DE69701128T2

DE69701128T2 - Verfahren zum inertieren von asche

Info

Publication number: DE69701128T2
Application number: DE69701128T
Authority: DE
Inventors: Rene Derie
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: CA2247093C; EP0883585A1; CN1096435C; CZ295483B6; CN1275965A; KR19990087277A; AU711292B2; BR9707879A; TW393448B; RO120063B1; EA199800769A1; CZ276098A3; EP0883585B1; NO320959B1; CA2247093A1; SK119998A3; SK282269B6; MX9807043A; ES2143849T3; NO983941D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inertisieren von Asche, insbesondere von Flugasche aus Rauchgasen städtischer Müllverbrennungsöfen.
Die städtischen Müllverbrennungsöfen (die zur Vernichtung von Hausmüll und/oder Krankenhausmüll dienen) erzeugen Mengen an Flugasche, die bisweilen groß sind. Die mineralogische Zusammensetzung dieser Asche variiert kaum, ganz gleich welchen Ursprung sie hat, und man findet darin im allgemeinen, wenn auch in Anteilen, die vom Einfachen bis zum Doppelten, ja sogar mehr, variieren können, Chloride von Alkalimetallen (NaCl und KCl), Anhydrit, Quarz, verglaste Aluminosilikate, andere chemisch relativ inerte, oxidierte Rückstände (darunter SnO&sub2;), Schwermetalle (insbesondere Zink, Blei, Cadmium, Quecksilber und Chrom), chlorierte organische Derivate und Unverbranntes wieder. Unter dem Unverbrannten findet man häufig metallisches Aluminium.
Die Gegenwart von wasserlöslichen Substanzen, Schwermetallen und toxischen organischen Stoffen (Dioxinen, Furanen) kann Schwierigkeiten für das Deponieren dieser Flugasche aufwerfen und beinhaltet, daß sie zuvor einem Inertisierungsverfahren, das sie ungefährlich für die Umwelt machen soll, unterzogen wird.
Unterschiedliche Verfahren wurden vorgeschlagen, um das Inertisieren von Asche aus städtischen Müllverbrennungsöfen auszuführen, wobei diese Verfahren darauf abzielen, die Schwermetalle, hauptsächlich das Blei und das Cadmium, zu stabilisieren. Gemäß einem dieser Verfahren (Patent Vereinigte Staaten US-A-4 737 356) behandelt man die Flugasche mit einem in Wasser löslichen Phosphat und Kalk, um die Ionen der Schwermetalle in Form von Metallphosphaten unlöslich zu machen. Gemäß einem ähnlichen Verfahren (Europäische Patentanmeldung EP-A- 568 903) wird die Asche mit Wasser und Phosphationen behandelt, um den pH auf 6,9 zu bringen und die Schwermetalle im Zustand von Metallphosphaten unlöslich zu machen, die überschüssigen Phosphationen werden durch dreiwertige Aluminium- oder Eisenionen gebunden, und das Reaktionsmedium wird mittels ungelöschtem Kalk CaO alkalisch gemacht. Gemäß der europäischen Patentanmeldung EP-A-534 231 wird Flugasche, die aus einer Reinigungsbehandlung von sauren Rauchgasen mit Kalk gewonnen wurde, einfach bei hoher Temperatur (zwischen 375 und 800ºC) geglüht.
Bei den bekannten Verfahren, die eben beschrieben wurden, sind die gebildeten inerten Produkte Pulver, was Schwierigkeiten für ihren Transport und ihre Lagerung aufwerfen kann. Ein Mittel, dieser Schwierigkeit zu begegnen, besteht darin, die Flugasche in hydraulischen Mörteln zu beseitigen, mit denen man feste und inerte Blöcke bildet. Dazu mischt man bei einem bekannten Verfahren zum Inertisieren eines durch Schwermetalle kontaminierten Schlamms den Schlamm mit Portlandzement und Flugasche, um einen festen, kompakten und inerten Block zu bilden (ROY k HEATON H. C., CARTLEDGE F. K. und TITTLEBAUM M. E. »Solidiflcation/Stabilization of a Heavy Metal Sludge by a Portland Cement/Fly Ash Binding Mixture« - Hazardous Waste & Hazardous Materials, Vol. 8, No. 1, 1991, Seite 33-41). Die Anwendung dieses bekannten Verfahrens auf das Inertisieren von Flugasche der Rauchgase, die durch die Verbrennung von Siedlungsmüll erzeugt wurden, ist jedoch nicht zufriedenstellend. Die in diesem Fall erhaltenen Blöcke sind nämlich durch die Gegenwart zahlreicher Gaseinschlüsse porig-zellig, was ihr Volumen und ihren Platzbedarf beträchtlich steigert und sie spröde und wenig druckbeständig macht.
Die Erfindung zielt darauf ab, die vorhergenannten Nachteile der bekannten Verfahren zu beheben, indem sie ein Verfahren liefert, das eine wirksame Inertisierung von Asche, die Schwermetalle und unverbranntes metallisches Aluminium umfasst, in festen, kompakten und gute mechanische Eigenschaften aufweisenden Blöcken verwirklicht. Sie zielt insbesondere darauf ab, ein Verfahren zu liefern, das es erlaubt, die Flugasche der Rauchgase aus städtischen Müllverbrennungsöfen in kompakten, nicht porig-zelligen Blöcken, die eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Druck aufweisen und die normierten Toxizitätstests, insbesondere den Toxizitätstest TCLP ("Toxicity Characteristic Leaching Procedure", USA) einhalten, zu entsorgen.
Folglich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Inertisieren von Asche, die Schwermetalle und metallisches Aluminium enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man der Asche ein Reagens, das unter Phosphorsäure und den Phosphaten der Alkalimetalle ausgewählt ist, zugibt, man das so erhaltene phosphathaltige Gemisch einem Anrühren mit Wasser und einem hydraulischen Bindemittel unterzieht, so daß sich ein hydraulischer Mörtel bildet, und man den Mörtel einem Abbinden und einem Härten unterzieht.
Mit Schwermetallen sollen die Metalle bezeichnet werden, deren Dichte wenigstens gleich 5 g/cm³ ist, wie Beryllium, Arsen, Selen und Antimon, gemäß der allgemein anerkannten Definition (Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes; Vol. I, CRC Press, Inc. 1987; Seite 2).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man ein Reagens, das man unter Phosphorsäure und den Phosphaten der Alkalimetalle (vorzugsweise von Natrium) auswählt. Orthophosphorsäure und Natriumhexametaphosphat eignen sich gut.
Die Zugabe des vorhergenannten Reagens zu der Asche muß in Gegenwart einer ausreichende Menge an Wasser ausgeführt werden, um durch einfaches Kneten die schnelle Herstellung eines homogenen Reaktionsgemischs zu ermöglichen. Obwohl die Erfinderin nicht durch eine theoretische Erklärung gebunden werden möchte, glaubt sie, daß eine der vor der Erfindung angetroffenen Schwierigkeiten, um Flugasche aus städtischen Müllverbrennungsöfen in hydraulischen Mörteln zu entsorgen, insbesondere der Gegenwart von metallischem Aluminium in dieser Asche zuzuschreiben war. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat das oben genannte Reagens die Funktion, das metallische Aluminium in Aluminiumphosphat umzuwandeln. Die Menge an Reagens, die man verwenden muß, hängt folglich von der mineralogischen Zusammensetzung der Asche, insbesondere von ihrem Gehalt an metallischem Aluminium und an Schwermetallen, ab, und sie muß in jedem Einzelfall durch eine Routinearbeit im Labor bestimmt werden. In der Praxis eignen sich Gewichtsmengen von 5 bis 25% (vorzugsweise von 8 bis 15%) an besagtem Reagens, bezogen auf das Gewicht der Asche, gut.
Das Wasser und das hydraulische Bindemittel müssen in geeigneten Mengen, um mit dem phosphathaltigen Gemisch einen hydraulischen Mörtel zu bilden, verwendet werden. Es ist wichtig, ein wirksames Kneten des phosphathaltigen Gemischs mit dem Wasser und dem hydraulischen Bindemittel vorzunehmen, um einen hydraulischen Mörtel mit homogener Zusammensetzung herzustellen. Am Ende des Knetens unterzieht man den Mörtel einem Reifen, um sein Abbinden und sein Härten zu bewirken. Bevor man ihn dem Abbinden und dem Härten unterzieht, muß der Mörtel in eine geeignete Form, die einen Transport und eine effiziente Lagerung ermöglicht, beispielsweise in die Form von Briketts, prismatischen Blöcken oder kugelförmigen Pellets, gebracht werden. Das Abbinden und das Härten können unter feuchter oder trockener Atmosphäre durchgeführt werden. Man führt sie im allgemeinen in Gegenwart von Umgebungsluft durch.
Das hydraulische Bindemittel ist vorteilhafterweise unter Portlandzement und Portlandzementklinker ausgewählt. Obwohl Portlandzement gute Ergebnisse liefert, ist Portlandzementklinker bevorzugt.
Die zu verwendende Menge an hydraulischem Bindemittel hängt von verschiedenen Parametern ab, insbesondere vom ausgewählten hydraulischen Bindemittel, der Zusammensetzung der Asche und den für die Produkte des Inertisierungsverfahrens angestrebten Eigenschaften, insbesondere ihre mechanische Festigkeit und ihr Verhalten in den Toxizitätstests (beispielsweise dem oben definierten TCLP Test). In der Praxis ist empfohlen, eine Gewichtsmenge an hydraulischem Bindemittel größer als 10% (vorzugsweise wenigstens gleich 20%) des Gewichts der Asche zu verwenden. Das Gewicht des eingesetzten hydraulischen Bindemittels sollte 100% (im allgemeinen 50%) des Gewichts der Asche nicht übersteigen. Die Gewichtsmengen an hydraulischem Bindemittel zwischen 20 (vorzugsweise 25) % und 50 (vorzugsweise 40) % des Gewichts der Asche sind besonders empfohlen.
Am Ende der Abbinde- und Härtungsbehandlung, die mehrere Tage dauern kann, gewinnt man eine feste und kompakte Masse, die gegenüber atmosphärischen Substanzen fast inert ist und die Toxizitätsnormen, insbesondere die durch den oben definierten TCLP Test festgelegten, einhält. Die Form dieser festen Masse ist diejenige, zu der der Mörtel geformt worden war, und sie kann beispielsweise Briketts oder kugelförmige oder prismatische Blöcke umfassen. Sie ist kompakt, fast frei von Gaseinschlüssen und weist aufgrund dieser Tatsache gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine Härte und eine Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Abrieb auf, die ausreichend sind, um ihren Transport und ihre Lagerung ohne Schwierigkeit zu ermöglichen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Abbinden und das Härten des Mörtels unter einer feuchten, vorzugsweise wasserdampfgesättigten Atmosphäre ausgeführt. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich im Fall von Asche, die sechswertiges Chrom enthält, als besonders vorteilhaft erwiesen. Es wurde nämlich beobachtet, daß sie, wenn alle anderen Dinge gleich sind, das Inertisieren des Chroms in der festen, am Ende des Verfahrens gewonnenen Masse merklich verbessert.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens fügt man dem Anmachwasser einen Zusatzstoff, der unter Eisen, Mangan, den Eisen(11)-Verbindungen, den Mangan(11)-Verbindungen und den reduzierenden Salzen der Alkalimetalle (vorzugsweise des Natriums) ausgewählt ist, in einer Gewichtsmenge von 0,3 bis 1% des Mörtelgewichts zu. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Zusatzstoff vorteilhafterweise unter Eisensulfat, Mangansulfat, Natriumnitrit, Natriumsulfit und metallischem Eisen ausgewählt. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herkunft der Asche nicht entscheidend. Die Erfindung ist jedoch besonders geeignet für Flugasche, die aus Rauchgasen der städtischen Müllverbrennungsöfen, wie den Verbrennungsöfen für Hausmüll und den Verbrennungsöfen für Krankenhausmüll, gewonnen wurde.
Die Flugasche der Rauchgase, die von den städtischen Müllverbrennungsöfen erzeugt werden, umfasst üblicherweise zusätzlich zu Schwermetallen und metallischem Aluminium unerwünschte organische Stoffe (insbesondere chlorierte organische Stoffe wie Dioxine und Furane), wasserlösliche Verbindungen, beispielsweise Alkalimetallchloride, sowie Unverbranntes.
Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterzieht man die Asche in dem Fall, wo sie wasserlösliche Verbindungen enthält, einem Waschen mit alkalischem Wasser, bevor man dazu das vorhergenannte Reagens, das unter Phosphorsäure und den Phosphaten der Alkalimetalle ausgewählt ist, zugibt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat das Waschen der Asche mit Wasser zum Ziel, die wasserlöslichen Verbindungen, insbesondere die Natrium- und Kaliumsalze (hauptsächlich das Natriumchlorid, das Kaliumchlorid und das Natriumsulfat), und einen Teil des Anhydrits daraus zu entfernen. Für das Waschen der Asche ist es notwendig, alkalisches Wasser zu verwenden, um die Schwermetalle unlöslich zu machen. In der Praxis muß das Waschen der Asche (insbesondere der pH des verwendeten Wassers und die Kontaktzeit zwischen dem Wasser und der Asche) so eingerichtet werden, daß das aus dem Waschen gewonnene wässrige Medium alkalisch ist und vorzugsweise einen pH-Wert höher als 8 aufweist, wobei die Werte von wenigstens gleich 9,5 empfohlen sind. So vermeidet man ein Lösen der Schwermetalle, die folglich in der aus dem Waschen gewonnenen, zurückbleibenden festen Phase verbleiben. Bei Bedarf kann es sich als notwendig erweisen, dem Waschwasser ein Reagens zuzugeben, um den pH auf den angestrebten Wert zu bringen, beispielsweise Kalk. Am Ende des Waschens gewinnt man eine wässrige Suspension, die man einem Filtrieren oder einem gleichwertigen mechanischen Abtrennen (beispielsweise einem Sedimentieren oder einem Zentrifugieren) unterzieht, um die festen, nicht gelösten Stoffe daraus zu abzutrennen, denen man dann das vorhergenannte Reagens gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zusetzt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterzieht man in dem Fall, wo die Asche organische Stoffe und/oder Unverbranntes enthält, das vorhergenannte phosphathaltige Gemisch einem Glühen, bevor man dazu das Wasser und das hydraulische Bindemittel zugibt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Glühen in oxidierender Atmosphäre (im allgemeinen mit Umgebungsluft) durchgeführt. Es hat die Vernichtung des Unverbrannten und die Beseitigung der organischen Stoffe zum Ziel. Das Glühen wird im allgemeinen bei einer Temperatur höher als 600ºC, vorzugsweise wenigstens gleich 700ºC, ausgeführt Man sollte eine übermäßige Temperatur vermeiden, die zum Ergebnis hätte, daß ein Teil der Schwermetalle verdampft. In der Praxis ist die Temperatur des Glühens vorzugsweise niedriger als 1000ºC und auf vorteilhafte Weise übersteigt sie 800ºC nicht. Die Temperaturen von 600 bis 800ºC sind speziell empfohlen.
Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung der einzigen Figur der Zeichnung im Anhang erläutert, die das Schema einer Vorrichtung darstellt, die eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
Die in der Figur schematisierte Vorrichtung ist zur Inertisierungsbehandlung von Asche 1 bestimmt, die Schwermetalle, metallisches Aluminium, wasserlösliche Verbindungen, organische Stoffe und Unverbranntes enthält. Sie umfasst eine Waschkammer 2, in die man die Asche 1 und Wasser 3 einführt. Die in die Kammer 2 zugeführte Menge an Wasser 3 wird eingestellt, um die Gesamtheit der wasserlöslichen Verbindungen der Asche 1 aufzulösen, insbesondere das Natriumchlorid, das Kaliumchlorid und das Natriumsulfat. Man stellt außerdem in der Kammer 2 einen pH Wert höher als 8, beispielsweise von 9,5 bis 14 ein, um die Schwermetalle unlöslich zu machen. Bei Bedarf gibt man, um den gewünschten pH-Wert zu erzielen, dem Waschwasser 3 Salzsäure oder Natriumhydroxid zu.
Man gewinnt aus der Waschkammer 2 eine wässrige Suspension 4, die man sofort über einen Filter 5 behandelt. Man verwirft das Filtrat 6 und man gewinnt den Filterkuchen 7, den man in eine Reaktionskammer 8 einleitet. In der Reaktionskammer 8 wird dem Filterkuchen 7 eine ausreichende Menge an Phosphorsäure 9 und Wasser 10 zugegeben, um durch Kneten eine pumpfähige Masse 11 zu bilden, in der das gesamte metallische Aluminium der Asche im Zustand von Aluminiumorthophosphat vorliegt (als Variante wird ein Teil oder die Gesamtheit der Phosphorsäure durch ein Alkalimetallphosphat, vorzugsweise Natriumhexametaphosphat ersetzt). Man entnimmt die pumpfähige Masse aus der Reaktionskammer 2, und man führt sie in einen Glühofen 12 ein, wo man sie auf eine Temperatur von 700 bis 800ºC während einer Zeit, die ausreichend ist, um die organischen Stoffe zu zersetzen und das Unverbrannte zu vernichten, erhitzt. Die aus dem Ofen 12 entnommene geglühte Materie 13 wird in eine Knetkammer 14 überführt, wo man ihr Wasser 15 und ein hydraulisches Bindemittel 16 (beispielsweise Portlandzementklinker) in Mengen zugibt, die eingestellt sind, um durch Kneten mit der geglühten Materie 13 einen hydraulischen Mörtel zu bilden. Der aus der Knetkammer 14 gewonnene hydraulische Mörtel 17 wird in einer Drehtrommel 18 behandelt, um ihn in den Zustand von kleinen Pellets 19 zu formen, die man mehrere Tage lang in einem Behälter 20, der hermetisch verschlossen und mit fast wasserdampfgesättigter Luft gefüllt ist, bei Umgebungstemperatur von etwa 20ºC und bei Atmosphärendruck lagert. Die Dauer der Reifungsbehandlung in dem Behälter 20 ist eingestellt, um das Abbinden und das vollständige Härten der Mörtelpellets 19 zu erzielen. Am Ende der Reifungsbehandlung in dem Behälter 20 gewinnt man aus diesem harte, kompakte und gegenüber der Umwelt und atmosphärischen Substanzen inerte Pellets 21, so daß sie auf eine Reststoffdeponie entsorgt werden können.
Die Beispiele, deren Beschreibung folgt, werden den Nutzen der Erfindung zeigen.

Erste Versuchsreihe

In den Beispielen 1 bis 5, deren Beschreibung folgt, behandelte man aus einem Verbrennungsofen für Hausmüll entnommene Asche. Die Gewichtszusammensetzung der Asche ist in der folgenden Tabelle 1 festgehalten. Tabelle 1

Beispiel 1 (nicht erfindungsgemäß)

Man wusch 108 g Asche mit 1000 ml Wasser. Nach einer Stunde hatte sich der pH des Reaktionsmediums auf 10,9 eingestellt. Man filterte die so gebildete wässrige Suspension, und man gewann den Filterkuchen, nachdem man ihn zuvor mit 100 ml Wasser gewaschen hatte.
Dem Filterkuchen wurde eine ausreichende Menge Wasser zugegeben, um eine geschmeidige Masse, die annähernd 40% Wasser enthielt, zu bilden. Zu der so erhaltenen Paste gab man 11,8 g einer wässrigen Phosphorsäurelösung (Konzentration: 85 Gew.-%) hinzu, wobei man die Masse ständig rührte. Die Zugabe der Phosphorsäure war von einer mäßigen Wärmeentwicklung begleitet. Die so erhaltene homogene pastenartige Masse wurde in eine Kapsel aus hitzebeständigem Porzellan gebracht, die man in einen kalten Ofen einbrachte. Man erhitze dann denn Ofen, um seine Temperatur allmählich in etwa einer Stunde auf 800ºC zu bringen. Diese Temperatur von 800ºC wurde eine Stunde lang aufrechterhalten, dann entnahm man die Materie dem Ofen, und man ließ sie bis auf Umgebungstemperatur abkühlen.
Das aus dem Ofen gewonnene geglühte Pulver wurde unverändert einem Toxizitätstest gemäß der weiter oben definierten TCLP-Norm unterzogen. Dazu gab man zu 100 g des geglühten Pulvers 2 I einer wässrigen Lösung, die 6 g Essigsäure und 2,57 g Natriumhydroxid pro Liter enthielt. Das Gemisch wurde homogenisiert, dann über einen Filter aus Glasfasern mit 0,6 bis 0,8 um filtriert, und man maß den Gehalt des Filtrats an den Schwermetallen des dem Test unterzogenen Pulvers. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 festgehalten. Tabelle 2

Beispiel 2 (erfindungsgemäß)

Eine Teilmenge der in Tabelle 1 genau bezeichneten Asche wurde wie im Beispiel 1 behandelt, und das geglühte Pulver, das aus dem Ofen gewonnen und bis auf Umgebungstemperatur abgekühlt worden war, wurde mit Portlandzementklinker (in einer Menge von 1 Gewichtsteil Klinker auf 5 Gewichtsteile des geglühten Pulvers) innig vermischt. Dem erhaltenen Gemisch gab man Anmachwasser in einer Menge von 30 ml Wasser auf 100 g besagten Gemischs zu, wobei man knetete, um einen homogenen Mörtel zu bilden. Dieser wurde anschließend zu Pellets geformt, die man an Luft 5 Tage lang lagerte, um das Abbinden und das Härten des Mörtels zu bewirken. Die am Ende des Abbindens und des Härtens des Mörtels gewonnenen Pellets wurden dem TCLP-Toxizitätstest wie im Beispiel 1 unterzogen. Dazu mahlte man die Pellets auf unter 1 mm Durchmesser (Durchmesser bestimmt durch Siebung), und man gab zu 100 g der so erhaltenen gemahlenen Materie 2 I einer wässrigen Lösung, die 6 g Essigsäure und 2,57 g Natriumhydroxid pro Liter enthielt. Das Gemisch wurde homogenisiert, dann über einen Filter aus Glasfasern mit 0,6 bis 0,8 um filtriert, und man maß den Gehalt des Filtrats an den Schwermetallen des dem Test unterzogenen Pulvers. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 festgehalten. Tabelle 3
Ein Vergleich der Ergebnisse, die in den Tabellen 2 und 3 erscheinen, zeigt sofort den durch die Erfindung erbrachten Fortschritt in bezug auf das Inertisieren der Schwermetalle der Asche.

Beispiel 3 (erfindungsgemäß)

In diesem Beispiel ging man wie im Beispiel 2 vor, aber die am Ende des Abbindens und des Härtens des Mörtels gewonnenen Pellets wurden einem von dem TCLP-Test verschiedenen Toxizitätstest unterzogen. Bei diesem Test mahlte man die Pellets auf unter 1 mm (Durchmesser bestimmt durch Siebung), und man unterzog die gemahlene Materie einem dreifachen Auslaugen mit entmineralisiertem Wasser in einem Verhältnis Flüssigkeit/Feststoff gleich 10.
Am Ende jedes Auslaugens wurde der Gehalt der Waschflüssigkeit an den Schwermetallen des dem Test unterzogenen Pulvers gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 festgehalten. Tabelle 4

Beispiel 4 (erfindungsgemäß)

Man wiederholte den Versuch des Beispiels 2 unter den gleichen Bedingungen mit der einzigen Ausnahme, daß der Portlandzementklinker durch Portlandzement ersetzt wurde.
Die Ergebnisse des TCLP-Tests sind in der Tabelle 5 wiedergegeben. Tabelle 5

Beispiel 5 (erfindungsgemäß)

Man wiederholte die Bedingungen des Versuchs des Beispiels 3 mit der einzigen Ausnahme, daß der Portlandzementklinker durch Portlandzement ersetzt wurde.
Die Ergebnisse des Tests mit dreifachem Auslaugen sind in der Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 6

Zweite Versuchsreihe

In den Beispielen 6 bis 17, deren Beschreibung folgt, wurde Asche, die die Gewichtszusammensetzung der Tabelle 7 aufwies, behandelt. Tabelle 7

Beispiel 6 (nicht erfindungsgemäß)

Man wusch 136 g Asche mit 1300 ml Wasser. Nach einer Stunde hatte sich der pH des Reaktionsmediums auf 11,0 eingestellt. Man filterte die so gebildete wässrige Suspension, und man gewann den Filterkuchen, nachdem man ihn zuvor mit 100 ml Wasser gewaschen hatte.
Man ging dann wie im Beispiel 1 vor. Die Ergebnisse des Toxizitätstests (TCLP- Test) sind in der folgenden Tabelle 8 festgehalten. Tabelle 8

Beispiel 7 (erfindungsgemäß)

Eine Teilmenge der in Tabelle 7 genau bezeichneten Asche wurde wie im Beispiel 6 behandelt, und das aus dem Glühofen gewonnene und bis auf Umgebungstemperatur abgekühlte geglühte Pulver wurde mit Portlandzementklinker in einer Menge von 1 Gewichtsteil Klinker auf 4 Gewichtsteile geglühte Asche gemischt. Dem erhaltenen homogenen Gemisch gab man Anmachwasser in einer Menge von 30 ml auf 100 g Gemisch zu, und man knetete, um einen Mörtel zu bilden. Der erhaltene hydraulische Mörtel wurde zu Pellets geformt, die man an Luft 5 Tage lang lagerte, um das Abbinden und das Härten des Mörtels zu bewirken.
Die am Ende des Abbindens und des Härtens des Mörtels gewonnenen Pellets wurden dem TCLP-Toxizitätstest unterzogen. Dazu mahlte man die Pellets auf unter 1 mm Durchmesser (Durchmesser bestimmt durch Siebung), und man gab zu 100 g der so erhaltenen gemahlenen Materie 2 l einer 0,1 M wässrigen Essigsäurelösung. Das Gemisch wurde homogenisiert, dann über einen Filter aus Glasfasern mit 0,6 bis 0,8 um filtriert, und man maß den Gehalt des Filtrats an den Schwermetallen des dem Test unterzogenen Pulvers. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 9 festgehalten. Tabelle 9

Beispiel 8 (erfindungsgemäß)

Man wiederholte den Versuch des Beispiels 7 mit dem einzigen Unterschied, daß der TCLP-Toxizitätstest durch den im Beispiel 3 beschriebenen Test mit dreifachem Auslaugen ersetzt wurde.
Die Ergebnisse des Tests sind in der folgenden Tabelle 10 festgehalten. Tabelle 10

Beispiel 9 (erfindungsgemäß)

Man wiederholte den Versuch des Beispiels 7 mit der einzigen Ausnahme, daß die Lagerung der Pellets am Ende des Anrührens in einem hermetisch verschlossenen Behälter, der mit wasserdampfgesättigter Luft gefüllt war (100% relative Luftfeuchtigkeit), 8 Tage lang durchgeführt wurde. Die aus dem Behälter gewonnenen Pellets wurden zwei Tage lang an der Luft getrocknet, dann dem TCLP- Test des Beispiels 8 unterzogen. Im TCLP-Test stellte man im Filtrat einen Gehalt an sechswertigem Chrom von gleich 42 ug/l fest.

Beispiele 10, 11, 12 (erfindungsgemäß)

Diese Beispiele betreffen drei Versuche, die unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 9 durchgeführt wurden mit der einzigen Ausnahme, daß dem Anmachwasser ein Zusatzstoff zugegeben wurde. In dem Versuch des Beispiels 10 bestand dieser Zusatzstoff aus Eisensulfat-Heptahydrat (verwendet in einer Gewichtsmenge von gleich 1% des Mörtelgewichts); in dem Versuch des Beispiels 11 bestand er aus Mangansulfat Monohydrat (verwendet in einer Gewichtsmenge von gleich 0,7% des Mörtelgewichts); in dem Versuch des Beispiels 12 bestand er aus einem Eisenpulver (verwendet in einer Gewichtsmenge von gleich 0,3% des Mörtelgewichts).
Im TCLP-Test erwies sich der Gehalt des Filtrats an sechswertigem Chrom in jedem der drei Beispiele als kleiner 10 ug/l.

Beispiele 13, 14, 15, 16, 17 (erfindungsgemäß)

Man wiederholte den Versuch des Beispiels 9 mit einer ausreichenden Menge an Asche, um ausgehend von dem Mörtel fünf prismatische Proben von 4 · 4 · 16 cm anfertigen zu können. Man hielt die Proben 28 Tage lang bei Umgebungstemperatur in einer wasserdampfgesättigten Atmosphäre, um das Abbinden und das Härten des Mörtels zu bewirken. Die fünf Versuche unterschieden sich voneinander durch die Gewichtsverhältnisse zwischen der verwendeten Menge an Asche und der verwendeten Menge an Klinker.
Nach dem Abbinden und dem Härten des Mörtels unterzog man die Proben einem Test der mechanischen Festigkeit, der darin bestand, ihre Widerstandsfähigkeit gegen Biegung und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Druck unter den Bedingungen der belgischen Norm NBN 196-1 (1991) zu messen. Die Ergebnisse der Tests sind in der folgenden Tabelle 11 erwähnt. Tabelle 11

Claims

1. Verfahren zum Inertisieren von Asche, die Schwermetalle und metallisches Aluminium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man der Asche ein Reagens, das unter Phosphorsäure und den Phosphaten der Alkalimetalle ausgewählt ist, zugibt, man das so erhaltene phosphathaltige Gemisch einem Anrühren mit Wasser und einem hydraulischen Bindemittel unterzieht, so daß sich ein hydraulischer Mörtel bildet, und man den Mörtel einem Abbinden und einem Härten unterzieht.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens Natriumhexametaphosphat umfaßt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Bindemittel unter Portlandzement und Portlandzementklinker ausgewählt ist.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obengenannte Reagens in einer Gewichtsmenge von 8 bis 15% des Gewichts der Asche verwendet wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Bindemittel in einer Gewichtsmenge von 25 bis 40% des Gewichts der Asche verwendet wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abbinden und Härten unter einer mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre durchführt.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Anmachwasser einen Zusatzstoff, der unter Eisen, Mangan, den Eisen(II)verbindungen, den Mangan(l l)verbindungen und den reduzierenden Salzen der Alkalimetalle ausgewählt ist, in einer Gewichtsmenge von 0,3 bis 1% des Gewichts des Mörtels zusetzt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff unter Eisensulfat, Mangansulfat, Natriumnitrit, Natriumsulfit und metallischem Eisen ausgewählt ist.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Fall, wo die Asche wasserlösliche Verbindungen enthält, sie einem Waschen mit alkalischem Wasser unterzieht, bevor man dazu die Phosphorsäure zugibt.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Fall, wo die Asche organische Materialien und/oder Unverbranntes enthält, das obengenannte phosphathaltige Gemisch einem Glühen unterzieht, bevor man dazu das Wasser und das hydraulische Bindemittel zugibt.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche Flugasche eines Rauchgases aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen enthält.