DE4111674C1 - Disposal of industrial waste - involves filling brick cassettes with waste and material forming slag - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von Industrie-Abfall, wie z. B. von schadstoffbelasteten, im industriellen oder kommunalen Bereich anfallenden Schlämmen, insbesondere von mit löslichen Schadstoffen belasteten Klär- oder Industrie-Schlämmen, vorzugsweise unter Verwendung ei­ ner industriellen Sinteranlage.

Die Beseitigung von schadstoffbelastetem Industrie-Ab­ fall gewinnt zunehmend an Bedeutung. Zum einen ist in der Öffentlichkeit eine wachsende Sensibilität bezüg­ lich der Themen Umweltverschmutzung und Umweltverträg­ lichkeit festzustellen. Zum anderen besteht insbeson­ dere in den hoch entwickelten Industriestaaten das Pro­ blem, daß der für die Entsorgung, d. h. für die Deponie hochgiftiger, die Umwelt belastender Stoffe erforderli­ che Lagerraum nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung steht. Schließlich diese Industriestaaten jedoch, um überleben zu können, darauf angewiesen, ihre überlegene Verfahrenstechnik einzusetzen, um trotz hoher Arbeits­ kräfte gegenüber anderen Staaten konkurrenzfähig zu sein. Man kann deshalb davon ausgehen, daß auch zukünf­ tig in diesen Industriestaaten schwer zu handhabende Materialien be- und verarbeitet werden, für die dann eine geeignete Entsorgung auch im großen, industriellen Maßstab gefunden werden muß.

Es sind bereits Ansätze bekannt, derartige Schadstoffe, insbesonderer solcher, die wasserlöslich sind und dementsprechend ein großes Verschmutzungspotential für das Grundwasser darstellen, derart nachzubehandeln, daß zumindest das Volumen des anfallenden Schadstoffs er­ heblich reduziert ist. Eine Methode besteht beispiels­ weise darin, industrielle oder kommunale Klärschlämme nach dem Zentrifugieren und Trocknen zu zerstäuben und in die Brennkammern von Hochtemperatur-Prozeßanlagen wie z. B. Heizkraftwerken einzublasen. Ein Großteil der Abfälle wird auf diese Art und Weise zwar chemisch um­ gewandelt bzw. stabilisiert. Andere Stoffe hingegen müssen bei diesem Verfahren durch eine komplexe Filter­ technik aus der Abluft herausgefiltert werden, was einen erheblichen vorrichtungstechnischen und damit wirtschaftlichen Aufwand erfordert.

Man hat auch bereits versucht, derartige Abfallstoffe bei der Herstellung von Dachziegeln oder dergleichen zu beseitigen. So ist beispielsweise aus der DE-PS 32 43 827 ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser­ klärschlamm bekannt, bei dem angefaulter Abwasser­ klärschlamm durch Versetzung mit zerkleinertem organi­ schen Material und nach anschließendem Verpreßvorgang zu brennbaren Ziegeln aufbereitet wird. Die beim Ver­ brennungsprozeß entstehende Asche wird nach Abtrennung von noch vorhandenen Schwermetallen zu Düngezwecken eingesetzt.

Aus der DE-PS 23 36 267 ist es bereits bekannt, Klärschlamm zu dessen Beseitigung in entsprechendem An­ teil einem Ziegelton beizumischen und die Rohmasse nach Trocknung bei einer Temperatur über 1000°C zu brennen, wodurch die im Schlamm enthaltenen schädlichen Fest­ stoffe im Ofen teils verbrannt und teils durch die che­ mische Reaktion bei der Brenntemperatur eine Bindung mit dem Ziegelmaterial eingehen und dadurch beseitigt werden. Für dieses Verfahren sind allerdings nur ganz bestimmte Klärschlamm-Zusammensetzungen geeignet, die angetrebte Bindung mit dem Ziegelrohstoff einzugehen.

Darüber hinaus läuft bei diesem Verfahren ein verhält­ nismäßig unkontrollierter Prozeß ab, der bei der Verar­ beitung von giftigem bzw. stark umweltbelastetem Klärschlamm zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. Filteran­ lagen und dergleichen erfordert, um Schadstoffpartikel bzw. giftige Abgase aus der Abluft zu filtern. Im übri­ gen eignet sich dieses Verfahren nicht zur Beseitigung von Abfällen in großem bzw. industriellem Maßstab.

Schließlich wird in der DE-OS 32 31 515 ein Verfahren zum Beseitigen von Haus- und Industriemüll offenbart, gemäß dem der zerkleinerte Müll alleine oder in Kombi­ nation mit anderem Festbrennstoff in feuerfeste Ziegel- Brennkassetten eingelagert und zusammen mit einem in den Brennkassetten befindlichen Brenngut in einem Kam­ mer- oder Tunnelofen gebrannt wird. Hierbei geht man von Brenntemperaturen von ca. 1000°C und einer langen Verweildauer des Brenngutes im Brennofen von 20 bis 60 Stunden aus, um eine vollständige Verbrennung des Mülls in den Brennkassetten, die regelmäßig aus Schamot­ testeinen bestehen, zu bewirken. Da diese Kassetten al­ lerdings sehr teuer sind, ist darauf zu achten, daß sich bei der Verbrennung des Mülls keine Umwandlungs- Reaktionen zwischen Einzelkomponenten des Mülls und den Kassetten einstellen. Folglich ist dieses bekannte Ver­ fahren auf ein sehr enges Spektrum von Müll bzw. schadstoffbelastetem Abfall beschränkt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von Indu­ strie-Abfallstoffen, wie z. B. von belasteten im indu­ striellen oder kommunalen Bereich anfallenden Schläm­ men, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens zu schaffen, mit dem bzw. mit der auf besonders wirtschaftliche Weise in industriellem Maßstab eine umweltschonende Beseitigung insbesondere derjenigen Schadstoffe erfolgen kann, die durch ihre Wasserlös­ lichkeit ein großes Gefährdungspotential für den Was­ serkreislauf darstellen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch eine Kassette mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt die Beseitigung und damit die Entsorgung von Industrie-Abfall durch eine Inertisie­ rung der Schadstoffe unter Ausnützung eines industriel­ len Hochtemperaturprozesses, wie z. B. eines Sinter- bzw. Brennprozesses bei der Erzeugung von grob- oder feinkeramischen Teilen. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß eine Inertisierung selbst äußerst gefährlicher Schadstoffe dadurch möglich ist, daß die Schadstoffe im Hochtemperaturprozeß von einer schmelze­ bildenden Substanz umgeben bzw. eingekapselt werden, so daß nach dem Erstarren der Schmelze voll ummantelte Schadstoffteile bzw. Schadstoff-Ansammlungen vorliegen, die nicht mehr löslich sind. Dieses aus der Schmelze hervorgegangene erkaltete Konglomerat kann anschließend in beliebiger Weise weiterverarbeitet, wie z. B. zer­ trümmert oder zermahlen werden, ohne dadurch etwas an der Nicht-Löslichkeit der in der Schmelzephase einge­ betteten Schadstoffe zu ändern. Das Mitlaufen der schadstoffgefüllten Kassetten hat keinerlei Einfluß auf den eigentlichen industriellen Brennprozeß, da im Verfahrensschritt c) der Schmelzpunkt des Gemischs aus Schadstoff und schmelzebildenden Substanzen, wie z. B. Fluß-Hilfsmittel, so eingestellt wird, daß er in jedem Falle beim Industrie-Brenn- bzw. Sinterprozeß erreicht wird. Es ergibt sich bei dieser Art der Behandlung von Schadstoffen zwar eine nicht mehr lösbare Verbindung zwischen dem aus der Schmelze hervorgegangenen Konglo­ merat und der Kassettenwandung, so daß die Kassette nicht mehr als separates Bauteil verwendet werden kann.

Für ein vorbestimmtes Kassetten-Aufnahmevolumen benö­ tigt man allerdings eine sehr geringe Menge an sinter­ fähigem Material, so daß die Kosten des Kassetten-Ver­ lustes incl. zusätzlicher Energieträgerkosten weit un­ ter dem Wert liegen, der herkömmlich für die Entsorgung eines Schadstoffvolumens angesetzt werden mußte, das mit dem Kassetten-Innenvolumen vergleichbar ist. Es kommt hinzu, daß die Kassette verhältnismäßig dünnwan­ dig ausgeführt werden und darüber hinaus sogar selbst noch aus einem Substrat bestehen kann, in das Schadstoffe eingearbeitet sind, solange dafür gesorgt wird, daß das sinterfähige Material genügend schmelze­ bildende Stoffe enthält, die für eine allseitige und vollständige Ummantelung der Schadstoffe im sinterfähi­ gen Material sorgen, wenn der Hochtemperaturprozeß durchgeführt wird.

Vorzugsweise werden die Kassetten in Form von schachtelförmigen Behältern zusammen mit den anderen Produktrohlingen hergestellt, wobei die Außenabmessun­ gen der Kassetten vorzugsweise denjenigen der gesinter­ ten Produkt-Rohlinge angepaßt sind. Dies erleichtert die Durchführung des Verfahrens erheblich, da die Be­ schickung der industriellen Hochtemperatur-Behandlungs­ anlage, wie z. B. des Tunnelofens, auf diese Weise stark vereinfacht wird. Die in die Kassette eingefüll­ ten Schadstoffe können auch als Schadstoff-Gemisch aus­ geführt sein, wobei sich als besonders vorteilhafte Komponente einer derartigen Mischung Glasstaub aus der optischen Industrie erwiesen hat. Dieser Glasstaub stellt aufgrund seiner Arsen-Haltigkeit ohnehin ein er­ hebliches Abfall-Problem dar. Durch die Beimengung die­ ses Staubes in geeigneten, vorbestimmten Mengen zu den zu beseitigenden Schadstoffen wird zum einen ein wich­ tiges Hilfmittel für eine vollständige Umkapselung der Abfall-Schadstoffe bereitgestellt und gleichzeitig, d. h. im selben Prozeß eine Bindung des Arsens in nicht mehr löslicher Form bewirkt. Im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden der Schadstoffbeseitigung durch Einblasen in den Hochtemperaturbereich von thermischen Kraftanlagen hat das erfindungsgemäße Verfahren insbe­ sondere dann Vorteile, wenn Abfall-Stäube beseitigt werden müssen. Anders als bei herkömmlichen Lösungsan­ sätzen zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch quasi statische Verhältnisse aus. Aufwirbelungen von Schadstoff-Partikeln sind bei üblichen Strömungsge­ schwindigkeiten in Tunnelöfen nicht zu befürchten, so daß zusätzliche Anlagen zur Herausfilterung von in die Abluft mitgerissenen Schadstoffen entfallen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Kombination mit dem Brennprozeß einer Vielzahl von sinterfähigen Mate­ rialien durchgeführt werden, wobei auch vorgesehen sein kann, den Sinter- und damit den Einschmelzungsprozeß der Schadstoffe unter bestimmten Atmosphären, wie z. B. reduzierenden, oxidieren oder Inertgas-Atmosphären, vorzunehmen. Die Möglichkeiten der Schadstoff-Ein­ schmelzung werden auf diese Weise vergrößert, wodurch es beispielsweise gelingt, in die Formmasse für die Kassetten-Rohlinge zusätzlich Schadstoffe einzubinden und durch den Sinterprozeß zu beseitigen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung nä­ her erläutert.

Ausgangspunkt des Verfahrens ist eine sinterfähige Roh­ masse zur Herstellung von Sinterprodukten, wie sie bei­ spielsweise in der Bauindustrie oder aber auch als hochwertige Keramik-Komponenten in der Technik Verwen­ dung finden. Die Rohmasse wird gewöhnlicherweise im Strangpreßverfahren zu Produkt-Rohlingen 10 verarbei­ tet, wobei der nachfolgend zu durchlaufende Sinterpro­ zeß hinsichtlich der Temperaturführung an die Zusammen­ setzung der Rohmasse und an die Formgebung des Produkt- Rohlings angepaßt ist. Dieser Sinterprozeß wird dazu genutzt, in großem Maßstab Industrie-Abfall A in Form von beispielsweise pulverisiertem Klär- oder Indu­ strieschlamm mit löslichen Schadstoffen zu beseitigen.

Hierzu werden aus derselben Rohmasse des Produkt- Rohlings ggf. unter Beimengung weiterer Schadstoffe vorzugsweise dünnwandige Kassetten 12 hergestellt, de­ ren Abmessungen vorzugsweise den Außenabmessungen des Produkt-Rohlings 10 entsprechen. Diese Kassetten werden für den Fall, daß der Abfall A bereits eine Zusammen­ setzung hat, die bei der optimalen Sintertemperatur T* eine schmelzebildende Phase bildet, mit der die Schadstoffe in eine nicht-lösliche Form und damit in einen inertisierten Zustand übergeführt werden, in die Kassetten gefüllt. Für den Fall, daß die Zusammenset­ zung des Abfallstoffs bzw. -pulvers noch nicht genügen sollte, um die Einschmelzung der Schadstoffe bei gege­ bener Temperaturführung mit Sicherheit zu bewerkstelli­ gen, wird dem Abfallstoff A zumindest ein weiterer Ab­ fallstoff B beispielsweise in Form eines Flußmittels beigemengt, um die Temperatur, bei der sich eine aus­ reichende Menge an schmelzebildender Phase in der Kas­ settenfüllung einstellt, auf einen Temperaturbereich zu drücken, der unter dem Wert T liegt. Der Abfallstoff B kann auch selbst hochgiftige Schadstoffe enthalten, wie dies beispielsweise bei Schleifstaub aus der Optik-In­ dustrie der Fall ist. Das die Kassetenfüllung bildende Gemisch ist mit 14 bezeichnet.

Die mit den Schadstoffen geeigneter Mischung 16 gefüll­ ten Kassetten werden zusammen mit den Produkt-Rohlingen 10 dem Sinterprozeß zugeführt, der beispielsweise in einem Gegenströmungs-Tunnelofen 18 abläuft. Ggf. können die Kassetten noch durch einen näher dargestellten Dec­ kel, der ebenfalls aus der Rohmasse hergestellt ist, abgedeckt sein. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, die Kassetten 12 zu einem Verband mit den Produkt- Rohlingen 10 zusammenzustellen, die dann unter gleichen Umgebungsbedingungen den Sinterprozeß durchlaufen.

Während des Sinterns wird durch die vorstehend be­ schriebene Einstellung des Schmelzpunktes der schmelze­ bildenden Substanzen in dem die Kassette füllenden Ab­ fall mit Sicherheit erreicht, daß die Schadstoffe voll­ ständig von schmelzebildender Substanz eingekapselt werden. Nach dem Abkühlen der Kassetten samt Inhalt liegen dementsprechend die Schadstoffe nicht mehr offen in der löslichen Form, sondern von einer nicht-lösli­ chen Phase umschlossen vor. Die zuvor löslichen Schadstoffe sind dementsprechend in eine inertisierte, nämlich nicht-lösliche Form übergeführt, so daß Umwelt­ belastungen der Schadstoffe nicht mehr zu befürchten sind.

Nach dem Sinterprozeß werden die Kassetten von den Pro­ dukten getrennt und unterschiedlichen Verwendungen zu­ geführt. Die Produkte dienen beispielsweise zu Bauzwec­ ken, während die gesinterten Kassetten mit eingeschmol­ zenen Schadstoffen beispielsweise zertrümmert und für Schüttungen im Tief- oder Straßenbau verwendet werden können.

Es hat sich gezeigt, daß bereits sehr geringe Mengen an schmelzebildenden Substanzen genügen, um bei geeigneter Anpassung des betreffenden Schmelzpunktes an die Tempe­ raturführung des Sinterprozesses mit Sicherheit dafür zu sorgen, daß die Schadstoffe selbst nach einem Zer­ mahlen der gebrannten schadstoffgefüllten Kassetten nicht mehr von Wasser ausgewaschen werden können. Dies konnte anhand von sogenannten Eluat-Versuchen nach DIN nachgewiesen werden.

Die Erfindung eignet sich durch die quasi statische Be­ handlung des Abfalls in besonderem Maße für die Entsor­ gung von Filterstäuben, beispielsweise aus Müllverbren­ nungsanlagen.

Die Erfindung schafft somit ein Verfahren zur Entsor­ gung von Industrie-Abfall, wie z. B. von im industriel­ len oder kommunalen Bereich anfallenden Schlämmen, ins­ besondere von mit löslichen Schadstoffen belasteten Klär- oder Industrie-Schlämmen. Um diese Abfälle in großem Maßstab wirtschaftlich in eine nicht mehr um­ weltbelastende Substanz umzuwandeln, wird in vorteil­ hafter Weise von einer Sinteranlage für Industriepro­ dukte Gebrauch gemacht. Im einzelnen werden aus einem sinterfähigen Material, wie z. B. einer Ziegel-Roh­ masse, Kassetten hergestellt, die anschließend mit ei­ ner die zu entsorgenden Schadstoffe enthaltenden Sub­ stanz, wie z. B. einem Schadstoff-Staub-Gemisch, ge­ füllt werden, das eine vorbestimmte Mindestmenge an schmelzebildenden Substanzen enthält. Diesem Gemisch wird - soweit noch erforderlich - eine an den Sinter­ prozeß angepaßte, vorbestimmte Menge an Fluß-Hilfsmit­ tel beigemengt, um den Schmelzpunkt der Kassettenfül­ lung auf einen vorbestimmten Temperaturbereich einzu­ stellen. Schließlich werden die gefüllten Kassetten in der Industrie-Sinteranlage zusammen mit anderen Pro­ dukt-Rohlingen nach einem an diese Rohlinge angepaßten Behandlungsprofil bei einer Sintertemperatur behandelt, die zumindest den vorbestimmten Schmelze-Temperaturbe­ reich erreicht.

Claims (10)

1. Verfahren zur Entsorgung von Industrie-Abfall, wie z. B. von im industriellen oder kommunalen Bereich anfallenden Schlämmen, insbesondere von mit löslichen Schadstoffen belasteten Klär- oder Industrie-Schlämmen, vorzugsweise unter Verwendung einer Sinteranlage für Industrie-Sinterprodukte, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Herstellung von Kassetten (12) aus sinterfähigem Material, insbesondere aus Ziegel-Rohmasse,
• b) Befüllen der Kassetten (12) mit einer die zu ent­ sorgenden Schadstoffe (A, B) enthaltenden Substanz, wie z. B. einem Schadstoff-Staub-Gemisch, mit einer vorbe­ stimmten Mindestmenge an schmelzebildenden Substanzen (B),
• c) ggf. Beimengung einer an den Sinterprozeß ange­ paßten vorbestimmten Menge an Fluß-Hilfsmittel (B) zur Einstellung des Schmelzpunktes der mitzusinternden Sub­ stanz auf einen vorbestimmten Temperaturbereich TV; und
• d) Sintern der befüllten Kassetten in einer thermi­ schen Behandlungsanlage.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die befüllten Kassetten zusammen mit anderen Produkt-Rohlingen (10) nach einem an die Rohlinge ange­ paßten Behandlungsprofil und bei einer Sintertemperatur (T*) gesintert werden, die zumindest den vorbestimmten Schmelze-Temperaturbereich TV erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem sinterfähigen Material für die Kassetten (12) Schadstoffe in einer definierten Menge beigemengt werden, derart, daß beim Sintern vorzugs­ weise unter den den Produkt-Rohlingen angepaßten Bedin­ gungen eine Schmelzephase entsteht, mit der die Schadstoffe vollständig ummantelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kassetten in die Form von schachtelförmigen Behältern gebracht werden, die die Außenabmessungen der zu sinternden Produkt-Rohlinge ha­ ben.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der die Schadstoffe enthal­ tenden Substanz zumindest ein weiterer Schadstoff bei­ gemischt wird, der zu einem wesentlichen Bestandteil Glas-Schleifstaub der optischen Industrie beinhaltet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die gesinterte Kassette zu­ sammen mit der aus der Schmelze erstarrten Füllung zu Baustoff, insbesondere zur Herstellung von Aufschüttun­ gen und/oder Straßenunterfütterungen verarbeitet, bei­ spielsweise zertrümmert oder zermahlen wird.

7. Kassette aus sinterfähigem Material, insbesondere zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, mit einer Füllung mit einer zumindest einen entsorgenden Schadstoff enthaltenden Substanz, wie z. B. einem Schadstoff-Staub-Gemisch, die eine aus­ reichende Menge an schmelzebildenden Stoffen enthält, deren Schmelztemperatur unter der Sintertemperatur (T*) der Kassettenwandung liegt.

8. Kassette nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Abdeckung, die aus sinterfähigem und/oder sinter­ beständigem Material besteht.

9. Kassette nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kassettenwandung mit Schadstoffen versetzt ist und eine vorbestimmte Menge an schmelze­ bildenden Stoffen, wie z. B. Quarze, Feldspate oder dergleichen enthält.

10. Kassette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schadstoffe von silikationsfähigen Abfäl­ len oder Produktions-Reststoffen gebildet sind.