WO2003041882A1 - Verfahren zur oxidativen behandlung von schüttgütern - Google Patents

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WO2003041882A1
WO2003041882A1 PCT/EP2002/010422 EP0210422W WO03041882A1 WO 2003041882 A1 WO2003041882 A1 WO 2003041882A1 EP 0210422 W EP0210422 W EP 0210422W WO 03041882 A1 WO03041882 A1 WO 03041882A1
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WO
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bulk material
treated
container
gas mixture
bulk
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PCT/EP2002/010422
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dr. Achim Ried
Martin Kampmann
Frank Spranzel
Original Assignee
Gebrüder Lödige Maschinenbau-Gesellschaft Mbh
Wedeco Umwelttechnologie Gmbh
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Publication of WO2003041882A1 publication Critical patent/WO2003041882A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically

Definitions

  • the invention relates to a method for the oxidative treatment of bulk goods in a container and a processing station connected to the container, which processes 0 2 to a gas mixture of 0 2 and 0 3 , the gas mixture flowing into the container being mixed with the bulk material to be treated and the gas mixture flowing out of the container, as far as 0 3 -loaded, solid-cleaned, is reduced to 0 2 in a device connected downstream of the container.
  • Such a method is known from DE 195 12 448.C2.
  • contaminated material in particular soil materials
  • ozone ions in a batch-operated mixer so that the pollutants present in the soil material are broken down.
  • the oxidizable pollutants are broken down into environmentally friendly components such as oxygen, water or carbon dioxide.
  • Organic and inorganic pollutants with which a soil material is contaminated are broken down with a treatment by ozone ions, which have an increased oxidation ability compared to non-ionized ozone molecules.
  • the soil material contaminated in a mixer is moved with the introduction of ozone ions.
  • Object of the present invention is 0 2/0 3 gas mixture to change varnishige ⁇ schaften of bulk materials under treatment with a targeted manner so that a predetermined pH value in patients treated with 0 2/0 3 gas mixture bulk material present.
  • the object is inventively achieved in that in the container to be treated bulk material before and / or 0 2/0 3 gas mixture is moistened during the treatment with the so located that a bulk material moisture of x ⁇ 40%, based on the total mass to be treated of the Sets bulk goods.
  • Moisture is only added to a bulk material to be treated to the extent that it at least partially retains a fluidizable, free-flowing bulk material behavior.
  • the bulk material to be treated in a mixer so intensively moved so that the moistened or a certain moisture-containing bulk material particles come with the best introduced into the mixer 2 0/0 3 gas mixture in contact with and may proceed the desired reaction.
  • the bulk material to be treated such as, for example, starch, broken cocoa, kaolin or ground wood, is only moistened to such an extent before and / or during the 0 2 / ⁇ 3 gas mixture treatment as is necessary for the desired reaction procedure.
  • the product of a sensitivity is enhanced bulk material to be treated against the 0/0 3 gas mixture or attenuated with the degree of moistening before and / or during the 0 2/3 0 -Gasgemisch aspect.
  • Alcohol groups are specifically converted into acid groups, the end product treated is designed to be more polar, or compounds occurring in natural products are oxidized, so that bulk goods treated with the process according to the invention have a lower color tone and a reduced viscosity at a high concentration in a solution.
  • the humidity for example, before and / or during the 02/0 3 gas mixture treatment inactivate existing microorganisms in a bulk material.
  • the bulk material to be treated is cooled before and / or during the treatment with the 0 2/0 3 gas mixture or heated.
  • the temperature in the bulk material to be treated can be influenced in a targeted manner during a reaction sequence. Desired process control can be achieved more easily, the reaction effectiveness can be influenced - and selective reaction steps can be favored. Case of exothermic reactions, the reaction temperature can be kept constant bulk material to be treated during the 0 2/3 0 -Gasgemisch aspect by cooling.
  • the bulk material to be treated is moistened with water or an aqueous solution, such as, for example, acetic acid or sodium hydroxide solution.
  • the bulk material to be treated is mixed with the 02/03 gas mixture in the container under a pressure of p> 1 bar. This has the advantage that a greater conversion of 0 3 in the bulk material to be treated is achieved.
  • the oxidation and / or depolymerization of the bulk material to be treated is advantageously controlled and / or regulated in that the ozone fraction flowing into and out of the container in the gas mixture is determined continuously or at certain time intervals.
  • This has the advantage that the ozone fraction in the gas mixture can be used as best as possible for the reaction with the bulk material to be treated, and at the same time the treatment time after which the treated bulk material has the desired predetermined product properties can be determined.
  • the product properties specified for the bulk material treated with the 02/03 gas mixture are advantageously controlled and / or regulated via the detection of the bulk material moisture. This has the advantage that with the acquisition of a simple process parameter, the treatment can be monitored of a bulk product with the 0 2/03-gas mixture and checked.
  • Another process parameter is the variation of ozone concentration in the 0 2/3 0 - gas mixture and / or the residence time of 0 2 / ⁇ 3-gas mixture in the container.
  • the container is operated with a product fill level of 10-80%.
  • This has the advantage that the bulk material to be treated can be moved intensively in a container, so that the required change of place of the individual particles for a homogeneous uniform wetting is ensured as well as for the contact with the 0 2/0 3 gas mixture. Only through the intensive exchange of liquid, gas with the bulk material to be treated can the quantities of liquid and gas be minimized and the reaction times between solid and gas shortened.
  • the oxidation and / or depolymerization of the bulk material to be treated is preferably carried out in a batch and / or continuous ploughshare mixer.
  • This has the advantage that the bulk material to be treated can be moved in these machines both in the pile, in the mechanically generated fluidized bed or in the mix ring. Both a homogeneous uniform moistening of the bulk material is possible in these machines, as well as the treatment of the bulk material with the 0 2/0 3 gas mixture.
  • the end product present after the oxidation and / or depolymerization can advantageously be dried in the container to the desired final moisture.
  • This has the advantage that no additional equipment is to the drying with the 0 2/03 gas mixture treated bulk material in order to achieve a certain final product with a predetermined residual moisture necessary.
  • the grain size distribution of the desired end product can also be adjusted by varying the mixing elements which are movably mounted in the container and / or by mixing, cutting and / or agglomeration elements additionally rotating at high speed in the container. This has the advantage that product variations can be achieved in a wide range in connection with the method according to the invention and the machines preferably used with it. Further advantages and possible uses of the present invention result from the following description of the figures, which describes a possible method, for example.
  • the bulk material 11 to be treated can be moistened in the ploughshare mixer 12 via the liquid addition 18.
  • a lance with a nozzle which sprays the liquid to be introduced is frequently used as the liquid addition 18.
  • the liquid is sprayed in the present system structure into the area of high-speed rotating product distribution elements 19, which ensure that the supplied liquid is distributed homogeneously and evenly in the bulk material 11 to be treated without agglomeration.
  • Both the product distribution elements 19 as well as the mixer shaft 15 are driven by a motor of a gearbox, optionally with intermediate ⁇ circuit.
  • a 0 2/03 gas mixture 20 is introduced in direction of arrow 21 via a feed tube 22 into the moisture-laden bulk material to be treated.
  • the 0 2/0 3 gas mixture is produced in an ozone generator 23, for example, from 0 2 - oxygen cylinders is fed.
  • the proportion of ozone gas in the 02/0 3 gas mixture is determined in a first gas concentration measuring device 24, so that targeted treatment of the bulk material 11 to be treated in the ploughshare mixer 12 is possible.
  • the volume flow per unit time is detected with which the 0 2/0 3 gas mixture flowing into the ploughshare mixer 12th
  • the bulk material 11 to be treated is treated in the ploughshare mixer 12 until the desired product Properties are present that should be achieved with the 0 2 / ⁇ 3 gas mixture treatment.
  • the outflowing 02/0 3 gas mixture is detected by a second gas concentration measuring device 27 in an exhaust gas line 26 with devices for dust separation, such as cyclones or filters, not shown.
  • the proportion of ozone present in the exhaust gas is determined in the second gas concentration measuring device 27.
  • the ozone parts determined in the second gas concentration measuring device 27 are reduced in 0 2 parts.
  • a third gas concentration measuring device 29 it is checked again whether the gas stream now present is ozone-free. If the gas stream present is ozone-free, it can flow out into the atmosphere in the direction of arrow 30.
  • a plurality of O 3 monitoring sensors can be arranged in the area surrounding the plant 10, which can detect increased ozone values in the area surrounding the plant. If a maximum predetermined concentration of ozone is measured in the atmosphere surrounding the system, the ozone generator 23 switches off and a fault message is displayed.
  • the desired oxidation or depolymerization of the bulk material 11 to be treated When the desired oxidation or depolymerization of the bulk material 11 to be treated has been completed, it can be withdrawn from the ploughshare mixer 12 in the direction of arrow 35 via the product discharge nozzle 34.
  • the treated bulk material 11 can be dried beforehand in the ploughshare mixer 12 to a desired residual moisture.
  • the bulk material 11 to be treated can be treated batchwise as well as continuously with the method according to the invention. If a bulk material is continuously treated with the method according to the invention, the bulk material to be treated flows into the plowshare mixer provided for one end and releases the plowshare mixer from the other ends.
  • the bulk material flowing continuously out of the ploughshare mixer has the desired product properties and is oxidized or depolymerized to the extent provided for it.
  • the product feed and -ab Installationsorgane for the ploughshare mixers are designed such that they switch the bulk material to be treated and can deliver without the left in the plowshare mixer 0 2 / 03- gas mixture can escape.
  • the oxidative treatment of bulk materials in a container is effected in that in the container which is introduced bulk material to be treated, and in the container that is wetted bulk material to be treated so far with water or an aqueous solution is that it with a 0 2 / 03- Gas mixture can be treated so that the desired end product has a certain pH or a certain solubility or a certain polarity or a certain solubility behavior and / or particle size distribution.
  • the inventive method can be 0 2/0 3 gas mixture bulk materials very effectively oxidize, so that will be implemented from 70 to 100% of the provided Ozone play in one of the smallest amounts of ozone.

Abstract

Die oxidative Behandlung von Schüttgütern in einem Behältnis erfolgt dadurch, dass in das Behältnis das zu behandelnde Schüttgut eingebracht wird, und in dem Behältnis wird das zu behandelnde Schüttgut so weit mit Wasser oder einer wässrigen Lösung befeuchtet, dass es mit einem O2/O3-Gasgemisch so behandelt werden kann, dass das angestrebte Endprodukt einen bestimmten pH-Wert oder eine bestimmte Löslichkeit oder eine bestimmte Polarität oder ein bestimmtes Löslichkeitsverhalten und/oder Korngrößenverteilung aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich mit geringsten Mengen von Ozon in einem O2/O3-Gasgemisch Schüttgüter sehr effektive oxidieren, so dass 70-100% der zur Verfügung gestellten Ozon-Anteile umgesetzt werden.

Description

Verfahren zur oxidativen Behandlung von Schüttgütern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur oxidativen Behandlung von Schüttgütern in einem Behältnis und einer mit dem Behältnis verbundenen Aufbereitungsstation, die 02 zu einem Gasgemisch aus 02 und 03 aufbereitet, wobei das in das Behältnis einströmende Gasgemisch mit dem zu behandelnden Schüttgut vermischt wird und das aus dem Behältnis ausströmende Gasgemisch, soweit noch 03-beladen, feststoffgereinigt in einer dem Behältnis nachgeschalteten Einrichtung zu 02 reduziert wird.
Ein derartiges Verfahren ist durch die DE 195 12 448.C2 bekannt geworden. dem bekannten Verfahren wird kontaminiertes Material, insbesondere Bodenmaterialien, in einem chargenweise betriebenen Mischer mit Ozon-Ionen behandelt, damit die im Bodenmaterial vorhandenen Schadstoffe abgebaut werden. Die oxidier- baren Schadstoffe werden in umweltfreundliche Komponenten wie Sauerstoff, Wasser oder Kohlendioxid zerlegt. Organische und anorganische Schadstoffe, mit denen ein Bodenmaterial verseucht ist, werden mit einer Behandlung durch Ozon-Ionen, die eine verstärkte Oxidationsfähigkeit im Vergleich zu nicht-ionisierten Ozon-Molekülen aufweisen, abgebaut. Dabei wird das in einem Mischer verseuchte Bodenmaterial unter Einleitung von Ozon-Ionen bewegt.
Weiterhin ist aus der DE-OS 43 02 020 ein Verfahren zur oxfdativen Zerstörung von in Böden abgelagerten Substanzen bekannt, das den Boden in einem Drehreaktor mit ozonhaltigem Sauerstoff behandelt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Produkteigeπschaften von Schüttgütern unter Behandlung mit einem 02/03-Gasgemisch gezielt so zu verändern, dass ein vorgegebener pH-Wert im mit 02/03-Gasgemisch behandelten Schüttgut vorliegt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das im Behältnis zu behandelnde Schüttgut vor und/oder während der Behandlung mit dem 02/03-Gasgemisch befeuchtet wird, so dass sich eine Schüttgutfeuchte von x < 40% bezogen auf die Gesamtmasse des zu behandelnden Schüttgutes einstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat damit den wesentlichen Vorteil, dass über die Feuchtigkeitszugabe der Reaktionsumfang zwischen dem 02/03-Gasgemisch und dem zu behandelnden Schüttgut gezielt gesteuert werden kann. Mit dem Maß an Feuchtigkeitszugabe wird nicht nur die Oxidation, die Ketten- und/oder Ringaufspaltung von organischen Schüttgütern kontrolliert, sondern es kann auch ein pH-Wert im zu behandelnden Schüttgut vorgegeben werden, von dem aus die 02/03-Gasge- mischbehandlung startet. Mit der Schüttgutbefeuchtung können die einzelnen Partikel. aufgequollen oder mit einem Flüssigkeitsfilm überzogen werden, was die Oxidation einzelner Elementegruppen je nach zu behandelndem Schüttgut begünstigt. Die in das zu behandelnde Schüttgut eingebrachte Feuchte kann mit dem 02/03-Gasgemisch reagieren oder die Reaktion mit dem Schüttgut selbst gezielt unterstützen. Grenzflächenreaktionen werden positiv beeinflusst und einzelne Partikel des Schüttguts werden für die Oxidatioπ mit dem 02/03-Gasgemisch besser zugänglich. Eine gezielte Reaktionsführung ist möglich.
Feuchtigkeit wird einem zu behandelnden Schüttgut nur in dem Umfang zugegeben, wie es ein fluidisierbares, rieselfähiges Schüttgutverhalten zumindest ansatzweise behält. Das zu behandelnde Schüttgut wird in einem Mischer so intensiv bewegt, dass die befeuchteten oder eine bestimmte Feuchtigkeit aufweisenden Schüttgutpartikel bestmöglich mit dem in den Mischer eingeleiteten 02/03-Gasgemisch in Berührung kommen und die gewünschte Reaktion ablaufen kann. Das zu behandelnde Schüttgut, wie beispielsweise Stärke, Kakaobruch, Kaolin oder Holzschliff wird nur so stark vor und/oder während der 02/θ3-Gasgemischbehandlung befeuchtet, wie dies für die gewünschte Reaktionsführung notwendig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sehr effektiv innerhalb kürzester Reaktionszeiten, die zwischen einer Minute und 60 Minuten liegen, eine pH-Wertveränderung gezielt herbeigeführt werden, beispielsweise bei Stärke von pH 5,5 auf pH 3,0, die Hydrophilität kann verstärkt werden, das Löslichkeitsverhalten in Abhängigkeit von der Temperatur kann verändert, beispielsweise abgesenkt werden, und eine Viskositätsveränderuπg, beispielsweise eine Viskositätsemiedrigung bei konstantem Feststoffgehalt in einer Lösung kann erreicht werden. Die Bewegung des zu behandleπden Schüttguts im Mischer kann mit verschiedensten Mischelementeπ erfolgen und das Mischbehältnis kann dabei weitgehend horizontal, schräg zur Horizontalebene oder vertikal ausgerichtet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für den Chargenbetrieb, den quasi-kontinuierlichen Betrieb und den kontinuierlichen Betrieb geeignet.
Bei anderen Schüttgütern wird mit dem Maß der Befeuchtung vor und/oder während der 02/03-Gasgemischbehandlung die Produktempfindlichkeit eines zu behandelnden Schüttguts gegen das 0 /03-Gasgemisch verstärkt oder abgeschwächt. Alkoholgruppen werden gezielt in Säuregruppen umgebaut, das behandelte Endprodukt wird gewünscht polarer gestaltet, oder in Naturstoffen vorkommende Verbindungen werden oxidiert, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Schüttgüter eine geringere Farbtönung aufweisen und sich bei hoher Konzentration in einer Lösung eine verringerte Viskosität einstellt. Es lassen sich beispielsweise in Abhängigkeit von der Feuchte vor und/oder während der 02/03-Gasgemischbehandlung in einem Schüttgut vorhandene Mikroorganismen inaktivieren. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch den im Behältnis sichergestellten großen Gas-Feststoffaustausch eine hohe Umsetzung von Ozon sichergestellt ist. In das zu behandelnde Schüttgut eingeleitetes Ozon wird zu 70-100%, je nach Schüttgut und Prozessführung, umgesetzt, so dass im Abgas nur noch geringste Ozonanteile zu 02 reduziert werden müssen, bevor das Gas belastungsfrei an die Atmosphäre abgegeben werden kann.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu behandelnde Schüttgut vor und/oder während der Behandlung mit dem 02/03-Gasgemisch gekühlt oder erwärmt.
Dies hat den Vorteil, dass bei einem Reaktionsablauf die Temperatur im zu behandelnden Schüttgut gezielt beeinflusst werden kann. Gewünschte Prozessführungen lassen sich dadurch einfacher erreichen, die Reaktioπseffektivität ist beeinflussbar - und selektive Reaktionsschritte lassen sich begünstigen. Bei exothermen Reaktionen kann durch eine Kühlung die Reaktionstemperatur im zu behandelnden Schüttgut während der 02/03-Gasgemischbehandlung konstant gehalten werden.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu behandelnde Schüttgut mit Wasser oder einer wässrigen Lösung, wie beispielsweise Essigsäure oder Natronlauge befeuchtet.
Dies hat den Vorteil, dass bestimmte Reaktionsschritte während der 0 /03-Gas- gemischbehandlung begünstigt oder verzögert werden können. Es lassen sich unterschiedliche Produkteigenschaften erzielen, wenn man beispielsweise eine Stärkebe- haπdlung mit dem 02/03-Gasgemisch bei pH 5,5 oder pH 7 startet oder die Stärke vor der 02/03-Gasgemischbehandlung mehr oder weniger stark mit H20 aufquillt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden natürliche Stoffanteile des zu behandelnden Schüttguts und/oder das zu behandelnde Schüttgut selbst oxidiert und/oder depolymerisiert. Dies hat den Vorteil, dass das mit dem 02/θ3-Gasgemisch behandelte Schüttgut neue Produkteigenschaften aufweist, die das unbehandelte Schüttgut noch nicht kennzeichnet. So kann das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Schüttgut in Anweπdungsprozessen eingesetzt werden, die beispielsweise ein vollkommenes Löslichkeitsverhalten bei erniedrigten Temperaturen zwingend fordern.
Weiterhin wird in einer Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens das zu behandelnde Schüttgut im Behältnis unter einem Druck von p > 1 bar mit dem 02/03- Gasgemisch vermischt. Dies hat den Vorteil, dass eine größere Umsetzung von 03 im zu behandelnden Schüttgut erreicht wird.
Vorteilhafterweise wird die Oxidation und/oder Depolymerisation des zu behandelnden Schüttguts gesteuert und/oder geregelt, indem der in das Behältnis ein- und ausströmende Ozonanteil im Gasgemisch kontinuierlich oder in bestimmten Zeitintervallen ermittelt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Ozonanteil im Gasgemisch bestmöglich für die Reaktion mit dem zu behandelnden Schüttgut ausgenutzt werden kann, und gleichzeitig kann die Behandlungszeit bestimmt werden, nach der das behandelte Schüttgut die gewünschten vorgegebenen Produkteigenschaften aufweist.
Vorteilhafterweise werden die für das mit dem 02/03-Gasgemisch behandelte Schüttgut vorgegebenen Produkteigenschaften über die Erfassung der Schüttgutfeuchte gesteuert und/oder geregelt. Dies hat den Vorteil, dass mit der Erfassung eines einfachen Prozessparameters die Behandlung eines Schüttguts mit dem 02/03-Gasgemisch überwacht und überprüft werden kann.
Ein weiterer Prozessparameter ist die Variation der Ozonkonzentration im 02/03- Gasgemisch und/oder die Verweildauer des 02/θ3-Gasgemisches im Behältnis.
Dies hat den Vorteil, dass die Produktempfindlichkeit des zu behandelnden Schüttgutes generell und insbesondere gegen Ozon berücksichtigt werden kann. Produktqualitäten lassen sich steigern, und die für die Behandlung notwendige Ozonmenge lässt sich optimieren, d. h., minimieren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Behältnis mit einem Produktfüllungsgrad von 10-80% betrieben wird. Dies hat den Vorteil, dass das zu behandelnde Schüttgut in einem Behältnis intensiv bewegt werden kann, so dass die benötigten Platzwechsel der einzelnen Partikel für eine homogene gleichmäßige Befeuchtung wie auch für den Kontakt mit dem 02/03-Gasgemisch sichergestellt ist. Nur durch den intensiven Austausch von Flüssigkeit, Gas mit dem zu behandelnden Schüttgut lassen sich die Einsatzmengen von Flüssigkeit und Gas minimieren und die Reaktionszeiten zwischen Feststoff und Gas verkürzen.
Bevorzugt wird die Oxidation und/oder Depolymehsation des zu behandelnden Schüttguts in einem chargenweise und/oder kontinuierlich arbeitenden Pflugscharmischer durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass man das zu behandelnde Schüttgut in diesen Maschinen sowohl im Haufwerk, im mechanisch erzeugten Wirbelbett oder im Mischgutring bewegen kann. Sowohl eine homogene gleichmäßige Befeuchtung eines Schüttguts ist in diesen Maschinen möglich, wie auch die Behandlung des Schüttguts mit dem 02/03-Gasgemisch.
Besonders effektiv ist es, wenn man das 02/03-Gasgemisch und die Flüssigkeit, bestehend aus H2O oder einer wässrigen Lösung, im unteren Teil des Behältnisses gleichzeitig oder zeitversetzt in das zu behandelnde Schüttgut einleitet. Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Flüssigkeit wie auch das 02/θ3-Gasgemisch intensiv mit dem zu behandelnden Schüttgut in Kontakt gebracht werden kann. Lokale Konzentrationsverstärkungen lassen sich zuverlässig vermeiden und größere Agglomerationen können ausgeschlossen werden.
Vorteilhafterweise kann das nach der Oxidation und/oder Depolymehsation vorliegende Endprodukt im Behältnis auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet werden. Dies hat den Vorteil, dass für die Erreichung eines gewissen Endproduktes mit einer vorgegebenen Restfeuchte keine weitere Apparatur notwendig ist, um das mit dem 02/03-Gasgemisch behandelte Schüttgut zu trocknen. Ebenfalls kann die Korngrößenverteilung des angestrebten Endprodukts durch die Variation der im Behältnis beweglich gelagerten Mischelemente und/oder durch zusätzlich im Behältnis hoch- tourig rotierende Misch-, Schneid- und/oder Agglomerationselemente eingestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass man Produktvariationen in einem weiten Bereich in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den damit bevorzugt eingesetzten Maschinen erreichen kann. Weitere Vorteile und Anweπdungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung, die eine Verfahrensmöglichkeit beispielsweise beschreibt.
In dem stark schematisierten Verfahrensfließbild ist mit 10 ein Anlagenaufbau zur oxidativen Behandlung von Schüttgütern gezeigt. Das zu behandelnde Schüttgut 11 wird in einen Pflugscharmischer 12 in Pfeilrichtung 13 über den Produkteintragstutzen 14 eingebracht. Der Produktinnenraum des Pflugscharmischers 12 ist von einer Mischerwelle 15 durchsetzt, auf der Mischelemente 16, hier Pflugscharschaufeln, angebracht sind. Die Mischelemente 16 sind auf der Mischerwelle 15 derart angebracht, dass sie ein zu behandelndes Schüttgut 11 im Mischraum vollständig ohne Totraumzonen bewegen können. Die Mischelemente werden über die Mischerwelle 15 in Pfeilrichtung 17 gedreht und tauchen so ständig in das zu behandelnde Schüttgut 1 1 ein, das sich im Pflugscharmischer 12 befindet.
Über die Flüssigkeitszugabe 18 kann das zu behandelnde Schüttgut 11 im Pflugscharmischer 12 befeuchtet werden. Als Flüssigkeitszugabe 18 wird häufig eine Lanze mit einer Düse eingesetzt, die die einzubringende Flüssigkeit versprüht. Die Flüssigkeit wird im vorliegenden Anlagenaufbau in den Bereich von hochtourig drehenden Produktverteilungselemeπten 19 gesprüht, die sicherstellen, dass die zugeführte Flüssigkeit homogen und gleichmäßig ohne Agglomerationsbildung im zu behandelnden Schüttgut 11 verteilt wird. Sowohl die Produktverteilungselemente 19 wie auch die Mischerwelle 15 werden motorisch gegebenenfalls unter Zwischen- ■ Schaltung eines Getriebes angetrieben.
Ein 02/03-Gasgemisch 20 wird in Pfeilrichtung 21 über ein Zugaberohr 22 in das feuchtigkeitsbeladene zu behandelnde Schüttgut 11 eingeführt. Das 02/03-Gasgemisch wird in einem Ozongenerator 23 hergestellt, der beispielsweise von 02- Sauerstoffflaschen gespeist wird. In einem ersten Gaskonzentrationmessgerät 24 wird der Ozongasanteil im 02/03-Gasgemisch bestimmt, so dass eine gezielte Ozonbehandlung des zu behandelnden Schüttgutes 11 im Pflugscharmischer 12 möglich ist. Weiterhin wird der Volumenstrom pro Zeiteinheit erfasst, mit dem das 02/03-Gasgemisch in den Pflugscharmischer 12 einströmt. Das zu behandelnde Schüttgut 11 wird so lange im Pflugscharmischer 12 behandelt, bis die gewünschten Produkt- eigenschaften vorliegen, die mit der 02/θ3-Gasgemischbehandluπg erreicht werden sollen. In einer Abgasleitung, die direkt mit dem Produktiπnenraum des Pflugscharmischers 12 in Verbindung steht, ist ein Druckmessgerät 25 vorgesehen, über das der Prozessdruck im Pflugscharmischer 12 erfasst und gesteuert werden kann. Der Pflugscharmischer 12 ist so ausgelegt, dass er das zu behandelnde Schüttgut 11 im Pflugscharmischer 12 sowohl unter einem erhöhten Druck als auch unter einem erniedrigten Druck, bezogen auf den Umgebuπgsdruck, bewegen, d.h. hier intensiv vermischen kann. Der Pflugscharmischer 12 ist weiterhin so ausgelegt, dass kein Ozon an die Umgebung austreten kann, so lange das zu behandelnde Schüttgut 11 mit dem 02/03-Gasgemisch 20 behandelt wird.
In einer Abgasleitung 26 mit nicht gezeigten Vorrichtungen zur Staubabscheidung, wie Zyklone bzw. Filter wird das ausströmende 02/03-Gasgemisch von einem zweiten Gaskonzentrationmessgerät 27 erfasst. In dem zweiten Gaskoπzentrationmess- gerät 27 wird der im Abgas vorhandene Ozonanteil bestimmt. In einer Reduzierungseinheit von 03-Anteileπ zu 02-Gasanteilen 28 werden die im zweiten Gaskonzentrationmessgerät 27 bestimmten Ozon-Anteile in 02-Anteile reduziert. In einem dritten Gaskonzentrationmessgerät 29 wird nochmals überprüft, ob der nunmehr vorliegende Gasstrom ozonfrei ist. Ist der vorliegende Gasstrom ozonfrei, so kann er in Pfeilrichtung 30 in die Atmosphäre ausströmen. In der Umgebung der Anlage 10 können mehrere 03-Überwachungssensoren angeordnet sein, die erhöhte Ozonwerte in der Umgebung der Anlage erfassen können. Wird eine maximal vorgegebene Konzentration von Ozon in der die Anlage umgebenden Atmosphäre gemessen, so schaltet der Ozongenerator 23 ab, und es wird eine Störungsmeldung angezeigt.
Der Pflugscharmischer 12 wird mit dem zu behandelnden Schüttgut 11 so befüllt, dass ein Freiraum 31 im Pflugscharmischer verbleibt, in den das zu behandelnde Schüttgut bewegt bzw. geschleudert werden kann, damit eine große Partikelbeweglichkeit im Mischraum des Pflugscharmischers 12 möglich ist. Über eine derartige Bewegung wird ein großer Stoffaustausch zwischen Feststoff, Flüssigkeit und Gas sichergestellt. Über einen Temperaturmessfühler 32 kann die Produkttemperatur des zu behandelnden Schüttgutes 11 während der gesamten Behandlungszeit mit dem 0 /θ3-Gasgemisch 20 erfasst werden. Am Pflugscharmischer 12 ist eine Mantelheizung bzw. Mantelkühlung 33 vorgesehen, über die das zu behandelnde Schüttgut 1 1 gekühlt bzw. beheizt werden kann. Ist die gewünschte Oxidation bzw. Depolymerisation des zu behandelnden Schüttgutes 11 abgeschlossen, so kann es über den Produktaustragstutzen 34 in Pfeilrichtung 35 aus dem Pflugscharmischer 12 abgezogen werden. Zuvor kann das behandelte Schüttgut 11 im Pflugscharmischer 12 auf eine gewünschte Restfeuchte getrocknet werden.
Das zu behandelnde Schüttgut 11 kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl chargeπweise wie auch kontinuierlich behandelt werden. Wird ein Schüttgut kontinuierlich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt, so strömt das zu behandelnde Schüttgut einen Ends in den dafür vorgesehenen Pflugscharmischer ein und erlässt den Pflugscharmischer anderen Ends. Das kontinuierlich aus dem Pflugscharmischer ausströmende Schüttgut weist die gewünschten Produkteigenschaften auf und ist in dem dafür vorgesehenen Umfang oxidiert bzw. depolymerisiert. Die Produktzuführungs- und -abführungsorgane für den Pflugscharmischer sind so ausgelegt, dass sie das zu behandelnde Schüttgut ein- und austragen können, ohne dass das im Pflugscharmischer befindliche 02/03- Gasgemisch entweichen kann.
Die oxidative Behandlung von Schüttgütern in einem Behältnis erfolgt dadurch, dass in das Behältnis das zu behandelnde Schüttgut eingebracht wird ,und in dem Behältnis wird das zu behandelnde Schüttgut so weit mit Wasser oder einer wässrigen Lösung befeuchtet, dass es mit einem 02/03-Gasgemisch so behandelt werden kann, dass das angestrebte Endprodukt einen bestimmten pH-Wert oder eine bestimmte Löslichkeit oder eine bestimmte Polarität oder ein bestimmtes Löslichkeitsverhalten und/oder Korngrößenverteilung aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich mit geringsten Mengen von Ozon in einem 02/03-Gasgemisch Schüttgüter sehr effektiv oxidieren, so dass 70-100% der zur Verfügung gestellten Ozon-Anteile umgesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Oxidative Behandlung von Schüttgütern in einem Behältnis und einer mit dem Behältnis verbundenen Aufbereitungsstation, die 02 zu einem Gasgemisch aus 02 und O3 aufbereitet, wobei das in das Behältnis einströmende Gasgemisch mit dem zu behandelnden Schüttgut vermischt wird und das aus dem Behältnis ausströmende Gasgemisch, so weit noch 03-beladen, feststoffgereinigt in einer dem Behältnis πachgeschalteten Einrichtung zu 02 reduziert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das im Behältnis zu behandelnde Schüttgut vor und/oder während der Behandlung mit dem 02/03-Gasgemisch befeuchtet wird, so dass sich eine Schüttgutfeuchte von x < 40% bezogen auf die Gesamtmasse des zu behandelnden Schüttguts einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Schüttgut vor und/oder während der Behandlung mit dem 02/03-Gasgemisch gekühlt oder erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Schüttgut mit Wasser oder einer wässrigen Lösung, wie beispielsweise Essigsäure oder Natronlauge, befeuchtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass natürliche Stoffanteile des zu behandelnden Schüttguts und/oder das. zu behandelnde Schüttgut selbst oxidiert und/oder depolymerisiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Schüttgut im Behältnis unter einem Druck von p > 1 bar mit dem 02/03-Gasgemisch vermischt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation und/oder Depolymehsation des zu behandelnden Schüttguts gesteuert und/oder geregelt wird, indem der in das Behältnis ein- und ausströmende 03-Anteil im Gasgemisch kontinuierlich oder in bestimmten Zeitintervalleπ ermittelt wird.
/
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der 02/03-Gasgemischbehandlung im Schüttgut erzielten Produkteigenschaften über die Erfassung der Schüttgutfeuchte gesteuert und/oder geregelt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ozon-Konzentration im in das Behältnis einströmenden O2/O3 Gasgemisch und/oder die Verweildauer des 02/03-Gasgemisches im Behältnis variiert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis mit einem Produktfüllungsgrad von 10-80% betrieben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation und/oder Depolymerisation des zu behandelnden Schüttguts in einem chargenweise oder kontinuierlich arbeitenden Pflugscharmischer durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -10, dadurch gekennzeichnet, dass das 02/θ3-Gasgemisch und die Flüssigkeit bestehend aus H 0 oder einer wässrigen Lösung gleichzeitig und/oder zeitversetzt im unteren Teil des Behältnisses in das zu behandelnde Schüttgut eingebracht werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Oxidation und/oder Depolymerisation vorliegende Endprodukt im Behältnis auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -12, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrößenverteilung des angestrebten Endprodukts durch die Variation der im Behältnis beweglich gelagerten Mischelemente und/oder durch zusätzlich im Behältnis hochtourig rotierende Misch-, Schneid- und/oder Agglomerationselemente eingestellt wird.
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