DE68921013T2 - Verfahren zur Herstellung von Schlacke und Beseitigung von gefährlichen festen Abfällen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlacke und zur Beseitigung von gefährlichen, festen Abfällen.
• Feste, brennbare Abfälle sind seit jeher durch die Industrie erzeugt worden. Viele dieser Abfälle sind wegen ihrer brennbaren oder toxischen Eigenschaften durch geeignete Umweltverordnungen als "gefährliche Abfälle" eingestuft worden. Vor den Regierungsverordnungen zur Beseitigung dieser Materialien sind sie entsorgt worden, indem sie auf Deponien abgeladen worden sind. Bedeutende Umweltschäden sind durch diese Praktiken verursacht worden. Mit den kürzlich erlassenen Umweltverordnungen, die der Entsorgung der gefährlichen Abfälle auf Deponien ernste Beschränkungen auferlegen, ist das einzige entwicklungsfähige Verfahren für ihre sichere Entsorgung die thermische Behandlung, typischerweise bei hohen Kosten in Spezialverbrennungsöfen, die mit vielen raumeinnehmenden Vorrichtungen zur Steuerung der Emission ausgestattet sind.
• Zementöfen haben sowohl von den Umweltverwaltungsämtern der Bundesstaaten als auch des Bundes eine günstige Beurteilung erhalten, insofern als sie ideale Bedingungen für die Entsorgung von brennbaren Abfallmaterialien schaffen. Die Verbrennung von gefährlichen Abfällen in in Betrieb befindlichen Öfen ermöglicht nicht nur die Wiedergewinnung von Energiewerten, sondern ermöglicht wegen ihrer hohen Betriebstemperaturen ebenfalls lange Verweilzeiten und ihre Fähigkeit, günstige Bedingungen für die chemische Verbindung von anorganischen Rückständen und aktiven Kombination des Portlandzementes zu schaffen. Derartige Verfahren schaffen ideale Bedingungen für die umweltverträgliche Entsorgung von brennbaren, gefährlichen Abfallmaterialien.
• Wegen der Probleme jedoch, die einzig auf der Handhabung und der Verbrennung fester, gefährlicher Abfälle in Betriebsöfen beruhen, ist die Verordnung, die die Entfernung gefährlicher, Abfälle in Betriebsöfen betrifft, auf brennbare Flüssigkeiten oder "pumpfähige", gefährliche Abfälle beschränkt worden. Flüssige Abfallmaterialien werden leicht miteinander und mit herkömmlichen Brennstoffen vermischt, um homogene Flüssigkeiten zu schaffen, die am Feuerungsende des Ofens in der Gasphase verbrannt werden können, wobei der Aufbau des Brennofens überhaupt nicht oder nur wenig modifiziert werden muß. Feste, gefährliche Abfälle können jedoch in vielen Formen auftreten, von harten, kristallinen Feststoffen bis zu viskosen, klebrigen Schlämmen. Sie werden nicht leicht vermischt, und sie bieten bedeutende technische Herausforderungen in bezug auf ihre sichere Handhabung und das Einleiten in Rotationsöfen. Außerdem zeigt die Verbrennung von brennbaren Feststoffen in der Brennkammer eines Ofens andere praktische Probleme. Gefährliche feste Abfälle werden nicht leicht in der Flamme des brennenden Primärbrennstoffes verteilt. Wenn die primäre Verbrennungszone mit festen Abfällen beschickt wird, werden sie notwendigerweise zu einem sehr entscheidenden Zeitpunkt des Schlackenbildungsprozesses mit der mineralischen Schicht in Kontakt treten. Für die Bildung van qualitativ hochwertiger Schlacke ist es, sowohl in bezug auf die Farbe als auch die Leistung, wichtig, daß die Oxidationsbedingungen in der Schlackenbildungszone des Ofens beibehalten werden. Die Beschickung der sich bildenden Schlacke mit brennbaren Feststoffen bei Temperaturen von mehr als 1300ºC kann reduzierende Bedingungen in der sich bildenden Schlacke erzeugen und nachteilig die Qualität des Zementes beeinflussen.
• Vor der Bekanntgabe bestehender Vorschriften für die Luftreinhaltung war es Praxis, das kalte Ende des Ofens mit den zu behandelnden mineralischen Materialien mit festen brennbaren Abfällen zu beschicken. Derartige Praktiken bestehen weiterhin in Ländern, in denen Emissionsnormen entweder nicht in Kraft sind oder nicht durchgesetzt werden. Heute können jedoch, ohne eine zusätzliche teure Ausstattung zur Emissionsregulierung keine brennbaren festen gefährlichen Abfälle in das kalte Ende des Ofens eingeführt werden und gleichzeitig der Ofen in Übereinstimmung mit den Umweltverordnungen zur Steuerung der Ofenemission betrieben werden. Brennbare, feste gefährliche Abfälle können definitionsgemäß eine große Anzahl flüchtiger organischer Substanzen enthalten. Brennbare, gefährliche Abfallfeststoffe, die mit den Rohmaterialien dem "kalten" oder oberen Ende eines herkömmlichen Ofens ohne Nachbrenner für die Verbrennung von Gas oder anderen Ausstattungen zur Steuerung der Emission zugeführt werden, führen zu unannehmbar hohen Werten für die Kohlenwasserstoffemission. Da die Rohmaterialien und die Abfallfeststoffe den Ofenzylinder hinunter in Zonen immer höherer Temperatur wandern, werden die flüchtigen Bestandteile in die aufsteigenden Gase abgegeben, bei Temperaturen, die unter jenen liegen, die für den thermischen Abbau der verdampften Bestandteile notwendig sind. Folglich wird eine signifikante Menge der flüchtigen Bestandteile in die Atmosphäre abgegeben. Aus Teilchen bestehende Rückstandsbrennstoffe mit einem geringen Gehalt an flüchtigen Stoffen können mit einer wirkungsvollen Ausnutzung den Energiewertes und offensichtlich ohne bemerkenswerte Probleme mit der Kohlenwasserstoffemission entweder dem mineralischen Material, das dem kalten Ende des Ofens zugeführt wird, oder der Kalzinierungszone zugeführt werden. Siehe zum Beispiel U.S.-Patent 4 022 629 und darin zitierte Literaturstellen.
• DE-A-3 524 316 beschreibt ein Verfahren, um eine umweltverträgliche Entsorgung von festen Abfällen mit flüchtigen Bestandteilen in einem in Betrieb befindlichen, rotierenden Zementofen zu erzielen, wobei das Verfahren das Trennen des Abfalls in eine vorwiegend brennbare, organische Fraktion und eine vorwiegend anorganische Fraktion und das Zuführen dieser Fraktionen an verschiedenen Punkten des Ofens beinhaltet.
• Brennbare, gefährliche Abfallfeststoffe stellen eine wichtige potentielle Quelle preiswerter Energie für die energieintensive mineralverarbeitende Industrie dar. Bedenken bezüglich der Behandlung der Abfälle, des Anlagenbaus, der Endproduktqualität und der Emissionssteuerung hat die Ofenbetreiber jedoch davon zurückgehalten, den Vorteil preiswerter Energiewerte, die durch die Verbrennung von Abfallfeststoffen zur Verfügung stehen, auszunutzen. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Verfügbarkeit und die im Hinblick auf die Umwelt beschränkte Verwendung von gefährlichen flüssigen Abfällen als preiswerte, alternative Brennstoffe für den Ofenbetrieb. Mit der Bekanntgabe von Umwelt- verordnungen, die der Entsorgung von festen gefährlichen Abfällen auf Deponien ernste Beschränkungen auferlegen, sind jedoch bedeutende Anstrengungen gemacht worden, die auf die Entwicklung alternativer Verfahren zur sicheren Entsorgung von festen, gefährlichen Abfällen gerichtet sind. Die vorliegende Erfindung ist aus diesen Anstrengungen entwickelt worden.
• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Schlacke und umweltverträglichen Entsorgung von festen Abfällen, die flüchtige und nicht flüchtige Bestandteile aufweisen, in einem in Betrieb befindlichen, rotierenden Zementofen bereitgestellt, der einen geheizten, rotierenden Zylinder aufweist, der mineralisches Material, das verarbeitet wird, enthält, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet, die Abfälle in einen Behälter zu füllen und den Ofen mit den in den Behältern befindlichen Abfälle zu beschicken, so daß sie an einem Punkt bezogen auf die Länge des Ofenzylinders, an dem Gastemperatur im Ofen ausreicht, die flüchtigen Bestandteile der Abfälle zu zersetzen, mit dem mineralischen Kalzinierungsmaterial, das verarbeitet wird, in Kontakt treten.
• Die Erfindung stellt ebenfalls einen langen Zementofen für einen nassen oder trockenen Prozeß zur Herstellung von Schlacke und zur umweltverträglichen Entsorgung von gefährlichen festen Abfällen bereit, der einen Rotationszylinder aufweist, der ein mineralisches Material enthält und heiß verarbeitet, um Zementschlacke zu bilden, und zumindest ein Gebläse aufweist, um einen Unterdruck in dem Zylinder zu bewirken und einen Luftfluß in ihn hinein zu erzeugen, wobei der Ofen für die umweltverträgliche Verwendung von brennbaren, festen Abfällen modifiziert ist, die als zusätzlichen Brennstoff flüchtige Bestandteile für die energetisch wirksame Herstellung von Zementschlacke enthalten, gekennzeichnet durch eine Auslaßöffnung für die festen Abfälle in dem Rotationszylinder, wobei die Öffnung an einem Punkt entlang der axialen Länge des Zylinders angeordnet ist, wo während des Ofenbetriebs die festen Abfälle, die durch die Öffnung abgelassen werden, mit mineralischem Kalzinierungsmaterial in Kontakt treten und die Gastemperatur im Ofen ausreicht, um die flüchtigen Bestandteile der festen Abfälle zu zersetzen, und einen unter Spannung stehenden Verschluß für die Öffnung und Vorrichtungen zur Betätigung des Verschlusses zwischen einer Position, in der der Verschluß geöffnet ist, und einer Position, in der der Verschluß geschlossen ist, zu vorher festgelegten Zeiten während der Rotation des Ofenzylinders.
• Ausführungsformen der Erfindung können ein sicheres, umweltverträgliches Verfahren zur Entsorgung gefährlicher Abfallmaterialien, einschließlich insbesondere gefährlicher Abfallfeststoffe bereitstellen, die signifikante Mengen brennbarer und/oder toxischer organischer Verbindungen und anorganischer Substanzen enthalten.
• Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung können Energiewerte fester brennbarer gefährlicher Abfallmaterialien wiedergewinnen und die Verwendung derartiger Materialien stellt bis zu 40% oder mehr der erforderlichen Energie für den Ofenbetrieb bereit. Das Verfahren kann den entsprechenden Umweltemissionsverordnungen vollständig genügen, und erlaubt ebenfalls die wirkungsvollste Verwendung des Abfallmaterials als Brennstoff für das verarbeitete Mineralprodukt.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt eine Anordnung fürdie Verarbeitung gefährlicher Abfälle, das Verpacken (in Behälter füllen) und die Technik der Ofenbeschikkung bereit, die es möglich macht, daß in den Öfen kontrollierte Mengen gefährlicher Abfälle als zusätzlicher Brennstoff verwendet werden, während die Umweltemissions- Standards erfüllt werden und die Gefahr, daß Personen, die die Abfallprodukte handhaben, verletzt werden, minimiert wird.
• Diese bevorzugte Ausführungsform kann realisiert werden, indem Brennstoffmodule aus gefährlichen Abfällen, die sich in Behältern befinden, vorbereitet werden. Bevorzugt wird der gefährliche Abfall in Anteile zusammengefaßt, die Energiewerte in einem vorbestimmten Energiewertbereich haben. Die Brennstoffmodule werden an einem Punkt, an dem die Temperatur und die Verfahrens- bedingungen die umweltverträgliche Entsorgung sowohl von flüchtigen als auch von nicht flüchtigen Abfallbestandteilen sicherstellen und an dem der Energie- und Materialgehalt des Abfallmaterials höchst wikungsvoll zu dem Mineral verarbeitenden Prozeß beitragen, in einen in Betrieb befindichen Ofen eingeführt. Der Ofen wird in gleichmäßigen Intervallen mit dem Behälter mit den brennbaren, gefährlichen Abfälle beschickt, und zwar an einem Punkt, wo die Gastemperaturen im Ofen von ungefähr 950ºC bis ungefähr 1200ºC reichen, bevorzugt von ungefähr 950ºC bis ungefähr 1100ºC. Diese Temperaturen sind hoch genug, um eine vollständige Verbrennung der verflüchtigten Bestandteile sicherzustellen, aber nicht so hoch, daß, wenn das Verfahren in einem Mineral verarbeitenden Ofen durchgeführt wird, die Gegenwart des brennbaren, nicht flüchtigen Anteils des zugeführten Abfalls in der mineralischen Schicht Bedingungen erzeugt, die sich nachteilig auf die Produktqualität auswirken.
• Ein erfindungsgemäßer Ofen macht die Beschickung mit festen Brennstoffen oder in Behältern befindlichen Brennstoff durch die Wand eines rotierenden Ofenzylinders möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Einführöffnung, die bevorzugt einen mechanischen Verschluß in der Ofenzylinderwand besitzt, mit einem Tropfrohr innerhalb des Ofenzylinders auf einer Linie. Das Tropfrohr hindert heißes, mineralisches Material in dem Ofen daran, durch den Kanal auszutreten oder den Verschluß zu berühren. Der Brennstoff wird durch den Kanal und das Tropfrohr zu vorbestimmten Zeiten während der Rotation des Ofenzylinders eingeführt.
• Das Vermischen gefährlichen Abfallmaterials, um homogene gefährliche Abfälle zu bilden, bevor sie in Behälter gebracht werden, erleichtert die Prozeßsteuerung und minimiert die Schwankung der Betriebsbedingungen des Ofens, indem eine gewisse Einheitlichkeit (von Behälter zu Behälter) in bezug auf die Abfallzusammensetzung, -form, Energiewert und Verbrennungscharakteristika sichergestellt ist. Dadurch, daß die gefährlichen Abfälle, bevorzugt als gefährliches Abfallhomogenisat, in Behältern untergebracht sind, ist nicht nur eine sichere und zweckdienliche Vorrichtung zur Handhabung und Verladung gefährlicher Abfälle bereitgestellt, sondern es scheint ebenfalls eine wichtige Rolle für den zufriedenstellenden Abbau des enthaltenen Abfalls, insbesondere des flüchtigen Anteils in dem Ofen zu spielen. Abgedichtete Behälter mit gefährlichen Abfällen werden an einem Punkt in den Ofen eingeführt, wo die Ofentemperaturen hoch genug sind, um flüchtige Bestandteile, die in den Gasstrom getrieben werden, abzubauen oder vollständig zu verbrennen. Es ist wichtig, daß das Volumen der flüchtigen Bestandteile die Kapazität für ihre vollständige Verbrennung in dem Gasstrom nicht übersteigt. Wenn sich die gefährlichen Abfallen in verschlossenen Behältern oder Modulen befinden, erfolgt das Einfüllen der flüchtigen Bestandteile des gefährlichen Abfalls, der sich in Behältern befindet, über einen Zeitraum, der mit dem Zeitraum, der für das Schmelzen oder die Zerstörung des Behälters selbst benötigt wird, übereinstimmt. Dadurch, daß der Abfall in Behälter gefüllt wird, wird daher die Möglichkeit, daß die vollständige Verbrennungkapazität des Ofengasstroms mit flüchtigen Bestandteilen überladen wird, minimiert. Folglich beträgt der Wirkungsgrad des Abbaus und der Entfernung (DRE) der gefährlichen, organischen Hauptbestandteile (POHC) für das Verfahren 99,99% und mehr.
• Das Einführen des in Behältern befindlichen Abfalls in die 950-1200ºC-Zone des Ofens stellt nicht nur eine akzeptable vollständige Verbrennung der flüchtigen Bestandteile sicher, sondern macht eine wirkungsvolle Ausnutzung und Entsorgung der nicht flüchtigen Bestandteile möglich. Brennbare, nichtflüchtige Bestandteile werden verbrannt, während sie sich in Kontakt mit dem kalzinierenden mineralisch Material befinden, was einen hohen Wirkungsgrad des Wärmeübergangs erlaubt. Die anorganischen Bestandteile des nicht flüchtigen Rückstands treten in sofortigen Kontakt mit dem freien Calciumoxid und reagieren chemisch mit diesem, das sich in der mineralischen Schicht bildet, um in die Zementmaterialien eingeschlossen zu werden und ungefährlich zu werden.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Rotationsofens ist, der mit der vorliegenden Brennstoffbeschikkungsvorrichtung ausgestattet ist;
• Fig. 2 eine Ansicht des Ofens im Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1 ist;
• Fig. 3 eine Ansicht des Ofenzylinders in Fig. 1, der um 90º gedreht worden ist, im Schnitt entlang der Linie 2-2 ist;
• Fig. 4 eine Ansicht der Brennstoffbeschickungsvorrichtung im Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 3 ist;
• Fig. 5 Fig. 2 entspricht, wobei sie eine alternative Ausführungs- form der Beschickungsvorrichtung zeigt;
• Fig. 6 eine Teilansicht der Vorrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist, im Schnitt ist, wobei der Ofenzylinder um ungefähr 30º gedreht ist;
• Fig. 7 eine Teilansicht des oberen Endes eines Ofens des Vorheiz-/Vorkalziniertyps ist, der so modifiziert ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
• Diese Erfindung betrifft ein Verfahren, um eine Umweltverträgliche Entsorgung brennbarer gefährlicher Abfälle in einem in Betrieb befindlichen Rotationsofen zu erzielen. Rotationsöfen können sowohl herkömmlicher Art oder sogenannte Vorheiz- oder Vorkalziniertypen sein. Allen gemeinsam ist jedoch ein geheizter, rotierender Zylinder, der mineralisches Material enthält, das verarbeitet wird. In dem weit verwendeten herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Zementschlacke, werden rohe Zementmaterialien kalziniert und "schlackenartig zusammengeschmolzen", indem fein verteilte Rohmaterialien durch einen rotierenden, schrägstehenden Rotationsofen oder Ofenzylinder geführt werden. Die für die Verarbeitung des mineralischen Materials notwendigen Ofentemperaturen werden erreicht, indem Brennstoffe, wie Gas, Brennstofföle, pulverisierte Kohle und ähnliches in der Gasatmosphäre am niedrigeren Ende des Ofens verbrannt werden, wobei sich die Gase im Gegenstrom zu den Feststoffen durch den rotierenden Ofenzylinder bewegen. Durch die hohen Temperaturen, die für das Verfahren notwendig sind, tragen die Brennstoffkosten mit einem signifikanten Faktor zu den endgültigen Produktkosten bei. Zur Zeit werden die Kosten häufig reduziert, indem pumpfähige flüssige, gefährliche Abfälle allein oder in Verbindung mit herkömmlichen Brennstoffen verbrannt werden.
• In den als lange Öfen für den trockenen oder nassen Prozeß bekannten Öfen wird der gesamte Prozeß, der das Mineral aufheizt, in dem rotierenden Ofenzylinder durchgeführt. Der Zylinder hat typischerweise einen Durchmesser von 3 bis 3,7 Metern (10 bis 12 feet) oder mehr und eine Länge von 91,5 bis 152 Metern (300 - 500 feet) und steht schräg, so daß, wenn der Zylinder gedreht wird, sich Rohmaterial, das dem oberen Ende des Ofenzylinders zugeführt wird, gegen das untere "befeuerte" Ende bewegt, wo der endgültige Schlackenbildungsprozeß stattfindet und das Schlacken- produkt wird ausgegeben, um abzukühlen und weiter verarbeitet zu werden. Die Temperaturen in der befeuerten Schlackenbildungszone des Ofens liegen zwischen ungefähr 1300ºC und ungefähr 1600ºC. Die Gastemperatur in dem Ofen fällt bis auf ungefähr 150º-200ºC an dem oberen Ende der Öfen für das sogenannte Naßverfahren ab, wo das mineralische Material aufgenommen wird. Etwas höhere Temperaturen herrschen an dem oberen Ende der Öfen für das Trockenverfahren.
• Vorheiz- oder Vorkalzinieröfen haben zusätzlich zu dem schrägstehenden rotierenden Ofenzylinder, der an dem unteren Ausgabeende befeuert wird, eine Vorrichtung zum Vorheizen oder Vorkalzinieren des mineralischen Materials, bevor es in das obere Ende des rotierenden Ofenzylindrs eingeführt wird. Der Ofen ist typischerweise sehr viel kürzer als die Ofenzylinder der herkömmlichen, langen Öfen für den Tocken- oder Naßprozeß. Die Gastemperaturen innerhalb des rotierenden Ofenzylinders eines Ofens des Vorkalziniertyps reichen von ungefähr 1300º bis ungefähr 1600ºC an dem befeuerten Auslaß bis zu ungefähr 950º-1200ºC an seinem obersten Ende.
• In dem vorliegenden Verfahren werden brennbare, gefährliche Abfälle, bevorzugt brennbare, gefährliche Abfallfeststoffe, in Behälter gefüllt und ein Ofen mit ihnen beschickt, um mit dem mineralischen Material an einem Punkt entlang der Länge des Ofenzylinders in Kontakt zu treten, wo die Gastemperaturen im Ofen von ungefähr 950ºC bis ungefähr 1200ºC reichen. In einem herkömmlichen, langen Rotationsofen für ein Trocken- oder Naßverfahren, wird dieser Gastemperaturbereich normalerweise in einer Zone des Ofenzylinders gefunden, die dem mittleren axialen Bereichsdrittel des Ofenzylinders entspricht. In einem Rotationsofen des Vorheiz- oder Vorkalziniertyps, herrscht der angegebene Gastemperaturbereich in ungefähr dem oberen Bereichsdrittel des rotierenden Ofenzylinders.
• Gefährliche Abfälle, die erfindungsgemäß einem Ofen zur Entsorgung zugeführt werden können, haben normalerweise flüchtige Bestandteile, die aus dem Abfallmaterial verdampft werden, wenn es mit dem heißen mineralischen Material in Kontakt tritt, und nicht-flüchtige Bestandteile, die sowohl brennbare, organische Materialien als auch nicht-brennbare, anorganische Materialien aufweisen. Für die Umweltverträglichkeit des erfindungsgemäßen Prozesses ist es entscheidend, daß die flüchtigen Bestandteile, die in den Ofen einströmen, zerstört werden oder vollständig verbrannt werden, bevor sie aus dem Ofen abgelassen werden. Die vollständige Verbrennung der flüchtigen Bestandteile ist eine Funktion der Gastemperatur, der Verweilzeit und des Sauerstoffgehaltes. Demzufolge könnte die unvollständige Verbrennung, die durch hohe Kohlenwasserstoffemmissionen oder hohe Kohlenmonoxidwerte des Abgasstroms augenscheinlich wird, bedeuten, daß die Gastemperatur an dem Punkt der vollständigen Verbrennung zu niedrig ist, daß eine ungenügende Menge Sauerstoff vorhanden ist, um die Verbrennung vollständig durchzuführen, entweder wegen einer zu geringen Menge an Sauerstoff in den Ofengasen oder wegen ungewöhnlich hoher Konzentrationen flüchtiger Bestandteile, oder daß die Verweilzeit nicht ausreicht. Es hat sich herausgestellt, daß das Verfahren unter normalen Betriebsbedingungen des Ofens, wenn der gefährliche Abfall in Behältern untergebracht ist und in den Ofen eingeführt wird, wo die Ofentemperaturen in dem Bereich von ungefähr 950ºC bis ungefähr 1200ºC liegen, gleichmäßig und kontinuierlich mit einem DRE der POHC von 99,99 % und mehr durchgeführt werden kann.
• Der Wirkungsgrad des Verfahrens für die Vernichtung gefährlicher Abfälle kann als Funktion des Kohlenmonoxids und/oder der Gesamtmenge an Kohlenwasserstoffen in dem aufsteigenden Gasstrom überwacht werden. Jeder Ofen, der modifiziert wurde, um den erfindungsgemäßen Przeß durchzuführen, kann kalibriert werden, zum Beispiel während einer Testverbrennung der festen gefährlichen Abfälle, die sich in Behältern befinden, so daß die Kohlenmonoxidkonzentration in dem Abgas direkt als Angabe des DRE des ablaufenden Prozesses verwendet werden kann. Demzufolge kann zum Beispiel die Kohlenmonoxidkonzentration, die von ungefähr 100 bis 2000 ppm reicht, bestimmt werden, so daß sie einem bestimmten Bereich der Kohlenwasserstoffemissionen entspricht. Die kontinuierliche Überwachung der aufsteigenden Gase stellt die vollständige Vereinbarkeit mit anwendbaren Umweltverordnungen und gleichbleibender Produktqualität sicher.
• "Umweltverträgliche Entsorgung", wie es in der Beschreibung der Erfindung verwendet wird, bedeutet die Entsorgung gefährlicher Abfälle mit einem Wirkungsgrad für die Vernichtung und Entfernung der hauptsächlich organischen, gefährlichen Bestandteile von zumindest 99,99 % und entsprechend minimale Emissionen anderer möglicher umweltverseuchender Stoffe. Die gefährlichen Abfallmaterialien, die erfindungsgemäß verarbeitet werden können, können aus einer Vielzahl industrieller Quellen erhalten werden und können einen gleichsam weiten Bereich an Formen oder chemischen Zusammensetzungen annehmen. Sie können die Form harter Feststoffe, Schlämme, viskoser Teer-ähnlicher Rückstände haben und häufig aus organischen Harzen mit hohem Molekulargewicht bestehen. Der Ausdruck "gefährliche Abfälle" soll sich auf jene Abfallprodukte beziehen, die als gefährlich in bezug auf die anwendbaren Umweltverordnungen bezeichnet werden, insbesondere jene, die wegen ihrer innewohnenden Toxizität und/oder Entflammbarkeit oder ihrem Gehalt toxischer und/odr entflammbarer Materialien so eingestuft sind. Der Prozeß ist zwar insbesondere an die Zerstörung brennbarer gefährlicher Feststoffabfälle angepaßt, es werden jedoch flüchtige Bestandteile typischer Feststoffe ohne weiteres toleriert und sicher und wirkungsvoll vollständig in dem Prozeß verbrannt.
• Es wird angenommen, daß dieses Verfahren auch Anwendung bei der thermischen Behandlung von Böden findet, die mit toxischen und/oder brennbaren, gefährlichen Verbindungen verseucht sind.
• Die gefährlichen Abfallmaterialien werden zur sicheren Versendung und Handhabung zur Steuerung der vollständigen Verbrennung flüchtiger Bestandteile in dem Prozeß in Behälter gefüllt. Um die Steuerung der Betriebsbedingungen des Ofens zu erleichtern, wird ferner bevorzugt, daß gefährliche Abfallmaterialien, die in dem Verfahren eingesetzt werden sollen, gesammelt werden, wahlweise kategorisiert, so daß harte Feststoffe zerkleinert werden und mit anderen gefährlichen Abfallmaterialien vermischt werden können, so daß sie ein gefährliches Abfallhomogenisat bilden. Einzelne Mengen gefährlicher Abfallhomogenisate können ebenfalls im Hinblick auf den Aschegehalt, flüchtige Stoffe, Halogengehalt und Energiewert pro Gewichtseinheit kategorisiert werden. Anteile des Abfallhomogenisats werden dann in dicht verschlossene Behälter verpackt, die geeignet sind, gemäß dem vorliegenden Entsorgungsprozeß in einen Rotationsofen eingefüllt zu werden, wobei zum Beispiel die Beschickungsvorrichtung, die in den Figuren 1-4 dargestellt ist, verwendet wird. Jeder Behälter wird gefüllt, so daß er eine Menge an gefährlichen Abfällen oder an gefahrlichem Abfallhomogenisat enthält, daß jeder Behälter einen Energiewert in einem vorbestimmten Bereich hat, und wird dann dicht verschlossen. Ein spezifisches Beispiel ist demzufolge eine Menge von 1000 Behältern an "Brennstoffmodulen" zur erfindungsgemäßen Verwendung, die einen Energiewert (Verbrennungswärme) von 315 bis 530 MJ (300000 bis 500000 BTU) haben, einschließlich der des Behälters selbst. Die resultierende Übereinstimmung der Verbrennungseigenschaften und Energiewerte von Behälter zu Behälter erleichtert die Prozeßsteuerung zur Herstellung eines mineralischen Produktes innerhalb der Spezifikationen und unterstützt die Beibehaltung der Betriebsbedingungen des Ofens, die für die umweltverträglichen Entsorgung der gefährlichen Abfallmaterialien, die dem Prozeß zugeführt werden, geeignet sind.
• Eine Form gefährlicher Abfälle, die erfolgreich in diesem Prozeß eingesetzt worden ist, ist ein Nebenprodukt der Herstellung von flüssigen Abfallbrennstoffen zur Verbrennung in Öfenbetrieben. Die festen, gefährlichen Nebenprodukte bestehen aus nicht flüchtigen und nicht extrahierbaren Rückständen, die hauptsächlich aus flüchtigen Rückständen, Harzen und Polymeren mit hohem Molekulargewicht bestehen. Bevorzugt sollten die gefährlichen Abfälle, die in Behältern untergebracht sind, um sie in dem Verfahren zu verwenden, einen BTU-Wert von mehr als 11600 kJ/kg (5000 BTU/16) haben. Freie Flüssigkeiten in den festen Abfallmaterialien sollten so gering wie möglich gehalten werden. Wenn sie vorliegen, werden sie durch ein organisches Absorptionsmaterial, wie gemahlene Maiskolben oder vergleichbare zum BTU beitragende Materialien, absorbiert.
• Dicht verschließbare Behälter für gefährliche Feststoffabfälle sollten den entsprechenden Standards des Transportministeriums für die Aufbewhrung/Versendung gefährlicher Abfallmaterialien vollständig genügen. Dicht verschließbare Stahleimer oder -trommeln sind bevorzugt. Der Behälter trägt sowohl Energie (Eisen wird in Zonen höherer Temperatur in der Nähe des Ausgabeendes des Ofens oxidiert) als auch Material (Eisenoxide) zu der Verfahrenschemie bei. Andere Behälter, wie Faser- und Kunststoffbehälter, können ebenfalls verwendet werden. Die Größe der Behälter hängt von dem Energiewert des gefährlichen Abfalls, der entsorgt werden soll, und der Kapazität des Ofens, der derartige Behälter aufnehmen soll, ab.
• In einer repräsentativen Ausführungsform der Erfindung wird ein Homogenisat aus gefährlichen Feststoffabfällen, das einen minima- len Energiewert (Verbrennungswärme) von 13900 kJ/kg (6000BTU/lb), einen Chlorgehalt von weniger als 6,66% und weniger als 50 ppm PCB in 22,7 Liter (6 gallon) fassenden Eimern, die den DOT-Spezifikationen 17H oder 37A entsprechen. Die Eimer sind oben offene Behälter mit dicht verschießbaren Deckeln mit Henkeln. Die Eimer sind Stahlkörper und -deckel von 0,0476 cm (26 gauge), um Nettomengen von weniger als 27,3 kg (60 lbs) aufzunehmen, und Stahlkörper und -deckel von 0,0635 cm (24 gauge), in denen die Nettomengen des Inhalts mehr als 27,3 kg (60 lbs) und weniger als 36,4 kg (80 lbs) betragen. Das brennbare Abfallmaterial wird in die Eimer gefüllt, die dann verschlossen werden, und das Bruttogewicht jedes Eimers wird auf dem Deckel markiert. Es ist wünschenswert, daß die Homogenität des gefährlichen Abfallmaterials so ist, daß der Unterschied zwischen den Behältern für jegliche Behältermenge nicht mehr als 6960 kJ/kg (3000 BTU/lb) beträgt.
• Die Durchführung der vorliegenden Erfindung in herkömmlichen langen Öfen für Trocken- und Naßprozesse, so daß eine umweltverträgliche Entsorgung brennbarer, gefährlicher Abfälle erzielt wird, wird durch eine neue Beschickungsvorrichtung erreicht, aufweisend eine Öffnung in der Wand des Ofenzylinders, ein Tropfrohr, das sich von der Öffnung in den Ofenzylinder erstreckt und so angeordnet ist, daß das mineralische Material in dem Ofen nicht durch die Öffnung dringt oder während der Rotation des Ofenzylinders in Kontakt mit dem Verschluß der Öffnung kommt, Vorrichtungen, um den Brennstoff aufzunehmen und ihn für den Durchtritt durch die Öffnung anzuordnen und Vorrichtungen, um eine Kraft auf den im Behälter befindlichen Brennstoff auszuüben, die ausreicht, um den Brennstoff von den Aufnahme- und Anordnungsvorrichtungen durch die Öffnung und das Tropfrohr und in den Ofenzylinder zu leiten. Bevorzugt ist ein Verschluß für die Öffnung mit Vorrichtungen versehen, die den Verschluß zu bestimmten Zeiten während der Rotation des Ofenzylinders betätigen, um ihn zu öffnen und zu schließen.
• Fig. 1 stellt einen herkömmlichen langen Ofen 10 für ein Trocken und/oder Naßverfahren dar, der einen Ofenzylinder 12 mit einem unteren, befeuerten Ende 14 besitzt, wo das verarbeitete mineralische Material 16 aus dem Zylinder 12 abgelassen wird. Das mineralische Material wird am oberen Ende 20 des Ofenzylinders 12 eingeführt und bewegt sich den Ofenzylinder 12 hinab, wenn er sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 bis 3 Malen pro Minute um seine Achse dreht. Abgase aus dem Ofen 10 können behandelt werden, um Teilchen an den Stellen 22, an denen die Emission geregelt wird, zu entfernen, indem Tütenfilter oder elektrostatische Präzipitatoren (nicht dargestellt) verwendet werden. Der Gasfluß durch den Ofenzylinder 12 wird durch Gebläse 24 geregelt, die das Abgas durch den Schornstein 26 ableiten. Eine Vorrichtung 28 zur Beschickung mit festen Brennstoffen ist näherungsweise im Mittelpunkt des Ofenzylinders 12 angeordnet.
• Brennstoffmodule 30 sind auf einer erhöhten Plattform 32 angeordnet, von der sie in die Beschickungsvorrichtung 28 eingeführt werden, wenn der Ofenzylinder 12 rotiert. Ein Thermoelement ist ungefähr 3 bis ungefähr 15 m (ungefähr 10 bis ungefähr 50 feet) stromab (oberhalb) der Beschickungsanlage 28 angeordnet, um die Gastemperatur in dem Ofenzylinder 12 aufzunehmen.
• In Fig. 2 besteht die Beschickungsvorrichtung 28 aus einem Tropfrohr 34, das sich um einen Betrag, der größer als die maximale Tiefe der mineralischen Schicht 36 ist, in den Ofenzylinder hinein erstreckt. Das Tropfrohr 34 steht in Verbindung mit der Öffnung 38 in der Wand 40 des Ofenzylinders 12. Die Öffnung 38 ist ebenfalls mit der Rinne 42 zur Aufnahme des Brennstoffs verbunden. Die Rinne 42 zur Aufnahme des Brennstoffs ist so ausgelegt, daß das Brennstoffmodul 30 in einer Linie mit der Öffnung 38 angeordnet ist, wenn das Brennstoffmodul von der Rinne aufgenommen wird.
• In den Figuren 2 und 3 ist gezeigt, daß für die Öffnung 38 ein Verschluß 44 vorgesehen ist. Der Drehhebel 46 ist vorgesehen, um den Verschluß 44 zwischen einer Position, in der die Öffnung geöffnet ist (Fig. 3), und einer Position, in der die Öffnung geschlossen ist (Fig. 2), zu betätigen. Der Verschluß 44 wird durch eine Feder 48, die mit einem Hebel 46 zusammenarbeitet, in der geschlossenen Position unter Spannung festgehalten. Der Hebel 46 ist so angebracht, daß der Hebel 46, wenn sich der Ofenzylinder 12 zu einem Punkt dreht, wo sich die Öffnung 38 in der Nähe der höchsten Stelle während der Rotation des Ofenzylinders 12 befindet, durch eine vorbestimmten Rotationsbogen des Ofenzylinders 12 in Kontakt mit dem festen Nocken 50 kommt, so daß der Hebel 46 aus der unter Spannung stehenden Position, in der die Öffnung geschlossen ist, in die Position, in der die Öffnung geöffnet ist, bewegt wird, so daß das Brennstoffmodul 30 durch die Gravitationskraft aus der Aufnahmerinne 42 durch die Öffnung und das Tropfrohr 34 und auf die mineralische Schicht 36 fallt. Da der Ofenzylinder 12 an der Position, in der das Brennstoffmodul 30 in den Ofenzylinder übertragen wird, vorbeigedreht wird, bewegt sich der Hebel 46 an dem Nocken 50 vorbei und der Verschluß kehrt in die Position, in der die Öffnung geschlossen ist, zurück. Der Nocken 50 ist auf der Nockenbefestigung 52 angeordnet, die von einer Betriebsposition der Vorrichtung (in Fig. 5 dargestelllt) in eine Position, in der der Nocken 50 während der Rotation des Ofenzylinders 12 nicht mit dem Hebel 46 in Kontakt tritt, bewegt werden kann.
• Der Verschluß 44 ist in bezug auf die Öffnung 38 so angeordnet und so bemessen, daß, wenn er sich in der Position befindet, in der die Öffnung gechlossen ist, unter Einfluß eines negativen Druckes in dem Ofenzylinder 12, der durch zwei Gebläse 24 erzeugt wird ein Freiraum für einen Luftstrom besteht, so daß er in den Ofenzylinder fließen kann. Ein Luftstrom durch die Öffnung 28 um den Verschluß 44 und in den Ofenzylinder 12 durch das Tropfrohr 34 hilft, den Verschluß 44 und das Tropfrohr 34 zu kühlen. Die Lufttemperatur in dem Ofenzylinder 12 in der Nähe des Tropfrohrs 34 reicht von 950º bis ungefähr 1200ºC. Das Tropfrohr 34 muß aus einem Material gefertigt sein, das jenen thermisch harten Bedingungen über lange Zeiträume standhält. Es ist bevorzugt aus einem Legierungsmaterial 35 gefertigt, das durch Glühen geschützt ist. Eine Legierung, die als geeignet für die Fertigung des Tropfrohres 34 erwiesen hat, ist eine hochstabile Legierung, die für Anwendungen bis 1230ºC (2250ºF) ausgelegt ist. Ihre angegebene chemische Zusammensetzung ist folgende: Nickel, 46-50%; Kohlenstoff, 0,40-0,60%; Chrom, 26,0-30,0%, Mangan, max. 1,50%; Silicium, max. 1,75%; Wolfram, 4,00-6,00%; Molybdän, max. 0,50%; Kobalt, 2,50-4,00%; Schwefel, max. 0,04%; und Phosphor, max. 0,04%.
• Der Sensor 56 ist so angeordnet, daß er die Übertragung des Brennstoffmoduls 30 durch die Öffnung 38 in den Ofenzylinder 12 bestimmen kann. Ein hörbares oder sichtbares Signal wird erzeugt, um anzugeben, daß die Ubertragung vollzogen ist.
• Beim Betrieb wird das Brennstoffmodul von der erhöhten Plattform 32 in die Aufnahmerinne 42 für Brennstoff, die in den Ofenzylinder eingebaut ist, abgeladen, wenn sie an der erhöhten Plattform 32 vorbeiläuft. Wenn der Ofenzylinder 12 gedreht wird und sich die Aufnahmerinne 42 für den Brennstoff einer nahezu senkrechten Position nähert, kommt der feststehende Nocken 50 mit dem drehbar gelagerten Hebel 46 in Kontakt, wobei der Verschluß in eine Position, in der die Öffnung geöffnet ist, bewegt wird, wodurch das Brennstoffmodul 30 durch die Öffnung 38 und das Tropfrohr 34 auf die mineralische Schicht 36 tropfen kann. Da der Ofenzylinder in seiner Bewegung fortfährt und der Drehhebel 46 an dem feststehenden Nocken 50 vorbeiläuft, kehrt der Verschluß durch Einfluß der Feder 48 auf den drehbar gelagerten Hebel 46 in die Position, in der die Öffnung geschlossen ist, zurück.
• In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines Aufbaus zur Beschickung mit einem Brennstoffmodul gezeigt. Das Tropfrohr 134 ist mit der Öffnung 138 verbunden und erstreckt sich radial in den Ofenzylinder hinein. Die Aufnahmerinne 142 für den Brennstoff ist stationär und direkt über dem rotierenden Ofenzylinder angebracht. Die stationäre Aufnahmerinne 142 für den Brennstoff ist so angeordnet, daß sie einmal bei jeder Rotation des Ofenzylinders 112 auf einer Linie mit der Öffnung 138 und dem Tropfrohr 134 steht. Eine Schiene 60, um das Brennstoffmodul zurückzuhalten, ist auf der Außenseite entlang des Umfangs des Ofenzylinders 112 an einer axialen Position auf einer Linie sowohl mit der Öffnung 138 und der stationären Aufnahmerinne 142 für den Brennstoff montiert und besitzt Schienenabschlüsse 62, 64 an den entgegengesetzten Ecken der Öffnung 138, so daß, wenn sich das Brennstoffmodul 30 in der Aufnahmerinne 142 befindet, es auf der zurückhaltenden Schiene 60 entlanggleitet, bis der Schienenabschluß 62 der zurück- haltenden Schiene 60 das Brennstoffmodul 30 an einem Punkt hinunterfallen läßt, an dem die Aufnahmerinne 142, die Öffnung 138 und das Tropfrohr 134 sich auf einer Linie befinden, und das Brennstoffmodul durch die Gravitationskraft durch die Öffnung 138 und das Tropfrohr 134 auf die mineralische Schicht fällt, wie es in Figur 6 gezeigt ist. Die Schiene 60, die das Brennstoffmodul zurückhält, und die Öffnung 138 sind in festen ringförmigen Gehäusen 145 eingeschlossen, die helfen, das Eindringen der Luft in den Ofenzylinder 112 durch die Öffnung 138 zu steuern. Da der Ofenzylinder 112 rotiert und der Schienenabschluß 64 die Aufnahmerinne 142 für Brennstoff entleert, kann das nächste Brennstoffmodul auf die Aufnahmerinne 142 übertragen werden.
• Figur 7 zeigt, daß das Brennstoffmodul 30 direkt in die mineralische Schicht 236 in dem oberen Ende 220 des rotierenden Ofenzylinders 212 übertragen werden kann. Im Normalbetrieb wird das mineralische Material durch die Wärme, die in den Abgasen enthalten ist, vorgeheizt. Im Vorkalzinierbetrieb wird der Brennstoff der Steigrohrleitung 266 zugegeben und verbrennt entweder mit einem Überschuß an Luft in dem Ofengas oder zusätzlicher Luft, die durch eine getrennte Leitung 269 zugeführt wird. Die Energie, die bei dieser Verbrennung frei wird, wird von dem mineralischen Material aufgenommen, bevor sie den Ofen betritt. Dieses vorgeheizte mineralische Material wandert entlang einer Leitung parallel zu dem Übertragungsrohr 270 für den Brennstoff und dann die Rampe 268 hinunter und in das obere Ende 220 des schrägstehenden, rotierenden Ofen- zylinders 212, wo die thermische Verarbeitung des mineralischen Materials abgeschlossen ist, wenn es sich den schrägstehenden, rotierenden Ofenzylinders 212 hinunterbewegt. Ein Übertragungs- rohr 270 für das Brennstoffmodul ist an dem oberen Ende der Rampe 268 an dem unteren Ende der Vorheiz/Vorkalzinier- Steigrohrleitung 266 angebracht. Das Übertragungsrohr 270 besitzt einen keramisch eingefaßten Bereich 272 in der Nähe des unteren Endes der Steigrohrleitung 266 und ist mit einem Hauptabsperrschieber 274 und einem oberen und einem unteren Absperrschieber 276 bzw. 278 ausgestattet, die während des Vorgangs der Beschickung mit Brennstoff betrieben werden. Das Übertragungsrohr ist so ausgelegt, daß ein Brennstoffmodul, das durch das Übertragungsrohr 270 in das untere Ende der Steigrohrleitung 266 eintritt, einen ausreichenden Impuls besitzt, so daß es schnell die Rampe 268 und auf die mineralische Schicht 236 in dem oberen Ende 220 des Rotationsofenzylinders 212 hinuntergetragen wird. Brennstoffmodule werden durch das Übertragungsrohr 270 in den Ofen in bestimmten Intervallen eingeführt, die von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 2 Minuten reichen, gewöhnlich eins alle 60 Sekunden.
• Beim Betrieb wird ein Brennstoffmodul durch das folgende Verfahren in den Ofen übertragen. Während der untere Absperrschieber 278 geschlossen ist, wird der obere Absperrschieber 276 geöffnet und das Brennstoffmodul 30 wird in das obere Ende 280 des Übertragungsrohrs 270 geladen. Der obere Absperrschieber 276 wird geschlossen und zu einem bestimmten Zeitpunkt, wird der untere Absperrschieber 278 geöffnet, so daß das Brennstoffmodul 30 das Übertragungsrohr 270 und über die Rampe 268 auf die mineralische Schicht 236 hinabfallen kann.
• Es ist anzunehmen, daß Brennstoffmodule aus Abfällen ebenso in das obere Ende eines Ofenzylinders des Vorkalziniertyps eingeführt werden können, indem zum Beispiel die Beschickungsvorrichtung, die in den Figuren 2-4 gezeigt ist, verwendet wird. Die Vorrichtung kann an einem Punkt entlang des oberen Bereichsdrittels des rotierenden Ofenzylinders angeordnet sein, wo die Ofengastemperaturen von ungefähr 950ºC bis ungefähr 1200ºC reichen, bevorzugter zwischen ungefähr 950ºC und 1100ºC liegen.
• Messungen des Wirkungsgrads der Vernichtung und Entfernung und der aus Teilchen bestehenden Emissionen sind bereits in einem Rotationsofen des Vorkalziniertyps durchgeführt worden, der im wesentlichen so aufgebaut ist, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Ein Testbrennen wird durchgeführt, bei dem 10% der Prozeßenergie von Brennstoff herrührt, der aus festen gefährlichen Abfällen erhalten wird und in Stahlbehältern auf die mineralische Schicht in das obere Ende des Rotationsofenzylinders eingeführt wird. Die Tests werden mit einem speziell vorbereiteten Brennstoff durchgeführt, der aus Ersatzabfall erhalten wird und mit chlorierten Kohlenwasserstoffen versetzt ist. Der in Behältern befindliche Brennstoff wird dem Prozeß mit einer Geschwindigkeit von 0,5 kg/h (3900 lbs/hr) zugeführt. Der Wirkungsgrad der Vernichtung und Entfernung wurde in allen Tests in gutem Überschuß zu 99,99% bestimmt.
• Vergleichbare Ergebnisse werden in einem herkömmlichen langen Ofen (12'x 450') für den Trocken- und Naßprozeß erhalten, der mit einer Geschwindigkeit von 1,58 10&sup5; MJ/h (150-250 Millionen BTU/Stunde) an Kohle, Gas oder Brennstoffen aus flüssigen gefährlichen Abfällen beschickt wird. Während des Testbrennens wird ein speziell vorbereiteter Brennstoff eingeführt, der aus mit Farbpigmenten angereichertem Ersatzabfall erhalten wird und mit mind 5% Trichlorbenzol versetzt ist. Der Hauptbestandteil der festen Abfälle sind nicht-flüchtige Polymere und Harze mit einer großen Molmasse, die als Nebenprodukt bei der Herstellung der Brennstoffe erhalten werden, die aus flüssigen, gefährlichen Abfällen erhalten werden. Die Abfallmischung wird in einen Stahleimer von 0,0635 cm (24 gauge) gefüllt, der einen abdichtbaren Deckel mit Henkel besitzt, und werden dem Mittelpunkt des Rotationsofenzylinders mit einer Geschwindigkeit von einem (1) Behälter pro Minute zugeführt. Bei 5% Trichlorbenzol beträgt die Zuführgeschwindigkeit von POHC ungefähr 0,025 kg/s (3,25 lbs/min). Während des Testbrennens, werden sowohl die Konzentrationen von Kohlenmonoxid, Stickstoffoxid, Sauerstoff und Schwefeldioxid in den austretenden Gasen aufgezeichnet als auch die Beschickungsgeschwindigkeit mit mineralischem Material, mit Brennstoff, die Ofengeschwindigkeit und die Gastemperaturen an unterschiedlichen Punkten entlang der Länge des Ofenzylinders. Während des gesamten Testverlaufes werden die Gastemperaturen mit einem Thermoelement 2,66 m (12 feet) stromab (oberhalb) des Punktes, an dem die Abfallbrennstoffmodule eingeführt werden. Diese Temperatur wird zu allen Zeiten bei 925ºC gehalten. Vorläufige Daten, die während des Testbrennens gesammelt werden, sagen einen DRE voraus, der für eine hohe Sicherheitsspanne für die umweltverträgliche Entsorgung fester gefährlicher Abfälle sorgt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Schlacke und umweltverträglichen Entsorgung von gefährlichen festen Abfällen, die flüchtige und nicht flüchtige Bestandteile aufweisen, in einem in Betrieb befindlichen, rotierenden Zementofen, der einen geheizten, rotierenden Zylinder aufweist, der im Prozeß befindliches, mineralisches Material enthält, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet, die Abfälle in einen Behälter einzufüllen und den Ofen mit den in den Behältern befindlichen Abfälle zu beschikken, so daß sie an einem Punkt bezogen auf die Länge des Ofenzylinders, an dem Gastemperatur im Ofen ausreicht, die flüchtigen Bestandteile der Abfälle zu zersetzen, mit dem mineralischen Kalzinierungsmaterial in Kontakt treten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem außerdem der Abfall vermischt wird, so daß ein homogener Abfall gebildet wird, der in die Behälter eingefüllt wird, so daß jeder Abfallbehälter einen Energiewert hat, der mit dem vorher festgelegten Energiewertbereich übereinstimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abfälle in Metallbehältern eingeschlossen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotationsofen ein langer Zementofen für einen trockenen oder nassen Prozeß ist, der an seinem Auslaßende gefeuert wird und der behandelte Abfall in den Ofenzylinder an einem Punkt entlang des mittleren axialen Bereichsdrittels des Ofenzylinders eingefüllt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der in Betrieb befindliche Rotationsofen ein Rotationsofen des Vorheiz- oder des Vorbrenntyps ist, der einen Vorheizbereich hat, der sich stromaufwärts des Rotationsofenzylinders befindet, der ein oberes Ende hat, um das vorgeheizte Mineral aus dem Vorheizbereich aufzunehmen, und ein befeuertes unteres Ende hat, wo das Mineralmaterial aus dem Ofen abgelassen wird, und in dem die in Behälter gefüllten Abfälle direkt in das obere Ende des Ofenzylinders eingefüllt werden.

6. Ein langer Zementofen für einen nassen oder trockenen Prozeß zur Herstellung von Schlacke und umweltverträgliche Entsorgung von gefährlichen festen Abfällen (10;110;210), der einen Rotationszylinder (12;112;212) aufweist, der ein mineralisches Material enthält und heiß verarbeitet, um Zementschlacke zu bilden, und zumindest ein Gebläse (24) aufweist, um einen Unterdruck in dem Zylinder zu bewirken und einen Luftfluß in ihn hinein zu erzeugen, wobei der Ofen für die umweltverträgliche Entsorgung von gefährlichen Abfällen modifiziert ist, die als zusätzlichen Brennstoff flüchtige Bestandteile für die energetisch wirksame Herstellung von Zementschlacke enthalten, gekennzeichnet durch eine Auslaßöffnung (38;138) für die festen Abfälle in dem Rotationszylinder, wobei die Öffnung an einem Punkt entlang der axialen Länge des Zylinders angeordnet ist, wo während des Ofenbetriebs die festen Abfälle, die durch die Öffnung abgelassen werden, mit mineralischem Kalzinierungsmaterial in Kontakt treten und die Gastemperatur im Oen ausreicht, um die flüchtigen Bestandteile der festen Abfälle zu zersetzen, und einen in einer Richtung unter Spannung stehenden Verschluß (44) für die Öffnung und Vorrichtungen (46;50) zur Betätigung des Verschlusses zwischen einer Position, in der der Verschluß geöffnet ist, und einer Position, in der der Verschluß geschlossen ist, zu vorher festgelegten Zeiten während der Rotation des Ofenzylinders.

7. Ofen nach Anspruch 6, wobei die Auslaßöffnung (38;138) in dem mittleren axialen Bereichsdrittel des Zementofens angeordnet ist.

8. Ofen nach Anspruch 6, wobei die Auslaßöffnung (38;138) für die festen Abfälle an einem Punkt entlang der axialen Länge des Zylinders angeordnet ist, an dem sich das enthaltene, im Prozeß befindliche mineralische Material während des Ofenbetriebs im Kalzinierungszustand befindet.

9. Ofen nach Anspruch 6, der außerdem ein Tropfrohr (34;134) aufweist, das mit der Öffnung verbunden ist und sich in den Ofenzylinder eine Distanz hinein erstreckt, die größer ist als die maximale Tiefe des enthaltenen, im Prozeß befindlichen mineralischen Materials.

10. Ofen nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Verschluß derart bemessen und relativ zu der Öffnung angeordnet ist, daß er einen freien Durchtritt des Luftstromes, der durch das Gebläse (24) verursacht wird, durch die Öffnung um den Verschluß in den Ofen erlaubt, wobei sich der Verschluß in der Position, in der die Öffnung geschlossenen ist, befindet.

11. Ofen nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Bedienungsvorrichtungen (46;50) für den Verschluß ein durch eine Feder auf eine Seite gelenkter, drehbarer Hebel- (46) und Nocken-Mechanismus (50) ist, wobei der Hebel bewegbar zwischen der Position, in der die Öffnung geschlossen ist, und der Position, in der die Öffnung geöffnet ist, bewegbar ist und der Hebel auf der äußeren Fläche des Ofenzylinders (12) angebracht ist und der Nocken (50) so montiert ist, daß er durch einen bestimmten Bewegungsbogen des Ofenzylinders mit dem Hebel in Kontakt kommt, so daß dieser von der Position, in der die Öffnung geschlossenen ist, in die Position, in der die Öffnung offen ist, bewegt wird.