|
Oparbejdning af aske fra forgasning af CCA-imprægneret træ 3 Skitseprojekt
3.1 Beskrivelse af behandlingsanlægget3.1.1 Generel proces baggrundVed gasificering af CCA trykimprægneret træ kan vi forvente ca. 2% aske med 6-7 % kobber, 4-5 % chrom og ca. 1 % arsen. Kommunekemi overvejer at etablere et gasificeringsanlæg til behandling af 25.000 tons trykimprægneret træ pr. år, hvilket vil generere 500 tons aske. På baggrund af de gennemførte laboratorieforsøg og pilotforsøg vil vi her præsentere et skitseprojekt for et anlæg, der kan behandle denne askemængde. Processen er baseret på udvinding og separation af kobber, chrom og arsen fra asken, så kobber kan udnyttes på et metalværk, chrom kan anvendes i en industriel proces, mens arsen omdannes til et inert affald, der kan deponeres. Processen starter med en varm alkalisk proces ved 800 °C, hvorefter arsen og chrom kan ekstraheres med vand, mens kobber forbliver i sedimentet fra ekstraktionen. I sedimentet er kobber blandet med andre stoffer fra det trykimprægnerede træ – først og fremmest jern, zink og silikater. 3.1.2 ProcesbeskrivelseProcessen fremgår af det forenklede flow-sheet i bilag 2. Forbehandling af aske: Asken skal først sigtes for at fjerne store partikler og fremmedlegemer. Herefter skal den findeles til små partikler af hensyn til den efterfølgende kemiske reaktion i ovnen. Endelig skal den blandes med en passende mængde kemikalier, så man kan få frigjort arsen og chrom ved en varm oplukningsproces, så disse stoffer efterfølgende kan ekstraheres med vand og viderebehandles. Ovnprocessen: Ovnprocessen skal foregå ved 800 °C i minimum 60 minutter. Der skal herudover anvendes tid til læsning og tømning af ovnen samt til opvarmning af aske og kemikalier fra stuetemperatur til procestemperaturen. Derfor må aske- og kemikalieblandingen ikke have for store dimensioner. Vi forestiller os en tunnelovn med kontinuert gennemløb, hvor aske- og kemikalieblandingen opbevares på en slags bakker i et tyndt lag, så det hurtigt bliver varmet op og er lette at fylde og tømme. Ekstraktion af ovnsediment: Efter ovnprocessen skal ovnsedimentet granuleres og ekstraheres med vand. I stedet for postevand kan man med fordel anvende brugt vaskevand fra tidligere produktion. Ekstraktionen foregår først i en reaktor med kraftig mekanisk omrører, hvorefter hele reaktorens indhold afvandes i en filterpresse. Filtratet sendes videre i systemet til udvinding af arsen og chrom. Efter fjernelse af filtratet skal filterkagerne vaskes med vand for at fjerne rester af chrom og arsen samt store mængder salte. Mængden af vaskevand kan passende afstemmes med filtratmængden, så man kan genbruge dette ”tynde” vaskevand til en senere ekstraktionsproces for på den måde at øge genvindingsgraden af arsen og chrom samt minimere vandforbruget og den udledte spildevandsmængde. Behandling af kobbersediment: Efter ekstraktion og vask af filterkagerne opnås nogle halvtørre filterkager, som formentlig med fordel kan tørres i et slamtørringsanlæg før aflevering til metalværk i Tyskland. Der er derfor indkalkuleret et slamtørringsanlæg i skitseprojektet. Arsenfældning: Arsen udfældes som arsensulfid ved lav pH. Under ansyringen af væsken sker der straks en reduktion af chrom(VI) til chrom(III), før suldfidtilsætning påbegyndes, og der udvikles samtidig en del NOx som må fjernes på passende forsvarlig vis. Sulfid planlægges tilsat som natriumsulfid i en lukket reaktor for at undgå afgivelse af svovlbrinte til omgivelserne. Et luftcirkulationssystem i reaktoren sørger for omrøring og effektiv udnyttelse af den dannede svovlbrinte. Da sulfidfældningen ikke er momentan, må man forvente ca. 1 døgns total reaktionstid, før man har opnået en fuldstændig arsenfældning og en god sedimentation af arsensulfid partikler. Afvanding, vask og tørring af arsenslam: Først frasepares arsenslammet som tyndslam i reaktoren. Herefter afvandes slammet i en filterpresse, hvor også slammet vaskes med postevand. Sluttelig tørres arsenslammet i et slamtørringsanlæg, så der er mindst muligt af dette affald til deponering i Tyskland. Chromfældning: Chrom udfældes som chromhydroxid i det blandede filtrat og vaskevand fra arsenslamafvandingen. Chrom udfældes effektivt som chromhydroxid ved en pH-værdi på 8,0-8.5. Afvanding og vask af chromhydroxid slam: Først frasepareres chromslammet som tyndslam i reaktoren efter polymertilsætning og sedimentation. Dernæst afvandes slammet i en filterpresse, og sluttelig vaskes filterkagen med en passende mængde postevand. Genopløsning af chromisulfat: De halvtørre filterkager opløses efter afvandingen i svovlsyre ved pH = 2. Herved kan opnås en ret koncentreret opløsning af chromisulfat (med 40-50 g chrom pr. liter), der kan anvendes i industrien, f.eks. til garvning. Fældning af calciumfluorid: Fluorid udfældes som calciumfluorid (CaF2) i filtrat og vaskevand fra chromslamafvandingen ved dosering af hydratkalk i lille overskud, så fluorid udfældes næsten komplet, mens sulfat stort set forbliver i opløsning. Fældningen vil foregå ved pH = 11-12, men hydratkalkdoseringen er bestemt af fluoridindholdet og rumfanget af denne væske. Separering, vask og tørring af calciumfluorid: Først frasepareres fluoridslammet som tyndslam i reaktoren. Herefter afvandes dette tyndslam i en filterpresse, hvor filterkagerne sluttelig vaskes med postevand. De vaskede og halvtørre filterkager tørres til sidst i et slamtørringsanlæg, hvorefter de kan genbruges i ovnprocessen. Neutralisering og udledning af spildevand: Filtrat og vaskevand fra fluoridfældning indeholder ikke flere farlige stoffer, men da pH ligger mellem 11 og 12, skal spildevandet neutraliseres med saltsyre før udledning til kloak. Dette foregår i en kontinuert reaktor med automatisk pH-styring. 3.2 Foreløbige anlægsspecifikationerVi vil her kort præsentere det vigtigste udstyr i den foreslåede løsning. Vi går ud fra følgende designdata:
Alle designdata er indlagt i et regneark, der udregner mængder og delmængder i alle procestrin. Ved ændrede forudsætninger kan konsekvenserne for alle delprocesser derfor hurtigt beregnes. 3.2.1 Sigtning og granulering af askeKapacitet: Minimum 2273 kg aske pr. dag (i snit: 284 kg/h) Det vigtigste udstyr er:
3.2.2 Blanding af aske og kemikalier
Det vigtigste udstyr er:
3.2.3 OvnprocesKapacitet: Min. 5682 kg blanding pr. dag Det vigtigste udstyr er:
3.2.4 Findeling af ovnsedimentKapacitet: 4545 kg ovnsediment pr. dag Det vigtigste udstyr er:
3.2.5 Ekstraktion og separationKapacitet: 4545 kg findelt ovnsediment pr. dag Det vigtigste udstyr er:
3.2.6 Arsenfældning og separationKapacitet: 5682 liter ekstrakt pr. dag med 23 kg arsen og 102 kg chrom Det vigtigste udstyr er:
3.2.7 Chromfældning og separationKapacitet: 8355 liter væske pr. dag fra arsenprocessen Det vigtigste udstyr er:
3.2.8 Fluoridfældning og separationKapacitet: 9080 liter væske pr. dag fra chromprocessen Det vigtigste udstyr er:
3.2.9 Andet udstyrHer skal nævnes andet vigtigt udstyr og materialer til brug for et komplet anlæg:
3.3 Forbrug af kemikalier og energiKemikalieforbruget og det estimerede energiforbrug for det skitserede behandlingsanlæg er anført i tabellerne 3.1 og 3.2.
Tabel 3.1 Oversigt over kemikalieforbrug og priser til et anlæg til behandling af 500 tons aske pr. år. Bemærk, at et af ovnkemikalier genvindes ved processen og kun skal købes ind i begrænset omfang.
Tabel 3.2 Oversigt over energiforbrug til et anlæg til behandling af 500 tons aske pr. år. 3.4 Bygninger og faciliteterTil behandlingsanlægget skal bruges en råbygning på 750 m² med følgende mål: Længde = 30 m, Bredde = 25 m, Højde = 8 m Det anbefales at der etableres et udendørs sikkerhedsbassin på 100 m² og der skal i øvrigt være en del udendørs plads til opstilling af kemikaliesiloer samt til oplagring af aske, kemikalier, affaldsprodukter og genbrugsprodukter. 3.5 ØkonomiDen totale investering er estimeret nedenfor. Investering i procesudstyr
Investering i bygning:
Driftsudgifter
Salg af 22,5 tons chrom som chromisulfat til garvning vil indbringe et mindre beløb, som ikke er modregnet I ovenstående driftsbudget. Sættes værdien af chrom til 6 kr/kg, vil det indbringe 135.000 kr årligt.
|