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ITVE980036A1 - PROCEDURE FOR INERTIFICATION OF HAZARDOUS AND NON-HAZARDOUS INORGANIC WASTE THROUGH PARTIAL OR TOTAL GLAZING OF A MIXTURE WITH - Google Patents

PROCEDURE FOR INERTIFICATION OF HAZARDOUS AND NON-HAZARDOUS INORGANIC WASTE THROUGH PARTIAL OR TOTAL GLAZING OF A MIXTURE WITH Download PDF

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Publication number
ITVE980036A1
ITVE980036A1 IT98VE000036A ITVE980036A ITVE980036A1 IT VE980036 A1 ITVE980036 A1 IT VE980036A1 IT 98VE000036 A IT98VE000036 A IT 98VE000036A IT VE980036 A ITVE980036 A IT VE980036A IT VE980036 A1 ITVE980036 A1 IT VE980036A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
glass
waste
hazardous
point
mixture
Prior art date
Application number
IT98VE000036A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Igna Roberto Dall
Sandro Hreglich
Fabiano Nicoletti
Original Assignee
Stazione Sperimentale Del Vetr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stazione Sperimentale Del Vetr filed Critical Stazione Sperimentale Del Vetr
Priority to IT98VE000036 priority Critical patent/IT1305245B1/en
Publication of ITVE980036A1 publication Critical patent/ITVE980036A1/en
Application granted granted Critical
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

" DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE AVENTE PER TITOLO : Procedimento di inertizzazione dei rifiuti pericolosi e non pericolosi inorganici, tramite vetrificazione parziale o totale di una miscela contenente almeno il 95 % e fino al 100 % di rifiuti inorganici, e prodotti ottenibili da tale procedimento.” "DESCRIPTION OF THE INVENTION WITH THE TITLE: Process of inerting hazardous and non-hazardous inorganic waste, through partial or total vitrification of a mixture containing at least 95% and up to 100% of inorganic waste, and products obtainable from this process."

I rifiuti pericolosi inorganici sono sostanze nocive per l’uomo e l’ambiente e come tali vanno segregate o opportunamente inertizzate; il loro confinamento sta diventando estremamente problematico vista la quantità in gioco. Trovare un modo economico per la loro neutralizzazione è importante anche per impedire soluzioni illegali del problema. Secondo la recente legislazione le soluzioni vanno ricercate entro i confini della Provincia e/o Regione di appartenenza e ciò pone ulteriori limiti al processo di vetrificazione o inertizzazione se concepito come trattamento di un unico tipo di rifiuto. Nella letteratura scientifica la vetrificazione di un rifiuto o al massimo di due rifiuti è stata ampiamente trattata. Esistono anche numerosi brevetti fra i quali i più significativi sono: Inorganic hazardous waste are substances that are harmful to humans and the environment and as such must be segregated or appropriately inerted; their confinement is becoming extremely problematic given the quantity involved. Finding an inexpensive way to neutralize them is also important to prevent illegal solutions to the problem. According to recent legislation, solutions must be sought within the boundaries of the Province and / or Region of belonging and this places further limits on the vitrification or inertization process if conceived as a treatment of a single type of waste. In the scientific literature the vitrification of one waste or at most two waste has been extensively dealt with. There are also numerous patents among which the most significant are:

• Brevetto Italiano N° 48.313 A/89 del 07/07/87; • Italian Patent N ° 48.313 A / 89 of 07/07/87;

• Brevetto Italiano N° 000884/95 del 28/08/89; • Italian Patent N ° 000884/95 of 28/08/89;

• Brevetto USA N° 4.678.493 del 07/07/87; • US Patent N ° 4,678,493 of 07/07/87;

• Brevetto EPO N° 84308001.1 del 19/11/84, • EPO Patent N ° 84308001.1 dated 19/11/84,

Tuttavia l’inertizzazione tramite vetrificazione di una tipologia ristretta di rifiuti rappresenta una soluzione non economica del problema nel senso che anche se l'impianto di vetrificazione è idoneo a trattare un’unica tipologia di rifiuto è tuttavia difficilmente ammortizzabile per varie ragioni; per esempio un impianto di vetrificazione che tratta un quantitativo limitato di rifiuti ha elevati costi energetici ed impiantistici. A questo proposito la figura 1 illustra il consumo specifico e la produzione giornaliera in un tipico forno da vetro elettrico (anche i forni a combustibile fossile hanno diagrammi analoghi): risultano evidenti i vantaggi che si ottengono allaumentare delle dimensioni. However, the inertization through vitrification of a restricted type of waste represents a non-economic solution to the problem in the sense that even if the vitrification system is suitable for treating a single type of waste, it is nevertheless difficult to amortize for various reasons; for example, a vitrification plant that treats a limited quantity of waste has high energy and plant costs. In this regard, figure 1 illustrates the specific consumption and daily production in a typical electric glass furnace (fossil fuel furnaces also have similar diagrams): the advantages obtained by increasing the size are evident.

Fig. 1 - consumo specifico e produzione in funzione della dimensione di suola. Fig. 1 - specific consumption and production as a function of the sole size.

Nel caso inoltre si voglia effettuare la vetrificazione usando un solo rifiuto la composizione del prodotto ottenibile, difficilmente ne consente la lavorazione e deve essere smaltito solo in discarica, a meno che non si aggiungano altre materie prime (sabbie silicee, soda, feldspati, etc) reperibili sul mercato ma a costi elevati. Furthermore, in the event that vitrification is to be carried out using only one waste, the composition of the obtainable product hardly allows its processing and must be disposed of only in landfills, unless other raw materials are added (siliceous sands, soda, feldspar, etc.) available on the market but at high costs.

In tabella 1 sono riportate le composizioni chimiche di alcuni tipi di amianto, il solo materiale per cui è stata inizialmente ritenuta vantaggiosa la vetrificazione. In genere però l'amianto è usato in unione ad altri materiali come gesso, calcite, cementi e appretti vari etc, da cui non è possibile la separazione. In tabella 2 sono riportate le composizioni chimiche indicative di un tipico materiale contenente amianto e di altri rifiuti che possono essere impiegati nel processo di vetrificazione o inertizzazione. Table 1 shows the chemical compositions of some types of asbestos, the only material for which vitrification was initially considered advantageous. In general, however, asbestos is used in conjunction with other materials such as gypsum, calcite, cements and various dressings etc, from which separation is not possible. Table 2 shows the indicative chemical compositions of a typical material containing asbestos and other wastes that can be used in the vitrification or inertization process.

Tabella 1- Composizione amianto (% in peso). Table 1- Composition of asbestos (% by weight).

I materiali indicati in tabella 2 con lettera maiuscola nella prima riga sono definiti nella seguente legenda: The materials indicated in table 2 with a capital letter in the first row are defined in the following legend:

A. materiale composito contenente amianto (definito pericoloso); A. composite material containing asbestos (defined as hazardous);

B. ceneri da inceneritore RSU (definito pericoloso); B. ashes from MSW incinerator (defined as dangerous);

C. scorie da inceneritore RSU (definito pericoloso); C. waste from a MSW incinerator (defined as dangerous);

D. ceneri volanti centrale termoelettrica (definito pericoloso); D. fly ash of the thermoelectric power station (defined as dangerous);

E. ceneri pesanti centrale termoelettrica; E. bottom ash thermoelectric power station;

F. fanghi di escavo canali (definito pericoloso); F. excavated channel mud (defined as dangerous);

G. scorie lavorazione dello zinco (definito pericoloso); G. zinc processing slag (defined as dangerous);

H. inerti lavorazione feldspati; H. inert feldspar processing;

I. inerti lavorazione graniti; I. inert granite processing;

J. calcinato scorie lavorazione pelli (definito pericoloso); J. calcined slag for leather processing (defined as dangerous);

K. scorie lavorazione acciaio; K. slag steel processing;

L. fini della lavorazione del rottame di vetro. L. purposes of glass cullet processing.

II processo di vetrificazione comprende le seguenti operazioni: The vitrification process includes the following operations:

- caratterizzazione e preparazione dei rifiuti come di seguito sommariamente indicato: analisi chimica, frantumazione, eventuale lavaggio per eliminare i sali solubili, deumidificazione; riduzione della parte organica e metallica, pericolose per i refrattari costituenti il forno; in particolare è considerato accettabile un valore inferiore a 400 ppm per i metalli e di 1000 ppm per i residui organici; - characterization and preparation of waste as summarized below: chemical analysis, crushing, possible washing to eliminate soluble salts, dehumidification; reduction of the organic and metallic part, dangerous for the refractories making up the furnace; in particular, a value lower than 400 ppm for metals and 1000 ppm for organic residues is considered acceptable;

- omogeneizzazione dei rifiuti e loro miscelazione in modo da ottenere una adatta miscela vetrificabile la cui composizione è determinata dal prodotto che si desidera ottenere; la pellettizzazione della miscela è un processo non necessario ma che può essere utile in molti casi; - homogenization of the waste and its mixing in order to obtain a suitable vitrifiable mixture whose composition is determined by the product to be obtained; the pelletizing of the mixture is an unnecessary process but which can be useful in many cases;

- fusione della miscela vetrificabile in un forno da vetro a combustione o elettrico; il secondo sistema è preferibile perché più facile da controllare per quanto riguarda le emissioni; comunque il forno, dovrà essere dotato di idoneo impianto di abbattimento delle emissioni ed anche di un sistema di drenaggio del materiale vetroso in corrispondenza della suola; - melting of the batch in a combustion or electric glass furnace; the second system is preferable because it is easier to control as regards emissions; in any case, the oven must be equipped with a suitable emission abatement system and also with a drainage system for the vitreous material in correspondence with the sole;

- formatura del manufatto (tiratura per fibre, pressatura per piastrelle, colata fra rulli o in acqua per granulati, etc.) e sua eventuale ricottura; - forming of the product (stretching for fibers, pressing for tiles, casting between rollers or in water for granulates, etc.) and its eventual annealing;

- controllo della qualità del prodotto ottenuto con per esempio valutazione della resistenza chimica, proprietà meccaniche, etc. - quality control of the product obtained with, for example, evaluation of chemical resistance, mechanical properties, etc.

Tabella 2 - Esempi di composizione di rifiuti industriali inorganici (% in peso). Table 2 - Examples of composition of inorganic industrial waste (% by weight).

Segue Tabella 2 - Esempi di composizione di rifiuti industriali inorganici (% in peso) Table 2 follows - Examples of composition of inorganic industrial waste (% by weight)

Il vantaggio della presente invenzione si basa sulla realizzazione di un impianto in grado di trattare i rifiuti inorganici pericolosi e non pericolosi presenti nel territorio dopo opportuno trattamento e miscelazione; ciò consente di: The advantage of the present invention is based on the construction of a plant capable of treating the hazardous and non-hazardous inorganic waste present in the territory after suitable treatment and mixing; this allows to:

1. ridurre notevolmente le spese di trasporto tenendo anche conto dei limiti legislativi relativi al trasporto dei rifiuti; 1. considerably reduce transport costs, also taking into account the legislative limits relating to the transport of waste;

2. ottenere dalla opportuna miscelazione di tali rifiuti e loro fusione, una serie di prodotti vetrosi di composizione diversa a seconda dell’uso e/o destinazione; 2. obtain from the appropriate mixing of such waste and their fusion, a series of glassy products of different composition depending on the use and / or destination;

3. ridurre o eliminare l’uso di materie prime a costi elevati come sabbie silicee, soda, feldspati etc 3. reduce or eliminate the use of high-cost raw materials such as silica sands, soda, feldspar, etc.

4. ridurre al minimo il volume dei rifiuti di partenza dato che con questo procedimento si intende infatti vetrificare una miscela con oltre il 95 % di rifiuti; 4. reduce the volume of starting waste to a minimum given that with this procedure it is intended to vitrify a mixture with over 95% of waste;

5. ottenere prodotti commerciali con un proprio valore aggiunto; questo risultato dipende anche dalla stabilità della composizione del materiale prodotto che può essere ottenuta solo se i rifiuti sono “coltivati” in questi impianti in modo da regolare i flussi di materiali; è possibile in questo senso procedere per campagne di produzione. 5. obtain commercial products with their own added value; this result also depends on the stability of the composition of the material produced which can only be obtained if the waste is “cultivated” in these plants in order to regulate the flows of materials; in this sense it is possible to proceed for production campaigns.

6. disporre di una vasta gamma di prodotti vetrari di ampia diffusione, la composizione chimica dei quali può essere variata in funzione dei parametri di formatura e delle proprietà richieste. 6. have a wide range of widely used glass products, the chemical composition of which can be varied according to the forming parameters and the required properties.

I costituenti principali di un vetro sono gli ossidi formatori di reticolo (SiO2, A12 O3, P2 O5, B2 O3, etc) responsabili della stabilità chimica e meccanica del vetro e gli ossidi modificatori, fondenti (Na2O, K2 O, etc) e stabilizzanti (CaO, MgO, BaO, etc), da cui dipendono la fusibilità della miscela e anche la stabilità chimica del vetro prodotto. Quando viene progettata una miscela vetrificabile è necessario dosare opportunamente le materie prime vetrificanti apportatrici di tali ossidi. Avendo a disposizione una varietà di rifiuti in cui i vari ossidi sono presenti in percentuali diverse è necessario effettuare una oculata scelta e dosaggio tra i vari rifiuti allo scopo di ottenere un vetro chimicamente stabile in modo da bloccare gli elementi tossici e con proprietà fisiche e meccaniche che ne consentano la lavorazione ed impiego. Ad esempio i rifiuti A - B - F - J - K possono considerarsi alla stregua delle materie prime apportatrici di ossidi stabilizzanti come la dolomite ed il calcare; i rifiuti C - D - E - H - I costituiti prevalentemente da ossidi formatori conferiscono elevata stabilità chimica come sabbia, feldspati e nefeline. Infine il rifiuto L è importante in quanto assicura un apporto notevole di ossidi fondenti che contribuiscono a ridurre la temperatura di fusione. In base a queste considerazioni si forniscono alcuni esempi di miscele vetrificabili ottenute impiegando i precedenti rifiuti in funzione del loro ruolo: The main constituents of a glass are the lattice-forming oxides (SiO2, A12 O3, P2 O5, B2 O3, etc) responsible for the chemical and mechanical stability of the glass and the modifying, fluxing oxides (Na2O, K2 O, etc) and stabilizers (CaO, MgO, BaO, etc), on which the fusibility of the mixture and also the chemical stability of the glass produced depend. When a vitrifiable mixture is designed, it is necessary to properly dose the vitrifying raw materials that bring these oxides. Having a variety of waste available in which the various oxides are present in different percentages, it is necessary to make a careful choice and dosage among the various waste in order to obtain a chemically stable glass in order to block the toxic elements and with physical and mechanical properties that allow processing and use. For example, waste A - B - F - J - K can be considered as raw materials that bring stabilizing oxides such as dolomite and limestone; waste C - D - E - H - I consisting mainly of forming oxides give high chemical stability such as sand, feldspar and nepheline. Finally, the waste L is important as it ensures a significant supply of fluxing oxides which contribute to reducing the melting temperature. On the basis of these considerations, some examples of vitrifiable mixtures obtained using the previous wastes are provided according to their role:

ESEMPIO 1 - 70 parti del rifiuto B con 20 parti di rifiuto C e 10 parti di rifiuto J. Si ottiene un vetro con la composizione chimica di seguito descritta e adatto alla produzione di fibra di vetro isolante (equivalente alla composizione chimica dei basalti comunemente usati per la produzione di lana di roccia). EXAMPLE 1 - 70 parts of waste B with 20 parts of waste C and 10 parts of waste J. A glass is obtained with the chemical composition described below and suitable for the production of insulating glass fiber (equivalent to the chemical composition of commonly used basalts for the production of rock wool).

Tabella 3 - Composizione chimica del vetro dell’esempio 1. Table 3 - Chemical composition of the glass of example 1.

ESEMPIO 2 - 50 parti del rifiuto A con 20 parti di rifiuto D e 30 parti di rifiuto H. Si ottiene un vetro con la composizione chimica di seguito descritta e adatto alla produzione di materiale da rivestimento per esterni in edilizia. Per successivo tratamento termico il vetro ottenuto assume le caratteristiche di una vetro ceramica. EXAMPLE 2 - 50 parts of waste A with 20 parts of waste D and 30 parts of waste H. A glass is obtained with the chemical composition described below and suitable for the production of exterior cladding material in building. By subsequent heat treatment, the glass obtained takes on the characteristics of a ceramic glass.

Tabella 4 - Composizione chimica del vetro dell’esempio 2. Table 4 - Chemical composition of the glass of example 2.

ESEMPIO 3 - 20 parti del rifiuto A con 40 parti di rifiuto D, 10 parti di rifiuto F e 30 parti di rifiuto L. Si ottiene un vetro con la composizione chimica di seguito descritta e adatto alla produzione di vetro - schiuma per isolamento. EXAMPLE 3 - 20 parts of waste A with 40 parts of waste D, 10 parts of waste F and 30 parts of waste L. A glass with the chemical composition described below and suitable for the production of glass - foam for insulation is obtained.

Tabella 5 - Composizione chimica del vetro dell’esempio 3. Table 5 - Chemical composition of the glass of example 3.

ESEMPIO 4 - 20 parti del rifiuto A, 30 parti di rifiuto L e 50 parti di fanghi di fosfatazione. Si ottiene un vetro con la composizione chimica di seguito descritta e adatto alla produzione di vetro nutritivo per l’agricoltura. EXAMPLE 4 - 20 parts of waste A, 30 parts of waste L and 50 parts of phosphating sludge. A glass is obtained with the chemical composition described below and suitable for the production of nutritive glass for agriculture.

Tabella 6 - Composizione chimica del vetro dellesempio 4. Table 6 - Chemical composition of the glass of example 4.

È evidente che, in tutti i vari esempi, invece dei singoli rifiuti A o B etc è conveniente usare una miscela di rifiuti diversi in modo da stabilizzare la miscela nel’intoro della composizione di vetro che si vuole ottenere. It is clear that, in all the various examples, instead of individual waste A or B etc it is convenient to use a mixture of different waste in order to stabilize the mixture within the composition of glass to be obtained.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Il procedimento come da titolo, nel suo complesso, adatto a vetrificare almeno il 95 % di rifiuti inorganici. CLAIMS 1. The process as per title, as a whole, suitable for vitrifying at least 95% of inorganic waste. 2. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro utilizzabile come materia prima nell’ industria ceramica, del cemento e vetraria. 2. The process referred to in point 1 which produces glass that can be used as a raw material in the ceramic, cement and glass industry. 3. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro da utilizzare come fibra. 3. The process described in point 1 which produces glass for use as a fiber. 4. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro o vetroceramica per piastrelle. 4. The process described in point 1 producing glass or glass ceramic for tiles. 5. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro da utilizzare come fertilizzante per l’agricoltura. 5. The procedure referred to in point 1 which produces glass to be used as a fertilizer for agriculture. 6. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro da utilizzare come riempitivo. 6. The process of point 1 which produces glass for use as a filler. 7. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro per prodotti vetro -ceramici. 7. The process referred to in point 1 producing glass for glass-ceramic products. 8. Il procedimento di cui al punto 1 che produce vetro - schiuma; 8. The procedure referred to in point 1 which produces glass - foam; 9. Il procedimento di cui al punto 1 per l’ottenimento di prodotti vetrosi per ogni altra possibile applicazione. 9. The procedure referred to in point 1 for obtaining glassy products for any other possible application.
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