DE19514309A1

DE19514309A1 - Verfahren zum Unschädlichmachen von chlorhaltigen Substanzen im Industrieabfall

Info

Publication number: DE19514309A1
Application number: DE1995114309
Authority: DE
Inventors: Yoshio Dr Miyashita; Noboru Dr Masuko
Original assignee: Kokan Keisoku K K
Current assignee: Kokan Keisoku K K
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-01-25
Also published as: GB2291420A; GB9508580D0; JPH0824364A; AU1790095A; CA2152741A1; JP2681752B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ökonomisches Verfah ren zum Unschädlichmachen von chlorhaltigen Substanzen in benutztem oder unbenutztem Industrieabfall gemäß den Ansprüchen 1 und 5.

Der Begriff "chlorhaltiger Industrieabfall", welcher hierin verwendet wird, soll sich auf Industrieabfälle beziehen, welche chlorhaltige Substanzen, wie z. B. organische Chlori de, einschließlich Vinylchlorid oder Polychlorbiphenyl, welches als PCB bezeichnet wird, und dergleichen, enthal ten. Insbesondere soll sich dieser Begriff auf verschiedene elektrische Teile, wie z. B. einen Transformator oder einen Kondensator beziehen, welche ein PCB-haltiges Isolatoröl verwenden, PCB-haltige Kopiermaterialien, wie z. B. Tinte, Übertragungspapiere und dergleichen. Weiterhin soll sich der Begriff "chlorhaltige Substanz", wie er hierin verwen det wird, hauptsächlich auf organische Chloride, wie z. B. Polychlorbiphenyl, Vinylchlorid, Staub aus einer Zerkleine rungsmaschine, welcher Vinylchlorid enthält, Chlornitrophe ron (CNP), chlorhaltige Agrochemikalien, wie z. B. Trichlor benzol und dergleichen, beziehen.

PCB, ein typisches Beispiel einer chlorhaltigen Substanz, ist ein allgemeiner Begriff für verschiedene Biphenylchlo ride, eine Mischung von chlorhaltigen Verbindungen, welche jeweils 2 bis 6 Chloratome pro Molekül aufweisen. Hierin bezieht sich der Begriff "PCB" auf eine Verbindung, welche aus C, H und Cl besteht und welche die Molekularformel: C₁₂H(_10-n)Cl_n (n=2 bis 6) hat. PCB ist physikalisch und chemisch stabil, hat eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und elektrische Isolierungseigenschaften. Es wurde allein oder in Verbindung mit anderen Materialien verbreitet in Industrieprodukten verwendet. Beispielsweise ist es in Iso latorölen für elektrische Vorrichtungen, in Wärmeübertra gungsmedien, Schmierstoffen, Übertragungspapieren, Kopier tinte, Kopiermaterialien für Kopiermaschinen und derglei chen verwendet worden.

Jedoch wurde gefunden, daß PCB-haltige Substanzen für Men schen gefährlich sind, die Umwelt verschmutzen und schwie rig zu zersetzen sind. Aufgrund dieser Probleme ist die Produktion von PCB eingestellt worden und alles benutzte PCB wurde gesammelt. Es besteht ein Bedarf für ein effekti ves Verfahren zum Unschädlichmachen der gelagerten PCB-hal tigen Produkte.

Bis heute sind verschiedene Techniken zum Unschädlichmachen von chlorhaltigen Substanzen in Industrieabfall, wie z. B. PCB, untersucht, erforscht und entwickelt worden. Ein Ver fahren, welches global im Industriemaßstab verwendet wird, ist ein thermischer Hochtemperatur-Zersetzungsprozeß.

Gemäß der Umweltschutzbehörde der USA muß, um flüssiges PCB unschädlich zu machen, dieses für 2 Sekunden oder länger bei 1200°C in einen Ofen gegeben und darin zerstäubt wer den. Wie von D.S. Duvall, W.A. Rubey et al. (EPA Report, 1977) beschrieben, wird die thermische Zersetzung von PCB durch Aussetzen für 1 Sekunde an 600°C gestartet und bei 800°C oder höher tritt in 1 Sekunde eine 99,9%ige thermi sche Zersetzung auf.

Die einzelnen physikalischen und chemischen Eigenschaften von PCB sind schon aufgeklärt worden. Es ist allgemein be kannt, daß PCB sich bei hoher Temperatur in einer oxidie renden Atmosphäre bei 600°C oder mehr innerhalb 1 Sekunde fast vollständig zersetzt. Somit ist es allgemein bekannt, daß z. B. bei einer hohen Temperatur von 1100°C oder mehr bis zu 99,9999% innerhalb von 0,3 Sekunden thermisch zer setzt wird.

Die ungeprüfte japanische Patentschrift (Kokai) Nr. 232073/1988 schlägt ein Verfahren vor, um einen Transforma tor, an welchem PCB haftet, unschädlich zu machen. Das Ver fahren umfaßt: Einbringen des PCB-haltigen Transformator körpers, so wie er ist, in einen Wärmeofen oder Abtrennen des PCB aus dem Transformator und Einbringen des abgetrenn ten Gehäuses des Transformators und seines Inhalts in den Ofen; Erwärmen des Transformators mit dem anhaftenden PCB oder des abgetrennten Gehäuses und seines Inhalts auf eine Temperatur, welche niedriger als 1100°C ist, um das PCB zu verdampfen und das PCB bei einer hohen Temperatur zu ent zünden, um es zu zersetzen.

In der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 241586/1988 wird ein Verfahren zum Unschädlichmachen eines PCB-haltigen Kondensators vorgeschlagen. Das vorgeschlagene Verfahren umfaßt das Ablassen von flüssigem PCB aus einem Kondensator; Aufteilen des Kondensators in einen Gehäuse teil und einen inneren Teil; und Halten von diesen bei einer Temperatur zwischen 1100°C und 1400°C in einem Ver brennungsofen. Das Gehäuse und der innere Teil des Konden sators können in denselben Verbrennungsofen oder in ge trennte Verbrennungsöfen gestellt werden. Der PCB-Dampf und das Verbrennungsgas, welche aus dem Verbrennungsofen oder den Verbrennungsöfen abgelassen werden, werden thermisch durch die Verwendung eines thermischen Zersetzungsofens zersetzt, welcher bei einer Temperatur zwischen 1200°C und 1500°C gehalten wird.

Eine Vorrichtung für die thermische Zersetzung von flüssi gem PCB bei einer hohen Temperatur ist ebenfalls entwickelt worden. Die Vorrichtung verwendet einen Verbrennungsofen, welcher entworfen wurde, um flüssigen Abfall zu behandeln, welcher organische Chlorverbindungen enthält (siehe Kankyo kagaku, Bd. 19, Nr. 12 (1990)). Der Verbrennungsofen ist mit einer Sprühdüse versehen, um das PCB wirkungsvoller und vollständiger zu zersetzen. Die Verbrennungstemperatur des Ofens wird auf ca. 1800°C gesetzt, wobei die Temperatur an dem Auslaß bei 1450°C gehalten wird.

In diesem Hochtemperaturverbrennungsofen wird die Verweil dauer des Gases auf 2 Sekunden oder länger eingestellt und das entwickelte HCl wird in Wasser absorbiert und neutrali siert. Das Abfallgas und das Abfallwasser aus der oben er wähnten Vorrichtung können zusätzlich zu nicht zersetztem PCB gefährliche Dioxine (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF) enthalten, welche gleichzeitig während der thermischen Zer setzung von PCB erzeugt worden sein können. Die Erzeugung dieser gefährlichen Materialien ist ein ernstes Problem. Als eine Gegenmaßnahme werden, wenn diese gefährlichen Be standteile erzeugt werden, sowohl das Abgas als auch das Abwasser durch einen Aktivkohleabsorber geleitet, um diese gefährlichen Bestandteile zu absorbieren und zu entfernen.

Jedoch machen diese Verfahren das Einbringen der chlorhal tigen Substanz in einen Niedrigtemperatur-Verbrennungsofen nötig; dann Einbringen sowohl des PCB-Dampfes und/oder des Gases, welches von dem Verbrennungsofen erzeugt wird, in einen thermischen Zersetzungsofen, um sowohl das erzeugte Gas als auch den PCB-Dampf bei einer hohen Temperatur zu zersetzen. Solche Verfahren benötigen daher einen besonders gestalteten Verbrennungsofen und einen besonders gestalte ten thermischen Zersetzungsofen, welche beim Aufstellen und im Betrieb teuer sind. Derzeit sind die Kosten für eine solche Vorrichtung zu hoch. Aber auf der anderen Seite kön nen Verfahren, welche die bestehende Vorrichtung verwenden, die chlorhaltige Substanz nicht vollständig zersetzen.

Als Ergebnis ist die Lagerung von PCB-Abfall und derglei chen in Behältern unvermeidbar. Bei der Langzeit-Lagerung von PCB-Abfall und dergleichen besteht immer die Möglich keit eines Leckens, was eine ernste Quelle der Verschmut zung darstellt. Daher wird ein relativ kostengünstiges Ver fahren zum ökonomischen und unschädlichen Zersetzen von chlorhaltigen Substanzen, wie z. B. PCB, benötigt.

Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ökono misches Verfahren für die vollständige Unschädlichmachung von chlorhaltigen Substanzen in Industrieabfall zur Verfü gung zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5.

Insbesondere wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum thermischen Zersetzen einer chlorhaltigen Substanz in Schrott, wie z. B. einem Transformator, einem Kondensator und dergleichen, aus welchem eine chlorhaltige Substanz (z. B. Isolatoröl) entfernt wurde, wobei ein Schmelzfrisch verfahren zur Verfügung gestellt wird, welches die folgen den Schritte umfaßt:
Schmelzen und Frischen des Schrotts in einem Metallschmelz- Frischofen, und
gleichzeitiges Einbringen der chlorhaltigen Substanz, wel che aus dem Schrott entfernt wurde, in den Ofen.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein ökonomi sches Verfahren zum Unschädlichmachen von chlorhaltigen Substanzen in Industrieabfall zur Verfügung zu stellen, indem eine schon existierende Vorrichtung, wie z. B. ein elektrischer Ofen oder dergleichen, ohne zusätzliche Kosten verwendet wird. Weiterhin kann der im wesentlichen eisen haltige Schrott in dem Verfahren als Stahl zurückgewonnen werden.

Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum vollständigen Unschädlichmachen einer chlorhaltigen Substanz, wie z. B. PCB oder dergleichen, durch die Verwendung von Wärme, welche während der thermi schen Zersetzung der chlorhaltigen Substanz während des Schmelzens und Frischens von Industrieabfall erzeugt wird, zur Verfügung zu stellen.

Schließlich ist es ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, in dem Verfahren einen vollständig abgedichteten elektrischen Ofen zu verwenden, um das Ablassen von gifti gem Abgas, welches während der thermischen Zersetzung der chlorhaltigen Substanz erzeugt wird, in die Atmosphäre zu verhindern, wodurch eine Umweltverschmutzung vermieden wird.

In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Unschädlichmachen von chlorhalti gen Substanzen in Industrieabfall die folgenden Schritte:

(a) Abtrennen einer chlorhaltigen Substanz aus dem chlor haltigen Industrieabfall und
(b) Einbringen des Industrieabfalls, aus welchem die chlorhaltige Substanz abgetrennt wurde, allein oder zusam men mit der abgetrennten chlorhaltigen Substanz in Schritt (i) in einen Schmelz-Frischofen, worin Wärme elektrisch zur Verfügung gestellt wird, um den Industrieabfall bei einer Temperatur von 1100°C oder höher zu schmelzen und zu fri schen, um gleichzeitig die chlorhaltige Substanz zu zerset zen.

In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte:

(a) Abtrennen einer chlorhaltigen Substanz aus dem chlor haltigen Industrieabfall;
(b) Waschen des Industrieabfalls, aus welchem die chlor haltige Substanz abgetrennt wurde, wahlweise Trocknen von dieser bei 500°C oder höher; und
(c) Einbringen des Industrieabfalls, welcher in Schritt (b) behandelt wurde, allein oder zusammen mit der abge trennten chlorhaltigen Substanz aus Schritt (a) in einen Schmelz-Frischofen, worin Wärme elektrisch zur Verfügung gestellt wird, um den Industrieabfall bei einer Temperatur von 1100°C oder höher zu schmelzen und zu frischen und gleichzeitig die chlorhaltige Substanz thermisch zu zerset zen.

In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte:

(a) Abtrennen einer chlorhaltigen Substanz aus dem chlor haltigen Industrieabfall;
(b) Zerlegen des Industrieabfalls, aus welchem die chlor haltige Substanz abgetrennt wurde, in ein Gehäuse, Eisen teile und Kupferteile;
(c) Waschen des Gehäuses, der Eisenteile und der Kupfer teile, wahlweises Trocknen von diesen bei 500°C oder höher; und
(d) Einbringen des Gehäuses, der Eisenteile und der Kup ferteile, welche in Schritt (c) behandelt wurden, allein oder zusammen mit der chlorhaltigen Substanz, welche in Schritt (a) abgetrennt wurde, in einen Schmelz-Frischofen, in welchem die Wärme elektrisch zur Verfügung gestellt wird, um das Gehäuse, die Eisenteile und Kupferteile bei einer Temperatur von 1100°C oder höher zu schmelzen und zu frischen und gleichzeitig die chlorhaltige Substanz ther misch zu zersetzen.

In der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte:

(a) Abtrennen einer chlorhaltigen Substanz aus dem chlor haltigen Industrieabfall;
(b) Waschen des Industrieabfalls, aus welchem die chlor haltige Substanz abgetrennt wurde, wahlweise Trocknen von diesem bei 500°C oder höher;
(c) Zerlegen des Industrieabfalls, welcher in Schritt (b) behandelt wurde, zu einem Gehäuse, Eisenteilen und Kupfer teilen; und
(d) Einbringen des Gehäuses, der Eisenteile und der Kup ferteile allein oder zusammen mit der chlorhaltigen Sub stanz, welche in Schritt (a) abgetrennt wurde, in einen Schmelz-Frischofen, in welchem die Wärme elektrisch zur Verfügung gestellt wird, um das Gehäuse, die Eisenteile und die Kupferteile bei einer Temperatur von 1100°C oder höher zu schmelzen und zu frischen und gleichzeitig die chlorhal tige Substanz thermisch zu zersetzen.

In der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte:

Einbringen von Industrieabfall, wie z. B. Kopiermaterial oder dergleichen, in einen Schmelz-Frischofen, in welchem die Wärme elektrisch zur Verfügung gestellt wird, um den Industrieabfall bei einer Temperatur von 1100°C oder höher zu schmelzen und zu frischen und gleichzeitig die chlorhal tige Substanz thermisch zu zersetzen.

Beispiele der Schmelz-Frischöfen, welche in den Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich sind, schließen einen elektrischen Wechselstrom-Lichtbogenofen, einen elektri schen Gleichstrom-Lichtbogenofen, einen elektrischen Hoch frequenzofen, einen Plasmaschmelzofen und dergleichen ein.

Der Schmelz-Frischofen sollte in der Lage sein, bei 1100°C oder höher zu arbeiten, so daß eine chlorhaltige Substanz, wie z. B. PCB oder dergleichen, vollständig zersetzt wird. Weiterhin sollte der Ofen mit einer geeigneten Sauerstoff zufuhr ausgestattet sein, welche mit dem Inneren des Ofens in Verbindung steht, um die chlorhaltige Substanz thermisch zu zersetzen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbei spielen sowie anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Gleichstromofen und das Aufbereitungssystem für das Abgas und Abwasser, welche von dem Ofen ab gelassen werden.

Aufbereitung von Industrieabfall

Der chlorhaltige Industrieabfall, welcher in dieser Erfin dung behandelt wird, umfaßt im allgemeinen Transformatoren, Kondensatoren und elektrische Teile.

Als erstes wird das Verfahren zum Aufbereiten eines Trans formators betrachtet. Ein normaler Transformator besteht aus einem Gehäuse aus weichem Stahl mit ungefähr 20 Gew.-% des Gesamtgewichtes des Transformators, einem Silizium stahlkern mit ungefähr 28 Gew.-% und Kupferteilen, wie z. B. Spulen, mit ungefähr 12 Gew.-%.

PCB-haltiges Isolatoröl in einem Transformator macht 36 Gew.-% des Gesamtgewichtes des Transformators aus und be steht im wesentlichen aus 60 Gew.-% PCB und 40 Gew.-% Trichlorbenzol. Zusätzlich bestehen 4 Gew.-% des gesamten Transformatorgewichtes aus Papier, synthetischem Gummi und dergleichen. Ein kleiner Transformator hat einen Wert von 100 kVA oder weniger und ein großer Transformator hat einen Wert von 100 kVA oder mehr. Das Gesamtgewicht eines 100 kVA-Transformators beträgt ungefähr 1250 kg und das Gewicht des Isolatoröles, welches darin enthalten ist, beträgt un gefähr 290 kg. Das Gewicht eines 500 kVA-Transformators be trägt ungefähr 3800 kg und das Gewicht des Isolatoröles be trägt bis zu 940 kg. Es ist möglich, die Teile aus weichem Stahl, die Siliziumstahlteile und dergleichen als Schrott für Stahl wiederzuverwenden. Kupfer ist jedoch nicht wün schenswert im Stahl, da die Gegenwart von Kupfer in großen Mengen gewöhnlich Wärmerisse verursacht. Wenn daher ein großer Transformator als Schrott für Stahl wiederverwertet wird, ist es wünschenswert, die Kupferteile aus dem Trans formator zu entfernen, nachdem das PCB-haltige Isolatoröl entfernt wurde. Wenn weiterhin eine große Menge an Isola toröl in einem Transformator enthalten ist, sollte dieses vorher aus dem Transformator extrahiert werden und getrennt gelagert werden.

Bei einem kleinen Transformator wird, nachdem das Isolator öl extrahiert wurde, das Isolatoröl, welches in den Spalten des Eisenkerns und dergleichen zurückbleibt, mit einem Lösungsmittel, wie z. B. Kerosin oder dergleichen, weggewa schen. Der Transformator wird dann in einem Trockenofen bei 500°C oder mehr getrocknet, wenn nötig zerlegt und als Schrott verwendet. Bei einem großen Transformator (welcher 200 kg oder mehr wiegt) wird, nachdem das Isolatoröl extra hiert ist, der Transformator zu einem Gehäuse, einem Eisen kern und Kupferspulen zerlegt. Die Bestandteile werden unabhängig mit Öl gewaschen und in einem Trockenofen bei 500°C oder mehr getrocknet. Eine Temperatur von 500°C oder höher macht es möglich, das PCB zu verdampfen, welches einen Siedepunkt von zwischen 300°C und 400°C aufweist.

Das Gehäuse und der Eisenkern, welche hauptsächlich aus Stahl gefertigt sind, können als Schrott für Stahl verwen det werden. Auf ähnliche Weise können die Spulen und der gleichen, welche hauptsächlich aus Kupfer gefertigt sind, als Schrott zum Kupferfrischen verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, den kupferhaltigen Schrott aus einem Transformator beispielsweise als Straßenbettungsmaterial wieder zu verwenden, indem er in Granulatform zurückgewon nen wird.

Als zweites wird ein chlorhaltiger Kondensator betrachtet. Es gibt Kondensatoren mit unterschiedlicher Größe. Allge mein umfaßt ein Kondensator jedoch ein Gehäuse, welches hauptsächlich aus weichem Stahl gefertigt ist, welches 16 Gew.-% ausmacht; ein PCB-haltiges Isolatoröl, welches 44 Gew.-% ausmacht, Isolationspapier, welches 23 Gew.-% aus macht, Aluminiumfolie, welche 14 Gew.-% ausmacht, andere Metalle, welche 2 Gew.-% ausmachen, und Glas, welches 1 Gew.-% des Gesamtgewichts des Kondensators ausmacht.

Das Gewicht eines Kondensators mit einer Kapazität von 100 kVA beträgt 68 kg, während das Gewicht eines Transforma tors, welcher eine identische Kapazität von 100 kVA auf weist, 290 kg beträgt. Somit ist ein Kondensator beträcht lich kleiner als ein Transformator mit derselben Kapazität. Daher kann ein Kondensator, aus welchem das Isolatoröl ex trahiert wurde, ohne eine zusätzliche Behandlung als stahlhaltiges Schrottmaterial verwendet werden. Somit kann nach der Extraktion des PCB-haltigen Isolatoröls ein Kon densator, so wie er ist, als Schrott für Stahl verwendet werden.

Zusätzlich zu dem chlorhaltigen Industrieabfall, welcher oben erwähnt wurde, umfassen die Beispiele von chlorhalti gem Industrieabfall Kopiertinte, Übertragungspapiere und dergleichen. Die PCB-Gehalte dieser Artikel sind nicht so hoch und es ist möglich, diese Artikel leicht thermisch zu zersetzen, indem sie direkt in den Metallschmelz-Frischofen eingebracht werden, worin die Wärme elektrisch zur Verfü gung gestellt wird. Weiterhin ist das Verfahren der vorlie genden Erfindung geeignet, um andere schädliche Artikel, wie z. B. benutzte hypodermale Nadeln, unschädlich zu ent sorgen, indem diese direkt in einen Metallschmelz-Frisch ofen eingebracht werden.

Die thermische Zersetzung einer chlorhaltigen Substanz

Die thermischen Zersetzungsreaktionen von PCB, einer typi schen chlorhaltigen Substanz, können wie folgt dargestellt werden, indem Trichlorbiphenyl als ein Beispiel verwendet wird.

C₁₂H₇Cl₃ + 13 O₂ = 12 CO₂ + 3 HCl + 2 H₂O
ΔH1 = 5540 kcal/kg
C₁₂H₇Cl₃ + 7 O₂ = 12 CO + 3 HCl + 2 H₂O
ΔH2 = 2382 kcal/kg

Wenn der Partialdruck von Sauerstoff ausreichend hoch ist, geht die thermische Zersetzungsreaktion von PCB gemäß der ersten Gleichung vor sich. Wenn dagegen der Partialdruck von Sauerstoff niedrig ist, geht die thermische Zerset zungsreaktion gemäß der zweiten Gleichung vor sich. Die thermischen Zersetzungsreaktionen von Tetrachlorbiphenyl und Pentachlorbiphenyl gehen auf ähnliche Weise vor sich. Diese Reaktionen benötigen ebenfalls, wie Trichlorbiphenyl, Sauerstoff in äquivalenten Mengen.

Es ist allgemein bekannt, daß die thermische Zersetzung von PCBs bei einer Temperatur von 1100°C oder höher innerhalb von 1 Sekunde auftritt. Daher sollte die Temperatur inner halb des Ofens 1100°C oder höher sein, wobei eine ausrei chende Menge an Sauerstoff für die thermische Zersetzungs reaktion von PCB geliefert werden sollte, damit diese in einem Metallschmelz-Frischofen stattfinden kann. Der fol gende Abschnitt beschreibt die thermische Zersetzungsreak tion in einem elektrischen Gleichstrombogenofen, einem typischen elektrischen Ofen.

Bevorzugter Schmelz-Frischofen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines elektrischen Gleichstrombogenofens, welcher für die Durchführung der vorliegenden Erfindung angepaßt ist. Verschiedene Vorrich tungen und Verbesserungen sind in diesen elektrischen Gleichstrombogenofen eingeführt worden, um die chlorhaltige Substanz (z. B. PCB) in dem Ofen zu verdampfen, und um ein Gaslecken in die Atmosphäre außer durch den Rauchkanal 14 zu verhindern. Der verbesserte elektrische Gleichstrombo genofen ist wie im folgenden beschrieben.

(1) Der elektrische Gleichstrombogenofen ist mit Elektro den 6, 12 versehen, wobei die Elektrode 6 eine Gasdichtung 63 aufweist, um das Ofengas daran zu hindern, durch die Lücke zwischen dem Ofendeckel 4 und der Elektrode 6 zu ent weichen. Ein Inertgas, z. B. Stickstoff, kann zum Abdichten verwendet werden.
(2) Der Ofendeckel 4 und der Ofenkörper 2 sind weiterhin mit einer Wasserabdichtvorrichtung 41 versehen, ebenfalls, um ein Entweichen des Gases zu verhindern. Vorzugsweise wird der Gasdruck innerhalb des Ofens während des Betriebs bei einem negativen Druck von 0 bis -10 mmAq (0 bis -98 Pa), bezogen auf den Atmosphärendruck, gehalten, um ein Entweichen zu verhindern.
(3) Im Unterschied zu herkömmlichen elektrischen Öfen ist dieser elektrische Ofen mit einem tunnelförmigen Loch 8 zum Beladen von Schrott und doppelten Türen 82, 84 versehen, um ein Entweichen des Ofengases zu verhindern. Der Querschnitt des Schrottbeladungsloches 8 kann rund oder quadratisch sein.
(4) Ein Stichloch 10 ist an dem Boden des Ofens angeord net, so daß das Ablassen von Stahl ohne ein Neigen des Ofenkörpers erreicht werden kann.
(5) Ein Brennstoffbrenner 61 zum Vorwärmen des Schrotts und ein Brenner für flüssigen Abfall 62 wird vorzugsweise zur Verfügung gestellt, um die chlorhaltigen Substanzen in den Ofen zu sprühen, um diese Substanzen thermisch zu zer setzen.
(6) Der Rauchkanal 14 ist mit dem Ofendeckel 4 verbunden, um das Ofengas in einen zweiten Verbrennungsbereich 16 zu leiten, worin das Ofengas vollständig verbrannt wird. Um PCB und dergleichen vollständig thermisch zu zersetzen, wird die Temperatur in dem zweiten Verbrennungsbereich 16 bei 1100°C oder höher, vorzugsweise bei 1450°C oder höher, gehalten. Weiterhin werden, wenn nötig, Brennstoff (z. B. Propan) und/oder Abfallflüssigkeiten (z. B. PCB, welches aus PCB-haltigen Artikeln abgetrennt wurde) durch die Brenn stoffbrenner 15 und 15′ in den zweiten Verbrennungsbereich 16 gesprüht. Das Ofengas enthält ungefähr 70 bis 75 Vol-% N₂, ungefähr 15 bis 18 Vol-% O₂, ungefähr 3 bis 5 Vol-% CO₂ und ungefähr 0,03 Vol-% CO.
(7) Die Kapazität des Rauchkanals 14 und die Kapazität des zweiten Verbrennungsbereiches 16 sind so ausgelegt, daß sie für eine Verweildauer des Ofengases in dem Rauchkanal und dem zweiten Verbrennungsbereich sorgen, welche wenigstens 1 Sekunde oder länger, vorzugsweise 2 Sekunden oder länger ist, so daß das chlorhaltige Gas (z. B. PCB) in dem Ofengas vollständig zersetzt wird.
(8) Einer oder mehrere Venturi-Rieseltürme 18, 19 sind mit dem zweiten Verbrennungsbereich verbunden, um das Ofengas auf 50°C oder weniger abzukühlen.
(9) Um ein Abgasaufbereitungssystem zur Verfügung zu stel len, werden ein Nebelabscheider 28, ein Gasofen 30, ein Sackfilter 32 und ein Aktivkohleabsorber 34 mit dem elek trischen Ofen verbunden. Chlor, HCl oder dergleichen in dem Abgas werden vollständig durch dieses Abgasaufbereitungs system entfernt. Der Aktivkohleabsorber 34 wird zur Verfü gung gestellt, um Dioxin vollständig zu entfernen, wenn dieses erzeugt wird, wogegen das Abgas, hauptsächlich N₂ und CO₂, über einen Absaugventilator 35 durch einen Schorn stein 36 in die Luft abgelassen werden.
(10) Das Abwasseraufbereitungssystem umfaßt weiterhin einen Abwasserfilter 20, einen Aktivkohleabsorber 22, ein Neutra lisierungsbad 24 und einen Verdicker 16. Dieses System sorgt für die Rückgewinnung des Kühlwassers, welches in dem Venturi-Rieselturm verwendet wird. Das HCl, welches in dem Kühlwasser enthalten ist, wird in dem Neutralisierungsbad 24 neutralisiert und giftige Nebenprodukte, wie z. B. Dioxin oder dergleichen, werden durch den Aktivkohleabsorber 22 eingefangen.

Die Venturi-Rieseltürme dienen ebenfalls als erste und zweite Staubsammler. In den Venturi-Rieseltürmen wird das Abgas, welches auf 1100°C oder höher erwärmt war, schritt weise auf 75°C oder weniger abgekühlt, indem Kühlwasser ge sprüht wird, um die Erzeugung von Dioxin zu verhindern. Weiterhin wird zur selben Zeit der Hauptanteil des HCl, welches in dem Abgas enthalten ist, gelöst und in dem Kühl wasser absorbiert.

Kühlwasser wird weiterhin in dem zweiten Staubsammler in das Abgas gesprüht, um das HCl vollständig zu absorbieren. Das HCl-haltige Wasser wird in einem Neutralisierungsbad neutralisiert und durch einen Verdicker 26 zurückgewonnen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist darin vorteil haft, daß die Transformatoren und Kondensatoren als Schrott für Stahl in den elektrischen Ofen eingebracht werden kön nen, während zu derselben Zeit PCB-haltiges Isolatoröl und dergleichen, welches vorher von diesen Transformatoren und Kondensatoren abgetrennt wurde, während des Frischverfah rens in den elektrischen Ofen eingebracht werden und ther misch zersetzt werden kann. Dieses macht es ökonomisch, PCB und dergleichen unschädlich zu entsorgen. Zusätzlich können PCB-kontaminierte Aktivkohleabsorber, welche im Verlauf des Trocknens der Transformatoren und dergleichen verwendet wurden, ebenfalls in den elektrischen Ofen eingebracht wer den, um PCB unschädlich und vollständig zu entsorgen.

Wie oben angeführt, ist die vorliegende Erfindung unter Verwendung von PCB als einer typischen chlorhaltigen Sub stanz in Industrieabfall beschrieben worden. Das vorlie gende Verfahren ist ebenfalls nützlich, um andere chlorhal tige Substanzen, wie z. B. Vinylchlorid, Staub aus einer Zerkleinerungsmaschine, welcher Vinylchlorid enthält, Chlornitropheron (CNP), chlorhaltige Agrochemikalien (z. B. Chlornitropheron), Trichlorbenzol, Vinylidenchlorid, Ben zylchlorid, Benzoylchlorid, Benzylidenchlorid und derglei chen unschädlich zu machen.

Andere Typen von elektrischen Öfen, wie z. B. ein elektri scher Wechselstrombogenofen, ein elektrischer Hochfrequenz ofen oder ein Plasmaschmelzofen, können ebenfalls anstelle des elektrischen Gleichstrombogenofens, welcher oben be schrieben ist, verwendet werden. Diese elektrischen Öfen können denselben Schmelz- und Frischvorgang durchführen.

Beispiele Beispiel 1

Die Transformatoren, Kondensatoren und dergleichen, aus welchen die chlorhaltigen Substanzen, wie vorstehend be schrieben, schon entfernt wurden, wurden als Schrott in einem elektrischen 100 Tonnen-Gleichstrombogenofen ge schmolzen und gefrischt. Für mittleren Kohlenstoffstahl (0,1 bis 0,2%) wurden 12 Füllungen (Chargen) durchgeführt.

Eingefüllte Kombination (Charge): Kaltes Roheisen 10 Tonnen/Charge
Schrott (Transformatoren und Kondensatoren, aus welchen chlorhaltige Substanzen ent fernt wurden): 90 Tonnen/Charge
Aufkohlungsmittel: 1000 kg/Charge
Schmelz-Frischperiode: 60 Minuten (1 Charge)
Menge an Abgas: 1500 Nm³/min (90 000 Nm³/Charge)
Menge des Kühlwassers, welches in dem Venturi-Rieselturm verwendet wurde, welcher ebenfalls als ein Staubsammler diente: 200 Tonnen/Charge.

Während der Schmelz-Frischvorgänge der 12 Schmelzchargen wurden 1 bis 6 Tonnen pro Charge an chlorhaltigem Isola toröl zugesetzt und die HCl-Konzentration des Abwassers aus dem elektrischen Ofen wurde berechnet. Die Ergebnisse die ser Berechnung sind in Tab. 1 aufgelistet. Der Chlorgehalt des chlorhaltigen Isolatoröles betrug 10 Gew.-%. Jeder der Versuche, die in Tab. 1 gezeigt sind, wurde durchgeführt, indem zwei Chargen bei jedem Niveau der Füllmenge des Iso latoröls verwendet wurden. Die HCl-Konzentration des Abwas sers war die des Abwassers, welches jetzt in das Neutrali sierungsbad hineinkam. Wie in Tab. 1 gezeigt, war die HCl- Konzentration des Abwassers niedrig genug, um vollständig in dem Bad neutralisiert zu werden.

Tabelle 1

Beispiel 2

Es wurden Versuche durchgeführt, um den Grad der Zersetzung von organischen Chlorverbindungen und das Vorhandensein ei ner Dioxinerzeugung in einem elektrischen Gleichstrombogen ofen zu testen. In diesen Versuchen wurde ein kommerziell erhältliches Schneidegleitmittel, eine organische Chlorver bindung, durch einen Brenner 62 für flüssigen Abfall in ei nen elektrischen 100 Tonnen-Ofen eingebracht. Das hierin verwendete Schneidegleitmittel war ein wasserunlösliches Schneidegleitmittel, welches in JIS K 2241 spezifiziert ist. Die Füllmengen des Schneidegleitmittels sind in Tab. 2 gezeigt. Jeder der Versuche, die in dieser Tabelle gezeigt sind, wurde über zwei Chargen bei jedem Niveau der Fül lungsmenge des Schneidegleitmittels durchgeführt.

In diesen Versuchen wurden die Transformatorteile und Kon densatoren, aus welchen chlorhaltige Substanzen wie oben beschrieben entfernt wurden, als Schrott in einen elektri schen Gleichstrombogenofen eingebracht. Wie in Tab. 2 ge zeigt, in welcher die Versuchsergebnisse aufgelistet sind, wurden weder organische Chlorverbindungen noch Dioxin in dem Abgas, dem Ofenstaub und dem zurückgewonnenen Kühlwas ser gefunden. Weiterhin wurde aus dem Anstieg der Füllmenge des Schrotts (Transformatorteile und Kondensatoren) im Ver gleich mit der der normalen Betriebsweise des Ofens abge schätzt, daß 30% der Wärmemenge, welche durch die Zerset zung der organischen Chlorverbindungen erzeugt wurde, auf den geschmolzenen Stahl in dem Ofen übertragen worden sein muß.

Tabelle 2

Versuche unter Verwendung eines elektrischen 100 Tonnen- Gleichstrombogenofens

Claims

1. Verfahren zum Unschädlichmachen von chlorhaltigen Sub stanzen in Industrieabfall, welches die folgenden Schritte umfaßt:

a) Abtrennen einer chlorhaltigen Substanz aus dem chlorhaltigen Industrieabfall; und
b) Einbringen des Industrieabfalls, aus welchem die chlorhaltige Substanz abgetrennt wurde, allein oder zusammen mit der chlorhaltigen Substanz, welche in Schritt a) abgetrennt wurde, in einen Schmelz- Frischofen, in welchem die Wärme im allgemeinen durch elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird, Schmelzen und Frischen des Industrieabfalls bei 1100°C oder höher und zur selben Zeit, thermi sches Zersetzen der chlorhaltigen Substanz in dem Ofen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei nach dem Schritt a) der Industrieabfall, aus welchem die chlorhaltige Sub stanz abgetrennt wurde, gewaschen oder bei 500°C oder höher getrocknet wird, oder gewaschen und dann bei 500°C oder höher getrocknet wird, bevor er in den Schmelz-Frischofen eingebracht wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei nach Schritt a) der Industrieabfall, aus welchem die chlorhaltige Substanz abgetrennt wurde, in ein Gehäuse, Eisenteile und Kup ferteile zerlegt wird, welche dann gewaschen oder bei 500°C oder höher getrocknet werden, oder gewaschen und dann bei 500°C oder höher getrocknet werden, bevor sie in den Schmelz-Frischofen eingebracht werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei nach dem Schritt a) der Industrieabfall, aus welchem die chlorhaltige Sub stanz abgetrennt wurde, gewaschen oder bei 500°C oder höher getrocknet wird, oder gewaschen und dann bei 500°C oder höher getrocknet wird, und danach der Indu strieabfall in ein Gehäuse, Eisenteile und Kupferteile zerlegt wird, bevor er in den Schmelz-Frischofen gefüllt wird.

5. Verfahren zum Unschädlichmachen von Kopiermaterial, welches eine chlorhaltige Substanz enthält, umfassend:
Einbringen des Kopiermaterials allein oder zusammen mit anderem Industrieabfall in einen Schmelz-Frischofen, in welchem die Wärme im allgemeinen durch elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird, Schmelzen und Fri schen des Industrieabfalls bei 1100°C oder höher und zur selben Zeit thermisches Zersetzen der chlorhaltigen Substanz in dem Ofen.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelz-Frischofen, in welchem die Wärme im allgemeinen durch elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird, ein elektrischer Wechselstrom bogenofen, ein elektrischer Gleichstrombogenofen, ein elektrischer Hochfrequenzofen oder ein Plasmaschmelz ofen ist.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die chlorhaltige Substanz ein Poly chlorbiphenyl (PCB) ist.