatý, síran manganatý, dusitan sodný, siřičitan sodný a kovové železo.
9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačený tím, že popílek v případě, že obsahuje ve vodě rozpustné sloučeniny, se před přidáním kyseliny fosforečné podrobí promývání alkalickou vodou.
10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že v případě, kdy popílek obsahuje organické látky nebo/a nespálené látky, se fosforečná směs před přidáním vody a hydraulického pojivá podrobí kalcinaci.