用于洗涤/清洁来自炉渣的颗粒和来自热法废物利用的底灰/锅炉灰的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于洗涤/清洁来自炉渣的颗粒和来自热法废物利用的底灰/锅炉灰的方法。特别地，本发明涉及来自生活垃圾焚烧炉的炉渣(所谓的hmva炉渣)或垃圾焚烧炉的炉渣的清洁。此外，本发明涉及一种用于溶解炉渣颗粒上的盐沉积物的设备。特别是，要溶解和除去诸如氯化物和硫酸盐的盐，它们位于粒子的孔隙和开裂表面中，并且通过常规洗涤方法不能除去或仅能不充分地除去。颗粒可具有任何粒径。但是，特别是要从盐沉积物消除粒径为1/32mm的颗粒。在下文中，主要论及炉渣颗粒或颗粒，同时不限于此。

背景技术：

在生活垃圾的热法利用中，作为残余物产生必须清理的大量底灰和锅炉灰。除了矿物质，这些底灰/锅炉灰还含有金属、石头或玻璃、其他未燃烧或不可燃的残余物，以及不允许且不可能简单堆填的有害物质。由于所含的有害物质，底灰/锅炉灰在建筑工业中例如作为填料或建筑材料的其他用途也是不容易或不可能的。尽管如此，使用整理过的底灰/锅炉灰(这里也称为炉渣)作为建筑工业中的填料或基础材料或地基材料是理想的，因为以这种方式可以成本低廉地利用炉渣。由此可以省去堆填以及用于这种应用的原本需要的原料如砾石、天然石材和沙子的开采。

为了使颗粒能够用作建筑材料，例如在道路建设中，它必须符合关于某些有害物质的规定极限值。这些对于德国是在废物国家工作组(abfall)的技术规则(tr-laga土壤)中规定的。根据有害物质含量，炉渣被分配特定的分类值z0、z1、z2、z3和更高。具有分类值z0的炉渣可以任何方式使用。分类值z1允许在没有其他技术辅助装置的情况下用作建筑材料。在分类值z1的情况下，在trlaga土壤的情况下，区分值z1.1和z1.2。在分类值为z2的情况下，则必须采取密封措施，以防止有害物质从炉渣中浸出，并因此防止污染土壤或地下水。因此，对于建筑业来说，具有分类值z1的炉渣颗粒非常重要。

通过已知的措施，可以从经破碎的炉渣相对良好地除去金属。然而，开孔和开裂的单个炉渣粒子的表面结构造成问题。在这些孔中优选沉积有盐，特别是氯化物和硫酸盐，它们因此不能通过简单的洗涤过程除去。然而，氯化物和硫酸盐以相对大的量包含在生活垃圾焚烧炉的炉渣中，远远高于tr-laga的分类值z1或z2的极限值。然而，这也导致在符合其他有害物质的极限值的情况下大于z2的分类值，因此无法再不受限制地用作建筑材料。

例如，氯化物的tr-laga(11/2003版)极限值对于分类值z1.1为20mg/l，对于分类值z1.2为40mg/l，对于分类值z2为150mg/l。硫酸盐的极限值对于分类值z1.1为150mg/l，对于分类值z1.2为300mg/l，对于分类值z2为600mg/l。当测定来自未经处理的典型生活垃圾焚烧炉的炉渣的洗脱液时，氯化物的测量值约为590mg/l，而硫酸盐的测量值为640mg/l，即远高于极限值。数量“升”在这里是指根据dineniso10304-1/-2d19/20的洗脱液。

通过炉渣颗粒的常规洗涤，这些洗脱液值对于氯化物可降低至约130mg/l，对于硫酸盐可降低至约320mg/l。但即使这些值也不允许分级为分类值z1。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种用于洗涤/清洁炉渣颗粒的方法和设备，利用所述方法可以良好地除去粘附的盐。特别是，应由此降低氯化物和硫酸盐的含量，以便符合根据tr-laga的分类值z1。

为了解决该任务，根据本发明提出将hmva炉渣颗粒引入施加有超声的液体浴中，并且将hmva炉渣颗粒在液体浴中运动。特别是，hmva炉渣颗粒可以流转至少一次。令人惊讶地发现，通过用超声处理hmva炉渣颗粒，可以实现洗脱液中硫酸盐和氯化物含量的显著降低。例如，氯化物含量降至36mg/l，硫酸盐含量降至96mg/l。因此可以符合分类值z1的极限值。

有利的是将炉渣颗粒引入浸入液体浴中的处理篮中并且处理篮在液体浴中运动。由此可以用简单的手段以炉渣颗粒为液体浴装料。特别是提出，将处理篮的壁设计为依据粒径设计尺寸的筛，其允许盐逸出到液体浴中。筛也不会干扰超声对颗粒的作用。

此外，颗粒在处理篮运动期间可靠地保持在处理篮中。省去了液体浴的复杂的排空和清洁。作为液体，可以使用水，其可以良好地吸收逸出的盐。

容器可以用hmva炉渣颗粒不连续地填充并再次排空。这种分批操作允许在液体浴中良好地处理hmva炉渣颗粒一段预定的时间段。处理持续时间可以在30秒与360秒之间，特别是在60秒与120秒之间。实际处理时间还取决于所施加的超声功率。

有利的是，在施加超声之前对炉渣颗粒进行预清洁，以除去悬浮物、轻质材料和粘性粒子。否则这些物质会干扰超声对颗粒的作用。

特别有利的是，在施加超声/用超声处理之后对炉渣颗粒进行后清洁，以除去从炉渣颗粒排出或溶解的盐。于是，可靠地除去从孔中逸出但仍然粘附在颗粒表面上的盐，从而可以实现盐含量的进一步降低。例如，在后清洁后，在开头研究过和处理过的hmva炉渣的氯化物含量仅为27mg/l，并且硫酸盐的含量仅为94mg/l。

因此，通过这种三级洗涤/清洁过程可以使得来自生活垃圾焚烧炉的炉渣的盐含量显著低于满足分类值z1的极限值。因此，可以在没有进一步的结构密封措施的情况下在建筑业中进行这种经清洁的炉渣的技术利用。

此外有利的是，液体浴包含经加热的液体和/或液体浴是可加热的。温度可以为例如40℃并保持在该值。由此改善超声对颗粒的作用以及盐从颗粒的孔中的浸出。最重要的是，可以减少处理持续时间。

超声施加可以以20khz至50khz的频率、特别是25khz至40khz的频率进行，确切地说是同时进行。这种具有25khz或40khz的工作频率的振荡系统例如作为也用于更高功率的浸入式振荡器已知并可购得。因此，它们无需进一步解释。

根据本发明的一个优选实施方案提出的是，优选同时地对炉渣颗粒施加具有至少两个不同的频率的超声，并且一个频率在20khz和35khz之间的较低频率范围中，另一个频率在35khz和50khz之间的较高频率范围中。由此可以实现盐从颗粒的孔和开裂表面的有效溶出。

本发明还涉及一种用于溶解炉渣颗粒上的盐沉积物的设备，所述设备具有可施加以超声的液体容器。所提出的是，该设备具有处理篮，处理篮可用炉渣颗粒填充并可浸入液体容器中。在这种情况下，根据本发明的一种优选实施方案提出的是，浸入的处理篮可在液体容器中运动。其结果是，即使在较大填充量的情况下，也实现超声波对颗粒的均匀施加。

可以提出的是，容器具有柱式盘形形状，其具有规则的多边形或圆形横截面，并且盘的宽度小于300mm，特别是小于150mm。于是，用于产生超声的振荡系统与处理篮的相应的平坦侧对齐，从而只需穿透相对薄的颗粒层。其结果是，位于内部的粒子也被可靠地施加超声。

优选地，容器的中心轴线水平延伸。浸入的处理篮也可绕中心轴线转动。其结果是，实现了可靠的混匀并因此实现对颗粒均匀地施加超声。

可以提出的是，液体容器设置有至少一个板状的浸入式振荡器，并且浸入式振荡器的发射面的尺寸与浸入的处理篮的面对它的面大小至少近似相同。在这种情况下，浸入式振荡器位于液体容器的侧壁上，并与竖立浸入液体浴中的处理篮的平坦侧对齐。在这种情况下，至少处理篮的平坦侧构造为具有穿孔的筛，该穿孔小于待处理颗粒的粒径。由此实现一方面超声波可以良好地作用于颗粒，另一方面液体良好地在颗粒周围冲刷，并且将颗粒可靠地保持在处理篮中。

特别有利的是，在液体容器中在面向处理篮的侧面上布置有两个板状的浸入式振荡器，其发射面与浸入的容器的面对它们的面大小至少近似相同。其结果是，颗粒在竖立浸入的盘形处理篮的情况下被施加两个振荡系统，振荡系统从一个平坦侧作用于颗粒上。

此外，根据本发明的一种有利设计方案，提出在液体容器中在对置的侧上分别布置至少一个板状的浸入式振荡器，使得处理篮在浸入位置处于浸入式振荡器的发射面之间。在这里同样有利的是，在液体容器的对置的侧上分别布置两个浸入式振荡器。

还有利的是，浸入式振荡器以至少两个不同的频率工作。在这种情况下可以提出，布置在液体容器一个侧面上的且相邻的浸入式振荡器以不同的频率工作。此外可以提出，直接对置的浸入式振荡器以不同的频率工作。由此实现两侧的颗粒被施加不同的频率。在处理篮绕其水平中心轴线旋转半圈之后，颗粒因此完全从两侧被施加不同的频率。

此外可以提出，液体容器是可加热的。液体优选在已加热的情况下填充到液体容器中，因此液体容器的供热装置只需保持温度。在约40℃的液体温度下已经实现了超声作用的改善，从而实现了盐从颗粒的改善的分离。

还可以提出，处理篮在浸入位置的转速和/或转动方向是可调节的。间歇运行也是可行的。因此，该设备和方法可以良好地匹配于待处理的炉渣。还可以通过改变这些参数、停留时间和温度连续地优化炉渣颗粒处理的效果。

显然，通过用超声处理hmva炉渣颗粒，不仅可以从炉渣粒子的表面溶解盐而且可以溶解其他有害物质，从而产生可以毫无顾虑地使用的颗粒。液体容器中的液体在处理过程中富集逸出和洗掉的盐和有害物质。因此必须不时更换和整理液体。可以通过监测随时间变化的ph值来确定更换液体的时间点。为此，该设备配备有ph值测量传感器，以便可以检测该时间点并且可以显示和执行液体的更换。

附图说明

下面参考示意图更详细地解释本发明。在图中：

图1示出根据本发明的工艺方案，

图2示出根据本发明的设备的横截面；并且

图3示出根据图1的设备的俯视图。

具体实施方式

图1中所示的用于洗涤/清洁炉渣颗粒的三级系统包括作为第一级的预洗器11、作为第二级的用于对经预清洁的炉渣颗粒施加超声的设备12和作为第三级的后洗器13。经破碎的炉渣颗粒通过供给部14进入预洗器11中，预洗器在所示实施例中设计为滚筒式洗涤器。但是预洗器11也可以构造为倾斜式洗涤器或其他洗涤器，通过它可以从颗粒混合物除去和抽出轻质物质和异物例如木材、塑料或粘性粒子。滚筒式洗涤器包括喷杆15，当滚筒16旋转时，通过喷杆用水清洁滚筒16中存在的颗粒。滚筒式洗涤器是已知的，因此不需要进一步说明。

送至预洗器11并经破碎的hmva炉渣颗粒具有>0.5mm的粒径，并且优选1mm至32mm的粒径。但是，它们作为1mm至5mm、5mm至18mm和18mm至32mm的单一加料进行处理。但也可以使用其他粒径。这样预洗涤的炉渣颗粒被抽出并到达具有超声设备12的第二级。

超声设备12包括液体槽17，液体槽填充有液体并且特别是填充有水。优选地，液体槽17或液体浴可通过标出的加热元件18加温，以将水保持在或加热到例如35℃至50℃的升高的温度。

液体槽17被划分为多个液体容器19、20、21，这些液体容器可以彼此在流动技术上连接并且构造为上方开口的腔室。处理篮22被可浸入地保持在每个液体容器19、20、21中。处理篮22填充有预清洁的炉渣颗粒，并且接着下降到与它们各自对应的液体容器19、20、21中。在这种情况下，处理篮22优选地不是完全地而是仅部分地填充，例如填充75％至90％。

具体地说，该布置使得处理篮22具有旋转对称的柱形形状。在这种情况下，处理篮22的宽度b小于其直径d，使得处理篮具有盘形形状，其相对于中心轴线23旋转对称。处理篮22能围绕该中心轴线23转动地支承在提升机构24上。中心轴线23水平延伸，使得容器22直立浸入液体容器19、20、21中。

仅仅示意性示出的提升机构24包括保持臂25，在保持臂的自由端部上布置中心轴线23。保持臂25能向上和向下运动并枢转地支承在未示出的机架上，使得处理篮22可以用保持臂25从与其对应的液体容器19、20、21提升出来，并且可以侧向地在液体容器旁边运动到液体槽17的在图2中右侧或左侧的纵向侧上。在图中所示的实施例中，处理篮22可转动地保持在两个保持臂25之间。但是，由于填充的处理篮的重量相对较小并且转动速度相对较低，单侧支承也可以是足够的。

在这种非有效位置中，处理篮22可以通过周边侧上的未示出的可闭合开口进行填充和排空。填充机构本身是已知的并且可以包括料斗，预定量的炉渣颗粒通过料斗填入到处理篮22中。通过使容器22绕其中心轴线23转动180°，可以再次从处理篮22中除去已清洁的炉渣颗粒。为此，在其非有效位置，在处理篮22的下方可以存在输送带或输送斜槽，其将掉出的hmva炉渣颗粒收集并转送到第三级。

所示实施例示出了柱状的处理篮22，其具有正十边形的横截面。但也可以选择其他多边形。多边的构造方案的优点在于存在于容器22中的炉渣颗粒在绕中心轴线23转动时急剧运动，从而实现良好的混匀。此外，处理篮22的不完全填充进一步有利于这一点。

填充有已预清洁的炉渣颗粒的处理筐22通过提升机构24浸入液体容器19、20、21中。在这种情况下它可以完全或仅部分浸入。然而，优选地选择浸入深度使得液位高于处理篮22的填充水平。

至少处理篮的侧向的面26构造为筛，使得液体容器19、20、21中的液体可以进入容器22中并且在颗粒周围冲刷。此外，颗粒对于超声波而言可从平坦侧抵达。在这种情况下，筛的筛目尺寸比颗粒的最小粒子更小，例如对于1/5mm粒径的处理为0.7mm，对于5/18mm粒径为4mm，对于18/32mm粒径为15mm。处理篮22的周边壁27也可以构造为筛。

在每个液体容器19、20、21中，在所示实施例中将四个板状的浸入式振荡器28、29布置在液体容器的对置的侧面30、31上，它们面向处理篮22的侧向的面26。在这种情况下，浸入式振荡器28、29在壁30、31上的发射面32总体上与处理篮22的面向它们的侧向的面26的尺寸大致相同。结果，整个侧向的面26并且进而位于其后面的颗粒基本上直接承受产生的声波。

浸入式振荡器28、29成对构造，并且一对浸入式振荡器28以与另一对浸入式振荡器29不同的频率工作。一对浸入式振荡器28可以以25khz的频率工作，而另一对浸入式振荡器29可以以40khz的频率工作。在这种情况下，该布置使得在侧面30、31上分别布置有浸入式振荡器28、29。此外，浸入式振荡器28与另一侧面31、30上的浸入式振荡器29对置。由于浸入式振荡器28、29的这种错位布置，实现了在处理篮22旋转半圈之后整个颗粒完全受到两个频率的作用。

在处理期间，优选将处理筐22围绕其中心轴线23在液体中转动多次，从而进行炉渣颗粒的良好混匀，并且位于内部的粒子也可以向外到达平坦侧26。还可以提出间歇运动或变化的转动方向或不同转速，以帮助混匀。

由于处理篮22的100mm至300mm的小的宽度b，超声波足够好地到达颗粒的进一步靠内的层。此外，将液体容器19、20、21的净宽度选择成使得浸入式振荡器28、29的发射面32具有与处理篮22的平坦侧26的最佳距离，其特征在于将超声波的反射保持得很低，该距离优选在100mm和150mm之间。在图3中，示出了浸入式振荡器28、28的灵活布置。在浸入式振荡器的背侧和面对的侧面30之间设置有一个或多个间隔件38，以便可以改变处理篮22和发射面32之间的距离。因此，对于不同的粒径，为了优化的处理可能需要不同的距离，其在液体容器19、20、21的大小恒定的情况下可通过间隔件38调节。优选地，间隔件38位于液体容器的两个对置的侧壁30、31上，使得处理篮22位于发射面32之间的中央。

其结果是，超声波可以最佳地穿透液体中存在的颗粒。这可以使用1000w至2000w的高功率的浸入式振荡器容易地实现。处理篮22的直径为例如600mm至700mm。总体上，通过这些措施实现了对所有颗粒可靠地施加不同频率的超声。由此将粘附在hmva粒子表面上的盐可靠且有效地排出并溶解在液体中。

由于在液体容器19、20、21中将处理篮22围绕其中心轴线23转动或摇动导致的颗粒的混合，各个粒子自身也转动，使得它们的具有其开裂和开孔性质的整个表面暴露于超声波。其结果是，将盐沉积物从样品中良好地排出。

在相继分批填充的处理篮22的多次处理过程中，液体容器19、20、21中的液体富集排出的盐，从而必须更换液体。为此，在液体槽17的底部34中设置有出口阀33。液体中盐的浓度可以通过由ph值传感器35检测的ph值来确定。富集的废水被抽出并可进行整理。

在用超声处理一批炉渣颗粒30秒至180秒、优选60秒与120秒之间的时间段之后，将处理篮22从液体中提起并在液体槽17旁边排空，接着重新填充并再次浸入液体中。这可以自动进行并且持续大约10秒到20秒，因此一个批次的处理需要大约40秒到200秒。

对于宽度为b＝150mm、直径为d＝650mm、填充度为85％的处理筐22且假定炉渣颗粒密度为ρ＝1200kg/m³，一个批次具有约47.43kg的重量。假定周期时间为140秒，则每个处理篮的处理量约为1.22mg/小时。因此在四个处理篮的情况下总处理量为4.89mg/小时。这样也可以足够快地处理和清洁更大的量。

接着将这样在很大程度上除去了盐沉积物的炉渣颗粒送至后处理部。后洗器13具有倾斜的振动滴落筛/脱水筛36，炉渣颗粒在其上被输送。在这种情况下，通过喷杆37施加干净的水，从而可以溶解和除去粘附在粒子表面上的盐。具有溶解的盐的水被收集，并且可以供给例如第一级的滚筒式洗涤器11作为洗涤水。

利用这种三级方法，可以进行例如来自生活垃圾焚烧炉的炉渣颗粒的有效清洁。检验来自生活垃圾焚烧炉的炉渣颗粒样品的硫酸盐和氯化物含量。在第一级中的预清洁后，洗脱液中的氯化物含量为129mg/l，硫酸盐含量为320mg/l。在第二级中用超声处理后，洗脱液中的氯化物含量仅为36mg/l，硫酸盐含量为96mg/l。在第三级处理后，洗脱液中的氯化物含量为27mg/l，硫酸盐含量为94mg/l。因此，对于用三级方法清洁/洗涤过的颗粒，可以符合11/2003的tr-laga土壤的分类值z1.2的极限值。

由于可以在液体槽17中并排布置许多处理筐22，因此可以快速清洁大量的炉渣颗粒并作为具有分类号z1.2的建筑材料提供。起始材料的采购成本低廉，这是因为否则必须以成本密集的方式清理，从而使投资成本得到很好的摊销。

由于有害物质含量低，这样清洁过的炉渣颗粒也适用于“堆填场条例”(deponie-verordnung)dk0级堆填，因此也可以实现成本有利的堆填。

在图1中示出仅具有一条生产线的图。当然，也可以存在彼此相邻的多条生产线。在这里有利的是，在多条生产线的情况下，首先在第一级中进行所有粒度的共同预洗。接着将颗粒例如分成1/5mm、5/18mm和18/32mm的三个粒径等级。于是在第二级并最后在第三级中在具有相应筛目尺寸的相应处理篮22中进一步处理这些等级。