惰化含石棉的殘留物的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種惰化含石棉的殘留物的方法，其包括所述殘留物的預(yù)處理步驟和隨后在高于900℃的溫度下超過(guò)20分鐘的時(shí)間的熱處理步驟。
【專利說(shuō)明】惰化含石棉的殘留物的方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種惰化含石棉的殘留物的方法。
[0002] 本發(fā)明來(lái)源于消除含石棉的材料的必要性。實(shí)際上，長(zhǎng)久W來(lái)已知石棉在包含它 的材料的特定分解條件下可對(duì)健康產(chǎn)生危害。石棉纖維可釋放至大氣中，且由于其形式和 尺寸可達(dá)到深呼吸道，從而損害肺泡組織，最終導(dǎo)致肺氣腫和癌癥。
[0003] 因此，包含化學(xué)組成為3Mg〇-2Si化-2也0的石棉的材料必須采用特殊預(yù)防措施來(lái)處 理W回收該材料、將其運(yùn)輸W及最終將其在永久儲(chǔ)存廢棄物的特定場(chǎng)所的填埋場(chǎng)中處置。 石棉是一種具有最高化學(xué)惰性的天然來(lái)源的材料，其惰性如此之高W至于自古時(shí)候起它就 由于該特性而被特意開采和認(rèn)識(shí)；因此，該材料在被送至處置后在無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其性 質(zhì)。因此，需要特殊和昂貴的預(yù)防措施來(lái)確保含石棉的殘留物不與大氣接觸，并將其完全包 含在地下。
[0004] 呈纖維形式的石棉長(zhǎng)久W來(lái)就已與水泥一起用于生產(chǎn)建筑工業(yè)用板或管了。用于 建筑應(yīng)用或其它應(yīng)用且廣泛分布于所有生活和工業(yè)環(huán)境中的巨量含石棉產(chǎn)品的消除就所 述材料的量W及找到產(chǎn)生特殊填埋場(chǎng)的合適區(qū)域的難度而言已變成極其嚴(yán)重的問(wèn)題，且在 獲得主管機(jī)構(gòu)和所設(shè)及社區(qū)的批準(zhǔn)和許可方面存在額外的困難。
[0005] 作為填埋場(chǎng)限制的替代方案，主要的已知處置技術(shù)設(shè)想在高溫下在添加合適的玻 璃化試劑下玻璃化石棉。該方法包括將含石棉的廢棄物研磨成粒度小于5mm的粉末的第一 研磨步驟，隨后將所得的磨碎產(chǎn)物與Na2C〇3(用于降低烙點(diǎn)）和Si化(作為玻璃化試劑)混合， 隨后在不低于1000°C、優(yōu)選約1，250°C的溫度下熱處理，從而獲得不含纖維的玻璃狀材料。
[0006] 該類解決方案具有兩個(gè)問(wèn)題：需要研磨含石棉的廢棄物，運(yùn)會(huì)導(dǎo)致形成的粉末分 散至大氣中的風(fēng)險(xiǎn);和需要在特別高的溫度下操作，因此導(dǎo)致相對(duì)于待處理的含石棉的殘 留物的量而言不可行的成本。
[0007] 為了避免上文所述的研磨步驟，替代方法設(shè)想通過(guò)噴射或浸沒(méi)在粘附到最終產(chǎn)物 的合適聚合物物質(zhì)中而對(duì)殘留物進(jìn)行除塵處理，隨后進(jìn)行熱處理。
[000引
【申請(qǐng)人】現(xiàn)在令人驚訝地通過(guò)提供一種使用預(yù)處理步驟且不會(huì)使粉末分散至大氣 中和熱處理步驟的惰化含石棉的殘留物的方法，而發(fā)現(xiàn)了一種克服上述已知技術(shù)的缺點(diǎn)的 方法，其中預(yù)處理步驟不設(shè)想使用聚合物物質(zhì)進(jìn)行除塵處理，且熱處理步驟在與玻璃化方 法的溫度相比要低得多的溫度下操作。
[0009] 本發(fā)明的目的設(shè)及一種惰化含石棉的殘留物的方法，其包括所述殘留物的預(yù)處理 步驟和隨后在高于900°C的溫度下超過(guò)20分鐘的時(shí)間、優(yōu)選在1,000-1，100°C的溫度下40分 鐘至5小時(shí)的時(shí)間的熱處理步驟。
[0010] 所述惰化含石棉的殘留物的方法優(yōu)選應(yīng)用于建筑工業(yè)中所用的含石棉的殘留物， 即應(yīng)用于由石棉-水泥制成的所謂最終產(chǎn)品(板、面板、管等）。
[0011] 本發(fā)明的另一目的設(shè)及使用本發(fā)明方法惰化的材料作為用于生產(chǎn)熟料的原料的 用途。
[0012] 石棉-水泥板具有下表所示的典型組成：
[0013]__
'[0014]已知的是實(shí)際上唯一導(dǎo)致該材料危險(xiǎn)特'生的石棉纖維的物理結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷高溫?zé)?處理時(shí)會(huì)顯著改變。石棉的纖維織構(gòu)實(shí)際上在直至600°C數(shù)量級(jí)的溫度下都得W保持，然而 在高于70(TC的溫度下，石棉纖維開始彼此烙接，從而改變其尺寸特性，聚集成仍為纖維狀 但具有較大直徑的實(shí)體，減小其長(zhǎng)度，其結(jié)果是降低其縱橫比(表征其危害的參數(shù)）。
[0015] 在運(yùn)些溫度下，還同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)使得石棉轉(zhuǎn)化成儀橄攬石(一種不再具有 任何致癌活性的化合物）：
[0016] 2(3Mg〇-2Si〇2-2 出 0) 一 3Mg2Si〇4+4 出 0+Si 化
[0017] 此外，通過(guò)進(jìn)一步將所述材料加熱直至900°C，儀橄攬石也根據(jù)如下反應(yīng)在水泥害 中與由石灰石分解所形成的氧化巧反應(yīng)而消失：
[001 引 Mg2Si04+2CaO 一 Ca2Si04+2MgO
[0019] 因此，通過(guò)將含石棉的材料在富含石灰石的環(huán)境中在后者的分解溫度下處理，獲 得了初始化合物的完全和全部轉(zhuǎn)化，從而形成娃酸二巧和氧化儀(方儀石）。
[0020] 導(dǎo)致纖維轉(zhuǎn)化成軟質(zhì)無(wú)定形材料所需的溫度和時(shí)間成反比:運(yùn)意味著隨著溫度的 提高，纖維完成轉(zhuǎn)化所需的時(shí)間減少。在約l，〇〇〇°C下，待處理的殘留物在害中的停留時(shí)間 減少至數(shù)分鐘，即符合工業(yè)實(shí)踐的時(shí)間。
[0021] 所述材料的初始化學(xué)組成不發(fā)生變化，然而在Ι,ΟΟΟΓ下的熱處理結(jié)束時(shí)，石棉轉(zhuǎn) 化成娃酸二巧和氧化儀，且與所述組分混合，從而形成其中分散有石棉的基體，通常為具有 各種粒度的惰性產(chǎn)物和水化水泥。
[0022] 在1，000°C下處理后，經(jīng)處理的石棉-水泥材料包含約90%的水硬活性產(chǎn)物，即通 常存在于熟料中的水硬相。
[0023] 然后可將其研磨W用作用于生產(chǎn)熟料的粉末。通過(guò)惰化含石棉的殘留物而獲得且 可引入熟料生產(chǎn)工藝中的該材料的量?jī)H受到可存在于水泥中的儀含量的限制，通常限于5 重量％ (相對(duì)于總重量），例如在歐盟生效的EN 197中。
[0024] 存在于石棉-水泥最終產(chǎn)物中且與石棉混合的材料為水泥和各種類型的惰性產(chǎn) 物，通常為娃酸鹽和碳酸鹽，且出于賦予最終產(chǎn)物W某些特性如顏色、曉性、亮度等的目的， 有時(shí)存在少量使用的有機(jī)物質(zhì)。
[0025] 特別地，本發(fā)明的方法設(shè)想了第一優(yōu)選實(shí)施方案，其具有使用濕磨的預(yù)處理步驟， 從而生產(chǎn)隨后在水泥害中進(jìn)行熱處理(干法)的材料;第二實(shí)施方案具有不進(jìn)行研磨的預(yù)處 理步驟，從而生產(chǎn)隨后使用干熱處理法處理的材料，其中熱處理下游的材料可作為再循環(huán) 材料供入水泥害或者水泥研磨機(jī)中。
[0026] 根據(jù)第一實(shí)施方案的本發(fā)明方法示意性地表示在圖1中。
[0027] 根據(jù)第二實(shí)施方案的本發(fā)明方法示意性地表示在圖2中。
[0028] 因此，本發(fā)明的方法允許通過(guò)高溫?zé)崽幚磙D(zhuǎn)化石棉，即消除使得石棉對(duì)健康產(chǎn)生 危害的物理特性;防止石棉纖維在含石棉的材料的生產(chǎn)步驟期間擴(kuò)散至大氣中；在該處理 本身中（第一種情況)或者在處理后(第二種情況)再次利用惰化的材料。
[0029] 運(yùn)避免了將有危險(xiǎn)的材料送至填埋場(chǎng)。
[0030] 本發(fā)明方法的第一優(yōu)選實(shí)施方案包括使用濕磨含石棉的殘留物的預(yù)處理步驟，和 隨后在高于900°C的溫度下直接在害中進(jìn)行的熱處理步驟，從而生產(chǎn)熟料。
[0031] 惰化含石棉的殘留物的一個(gè)必要特征是使用濕磨的第一預(yù)處理步驟，其必須在經(jīng) 歷熱處理步驟之前將所述材料減小至極其細(xì)碎的顆粒，所述的隨后熱處理步驟優(yōu)選在工業(yè) 循環(huán)害中進(jìn)行，W生產(chǎn)水泥熟料。
[0032] 所述第一研磨步驟極其重要，因?yàn)楸仨氃诤χ羞M(jìn)行W將原料轉(zhuǎn)化成熟料的反應(yīng)主 要W固相進(jìn)行，且主要利用原料顆粒表面之間的接觸：W此方式，在主要氧化物之間發(fā)生燒 結(jié)反應(yīng)。因此，大表面的存在是基礎(chǔ)性的。
[0033] 因此，本發(fā)明第一實(shí)施方案的方法的第一步驟必須預(yù)處理含石棉的殘留物，從而 使其由回收(板、面板、管)時(shí)的大尺寸變成具有數(shù)十微米、優(yōu)選5-50微米平均粒度的細(xì)碎粉 〇
[0034] 使用濕磨的預(yù)處理步驟通過(guò)第一粉碎處理和第二實(shí)際研磨處理進(jìn)行，其中在第一 粉碎處理中，將含石棉的殘留物在使得獲得具有35-40%范圍的濕度的粘泥的量的水存在 下粉碎成具有10-15厘米最大尺寸的碎片，在第二實(shí)際研磨處理中制得其中的固體材料顆 粒具有數(shù)十微米、優(yōu)選5-50微米細(xì)度的粘泥。
[0035] 上文所述的濕度百分比是指因此存在其中干物質(zhì)的量為60-65重量％的濕物質(zhì)。
[0036] W此方式，粉碎處理和實(shí)際研磨均不產(chǎn)生粉末排放物或者任何類型的纖維。實(shí)際 上，必要的是構(gòu)成使用濕磨的預(yù)處理步驟的處理不應(yīng)導(dǎo)致任何石棉纖維分散至外部大氣 中。在第一粉碎處理中，運(yùn)是尤其特別重要的，該處理通常在并非密閉而是進(jìn)行簡(jiǎn)單除塵的 機(jī)器中進(jìn)行，從而保持機(jī)器與其外部的連通受到抑制，產(chǎn)生高排放物流速，運(yùn)不可避免地包 含特定量的粉末(即使是最小量)和因此還潛在的特定量的纖維。
[0037] 在研磨之前的步驟中，將生產(chǎn)待進(jìn)行使用濕磨的預(yù)處理步驟的粘泥所需的水添加 至含石棉的殘留物中：其W霧化形式在卡車的卸載步驟中添加，和隨后滴入研磨機(jī)的粉碎 機(jī)中，從而在先前步驟中就已添加用于研磨機(jī)本身下游的粘泥生產(chǎn)所需的部分量的水。
[0038] 在該步驟中添加至工藝中的水量相對(duì)于用于減少在粉碎步驟中產(chǎn)生的粉末和纖 維所需的量大大過(guò)量，由此確保安全防止向外部的任何擴(kuò)散現(xiàn)象。
[0039] 然后，將在使用濕磨的預(yù)處理步驟下游（即粉碎和研磨處理的下游）由此獲得的粘 泥送至保持在恒定機(jī)械攬拌下W防止懸浮液沉淀的收集槽中，隨后借助特定的體積累進(jìn)行 計(jì)量并送至在害中進(jìn)行的熱處理中。
[0040] 因此，在本發(fā)明方法的該實(shí)施方案中，基本上在卸載步驟中立即用水噴射在水泥 廠中制得的處于密封包裝中W避免纖維在運(yùn)輸步驟中擴(kuò)散的含石棉的殘留物，并在利用所 有先前噴射的水的粉碎和濕磨步驟中再次噴水。因此不存在其中石棉纖維可分散至大氣中 的處理步驟，也不存在任何待凈化的水，因?yàn)橛糜诜乐狗勰┖屠w維擴(kuò)散的相同的水保留在 送至收集槽中且隨后送至害中的粘泥中，且在害中所述水由于高溫而極快地蒸發(fā)。
[0041] 通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)在接收步驟中W及隨后在粉碎步驟中噴至材料上的水量，實(shí)際上防 止了粉末和纖維在運(yùn)些處理步驟中擴(kuò)散。然后，在研磨步驟中進(jìn)一步添加水W獲得粘泥，所 述粘泥是充分流體化的和不結(jié)塊的，從而易于計(jì)量和累入害中。
[0042] 特別令人感興趣的一個(gè)驚奇的方面體現(xiàn)在如下事實(shí)中：該實(shí)施方案的預(yù)處理設(shè)想 僅使用水，而絕不需要進(jìn)一步添加任何類型的添加劑。
[0043] 此外，防止粉末和纖維在第一處理步驟(含石棉的材料的接收和粉碎）中擴(kuò)散所需 的水總是為比形成適用于隨后的計(jì)量系統(tǒng)且供入害中的粘泥所需的量要小得多的量，其結(jié) 果是不形成待分別處理的或多或少被污染的廢水:將現(xiàn)在呈濕粘泥形式的所有水和所有含 石棉的材料輸送并供入害中。
[0044] 在本發(fā)明方法的使用濕磨的預(yù)處理步驟結(jié)束時(shí)，存在于待處理殘留物中的石棉并 未發(fā)生化學(xué)和物理變化，除了如下事實(shí):殘留物W尺寸優(yōu)選為5-50微米的顆粒形式存在，由 于它們分散在水中，因而不能擴(kuò)散至大氣中。
[0045] 為了獲得含石棉的殘留物的確切惰化W及因此最終轉(zhuǎn)化成無(wú)危害的材料，必須實(shí) 施本發(fā)明方法的第二步驟，即在高于90(TC的溫度下熱處理至少20分鐘的時(shí)間，在本發(fā)明的 該實(shí)施方案中，所述隨后熱處理步驟優(yōu)選在工業(yè)循環(huán)害中進(jìn)行，從而生產(chǎn)水泥熟料，其中向 所述害中供入在先前研磨步驟結(jié)束時(shí)獲得的含石棉的粘泥。
[0046] 將含石棉的粘泥注入害中，供入/注入點(diǎn)取決于工廠中所存在的害類型。粘泥的供 入在如下中進(jìn)行：
[0047] 在用于具有預(yù)般燒的干害的般燒爐中進(jìn)行；
[0048] 在用于僅具有懸浮式預(yù)熱器的干害的預(yù)熱器的提升管中進(jìn)行；
[0049] 在半干害的旋轉(zhuǎn)管入口處進(jìn)行；
[0050] 對(duì)長(zhǎng)"干"或"濕"害而言，使用"中害"注入系統(tǒng)。
[0051 ]注入點(diǎn)具有至少900°C的溫度，在運(yùn)些條件下，水快速蒸發(fā)，而干燥部分則快速達(dá) 到石棉結(jié)構(gòu)開始破壞的溫度。在逐步提高的溫度下，材料朝害排料口運(yùn)動(dòng)，氧化物發(fā)生燒結(jié) 反應(yīng)，從而形成完全無(wú)法與任何其它熟料區(qū)分的水泥熟料。
[0052] 正如前文所述的那樣，可引入熟料生產(chǎn)工藝中的所述含石棉的殘留物的量?jī)H受到 水泥中可存在的儀含量的限制，通常低于5重量％ (相對(duì)于總重量）。因此，適當(dāng)?shù)剡x擇原料 W將儀含量限制為通常比法律所要求那些要低得多的量。因此，可添加至熟料(例如由l·特 蘭水泥制成)生產(chǎn)工藝中的含石棉的殘留物的量限于已存在于混合物中的儀與標(biāo)準(zhǔn)所要求 的儀含量之差。
[0053] 考慮到石棉僅占包含它的材料的小百分比，而儀又僅占石棉本身的一小部分，因 此存在寬的添加限度，且在任何情況下相對(duì)于已用原料中天然存在的儀量是可變的。因此， 該限制更偏向于理論而非實(shí)際。
[0054] 在考慮通過(guò)注入含石棉的殘留物的粘泥提供的Si、Ca和Mg供應(yīng)量下，很容易適當(dāng) 地計(jì)算和改變供入害中的原料混合物。
[0055] 本發(fā)明方法的一個(gè)基本優(yōu)點(diǎn)是在該方法結(jié)束時(shí)，通過(guò)將熟料與石膏研磨而生產(chǎn)產(chǎn) 品，即熟料或水泥，其中最終消除了石棉，還消除了危害健康的所有風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)確保了雇員 的健康，他們從不會(huì)與石棉纖維或粉末排放物接觸，因?yàn)樗龇椒ǖ拿總€(gè)步驟都避免了粉 末和纖維的排放(不論是擴(kuò)散類型的，還是引導(dǎo)類型的）。
[0056] 在生產(chǎn)工藝中引入水無(wú)論如何都會(huì)降低該工藝的生產(chǎn)率，特別是熱消耗提高。然 而，運(yùn)并非是一個(gè)限制性因素，因?yàn)橥ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的定量評(píng)價(jià)，可容易地觀察到運(yùn)些提高達(dá)到何 種程度是可容忍的，因?yàn)橄鄬?duì)于上文所述的本發(fā)明方法的顯著優(yōu)點(diǎn)而言，它們僅稍高于比 消耗的自然波動(dòng)，與偶然原因有關(guān)。
[0057] 本發(fā)明方法的第二實(shí)施方案具有預(yù)處理步驟，其不進(jìn)行研磨W生產(chǎn)隨后用干熱處 理法處理的材料。
[0058] 在運(yùn)種情況下，避免了待處理殘留物的運(yùn)動(dòng)。將根據(jù)就含石棉的材料的運(yùn)輸而言 的法律要求在處理場(chǎng)所生產(chǎn)的處于包裝中W特別防止粉末和纖維分散的材料膽存在特殊 的不誘鋼容器中，并密封在其中，從而隨后進(jìn)行熱處理。
[0059] 可將熱處理下游的材料作為再循環(huán)材料供入水泥害或水泥研磨機(jī)中。
[0060] -旦使含石棉的材料經(jīng)歷本發(fā)明的惰化方法，其實(shí)際上完全與水泥和混凝±相 容。然后，可將由所述惰化方法獲得的該材料供入用于生產(chǎn)水泥熟料的工業(yè)循環(huán)的兩個(gè)點(diǎn)： 供入同一工藝的頭端，即石灰石的粉碎步驟中，例如在進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹亓坑?jì)量后;或者供入所 述工藝的尾端，即水泥研磨機(jī)的進(jìn)料中（在特殊粉碎機(jī)中可能的降低尺寸的步驟之后）。
[0061] 在運(yùn)兩種情況下，生產(chǎn)的水泥符合國(guó)際、歐洲和歐洲W外的標(biāo)準(zhǔn)，如果在所述工藝 的頭端添加所述材料，則完全無(wú)法與不添加的水泥區(qū)分。在運(yùn)種情況下，惰化材料實(shí)際上在 水泥害中"再次處理"且包封在熟料自身中。
[0062] 或者，正如已述的那樣，可將所述惰化材料(適當(dāng)?shù)脑?，研磨至水泥的典型?xì)碎尺 寸)添加至混凝±中W作為惰性產(chǎn)品。
[0063] 本發(fā)明方法的第二實(shí)施方案具有預(yù)處理步驟，而不進(jìn)行研磨W生產(chǎn)隨后用干熱處 理法處理的材料。
[0064] 在該第一預(yù)處理步驟中，將先前制得的、從收集場(chǎng)所運(yùn)輸至處理場(chǎng)所的、具有合適 的尺寸的含石棉的殘留物適當(dāng)?shù)匮b入未密封的不誘鋼容器中，從而避免材料在隨后的熱處 理步驟中分散，即避免待處理材料與隧道害的內(nèi)部環(huán)境直接接觸。
[0065] 相對(duì)于待處理的含石棉的殘留物的尺寸和實(shí)施隨后熱處理的隧道害的幾何尺寸， 所述容器具有可變的形狀和尺寸;所述容器通常為平行六面體，其長(zhǎng)度為2m，寬和高為約 0.5m。
[0066] 對(duì)由此預(yù)處理的材料進(jìn)行熱處理，運(yùn)包括由室溫逐步加熱至高于900°C的溫度，優(yōu) 選加熱至約1，000-1，050°C的溫度。
[0067] 所述方法可在隧道害中進(jìn)行，其由具有大致矩形截面的長(zhǎng)通道構(gòu)成，通道側(cè)壁上 組裝有燃?xì)馊紵?，其能供?yīng)將進(jìn)料保持在所需溫度下達(dá)4-5小時(shí)所需量的熱量。
[0068] 待如上文所述熱處理、預(yù)處理的材料呈位于可在軌道上運(yùn)動(dòng)的臺(tái)車上的托盤形 式，臺(tái)車上方由一層耐火磚保護(hù)。運(yùn)同樣適用于其整個(gè)長(zhǎng)度(可估計(jì)為15-20m)方向上的隧 道壁和覆蓋拱頂。
[0069] 在熱處理步驟中，含石棉的殘留物逐步達(dá)到1,000-1，050°C的溫度，且在該溫度下 保持可相對(duì)于待處理材料的尺寸而變化的必要時(shí)間，通常保持約4-5小時(shí)，然后到達(dá)害的第 二部分，此處不存在燃燒器且材料的溫度逐步降低，直至位于相對(duì)于入口端的隧道相對(duì)端 處的害出口。
[0070] 可每次取決于引入容器中的材料幾何尺寸而加 W調(diào)節(jié)的上述溫度和熱處理時(shí)間 確保了含石棉的殘留物完全分解成包含儀橄攬石的材料，儀橄攬石如上文已述的那樣是還 存在于自然界中的礦物質(zhì)，其不再具有任何致癌活性(Mg2Si化）。
[0071] 實(shí)際上對(duì)石棉-水泥最終產(chǎn)物中所含的溫石棉纖維的熱轉(zhuǎn)化進(jìn)行各種測(cè)試W確定 最佳溫度和處理時(shí)間。
[0072] 根據(jù)表1的方案實(shí)施賠燒測(cè)試。
[0073] 皇
[0074] 賠燒測(cè)試
[0075]
[0076] 將樣品本身和由各賠燒測(cè)試獲得的產(chǎn)物研磨至小于90微米的粒度，然后用氯-水 楊酷溶液(水楊酸和鹽酸在甲醇中的復(fù)合物;采用ENV196/4中所述的方法)侵蝕，從而溶解 水泥組分、碳酸巧和由所述碳酸鹽分解形成的氧化巧。
[0077] 酸侵蝕使得樣品富含纖維相，從而更好地了解石棉的分解程度。對(duì)酸侵蝕的殘留 物進(jìn)行X射線衍射學(xué)檢測(cè)，從而評(píng)價(jià)最終產(chǎn)物在熱處理期間所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)變，特別是評(píng)價(jià)石棉 纖維的分解程度。該檢測(cè)表明，存在于樣品本身中的溫石棉纖維仍保留在所有于70(TC下處 理的樣品和于800°C下處理10'的樣品中，其中濃度隨處理時(shí)間下的溫度升高而降低。
[0078] 表2顯示了熱處理后殘留的石棉百分比。
[0079] 整
[0080] 熱處理后石棉的殘留量
[0081]
[0082] 衍射圖的檢測(cè)顯示，溫石棉至儀橄攬石的轉(zhuǎn)變伴隨著石英Si化、透輝石CaO · MgO · 2Si化和方儀石MgO。隨著溫度的升高，儀橄攬石也發(fā)生反應(yīng)并轉(zhuǎn)化成娃酸巧和方儀 石。
[0083] 上述測(cè)試能證實(shí)本發(fā)明方法中所設(shè)想的溫度和時(shí)間能完全消除石棉，從而導(dǎo)致形 成水硬活性產(chǎn)物。
[0084] 必須將由熱處理獲得的冷卻至室溫的材料粉碎W將其尺寸減小至100mm的最大尺 寸;然后可將粉碎的材料再循環(huán)至熟料生產(chǎn)裝置。
[0085] 正如已述的那樣，可將其供入用于生產(chǎn)水泥熟料的工業(yè)循環(huán)的兩個(gè)點(diǎn)：供入該工 藝本身的頭端，即石灰石的粉碎步驟中，例如在進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹亓坑?jì)量后;或者供入所述工藝 的尾端，即水泥研磨機(jī)的進(jìn)料中（在特殊粉碎機(jī)中可能的降低尺寸的步驟之后）。
[0086] 在前一情況下，將經(jīng)熱處理的材料在重量計(jì)量后送至粗混合物的研磨裝置中，從 而作為用于形成根據(jù)所述裝置所設(shè)想的規(guī)格的研磨粗混合物的成分，或者可將其在所述工 藝的尾端（即，在水泥研磨機(jī)的進(jìn)料中）進(jìn)行重量計(jì)量W作為惰性添加劑，其比例為對(duì)惰性 材料的各種調(diào)節(jié)措施所允許的比例，通常為小于5重量％的量。
[0087] 在前一情況下，將與粗混合物一起供入害中的惰化殘留物轉(zhuǎn)化成水泥熟料，其中 經(jīng)歷第二高溫?zé)崽幚?，運(yùn)導(dǎo)致同一殘留物化學(xué)結(jié)合在熟料中并得到熟料本身所特有的化合 物；另一方面，在第二種情況下，惰化材料是可化學(xué)識(shí)別的，然而正如已述的那樣，由于其所 先前所經(jīng)歷的熱處理而對(duì)健康是完全安全的。
[0088] 也可將惰化材料再循環(huán)至混凝±的形成中，運(yùn)是因?yàn)槠溆梢汛嬖谟谄胀╤特蘭水 泥中的兩種化學(xué)物質(zhì)，即娃酸二巧和氧化儀組成。
[0089] 含石棉的殘留物的熱處理包括從隧道害中取出燃燒煙，其中所述煙基本上不含粉 末，且可通過(guò)將它們冷卻至90-100°C而從其中容易地回收殘留的顯熱（sensitive heat)W 將燃燒空氣預(yù)熱至20(TC，由此降低所述裝置的熱能消耗。
[0090] 由于待熱處理的殘留物相對(duì)于氣體是完全靜止的且不與運(yùn)些再次混合，因此在部 分氣體火焰上對(duì)處理的材料傳熱幾乎僅通過(guò)容器的直接福照進(jìn)行，運(yùn)又福照其中所含的殘 留物，它們的溫度達(dá)到1,000-1，050°C，與害環(huán)境達(dá)到平衡。所述容器優(yōu)選不是氣密的，從而 補(bǔ)償容器自身中的空氣比體積的波動(dòng)。
[0091] 上文所述的熱處理是連續(xù)類型的；一旦達(dá)到一起形成害的熱分布的操作溫度，貝U 實(shí)際上，輸送不誘鋼罩(又含有待惰化的材料)的順序排列的臺(tái)車W恒定速率進(jìn)入并通過(guò)所 述裝置，而所供應(yīng)的氣態(tài)燃料量也基本是恒定的，運(yùn)是因?yàn)椴▌?dòng)極小且此外通過(guò)害內(nèi)的溫 度進(jìn)行控制，其中害內(nèi)溫度必須保持恒定且在任何情況下在最大溫度點(diǎn)高于1,000-1，050 Γ。
[0092] 然而，熱處理也可間歇進(jìn)行；害不再為隧道型的，而是靜止型的。一個(gè)或多個(gè)不誘 鋼容器位于冷害中，然后加熱至1,000-1，050°c達(dá)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，隨后冷卻。顯然，運(yùn)種"間歇' 工藝僅適于小生產(chǎn)量，因?yàn)樵诤ψ陨淼募訜岷屠鋮s階段期間存在長(zhǎng)的惰化工藝中斷時(shí)間。 此外，產(chǎn)物的特性與連續(xù)熱處理工藝中的那些完全相同。
[0093] 正如上文已解釋的那樣，可引入熟料生產(chǎn)工藝中的所述含石棉的殘留物的量?jī)H受 到水泥中可存在的儀含量的限制，通常低于5重量％(相對(duì)于總重量）。因此適當(dāng)?shù)剡x擇原料 W將儀含量限制為通常遠(yuǎn)低于法律所要求的那些。因此，可添加至熟料(例如由l·特蘭水泥 制成)生產(chǎn)工藝中的含石棉的殘留物的量限于已存在于混合物中的儀與標(biāo)準(zhǔn)所要求的儀含 量之差。
[0094] 考慮到石棉僅占包含它的材料的小百分比，而儀又僅占石棉自身的一小部分，因 此存在寬的添加限度，且在任何情況下相對(duì)于已用原料中天然存在的儀量是可變的。因此， 該限制更偏向于理論而非實(shí)際。
[00%]需要參照本發(fā)明方法的所述第二實(shí)施方案考慮的一個(gè)方面設(shè)及載料的結(jié)構(gòu)化，載 料必須通過(guò)單一的穿過(guò)隧道害的臺(tái)車輸送。實(shí)際上，載料必須允許熱量傳輸并穿透深達(dá)進(jìn) 料的中屯、處。如果實(shí)際上l，〇〇〇°C下的熱量的確主要通過(guò)福照傳輸且材料的接觸的確有利 于熱量在進(jìn)料內(nèi)的分散，則應(yīng)記住的是石棉具有良好的隔熱性能，運(yùn)與還使進(jìn)料中屯、達(dá)到 合適溫度運(yùn)一要求相違背。因此，位于相對(duì)臺(tái)車上的各單一容器的載料必須結(jié)構(gòu)化，從而在 材料各層之間留出空間，因此運(yùn)允許熱氣體循環(huán)(還活化），即使在傳熱機(jī)理為對(duì)流的各容 器內(nèi)的有限空間內(nèi)也是如此。運(yùn)防止了在通過(guò)害的熱區(qū)域期間還殘留冷區(qū)域（即其中溫度 未達(dá)到Ι,ΟΟΟΓ的區(qū)域）。載料的最佳結(jié)構(gòu)化通過(guò)實(shí)驗(yàn)相對(duì)于待處理的合適尺寸的材料類型 W及顯然可利用的害類型而確定。
[0096] 由下文實(shí)施例，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，所述實(shí)施例出于示意性和 非限制性目的提供。
[0097] 實(shí)施例1
[0098] 通過(guò)向用于生產(chǎn)熟料的裝置的烘賠循環(huán)中引入等于供入總材料的10重量％的含 石棉的材料的量，制得的熟料中的氧化儀供應(yīng)量不超過(guò)0.5重量％，運(yùn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)ΕΝ 197所 要求的5重量％極限值。
[0099] -般而言，基于本實(shí)施例，在3，000噸/天的熟料烘賠線中，可供入并最終破壞450- 500噸/天的上述比例的含石棉的材料。
[0100] 在本實(shí)施例中，作為使用濕預(yù)處理的工藝的代表，供入約20t/h含石棉的材料和約 13m3/h的水，其如下分割:卸料步驟中的4m3A的第一量、粉碎步驟中的6m3/h，和研磨步驟中 的剩余量。
[0101] 將由此獲得的粘泥供入害中，從而在1，050°C的溫度下實(shí)施5小時(shí)的時(shí)間W生產(chǎn)水 泥。
[0102] 由于在烘賠線中待蒸發(fā)的水量較大，證實(shí)了熟料的比消耗提高了 60-70Mcal/t且 生產(chǎn)能力損失了 3-5個(gè)百分點(diǎn)。
[0103] 然而，該生產(chǎn)能力的損失被前文所述的健康和安全方面的優(yōu)點(diǎn)W及被顯著的經(jīng)濟(jì) 優(yōu)勢(shì)所廣泛補(bǔ)償:考慮到生產(chǎn)3,000噸/天熟料(等于IMt/年）的生產(chǎn)線，實(shí)際上與含石棉的 材料消除有關(guān)的各種成本(電能、熱能、由于生產(chǎn)損耗所導(dǎo)致的收入損失、固定成本的提高、 裝置折舊）導(dǎo)致石棉的消除成本等于約18€/t消除的含石棉的材料，在按照5操作年后折舊 下，運(yùn)降至約12€/t。
[0104] 詳細(xì)地：
[0105] 1. 處置的含石棉的材料量 160kt/年 2. 熱消耗提高 70Mcal/t熟本- 3. 與含石棉的材料的處理裴登有美的電消耗彿KWh/t材料 4. 裝置成本 5M€ 5. 電能的單項(xiàng)成本 65€/MWh 6. 熱能的單項(xiàng)成本 14€/Gcal 7. 水泥上的MOL 30€/t水泥 8. 裝置折舊 1 M€/年巧年） 9. 固定成本 0.5€/t水泥 10. 生產(chǎn)損耗 50,000t水泥/年
[0106] 可評(píng)估與含石棉的材料消除有關(guān)的如下成本：
[0107] 11. 電能成本 312,000€/年 12. 熱能成本 940,000€/年 0.由于生產(chǎn)損耗所造歲的收入擴(kuò)失 150,0㈱€/年 14. 固定成本的提高 500,000€/年 15. 裝置折舊 ！，000,000€/年 總鐘 2為02,0柳€/年
[0108] 正如已述的那樣，等于約18€/t含石棉的材料的消除成本，在按照5操作年后折舊 下，運(yùn)降至約12€/t。
[0…9] 實(shí)施例2
[0110]在本實(shí)施例中，作為使用干預(yù)處理的工藝的代表，處理約5t/h含石棉的材料，即約 5卡車/h，其中約11/卡車的材料。在20m長(zhǎng)的害中，臺(tái)車W約5m/h運(yùn)動(dòng)。甲燒燃燒器使用 100m3 A氣體，其中待惰化材料的比消耗為約160kcal/kg。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種惰化含石棉的殘留物的方法，包括所述殘留物的預(yù)處理步驟和隨后在高于900 °C的溫度下超過(guò)20分鐘的時(shí)間、優(yōu)選在1，000-1，100°C的溫度下40分鐘至5小時(shí)的時(shí)間的熱 處理步驟。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中待處理的含石棉的殘留物由石棉-水泥最終產(chǎn)物組成。3. 根據(jù)前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其中預(yù)處理步驟為使用濕磨的預(yù)處理步驟， 且熱處理步驟優(yōu)選在用于由水泥生產(chǎn)熟料的工業(yè)循環(huán)窯中進(jìn)行。4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中使用濕磨的預(yù)處理步驟借助第一研磨處理和第二研磨 處理進(jìn)行，其中在第一研磨處理中，在使得獲得具有35-40%濕度的粘泥的量的水存在下， 將含石棉的殘留物粉碎成具有10-15厘米最大尺寸的碎片;第二研磨處理制得其中固體材 料顆粒具有數(shù)十微米、優(yōu)選5-50微米細(xì)度且分散在粘泥中的粘泥。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其中在高于900°C的溫度下超過(guò)20分鐘的時(shí) 間的熱處理步驟在用于生產(chǎn)熟料的工業(yè)循環(huán)窯中進(jìn)行，向該窯中供入在先前研磨步驟結(jié)束 時(shí)獲得的含石棉的粘泥。6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中將在研磨步驟結(jié)束時(shí)獲得的含石棉的粘泥供入具有預(yù) 煅燒的干窯煅燒器中；供入僅具有懸浮式預(yù)熱器的干窯預(yù)熱器的提升管中；供入半干窯的 旋轉(zhuǎn)管入□中；其中對(duì)"干"或"濕"長(zhǎng)窯而言，使用"中窯"注入系統(tǒng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2-項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其中預(yù)處理步驟為不進(jìn)行研磨的預(yù)處理步 驟，其中將含篩分石棉的殘留物裝入優(yōu)選由非密封不銹鋼制成的容器中，且熱處理步驟以 連續(xù)或間歇方式進(jìn)行，其中由室溫逐步加熱至超過(guò)900°C和長(zhǎng)于20分鐘的時(shí)間。8. 使用權(quán)利要求7的方法惰化的材料的用途，用作用于生產(chǎn)熟料的原料、用作惰性材料 或者用于形成混凝土。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK105906224SQ201511019833
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日
【發(fā)明人】G·欽蒂, L·卡薩爾
【申請(qǐng)人】生態(tài)服務(wù)環(huán)境有限責(zé)任公司