用於處理廢料的混合物的製作方法

2023-05-23 02:34:36 1

專利名稱：用於處理廢料的混合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於處理廢料的混合物和方法以及這種混合物在處理廢料中的應用。
通常，廢料未經處理或在焚化爐中焚化以後進行處置。廢料經水瀝濾後使汙染物保持在一定的閾值是重要的。這些汙染物可能是重金屬(例如Cd、Cr、Hg、Cu、Ni或Pb)和/或有機汙染物。為此，廢料用水泥和/或有火山灰性質的其他材料處理。
在另一方法中，廢料例如菸灰經洗滌至中性，其中可溶性鹽被溶解，從而被洗出。在下一步中，將懸浮液瀝乾，然後將脫水的材料與粘合劑例如水泥混合。將糊狀混合物澆鑄固化成塊或直接挖坑掩埋。另一方面，由焚化爐得到的菸灰和濾餅可直接與粘合劑和白土混合。
這些方法的缺點是相對高的水泥消耗和與此有關的巨大體積和高費用。此外，傳統的方法不足以防止對生態有害的汙染物從經處理過的廢料中浸出。
廢料的再利用日益增加。許多廢料例如石灰淤渣或廢水處理得到的淤渣都含有各種有價值的成分，例如CaO、Al2O3和矽酸鹽。它們可在水泥生產中再用於熟料生產。熟料是水泥生產的中間產物，它通常主要由CaO、Al2O3、SiO2和Fe2O3組成的天然生料來生產。視廢料的組成而定，一部分天然生料可被替代。
在再利用的情況下，再利用的廢料不超過某一汙染物例如重金屬浸出的閾值也是必要的。
所以，以下發明的問題是提供一種能克服上述缺點的用於處理廢料的混合物和方法。
這一問題的解決方案是這樣一種適用於處理廢料的混合物，它含有(A)至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鋅鹽，(B)至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鈣鹽，(C)至少一種疏水劑，(D)至少一種氨基醇和(E)NH3。
組分(A)為至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鋅鹽。優選的是，組分(A)為至少一種飽和的或不飽和的脂肪酸鋅鹽，特別是飽和的或不飽和的C1-C30脂肪酸(例如棕櫚油酸、油酸、芥酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、花生酸、山酸或其混合物)鋅鹽。特別優選的組分(A)為硬脂酸鋅鹽。
組分(A)可任選含有至少兩種鋅鹽。優選的是，一種鋅鹽的有效含量為15％，特別是17％。鋅鹽的有效含量用描述水溶液中鋅鹽的化學計量來描述。
組分(B)為至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鈣鹽。優選的是，組分(B)為至少一種飽和的或不飽和的脂肪酸鈣鹽。所述的脂肪酸與組分(A)中所述的一樣。
組分(C)為至少一種疏水劑。對於熟石膏和混凝土，疏水劑是已知的。這些疏水劑可用來使含有石灰和/或水泥的建築材料防水。疏水劑與粘合劑的基本組分的反應可描述如下
式中基團R-COO-表示飽和的或不飽和的脂族的或芳族羧酸的基團，而基團A為氨基。飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸的基團優選為脂肪酸基團，所述脂肪酸的定義與上述組分(A)描述的一樣。
可商購疏水劑的一個例子是Peter Greven FettchemieGmbH Co.KG，它是以商品名「Liga MS」銷售的活性疏水劑。疏水劑的另一個例子是轉化皂，例如烷基銨鹽，其中烷基可為飽和的或不飽和的，優選C1-C30。組分(C)可任選加在醇和水的混合物中。
組分(D)為至少一種氨基醇。優選的是，組分(D)選自一乙醇胺、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、一異丙醇胺、二異丙醇胺和三異丙醇胺、特別是三乙醇胺。
此外，所述混合物還含有NH3作為組分(E)。
優選的是，所述混合物含有50-90％(重量)、優選70-80％(重量)組分(A)。如果組分(A)含有兩種鋅鹽，那麼它們可含有60-70％(重量)，特別是65-68％(重量)的第一種鋅鹽和5-15％(重量)、特別是8-10％(重量)的第二種鋅鹽，其活性含量為至少15％、特別是至少17％。此外，所述混合物優選含有0.1-10％(重量)、優選2-5％(重量)組分(B)，5-20％(重量)、特別是12-15％(重量)組分(C)，0.1-10％(重量)、優選2-5％(重量)組分(D)和0.01-5％(重量)、優選0.1-0.7(重量)組分(E)。
所述混合物可用溶劑稀釋。溶劑可選自水、醇及其混合物。醇選自己醇、異丙醇或丁醇。溶劑優選為含有85％(重量)水和15％(重量)醇的水和醇混合物。優選的是，按整個混合物的重量計，加入至少80-99％(重量)溶劑、優選90-98％(重量)的溶劑。
此外，所述混合物還可含有其他添加劑，優選選自使重金屬沉積的試劑(例如硫化鈉)、還原劑(如FeSO4)、絡合劑(例如硫醇化合物)、粘合劑(例如Portland水泥)或火山灰材料(例如由淤渣焚化得到的灰)。其他有用添加劑的例子為FeCl3、NaHSO3、尿素和水玻璃。可根據廢料中汙染物的類型和濃度來選擇添加劑的種類和數量。
本發明的混合物尤其可用於處理各種廢料，例如被汙染的土壤，煤炭工業和鋼鐵工業，金屬加工工業和化學工業得到的工業廢料，工業和生活廢水處理得到的淤渣、紙生產得到的淤渣或土壤流失以及城市廢物和有害廢物焚化得到的殘渣。
本發明的混合物適用於處理含有無機和有機汙染物如重金屬，水溶性鹽和有機化合物的固體和含水廢料。
在本發明的方法中，在步驟(a)中，將本發明的混合物加到廢料中。優選的是，按廢料的重量計，加入0.01-5，更優選0.05-0.15，特別是0.12％(重量)所述混合物。視廢料中汙染物的數量而定，加入未用水稀釋的或用水稀釋的本發明混合物。如果汙染物的數量小於5000毫克/噸廢料，優選加入用水稀釋的本發明混合物，其中所述混合物與水的比優選為1∶20至1∶10。如果廢料內汙染物的數量在大於5000至小於50000毫克/噸廢料之間，優選用水稀釋本發明的混合物，本發明混合物與水的比優選為1∶10至1∶5。如果汙染物的數量大於50000毫克/噸廢料，優選用水稀釋本發明的混合物，本發明混合物與水的比優選為1∶5至1∶2.5。
在本發明的方法中，廢料的組成可任選在步驟(a)以前分析。通常，廢料中95-100％的組分被分析，優選95-98％的組分。需要再利用的廢料，對廢料的分析是為了重金屬極限濃度(例如重金屬CaO、Al2O3、P2O5、SiO2)，微量組分(例如錳)，氟或磷以及陰離子(例如鹽酸根、氰酸要和硫酸根)。如果廢料的組成是已知的，這樣的分析是不必要的。
可計算任選的其他添加劑例如還原劑和絡合劑的濃度，可通過計算與廢料中汙染物的含量相適應。
通過加入本發明的混合物，使廢料中的汙染物例如重金屬固定。汙染物通過化學和物理過程以這樣的方式被改性，以致汙染物不會從廢料中浸出。汙染物例如可通過形成絡合物、鹽、沉積物和改變廢料的pH值或密度被固定。
加入本發明的混合物和任選的其他添加劑以後，將各組分在步驟(b)中混合。為了混合，可使用標準的混合設備或改進的混合設備。如果改進混合設備的能量輸入，也就是用更高的速度混合，那麼可按已知的方式改變混合時間、混合階段和反應溫度的控制。通過更高的能量輸入，不同組分均勻性提高。能量輸入優選至少約60安培、特別是75安培。混合時間優選為至少3.5分，特別是4-10分，而反應溫度為至少約20℃，優選至少約35℃。
本發明的混合物和任選的其他添加劑可同時或分批加入到廢料中。如果希望控制反應的過程，那麼優選將混合物和任選的其他添加劑分批加入，以便每次生成一定數量的中間產物。如果在混合過程中本發明的混合物分幾批加入，那麼可控制在各加入步驟中所得到的混合物的溫度和pH值。通過這一點，可確保汙染物的反應基本上完全。
通過本發明的方法，可使固定廢料所需的材料減到最少。此外，廢料的體積增加比不使用本發明混合物的方法減少。優選的是，體積增加應為1.15至1.35。其結果是廢料的材料、處理、運輸和處置的總費用減少。甚至通過使用測試程序對長期性能的測試還表明經處理的廢料與浸出閾值確實一致。本發明方法的另一優點是廢料例如菸灰不需預先洗滌就進行處理。
經過處理的廢料可在步驟(C)中與水凝粘合劑混合。水凝粘合劑可選自水泥、白土和Portland水泥。與水凝粘合劑混合的廢料優選用挖坑掩埋貯存。
用本發明方法處理的廢料也可再用於生產建築，水泥原料或植物培養基小球的輔助材料。用本發明方法處理的廢料還可用於挖坑掩埋建築作為殘留物包裝集成的外形材料、氣體可滲透的支承層或支承粒料。視組成而定，經本發明處理的廢料可用作Al2O3、Fe2O3和/或SiO2的替代產物，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汙染物例如硫的濃度或均衡太高的CaO濃度。用本發明方法處理的材料還可用於生產有一定氮含量的植物培養基小球。
為了生產輔助原料，特別是可使用基礎材料生產和土壤衝刷裝置產生的衝刷殘留物、煤炭工業、鋼鐵工業、金屬加工業和化學工業以及紙生產工業的工業固體料、工業和生活廢水處理產生的淤渣、紙張和普通淤渣焚化和木材和煤發電裝置產生的殘渣和過濾器菸灰。用本發明方法處理的廢料可在處理後成球或造粒。成球特別適用於這些廢料，例如過濾器菸灰、工業生產得到的淤渣或殘留物，而造粒適用於經處理過的汙染土壤。因此，大大擴大了潛在的再利用的範圍。
用以下實施例說明本專利。
實施例1將67克硬脂酸鋅、9.5克活性含量為15％的硬脂酸鋅、4.7克硬脂酸鈣、14.3克棕櫚精氯化銨、4克三乙醇胺和0.5克NH3加到1升燒瓶中。將製得的混合物在20℃左右攪拌至少30分鐘。
實施例2將0.12公斤實施例1的混合物加到蘇黎世市的城市廢物焚化爐產生的59.45公斤電過濾器菸灰MVA中，然後混合1分鐘。此後，加入15.85公斤波特蘭(Portland)水泥，並混合4.0分鐘。然後加入24.58公斤水，並混合1.5分鐘。在混合過程中，溫度為36.5℃。製得經處理的廢料，其pH值為11.6(處理以後)和10.9(28天以後)。
實施例3將50.26公斤經洗滌的電過濾器菸灰MVA和14.52公斤蘇黎世市的城市廢物焚化爐產生的廢水處理淤渣混合2分鐘。隨後加入0.12公斤實施例1的混合物，並混合1分鐘。然後加入15.96公斤波特蘭(Portland)水泥，並混合4分鐘。隨後加入19.14公斤水，並混合1.5分鐘。在混合過程中，溫度為42.1℃。製得經處理的廢料，其pH值為11.6(處理以後)和10.8(28天以後)。
實施例4將49.94公斤經洗滌的電過濾器菸灰、14.43公斤廢水處理淤渣和3.96公斤蘇黎世市的城市廢物焚化產生的紙淤渣焚化菸灰混合3分鐘。隨後將0.12公斤實施例1的混合物加入，並混合1分鐘。隨後將1.51公斤FeCl3和1.51公斤水玻璃加入，每次加入後混合2分鐘。隨後將9.9公斤波特蘭(Portland)水泥加入，混合4分鐘。此後，將18.63公斤水加入，再混合1.5分鐘。在混合過程中，溫度為39.5℃。製得經處理的廢料，其pH值為11.5(處理以後)和10.7(28天以後)。
實施例5將0.12公斤由1份實施例1的混合物和5份水組成的混合物加到63.16公斤由霍爾根(瑞士)的城市廢物焚化爐得到的電過濾器菸灰中，然後混合1分鐘。隨後將2.05尿素和1.50公斤FeSO4加入，每次加入後混合2分鐘。此後，將14.17公斤波特蘭(Portland)水泥加入，混合4分鐘。隨後，將19.00公斤水加入，混合1.5分鐘。在混合過程中，溫度為68.8℃。製得經過處理的廢料，其pH值為10.6(處理以後)和10.4(28天以後)。
實施例6將33.55公斤經洗滌的電過濾器菸灰和40.00公斤廢水處理淤渣混合2分鐘。隨後將0.12公斤如實施例5中相同的混合物加入，混1分鐘。隨後14.12公斤Portland水泥加入，混合4分鐘。此後，將12.21公斤水加入，混合1.5分鐘。混合過程中，溫度為39℃。製得經處理的廢料，其pH值為11.4(處理以後)和10.7(28天以後)。
實施例7
將59.06公斤經洗滌的電過濾器菸灰和6.21公斤由霍爾根(Horgen)得到的紙淤渣焚化菸灰混合3分鐘。隨後將0.12公斤與實施例5中相同的混合物加入，混合1分鐘。隨後將1.33公斤水玻璃和1.57公斤NaHSO3公斤加入，每次加入後混合2分鐘。隨後將10.35公斤波特蘭(Portland)水泥加入，混合4分鐘。此後，將21.36公斤水加入，混合1.5分鐘。在混合過程中，溫度為56℃。製得經處理的廢料，其pH值為10.8(處理以後)和10.2(28天以後)。
實施例8將82.60公斤在氣體加工裝置區經汙染的土壤和0.12公斤與實施例1中相同的混合物混合2分鐘。隨後將6.60公斤水泥加入，混合2分鐘。此後，將10.68公斤水加入，混合1.5分鐘。在混合過程中，溫度為25℃。製得經處理的廢料，其pH值為11.3(處理以後)和10.2(28天以後)。
權利要求
1.一種適用於處理廢料的混合物，所述混合物含有(A)至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鋅鹽；(B)至少一種飽和或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鈣鹽；(C)至少一種疏水劑；(D)至少一種氨基醇，以及；(E)NH3。
2.根據權利要求1的混合物，其中組分(A)為至少一種飽和的不飽和的脂肪酸鋅鹽。
3.根據權利要求2的混合物，其中脂肪酸選自C1-C30飽和脂肪酸。
4.根據權利要求3的混合物，其中脂肪酸為硬脂酸。
5.根據上述權利要求中任一項的混合物，其中組分(B)為至少一種飽和或不飽和的脂肪酸鈣鹽。
6.根據權利要求5的混合物，其中脂肪選自C1-C30飽和脂肪酸。
7.根據權利要求6的混合物，其中脂肪酸為硬脂酸。
8.根據上述權利要求中任一項的混合物，其中組分(C)為轉化皂。
9.根據上述權利要求中任一項的混合物，其中組分(D)選自一乙醇胺、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、一異丙醇胺、二異丙醇胺和三異丙醇胺。
10.根據上述權利要求中任一項的混合物，所述混合物含有50-90％(重量)組分(A)；0.1-10％(重量)組分(B)；5-20％(重量)組分(C)；0.1-10％(重量)組分(D)；和0.01-5％(重量)組分(E)。
11.根據上述權利要求中任一項的混合物，所述混合物還含有水。
12.根據上述權利要求中任一項的混合物，所述混合物還含有使重金屬沉積的試劑、還原劑、終合劑、粘合劑和有火山灰性質的試劑。
13.一種用於處理廢料的方法，所述的方法包括以下步驟(a)將權利要求1-12中任一項的混合物加到廢料中；以及(b)將各組分混合。
14.根據權利要求13的方法，其中在步驟(a)以前測定廢料的組成。
15.根據權利要求13或14的方法，其中在每噸廢料加入0.5-1.5公斤混合物。
16.根據權利要求13-15中任一項的方法，還包括步驟(c)加入水凝粘合劑。
17.根據權利要求16的方法，其中水凝粘合劑選自水泥、白土和波特蘭(Portland)水泥。
18.根據權利要求16或17中任一項的方法，其中按廢料的重量計，加入2-30％(重量)水凝粘合劑。
19.根據權利要求13-18中任一項的方法取得的經處理的廢料。
20.權利要求1-12中任一項的混合物用於處理廢料的應用。
全文摘要
本發明涉及一種用於處理廢料的混合物和方法以及所述的混合物用於處理廢料和用它處理過的廢料應用。所述的混合物含有:(A)至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鋅鹽;(B)至少一種飽和的或不飽和的脂族的或芳族的羧酸鈣鹽;(C)至少一種疏水劑;(D)至少一種氨基醇;以及(E)NH
文檔編號A62D3/00GK1373680SQ00811201
公開日2002年10月9日 申請日期2000年8月2日 優先權日1999年8月2日
發明者沃爾夫岡·施韋特利克 申請人:吉多爾席斯股份公司