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The recycling of refractory materials in the chemical, metallurgical and glass industry has only had minor relevance until now because of the high performance required from these materials (stability against corrosion, inert when coming into contact with the glass melt, etc.). Refractory lifetimes are limited because of corrosion at higher temperatures. The best furnace lifetimes has been achieved with chromium oxide and chromium oxide corund refractories. Waste from the production and use of refractory material is generated in three main forms: as residues from cutting and grinding, as refractories which have limited or no contact with glass melts, and as refractories with infiltration of sublimation residues or condensates. The waste material is classified as hazardous waste due to its chromium content. In this study, arc furnace technology was used for thermal treatment of the waste materials to enable recycling of refractory materials. (author abst.)
Es wird ein Großversuch beschrieben, in dem der Nachweis erbracht wird, dass Klärschlammasche, die einen hohen Anteil an P und Fe aufweist, in der Metallurgie als Rohstoffkomponente für Roheisen mit einem erhöhten Phosphorgehalt eingesetzt werden kann. Der zunächst mit ca. 100 t Klärschlammasche hergestellte Sinter ließ sich ähnlich dem konventionell hergestellten Sinter im Hochofen zu Roheisen verarbeiten. Roheisen mit erhöhtem Phosphoranteil wird für die Herstellung von filigranen und dünnwandigen Gußstücken verwendet.
Die gegenwärtige Situation der Entsorgung von Altfetten in der Bundesrepublik Deutschland entspricht in vielen Punkten nicht den Anforderungen des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes. Das Niveau der Verwertung dieser Abfälle, die vor allem aus der Lebensmittelindustrie und dem Hotel- und Gaststättenwesen stammen, kann aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht nicht befriedigen.
Die Verwendung von Altfetten bei der Tierfutterherstellung ist als Konsequenz aus dem Auftreten von BSE europaweit verboten worden; auch die energetische Nutzung stellt keine optimale Lösung dar. Der Einspeisung von Fetten in Biogasreaktoren sind Grenzen gesetzt, da diese nur sehr langsam zu Biogas abgebaut werden. Eine zu starke Belastung mit Fetten kann zur Übersäuerung führen und die Biogasproduktion vollständig zum Erliegen bringen.
Es gibt auch Bestrebungen zur direkten energetischen Verwertung von Altfetten, wobei es aber häufig wegen der uneinheitlichen Fettzusammensetzung zu Schwankungen in den physikalischen Eigenschaften (Viskosität, Erstarrungstemperatur, ...) kommen kann, die dann zu technischen Problemen z.B. im Bereich der Brenner führen können.
In den letzten Jahren sind viele Aktivitäten zur Umwandlung von Altfetten in die entsprechenden Methylester (Altfett-Biodiesel) bekannt geworden. Allerdings sind die technischen Probleme beim Einsatz dieser Ester als Ersatztreibstoff (noch) nicht zufriedenstellend gelöst. Trotz der Bedenken gibt es auch in Deutschland eine Reihe von Firmen, die die Herstellung von Altfett-Methylester betreiben bzw. in Zukunft betreiben wollen. Analog der Entwicklung beim Rapsölmethylester (Biodiesel) ist die Umwandlung in einen Treibstoff für den Anwender nur dann attraktiv, wenn der Produktionsprozess subventioniert und der Einsatz als Treibstoff von der Mineralölsteuer befreit wird. Für den Staat stellt eine solche Entwicklung weder eine ökonomisch noch ökologisch vertretbare Lösung dar.
Commercial native lipase A from Candida antarctica was used to produce alkyl esters through the alcoholysis of (waste) fats with 2-ethyl-1-hexanol. The process was carried out in batch stirred tank reactors (from 100 mL up to 3000 L).
The content of alkyl esters in reaction mixtures was determined by gradient HPLC using an evaporative light scattering detector and the reaction progress was controlled by determining the ratio of the palmitic acid ester peak area to the oleic acid ester peak area in HPLC chromatograms.
The results show that alcoholysis is the favoured reaction in presence of excess water and water-insoluble alcohols in comparison with hydrolysis (fatty acid content <5%). The optimum amount of water for the alcoholysis was found to be 80-100% of the amount of fat. In the presence of low quantities of water both alcoholysis and hydrolysis are slow.
Conversion rate increases with increasing temperature to 65-70 °C.
Based on these results a large-scale test to produce 3000 L of alkyl ester (to be used as lubricant coolant) was carried out. The experiments have proved that alcoholysis is completed after about 7-10 h depending on temperature.
The Rietveld method was used to reliably interpret severely superimposed diffraction patterns of a sewage sludge ash before and after being turned into an ecologically desirable, high-quality fertilizer by a newly-developed method of thermochemical treatment. The thermochemical treatment causes severe changes in the phase composition of the ash, which can be described as a mixture of a large number of solid solution phases.
Für die Entfernung von VOC (volatile organic compounds) aus der Luft von Fertigungsstätten werden vielfach mikroporöse Adsorbentien eingesetzt. Die gereinigte Luft wird rezyklisiert. Für die mit VOC beladenen Adsorbentien wird ein Regenerierungsweg für den mehrfachen Gebrauch gesucht. Bei der Regenerierung sollen die VOC möglichst vollständig desorbiert werden und mit einer geringen Gasmenge in einer katalytischen Verbrennung zu CO2 und H2O umgewandelt werden. Die Wirtschaftlichkeit der Luftreinigung wird wesentlich bestimmt durch die Sorptionskapazität des Adsorbens, die erforderliche Energie für die thermische Regenerierung und die Menge des Spülgases bei der Regenerierung. In dieser Arbeit wird der Einsatz von Typ X-Zeolithpulver in der Luftreinigung einer Lackiererei beschrieben und dessen Regenerierung im Labor mittels DTA/TG und Isothermenmessung der Schlüsselkomponenten untersucht. Ferner wurde die Regenerierung des beladenen Zeoliths in einem Labor-Drehrohrofen unter Variation der Betriebsparameter untersucht und anschließend mit ausgewählten Parametern in einem kleintechnischen Drehrohrofen durchgeführt. Die Verfahrensvarianten werden diskutiert.
Municipal sewage sludge is a carrier of nutrients most important phosphorus (P) but also contains organic pollutants and heavy metals. A two steps thermal treatment is suggested based on 1. mono-incineration of sewage sludge under destruction of organic pollutants and 2. thermochemical treatment of the resulting ashes to remove heavy metals and increase P-bioavailability. The targeted products are marketable P-fertilisers. The thermochemical treatment was investigated in a gas tight lab-scale rotary furnace. Seven sewage sludge ashes of different origin and composition and one residue from gasification of sewage sludge were mixed with a chlorine donor (e.g. MgCl2) and thermochemically treated under systematic variation of operational parameters. The distributions of the heavy metals between solid and gas phase were determined. The heavy metals concentrations of the treated ashes met the legislative limits in most cases. The products from thermochemical treatment are suited raw materials for P-fertiliser production. Relevant process parameters such as temperature, type and concentration of Cl-donor and retention time were optimised for the thermochemical treatment step.
New horizons of the structural characterization of stainless steel slags by X-ray powder diffraction
(2007)
Phosphor ist ein für alle Lebewesen essenzielles Element und kann in seinen Funktionen z. B. als Bestandteil der DNS und RNS sowie als Schlüsselelement beim Energiestoffwechsel (ADP/ATP) nicht ersetzt werden. Klärschlammaschen sind aufgrund ihrer hohen Gehalte an Phosphor (1525 % P2O5) geeignete Sekundärrohstoffe für die Herstellung von P-Düngemitteln. Aufgrund der schlechten Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors und der Gehalte an umweltrelevanten Schwermetallen sollten diese allerdings nicht direkt in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Im Mittelpunkt des EU-Projekts SUSAN steht die Entwicklung und Optimierung einer thermochemischen Behandlung von Klärschlammaschen, mit der die Düngewirkung der Aschen auf das Niveau konventioneller Mineraldünger (Thomaskali und Superphosphat SSP) angehoben wird und die Schwermetallkonzentrationen unter die Grenzwerte nach Düngemittelverordnungen europäischer Länder abgesenkt werden. Die sehr positiven Ergebnisse, die bisher im SUSAN-Projekt erzielt wurden, und die darauf basierenden ökonomischen Betrachtungen legen eine großtechnische Umsetzung des Verfahrens nahe.
Municipal sewage sludge is a carrier of nutrients most important phosphorus (P) but also contains organic pollutants and heavy metals. A two steps thermal treatment based on 1. mono-incineration of sewage sludge under destruction of organic pollutants and 2. thermochemical treatment of the resulting ashes to remove heavy metals and increase P-bioavailability is suggested by the authors. The process aims at P-fertilisers production from sewage sludge. Seven sewage sludge ashes of different origin and composition and one residue from gasification of sewage sludge were thermochemically treated. The raw ashes were mixed with a chlorine donor (e.g. MgCl2) and thermally treated in a gas tight lab-scale rotary furnace. The distributions of the heavy metals between solid and gas phase were determined. The heavy metals concentrations of the treated ashes matched the legislative limits in most cases. The products from thermochemical treatment are suited raw materials for P-fertiliser production. Relevant process parameters such as temperature, type and concentration of Cl-donor and retention time were optimised for the thermochemical treatment step.
Untersuchungen zur ZnO-Reduktion beim Schmelzen von Filterstäuben im elektrischen Lichtbogenofen
(2008)
Phosphorus (P) is an essential element for all living organisms and cannot be replaced. Municipal sewage sludge is a carrier of phosphorus, but also contains organic pollutants and heavy metals. A two-step thermal treatment is suggested, including mono-incineration of sewage sludge and subsequent thermochemical treatment of the ashes. Organic pollutants are completely destroyed by mono-incineration. The resulting sewage sludge ashes contain P, but also heavy metals. P in the ashes exhibits low bioavailability, a disadvantage in farming. Therefore, in a second thermochemical step, P is transferred into mineral phases available for plants, and heavy metals are removed as well. The thermochemical treatment was investigated in a laboratory-scale rotary furnace by treating seven different sewage sludge ashes under systematic variation of operational parameters. Heavy metal removal and the increase of the P-bioavailability were the focus of the investigation. The present experimental study shows that these objectives have been achieved with the proposed process. The P-bioavailability was significantly increased due to the formation of new mineral phases such as chlorapatite, farringtonite and stanfieldite during thermochemical treatment.
Zn-K transmission EXAFS measurements were performed on vitrified ashes from municipal waste incinerator facilities, which contain low amounts of Zn (up to 3 wt%) and sulphur (up to 0.5 wt%) in a ZnS phase. From the Fourier transform it can be concluded that the zinc ions are fourfold co-ordinated by oxygen or sulphur ions. The amount of zinc ions of sulphur environment, e.g. the concentration of ZnS, was determined by Fourier filtering and subsequent parameter fitting. A quantitative analysis of low ZnS concentrations up to 1 wt% has been performed for samples with a molar ratio Zn/S < 5.
The sequence of reactions accompanying the thermochemical treatment of an iron- and aluminium-bearing sewage sludge ash was ascertained by investigating two systematic series of samples. The ash was thermochemically treated in a lab-scale rotary furnace after mixing it with a chlorine-donor, either CaCl2 or MgCl2. Within each of these two sample series only a single process parameter, the reaction temperature, was varied, namely between 350 and 1050°C. It was found, that among the numerous crystalline phases present in the raw ash only quartz and hematite continue to exist after thermochemical treatments carried out at 1050°C, whereas all other components undergo at least one decomposition-recrystallization cycle. Some of the components re-crystallize even several times. It was proved that the restructuring of the calcium- and phosphorus-bearing mineral phases proceeds via the formation of chlorspodioside, Ca2PO4Cl. The influence of the type of chlorine-donor on the final product was elucidated in detail and - to the best of our knowledge - for the first time crystalline AlPO4 was found in a sewage sludge ash and its decomposition was investigated, too.