172463. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilárd hulladékanyagok szilárd szerves frakciójának ridegítésére, valamint éghető tüzelőanyag
7 172463 8 dákoktól a tűzi ridegítést megelőzően vagy azt követően. A találmány szerinti eljárásban feldolgozhatok a szilárd vegyes hulladékok vagy szerves hulladékok közvetlenül a bennük levő nedvességtartalom eltávolítása nélkül is. Bizonyos esetekben azonban az előszárítás kívánatos lehet a víztartalom vízgőz formájában való eltávolítása útján közvetlenül a környezetbe, amikor is környezetszennyezési problémák nélkül mehet végbe a nedvességtartalom eltávolítása, viszont ha a nedvességtartalom eltávolítását az ásványi savval végzett kezelés közben vagy a kezelést követően végezzük, akkor környezetszennyezési problémák jelentkezhetnek. Ha a tűzi ridegítést megelőzően a szárítást külön reaktorban a fenti okokból el szükséges végezni, akkor ez a szárítás olyan berendezésekben végezhető, mint az azonos áramú vagy ellenáramú, közvetlen vagy közvetett fűtésű szárítók. Természetesen az előszárítási lépés kombinálható az elsődleges méretcsökkentésre szolgáló műveletek valamelyikével, például hevített felületeket és/vagy a méretcsökkentéshez alkalmazott berendezésen át vagy a berendezésen belül keringtetett forró gázt alkalmazva. Lehetséges azonban a szárítást a ridegítéssel kombinálni, éspedig akkor, ha a ridegítést úgy végezzük, hogy először végzünk hevítést, és csak azt követően alkalmazunk savas kezelést. Ha a szárítást a teljes ridegítési lépéssel, vagyis a hő- és savkezeléssel egyidejűleg végezzük, akkor az így elkülönített nedvességtartalom közvetlenül lefúvatható a környezetbe, feltéve, hogy a lefúvatás előtt a savat eltávolítjuk. Éppen ezért előnyösebb - amennyiben egyáltalán szükség van rá - az előszárítást a savas kezelés előtt végezni. Alternatív módon azonban a vízgőzben távozó sav elkülönítésére valamilyen abszorbert alkalmazhatunk, különösen akkor, ha a feldolgozandó hulladék olyan anyagokat tartalmaz, amelyekből, valamilyen illékony sav szabadul fel (például a műanyagok). A műanyagoktól és gumiktól eltekintve - amelyek, mint említettük, szintén feldolgozhatok a találmány szerinti eljárásban - a legtöbb szilárd szerves hulladék általában rostos jellegű. Ez a tény azt jelenti, hogy nem lehetséges a szilárd szerves hulladékok térfogatsűrűségét pusztán csak őrléssel növelni, hanem ezen túlmenően energiát szükséges befektetni e rostos jelleg megszüntetésére. Ha azonban a találmány értelmében ezeket az anyagokat hő és sav kombinációjával ridegítjük, az így kapott ridegített anyagot könnyen, kismennyiségű energia befektetésével olyan termékké lehet őrölni, amelynek fajsúlya mintegy 0,32 g/cm3 és 0,48 g/cm3, szemben az aprított, de még kezeletlen hulladék 0,043 g/cm3 és 0,096 g/cm3 közötti fajsúlyával. A kezelt anyag fajsúlya akár 1,02 g/cm3 értékre növelhető nyomás alatt végzett sajtolással. Feltételezhető, hogy a ridegítéssel együttjár a szerves anyag bizonyos mértékű depolimerizációja, amit rostos jellegének elvesztése igazol. A találmány értelmében végzett ridegítéskor azonban nem megy végbe pirolízis, bomlás vagy égés észlelhető mértékben, amit az a tény igazol, hogy a. szárazsúlyban nem következik be észlelhető változás, nem észlelhető továbbá bomlási vagy hasadási termék, például aceton vagy alkoholok megléte, valamint égéstermékek, például szén vagy égési gázok sem észlelhetők. Ezen túlmenően nem észlelhető változás a szén/hidrogén/oxigén arányban a szerves anyagnál a ridegítést követően. Mint az az 1. folyamatábrából látható, a ridegítési művelet foganatosítására számos változat alkalmazható. Mielőtt ezeket részletesen tárgyalnánk, előzetesen a mindegyik foganatosítási változatnál érvényes eljárási paramétereket, azaz például a hőmérsékleteket és savkoncentrációkat ismertetjük. Tekintettel arra, hogy a ridegítés során nem mehet végbe észlelhető mértékben pirolízis, hőbomlás vagy égés, a ridegítés körülményeit úgy kell megválasztanunk, hogy megelőzzük ilyen reakciók lefutását észlelhető mértékben. Bár a ridegítésnél a hőmérséklet 100 C° és 290 C° között változhat, előnyösen 120 C° és 180 C° között dolgozunk. A mintegy 180 C°-ot meg nem haladó hőmérsékletek alkalmazása lehetővé teszi, hogy a ridegítés során a hulladékanyag hevítésére forró levegőt használjunk. Ha l80C°-nál jóval magasabb hőmérsékleteken dolgozunk, akkor ügyelnünk kell arra, hogy csökkentett oxigéntartalmú atmoszférában dolgozunk a szerves anyag elégésének megelőzésére. így maximális hozamok elérése céljából a hőmérsékletet és a ridegítés foganatosításához alkalmazott atmoszféra oxigéntartalmát úgy kell beállítanunk, hogy a ridegítés során ne következzék be szignifikáns mértékű égés vagy pirolízis. A szerves hulladék hevítését végezhetjük direkt hőközlés útján, azaz valamilyen forró gáz, így például forró füstgázok vagy forró levegő alkalmazásával. A hevítést végezhetjük indirekt hőközléssel, éspedig valamilyen hőközlő folyadék bármely alkalmasan kialakított hőcserélőn keresztül történő alkalmazásával. Ha a ridegítési lépést kombináljuk az őrlési lépéssel, akkor az őrlőközeget (azaz például acélt, keramikus gömböcskéket vagy szervetlen hulladékot) vagy pedig az őrléshez alkalmazott berendezés falait hevíthetjük, így ezek tölthetik be az egyetlen hőforrás vagy a hőforrások egyikének szerepét. Természetesen a találmány oltalmi körébe tartozónak tekintjük, ha a direkt és indirekt hevítés bármely alkalmas kombinációját alkalmazzuk. A ridegítéshez alkalmazott sav lehet ásványi sav, például sósav, kénsav, salétromsav vagy foszforsav, vagy pedig olyan kémiai anyag, amely ásványi savvá alakítható. Az utóbbi vegyületcsoportba tartoznak az ásványi savak, erősen savas fémsók, például a cink(II)-klorid vagy a vas(III)-klorid, valamint a szervetlen savas gázok, például a kén(VI>oxid, nitrogén(IV)-oxid vagy a nitrogén(V)-oxid. A savat vagy a savvá alakítható vegyületet használhatjuk gáz alakban [például sósavgáz vagy kén(VI)-oxid] vagy folyadék formájában [például a kénsav vagy a sósav híg vizes oldatai vagy a cink(II)-klorid alkoholos oldatai]. Valamilyen illékony sav (azaz az alkalmazott hőmérséklet alatti forrpontú sav), például sósavgáz alkalmazása előnyös lehet szakaszos eljárásban és a ridegítési lépés olyan foganatosítási módjaiban, ahol a hevítést a savas kezelést megelőzően (lásd az 1. folyamatábrában az I változatot) végezzük vagy ahol a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
