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：

2R-COO-A+Ca(OH)2→(R-COO)2Ca+2A-OH

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 Fettchemie GmbH & 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。按废料的重量 计，水凝粘合剂加入的百分量为2-30％(重量)。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)。