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CN1373680A - 用于处理废料的混合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理废料的混合物和方法以及所述的混合物用于处理废料和用它处理过的废料应用。所述的混合物含有:(A)至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸锌盐;(B)至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸钙盐;(C)至少一种疏水剂;(D)至少一种氨基醇;以及(E)NH3。

Description

用于处理废料的混合物
本发明涉及一种用于处理废料的混合物和方法以及这种混合物在处理废料中的应用。
通常，废料未经处理或在焚化炉中焚化以后进行处置。废料经水沥滤后使污染物保持在一定的阈值是重要的。这些污染物可能是重金属(例如Cd、Cr、Hg、Cu、Ni或Pb)和/或有机污染物。为此，废料用水泥和/或有火山灰性质的其他材料处理。
在另一方法中，废料例如烟灰经洗涤至中性，其中可溶性盐被溶解，从而被洗出。在下一步中，将悬浮液沥干，然后将脱水的材料与粘合剂例如水泥混合。将糊状混合物浇铸固化成块或直接挖坑掩埋。另一方面，由焚化炉得到的烟灰和滤饼可直接与粘合剂和白土混合。
这些方法的缺点是相对高的水泥消耗和与此有关的巨大体积和高费用。此外，传统的方法不足以防止对生态有害的污染物从经处理过的废料中浸出。
废料的再利用日益增加。许多废料例如石灰淤渣或废水处理得到的淤渣都含有各种有价值的成分，例如CaO、Al2O3和硅酸盐。它们可在水泥生产中再用于熟料生产。熟料是水泥生产的中间产物，它通常主要由CaO、Al2O3、SiO2和Fe2O3组成的天然生料来生产。视废料的组成而定，一部分天然生料可被替代。
在再利用的情况下，再利用的废料不超过某一污染物例如重金属浸出的阈值也是必要的。
所以，以下发明的问题是提供一种能克服上述缺点的用于处理废料的混合物和方法。
这一问题的解决方案是这样一种适用于处理废料的混合物，它含有(A)至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸锌盐，(B)至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸钙盐，(C)至少一种疏水剂，(D)至少一种氨基醇和(E)NH3。
组分(A)为至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸锌盐。优选的是，组分(A)为至少一种饱和的或不饱和的脂肪酸锌盐，特别是饱和的或不饱和的C1-C30脂肪酸(例如棕榈油酸、油酸、芥酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、花生酸、山酸或其混合物)锌盐。特别优选的组分(A)为硬脂酸锌盐。
组分(A)可任选含有至少两种锌盐。优选的是，一种锌盐的有效含量为15％，特别是17％。锌盐的有效含量用描述水溶液中锌盐的化学计量来描述。
组分(B)为至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸钙盐。优选的是，组分(B)为至少一种饱和的或不饱和的脂肪酸钙盐。所述的脂肪酸与组分(A)中所述的一样。
组分(C)为至少一种疏水剂。对于熟石膏和混凝土，疏水剂是已知的。这些疏水剂可用来使含有石灰和/或水泥的建筑材料防水。疏水剂与粘合剂的基本组分的反应可描述如下：
式中基团R-COO-表示饱和的或不饱和的脂族的或芳族羧酸的基团，而基团A为氨基。饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸的基团优选为脂肪酸基团，所述脂肪酸的定义与上述组分(A)描述的一样。
可商购疏水剂的一个例子是Peter Greven FettchemieGmbH & Co.KG，它是以商品名“Liga MS”销售的活性疏水剂。疏水剂的另一个例子是转化皂，例如烷基铵盐，其中烷基可为饱和的或不饱和的，优选C1-C30。组分(C)可任选加在醇和水的混合物中。
组分(D)为至少一种氨基醇。优选的是，组分(D)选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、N一甲基二乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺、特别是三乙醇胺。
此外，所述混合物还含有NH3作为组分(E)。
优选的是，所述混合物含有50-90％(重量)、优选70-80％(重量)组分(A)。如果组分(A)含有两种锌盐，那么它们可含有60-70％(重量)，特别是65-68％(重量)的第一种锌盐和5-15％(重量)、特别是8-10％(重量)的第二种锌盐，其活性含量为至少15％、特别是至少17％。此外，所述混合物优选含有0.1-10％(重量)、优选2-5％(重量)组分(B)，5-20％(重量)、特别是12-15％(重量)组分(C)，0.1-10％(重量)、优选2-5％(重量)组分(D)和0.01-5％(重量)、优选0.1-0.7(重量)组分(E)。
所述混合物可用溶剂稀释。溶剂可选自水、醇及其混合物。醇选自己醇、异丙醇或丁醇。溶剂优选为含有85％(重量)水和15％(重量)醇的水和醇混合物。优选的是，按整个混合物的重量计，加入至少80-99％(重量)溶剂、优选90-98％(重量)的溶剂。
此外，所述混合物还可含有其他添加剂，优选选自使重金属沉积的试剂(例如硫化钠)、还原剂(如FeSO4)、络合剂(例如硫醇化合物)、粘合剂(例如Portland水泥)或火山灰材料(例如由淤渣焚化得到的灰)。其他有用添加剂的例子为FeCl3、NaHSO3、尿素和水玻璃。可根据废料中污染物的类型和浓度来选择添加剂的种类和数量。
本发明的混合物尤其可用于处理各种废料，例如被污染的土壤，煤炭工业和钢铁工业，金属加工工业和化学工业得到的工业废料，工业和生活废水处理得到的淤渣、纸生产得到的淤渣或土壤流失以及城市废物和有害废物焚化得到的残渣。
本发明的混合物适用于处理含有无机和有机污染物如重金属，水溶性盐和有机化合物的固体和含水废料。
在本发明的方法中，在步骤(a)中，将本发明的混合物加到废料中。优选的是，按废料的重量计，加入0.01-5，更优选0.05-0.15，特别是0.12％(重量)所述混合物。视废料中污染物的数量而定，加入未用水稀释的或用水稀释的本发明混合物。如果污染物的数量小于5000毫克/吨废料，优选加入用水稀释的本发明混合物，其中所述混合物与水的比优选为1∶20至1∶10。如果废料内污染物的数量在大于5000至小于50000毫克/吨废料之间，优选用水稀释本发明的混合物，本发明混合物与水的比优选为1∶10至1∶5。如果污染物的数量大于50000毫克/吨废料，优选用水稀释本发明的混合物，本发明混合物与水的比优选为1∶5至1∶2.5。
在本发明的方法中，废料的组成可任选在步骤(a)以前分析。通常，废料中95-100％的组分被分析，优选95-98％的组分。需要再利用的废料，对废料的分析是为了重金属极限浓度(例如重金属CaO、Al2O3、P2O5、SiO2)，微量组分(例如锰)，氟或磷以及阴离子(例如盐酸根、氰酸要和硫酸根)。如果废料的组成是已知的，这样的分析是不必要的。
可计算任选的其他添加剂例如还原剂和络合剂的浓度，可通过计算与废料中污染物的含量相适应。
通过加入本发明的混合物，使废料中的污染物例如重金属固定。污染物通过化学和物理过程以这样的方式被改性，以致污染物不会从废料中浸出。污染物例如可通过形成络合物、盐、沉积物和改变废料的pH值或密度被固定。
加入本发明的混合物和任选的其他添加剂以后，将各组分在步骤(b)中混合。为了混合，可使用标准的混合设备或改进的混合设备。如果改进混合设备的能量输入，也就是用更高的速度混合，那么可按已知的方式改变混合时间、混合阶段和反应温度的控制。通过更高的能量输入，不同组分均匀性提高。能量输入优选至少约60安培、特别是75安培。混合时间优选为至少3.5分，特别是4-10分，而反应温度为至少约20℃，优选至少约35℃。
本发明的混合物和任选的其他添加剂可同时或分批加入到废料中。如果希望控制反应的过程，那么优选将混合物和任选的其他添加剂分批加入，以便每次生成一定数量的中间产物。如果在混合过程中本发明的混合物分几批加入，那么可控制在各加入步骤中所得到的混合物的温度和pH值。通过这一点，可确保污染物的反应基本上完全。
通过本发明的方法，可使固定废料所需的材料减到最少。此外，废料的体积增加比不使用本发明混合物的方法减少。优选的是，体积增加应为1.15至1.35。其结果是废料的材料、处理、运输和处置的总费用减少。甚至通过使用测试程序对长期性能的测试还表明经处理的废料与浸出阈值确实一致。本发明方法的另一优点是废料例如烟灰不需预先洗涤就进行处理。
经过处理的废料可在步骤(C)中与水凝粘合剂混合。水凝粘合剂可选自水泥、白土和Portland水泥。与水凝粘合剂混合的废料优选用挖坑掩埋贮存。
用本发明方法处理的废料也可再用于生产建筑，水泥原料或植物培养基小球的辅助材料。用本发明方法处理的废料还可用于挖坑掩埋建筑作为残留物包装集成的外形材料、气体可渗透的支承层或支承粒料。视组成而定，经本发明处理的废料可用作Al2O3、Fe2O3和/或SiO2的替代产物，以便修正天然石材中缺少的Al2O3、CaO、Fe2O3和SiO2含量，以均衡在生料中太高的污染物例如硫的浓度或均衡太高的CaO浓度。用本发明方法处理的材料还可用于生产有一定氮含量的植物培养基小球。
为了生产辅助原料，特别是可使用基础材料生产和土壤冲刷装置产生的冲刷残留物、煤炭工业、钢铁工业、金属加工业和化学工业以及纸生产工业的工业固体料、工业和生活废水处理产生的淤渣、纸张和普通淤渣焚化和木材和煤发电装置产生的残渣和过滤器烟灰。用本发明方法处理的废料可在处理后成球或造粒。成球特别适用于这些废料，例如过滤器烟灰、工业生产得到的淤渣或残留物，而造粒适用于经处理过的污染土壤。因此，大大扩大了潜在的再利用的范围。
用以下实施例说明本专利。
实施例1
将67克硬脂酸锌、9.5克活性含量为15％的硬脂酸锌、4.7克硬脂酸钙、14.3克棕榈精氯化铵、4克三乙醇胺和0.5克NH3加到1升烧瓶中。将制得的混合物在20℃左右搅拌至少30分钟。
实施例2
将0.12公斤实施例1的混合物加到苏黎世市的城市废物焚化炉产生的59.45公斤电过滤器烟灰MVA中，然后混合1分钟。此后，加入15.85公斤波特兰(Portland)水泥，并混合4.0分钟。然后加入24.58公斤水，并混合1.5分钟。在混合过程中，温度为36.5℃。制得经处理的废料，其pH值为11.6(处理以后)和10.9(28天以后)。
实施例3
将50.26公斤经洗涤的电过滤器烟灰MVA和14.52公斤苏黎世市的城市废物焚化炉产生的废水处理淤渣混合2分钟。随后加入0.12公斤实施例1的混合物，并混合1分钟。然后加入15.96公斤波特兰(Portland)水泥，并混合4分钟。随后加入19.14公斤水，并混合1.5分钟。在混合过程中，温度为42.1℃。制得经处理的废料，其pH值为11.6(处理以后)和10.8(28天以后)。
实施例4
将49.94公斤经洗涤的电过滤器烟灰、14.43公斤废水处理淤渣和3.96公斤苏黎世市的城市废物焚化产生的纸淤渣焚化烟灰混合3分钟。随后将0.12公斤实施例1的混合物加入，并混合1分钟。随后将1.51公斤FeCl3和1.51公斤水玻璃加入，每次加入后混合2分钟。随后将9.9公斤波特兰(Portland)水泥加入，混合4分钟。此后，将18.63公斤水加入，再混合1.5分钟。在混合过程中，温度为39.5℃。制得经处理的废料，其pH值为11.5(处理以后)和10.7(28天以后)。
实施例5
将0.12公斤由1份实施例1的混合物和5份水组成的混合物加到63.16公斤由霍尔根(瑞士)的城市废物焚化炉得到的电过滤器烟灰中，然后混合1分钟。随后将2.05尿素和1.50公斤FeSO4加入，每次加入后混合2分钟。此后，将14.17公斤波特兰(Portland)水泥加入，混合4分钟。随后，将19.00公斤水加入，混合1.5分钟。在混合过程中，温度为68.8℃。制得经过处理的废料，其pH值为10.6(处理以后)和10.4(28天以后)。
实施例6
将33.55公斤经洗涤的电过滤器烟灰和40.00公斤废水处理淤渣混合2分钟。随后将0.12公斤如实施例5中相同的混合物加入，混1分钟。随后14.12公斤Portland水泥加入，混合4分钟。此后，将12.21公斤水加入，混合1.5分钟。混合过程中，温度为39℃。制得经处理的废料，其pH值为11.4(处理以后)和10.7(28天以后)。
实施例7
将59.06公斤经洗涤的电过滤器烟灰和6.21公斤由霍尔根(Horgen)得到的纸淤渣焚化烟灰混合3分钟。随后将0.12公斤与实施例5中相同的混合物加入，混合1分钟。随后将1.33公斤水玻璃和1.57公斤NaHSO3公斤加入，每次加入后混合2分钟。随后将10.35公斤波特兰(Portland)水泥加入，混合4分钟。此后，将21.36公斤水加入，混合1.5分钟。在混合过程中，温度为56℃。制得经处理的废料，其pH值为10.8(处理以后)和10.2(28天以后)。
实施例8
将82.60公斤在气体加工装置区经污染的土壤和0.12公斤与实施例1中相同的混合物混合2分钟。随后将6.60公斤水泥加入，混合2分钟。此后，将10.68公斤水加入，混合1.5分钟。在混合过程中，温度为25℃。制得经处理的废料，其pH值为11.3(处理以后)和10.2(28天以后)。

Claims (20)

1.一种适用于处理废料的混合物，所述混合物含有：
(A)至少一种饱和的或不饱和的脂族的或芳族的羧酸锌盐；
(B)至少一种饱和或不饱和的脂族的或芳族的羧酸钙盐；
(C)至少一种疏水剂；
(D)至少一种氨基醇，以及；
(E)NH3。
2.根据权利要求1的混合物，其中组分(A)为至少一种饱和的不饱和的脂肪酸锌盐。
3.根据权利要求2的混合物，其中脂肪酸选自C1-C30饱和脂肪酸。
4.根据权利要求3的混合物，其中脂肪酸为硬脂酸。
5.根据上述权利要求中任一项的混合物，其中组分(B)为至少一种饱和或不饱和的脂肪酸钙盐。
6.根据权利要求5的混合物，其中脂肪选自C1-C30饱和脂肪酸。
7.根据权利要求6的混合物，其中脂肪酸为硬脂酸。
8.根据上述权利要求中任一项的混合物，其中组分(C)为转化皂。
9.根据上述权利要求中任一项的混合物，其中组分(D)选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、N-甲基二乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺。
10.根据上述权利要求中任一项的混合物，所述混合物含有：
50-90％(重量)组分(A)；
0.1-10％(重量)组分(B)；
5-20％(重量)组分(C)；
0.1-10％(重量)组分(D)；和
0.01-5％(重量)组分(E)。
11.根据上述权利要求中任一项的混合物，所述混合物还含有水。
12.根据上述权利要求中任一项的混合物，所述混合物还含有使重金属沉积的试剂、还原剂、终合剂、粘合剂和有火山灰性质的试剂。
13.一种用于处理废料的方法，所述的方法包括以下步骤：
(a)将权利要求1-12中任一项的混合物加到废料中；以及
(b)将各组分混合。
14.根据权利要求13的方法，其中在步骤(a)以前测定废料的组成。
15.根据权利要求13或14的方法，其中在每吨废料加入0.5-1.5公斤混合物。
16.根据权利要求13-15中任一项的方法，还包括步骤(c)加入水凝粘合剂。
17.根据权利要求16的方法，其中水凝粘合剂选自水泥、白土和波特兰(Portland)水泥。
18.根据权利要求16或17中任一项的方法，其中按废料的重量计，加入2-30％(重量)水凝粘合剂。
19.根据权利要求13-18中任一项的方法取得的经处理的废料。
20.权利要求1-12中任一项的混合物用于处理废料的应用。
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