188210. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cinktartalmú hulladékok feldolgozására hulladékmentes technológiával
1 188 210 2 Az ipar számos területén alkalmaznak fém cinket vagy nagytisztaságú cinkvegyületeket (pl. kerámiaipar, félvezető- és szigetelőgyártás, festékipari, szerves kémiai iparban katalizátorként stb.). A fenti eljárások során magymennyiségü cinktartalmú hulladék (pl. vasbádog, nyomdai klisék, fémcinkporral katalizált szerves reakciók visszamaradó katalizátora stb.) keletkezik, amely különböző idegen szennyezőt, fémeket és/vagy szerves anyagot tartalmaz. A fenti hulladékokat ezideig nem lehetett újra hasznosítani, egyrészt, mert a szennyezöanyagok eltávolítása elsősorban a szervesipari hulladékok esetében nem volt megvalósítható mérgező hatásuk miatt. Ugyanakkor ezen hulladékok egészségvédelmi előírásoknak megfelelő tárolása, ill. megsemmisítése tetemes költséggel jár. Egyéb fémmel szenynyezett hulladékok feldolgozására pedig a gazdaságos technológia hiányzott. A találmányi gondolat azon a kísérletileg alátámasztott felismerésen alapul, hogy a hulladékok feldolgozása gazdaságossá tehető, ha a különböző - egyébként esetleg ismert - technológiai folyamatokat a hulladék eredetétől, ill. minőségétől függően, célszerűen úgy konstruáljuk, hogy biztosítva legyen a szennyezők egyszerű módon történő megfelelő eltávolítása és az esetenként jelenlévő mérgező anyagok hatástalanítása, és ily módon olyan terméket és/vagy termékeket állítsunk elő, amelylek) közvetlenül iparilag felhasználható(k). A cinktartalmú hulladékok általában két szilárd fázisból állnak. Az egyik fázis fő tömegében a cink oxidációs termékeit és egyéb vegyületeit (pl. ZnO, ZnCOj stb.) tartalmazza, a másik fázis rendszerint különböző szerves anyagokkal szennyezett, amelyek egyrészt a környezetből kerültek a fázisba, másrészt a technológiai folyamatból maradtak vissza. A cinktartalmú hulladékban rendszerint nehézfémek, mint pl. Pb, Sn, Fe és egyéb fémek, mint pl. Al, Si stb. találhatók szennyezőként vagy ötvözetként, különböző mennyiségben. Találmányunk lényege az a felismerés, hogy egyrészt a szerves anyag tartalmú oxidos cinkhulladékot egyetlen lépésben, oxidativ roncsolással lehet méregteleníteni, és oldani lúgos közegben, egyebek között a környezetszennyezés nélkül, míg másrészt, hogy a fémekkel szennyezett cinkhulladék feldolgozására a szennyező fémek folyékony ólomban történő szelektív oldódása felhasználható. Eljárásunk szerint az oxid tartalmú cinkhulladékot erősen lúgos közegben pH 14 érték körül oxidálószerrel, célszerűen hidrogénperoxiddal vagy nátriumhipoklorittal kezeljük, aminek során az oxidréteget szennyező (esetleg mérgező) szerves vegyületek oxidálódnak és a fémfelületre tapadó cinkoxidos cinkvegyületek oldódnak. A javasolt eljárás előnye, egyrészt, hogy a toxikus, valamint környezetvédelmi szempontból káros termékeket nátrium-karbonáttá, ill. C02-vé roncsoljuk el, és ezáltal káros hatásukat megszüntetjük, másrészt, hogy a későbbi kohászati eljárásoknál a fellépő fémveszteséget csökkentjük, valamint megelőzzük, azáltal, hogy a fémoxidok nem a salakba kerülnek, illetőleg nem keletkeznek illékony fémalkid vegyületek. így tehát a fémoxid tartalmú hulladékból viszonylag tömény vizes szuszpenzió, ill. oldat keletkezik, amelyben (Zn/OH)2, ZnC03 stb. alkotja a szilárd fázist, a folyadék fázisban pedig kismennyiségben oldható cinkvegyületek (pl. nátrium-cinkát, cinkklorid stb.) és egyéb szervetlen szennyeződések (NaCI, Na2C03, NaOH) találhatók. A következő lépésben az oldat pH-ját pH = 9-11, célszerűen pH = 10 értékre állítjuk be, hogy az oldatban lévő cinksók Zn(OH)2 alakjában kiváljanak. Ezt követően a szennyezőket a csapadékból vizes mosással - célszerűen körfolyamatban vezetett ioncserélt vízzel - eltávolítjuk. A visszamaradó cinkhidroxid, cinkkarbonát elegy kalcinálással cinkoxiddá vagy egyébként ismert eljárásokkal egyéb cinktartalmú termékekké (pl. cinkfoszfát, cinkszulfál, cinkklorid stb.) dolgozható fel. Eljárásunk szerint a fémtartalmú fázis szennyezőinek eltávolítására ugyancsak kioldásos eljárást alkalmazunk, ebben az esetben azonban a vizes oldat helyett fém ólomolvadékkal távolítjuk el a cink szennyezőit (ólom, réz, kadmium stb.). Kísérleti megállapításaink szerint a fenti szennyezőket tartalmazó ólom- és cinktartalmú olvadék előzetesen 400-600 °C, célszerűen 500 °C-ra fűtött reaktortérbe öntve két fázisra bomlik. A megfelelően kialakított reaktortérben olyan hőmérsékletgradienst alakítunk ki, hogy mindkét fázis folyékony állapotban maradjon, és ez esetben az alsó fázis a gyakorlatilag tiszta ólom. amely a cink oldhatóságának megfelelő cinket és a szennyezettségtől függően rezet, vasat, kadmiumot stb. tartalmaz, a felső fázis fő tömege pedig cink, amely az ólom oldhatóságának megfelelő ólmot tartalmaz. A termikus reaktortérben a hőmérsékletgradiens kialakítása után folyamatosan vagy szakaszosan adagolt olvadék a fajsúlykülönbség következtében elkülönül, és egyúttal biztosítja a hőmérsékletgradiens és a diffúziós megoszlási egyensúly kialakítását és fenntartását. A reaktortérből a fémcinket dekantálással távolítjuk el. Az így előállított cink közvetlenül felhasználható acélszerkezetek horganyzására vagy esetleges további tisztítás után ismert technológiai eljárásokkal cinkporrá vagy egyéb termékké dolgozható fel. I. példa A szerves kémiai iparban katalizátorként kiterjedten alkalmazott cinkpor a reakció során savanyú közegben cinksóvá alakul, amelyet hulladékelhelyezési szempontok miatt - nátriumkarbonáttal vagy nátriumhidroxiddal közömbösítenek. A közömbösítéskor bázikus cinkkarbonát, illetve cinkhidroxid keletkezik. A keverék jelentős menynyiségü, egészségre káros szerves anyagot is tartalmaz, ezért ennek tárolása és hatástalanítása megoldásra váró környezetvédelmi feladat. A fenti termék feldolgozásának és hasznosításának előfeltétele a szerves szennyezők eltávolítása. A találmányt képező eljárás szerint a fenti keveréket a következőképpen dolgoztuk fel: 1000 g kb. 40% Zn(OH)2, ZnC03 és 10% oxidos cinkport tartalmazó nedves keverékhez. 2 g/I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
