DE4039014C2 - Verfahren zur Herstellung und Anwendung eines Mittels zur Senkung des Calciumsulfatgehaltes in Lösungen - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung und Anwendung eines Mittels zur Senkung des Calcium­ sulfatgehaltes in Lösungen.

Die Verwendung der bei der Verbrennung von fossilen festen Brennstoffen anfallen­ den Flugasche als Absorptionsmittel in Rauchgasreinigungsanlagen ist bekannt (DD 2 47 587). Weiterhin wird Asche zur Neutralisation von Abwässern (DD 1 48 945) oder in Verbindung mit Flockungsmitteln zur Klärung kohlegetrübter Wässer einge­ setzt (DD 43 118).

In DD 1 47 057 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumoxid aus Braun­ kohlenfilteraschen beschrieben. Aus der Literatur ist ebenfalls bekannt, daß Asche in Verbindung mit Salzsäure zur Gewinnung von Aluminiumverbindungen bei der Her­ stellung von Zeolithen genutzt werden kann.

Die Herstellung von Aktivkohle für Absorptionsprozesse wird in den Patentanmel­ dungen US-PS 46 42 304 und US-PS 47 69 359 beschrieben. Dabei werden u. a. Alkali­ hydroxidlösungen verwendet und Erwärmungen auf verschiedene Temperaturstufen vorgenommen. Als Ausgangsstoffe werden jedoch Kohle bzw. stark kohlenhaltige Gemische verwendet. Außerdem ist die Erwärmung auf relativ hohe Temperaturen (ca. 500°C oder Brennkammertemperatur) für den Ablauf der beschriebenen Prozesse unbedingt erforderlich. Ziel dieser Verfahren ist es, den enthaltenen Kohlenstoff zu aktivieren.

Um gelöste Anionen in wäßrigen Lösungen, z. B. Sulfatablaufkonzentrationen, zu ver­ ringern, wird in der Fachliteratur die Verwendung von Kalk/Calciumaluminatmono­ sulfathydrat beschrieben.

Es ist Stand der Technik, Asche als Wertstoff für verschiedene Zwecke einzusetzen. Zur Senkung der Sulfationenkonzentration in Lösungen kann man speziell herge­ stellte chemische Verbindungen verwenden. Der Einsatz bzw. die Aktivierung von Asche zu diesem Zweck ist bisher noch nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln den Calcium- und Sulfationen­ gehalt von Lösungen zu verringern und damit Maßnahmen des Umweltschutzes zu unterstützen.

Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß alumosilikathaltige Asche mit einer Alkalihydroxidlösung versetzt, erwärmt und nach einer Reaktionszeit von 5 bis 30 Minuten die Lösung einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen wird, wobei die An­ wendung des erhaltenen Mittels so erfolgt, daß das aktivierte Festprodukt der calcium- und/oder sulfationenhaltigen Lösung im Verhältnis 5 bis 30 Gramm Trocken­ substanz auf 1 Liter gesättigte Calciumsulfatlösung zugesetzt wird und nach einer Reaktionszeit von 1 bis 2 Stunden eine Fest-Flüssig-Trennung erfolgt.

Die verwendete Asche soll einen Aluminiumoxidgehalt von größer 8% besitzen.

Als Alkalihydroxidlösung wird 5-30%ige Natriumhydroxidlösung oder Kaliumhydroxid­ lösung verwendet.

Zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit wird die mit Alkalihydroxidlösung ver­ setzte, alumosilikathaltige Asche auf eine Temperatur größer gleich 50°C erwärmt. Vor der Fest-Flüssig-Trennung kann sie im Verhältnis 1 : 1 mit Wasser versetzt wer­ den, um eine einfache Filtration zu ermöglichen.

Eine Fest-Flüssig-Trennung vor der Anwendung des Mittels ist notwendig, um die Alkalihydroxidlösung einer Wiederverwendung zuführen zu können und sie nicht in die calcium- und/oder sulfationenhaltige Lösung einzutragen. Das bei der Fest- Flüssig-Trennung anfallende Festprodukt kann vor der Anwendung getrocknet werden.

Nachdem die aktivierte Asche der calcium- und/oder sulfationenhaltigen Lösung zu­ gegeben wurde, erfolgt während der Reaktionszeit eine Umwandlung der gelösten Ionen. Der Anteil der Calciumionen Ca²⁺ verringert sich um mehr als 90% und die Sulfationenkonzentration SO₄ ^2- um 50 bis 70%. Bei der abschließenden Fest-Flüssig- Trennung werden diese umgewandelten Ionen in einer schwer löslichen Form, haupt­ sächlich als Calcium-Aluminat-Sulfat-Verbindungen, mit dem Festprodukt abgeschie­ den. Damit kann die so behandelte Flüssigkeit nach der Einstellung des erforderlichen pH-Wertes ohne Belastung der Umwelt abgeleitet werden.

Ein wesentlicher, mit der Erfindung zu erzielender Vorteil besteht darin, daß die bei der Verbrennung von Braunkohle in Wärmeerzeugungsanlagen anfallende Flug­ asche, die mindestens zu 8% aus Aluminiumoxid besteht, als Ausgangsstoff verwen­ det werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Senkung des Calciumsulfatgehaltes im Abwasser von Rauchgasentschwefelungsanlagen wird im folgenden Abschnitt be­ schrieben und an Hand der Fig. 1 erläutert.

1 t alumosilikatreicher Flugasche einer Braunkohlenfeuerung (a) mit einem Aluminium­ oxidgehalt von 20% wird mit 3-6 m³ 30%iger Natronlauge (b) versetzt. Danach wird die Lösung auf 70°C erwärmt und für ca. 20 Minuten bei dieser Temperatur ge­ halten (c). Durch eine Fest-Flüssig-Trennung (d) wird die Restnatronlauge (e) abge­ schieden, mit höher konzentrierter Natronlauge (f) zu 30%iger ergänzt und zur Aktivie­ rung weiterer Asche wieder eingesetzt.

Der feste Rückstand, die aktivierte Asche (g), wird dem gipshaltigen Abwasser einer Rauchgasentschwefelungsanlage (h) zugesetzt. Mit 1 t aktivierter Asche kann je nach Aluminiumoxidgehalt der Rohasche der Calcium- und Sulfationengehalt in 30 bis 60 m³ gipsgesättigtem Abwasser auf 8-12 mg/l bzw. 300-700 mg/l gesenkt wer­ den. Dazu beträgt die Reaktionszeit bei 20°C ca. 2 Stunden (i). Es bilden sich Calcium- Aluminat-Sulfate, die schwer löslich sind und deshalb mit einer Fest-Flüssig- Trennung (j) abgeschieden werden können.

Der abgeschiedene feste Rückstand (k), mit einer Masse von ca. 1-1,2 t, ist problem­ los deponiefähig. Das Abwasser besitzt einen pH-Wert von 9 bis 11,5. Es wird durch Zumischen saurer Abwässer (l) auf den zur Einleitung in Fließgewässer (m) notwendi­ gen pH-Wert eingestellt.

Die Fest-Flüssig-Trennungen können mit geeigneten Apparaturen, wie zum Beispiel Hydrozyklone, erfolgen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Mittels zur Senkung des Calciumsulfatgehaltes in Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß alumosilikathaltige Asche mit einer Alkalihydroxidlösung versetzt, erwärmt und nach einer Reaktionszeit von 5 bis 30 Minuten die Lösung einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen wird, wobei ein aktiviertes Festprodukt anfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Asche einen Aluminiumoxidgehalt von größer 8% besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalihydroxid­ lösung 5-30%ige Natriumhydroxidlösung oder Kaliumhydroxidlösung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Alkalihydroxid­ lösung versetzte, alumosilikathaltige Asche auf eine Temperatur größer gleich 50°C erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Alkalihydroxid­ lösung versetzte alumosilikathaltige Asche vor der Fest-Flüssig-Trennung im Ver­ hältnis 1 : 1 mit Wasser versetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Fest- Flüssig-Trennung anfallende Festprodukt getrocknet wird.

7. Verwendung des nach Anspruch 1 bis 6 hergestellten Mittels in Form des Fest­ produktes, wobei das Festprodukt der calcium- und/oder sulfationenhaltigen Lösung im Verhältnis 5 bis 30 Gramm Trockensubstanz auf 1 Liter gesättigte Calciumsulfat­ lösung zugesetzt wird und nach einer Reaktionszeit von 1 bis 2 Stunden eine Fest- Flüssig-Trennung erfolgt.