Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen/Reinigen von Granulaten aus Schlacken sowie Rost-/Kesselaschen aus der thermischen Abfallverwertung, bei welchem Verfahren das Granulat in eine Prozessflüssigkeit gegeben und darin mit Ultraschall beaufschlagt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung die Reinigung von Schlacke aus Hausmüllverbrennungsanlagen, sogenannte HMVA-Schlacken, oder Hausmüllverbrennungsaschen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Lösen von Salzablagerungen, Metall-/Schwermetallverbindungen sowie Halbmetalle wie Antimon und deren chemischen Verbindungen, die im weiteren Text als umweltschädliche Ablagerungen oder Anhaftungen bezeichnet werden, an Schlackegranulaten. Insbesondere sollen Salze wie Chloride und Sulfate gelöst und entfernt werden, die sich in den Poren und zerklüfteten Oberflächen der Granulatkörner befinden und durch herkömmliche Waschmethoden nicht oder nur unzulänglich entfernt werden können. Das Granulat kann eine beliebige Körnung aufweisen. Insbesondere soll jedoch ein Granulat mit der Körnung 0,25/12,5 mm oder 0,5/4,0 mm von den umweltschädlichen Ablagerungen/Anhaftungen befreit werden. Es wird im Folgenden überwiegend von Schlackegranulat oder Granulat gesprochen, ohne dass damit eine Beschränkung verbunden sein soll. Bei der thermischen Verwertung von Hausmüll entstehen als Rückstände in großen Mengen Rost- und Kesselaschen, die entsorgt werden müssen. Diese Rost-/Kesselaschen enthalten neben Mineralien auch Metalle, Steine oder Glas, andere nicht verbrannte oder nicht brennbare Rückstände sowie Schadstoffe, die eine einfache Deponierung nicht erlauben und möglich machen. Auch eine anderweitige Verwendung der Rost-/Kesselaschen, beispielsweise als Füll- oder Baustoffe in der Bauindustrie ist wegen der enthaltenen Schadstoffe nicht ohne weiteres oder gar nicht möglich. Gleichwohl wäre eine Verwendung der aufbereiteten Rost-/Kesselaschen, hier auch als Schlacke bezeichnet, als Füllstoff oder Fundament oder Unterbaustoff in der Bauindustrie wünschenswert, da auf diese Weise die Schlacke wie ein mineralischer Baustoff gehandelt werden kann. Dadurch kann auf eine Deponierung sowie auf den Abbau der ansonsten erforderlichen Rohstoffe, wie Kies, Naturstein und Sand für eine derartige Verwendung verzichtet werden.

Damit ein Granulat als Baustoff, beispielsweise im Straßenbau, verwendet werden kann, muss es in Bezug auf bestimmte Schadstoffe vorgegebene Grenzwerte einhalten. Diese sind für Deutschland z. B. in den Technischen Regeln der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (TR-LAGA Boden) festgelegt. Je nach Schadstoffgehalt werden die Schlacken in bestimmte Zuordnungswerte Z0, ZI, Z2, Z3 und höher eigeteilt. Schlacken mit einem Zuordnungswert Z0 können in jeder Weise verwendet werden. Der Zuordnungswert ZI erlaubt eine Verwendung als Baustoff ohne weitere technische Hilfseinrichtungen. Bei dem Zuordnungswert von ZI wird bei der TR LAGA Boden unterschieden zwischen dem Wert Zl.l und ZI.2. Bei einem Zuordnungswert von Z2 müssen Abdichtungsmaßnahmen getroffen werden, um Auswaschungen von Schadstoffen aus der Schlacke und dadurch eine Kontamination des Bodens oder des Grundwassers zu verhindern. Für die Bauindustrie sind daher Schlackegranulate mit einem Zuordnungswert ZI von großer Bedeutung. Neben der TR-LAGA werden HMVA-Schlacken auch nach den Regelwerken der TL-Gestein StB (Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau) zugeordnet. Hier unterscheidet man zwischen einer Schlacke nach HMVA-1 nach TL-Gestein StB, diese erlaubt deutlich geringere Schadstoffgehalte, und einer Schlacke nach HMVA-2 nach TL-Gestein StB.

Aus der zerkleinerten Schlacke können Metalle mit bekannten Maßnahmen relativ gut entfernt werden. Probleme bereitet allerdings die Oberflächenstruktur der einzelnen Schlackekörner, die offenporig und zerklüftet ist. In diesen Poren lagern sich bevorzugt die umweltschädlichen Substanzen und insbesondere Chloride und Sulfate ab, die somit durch einfache Waschvorgänge nicht entfernt werden können. Chloride und Sulfate sind aber in der Schlacke aus Hausmüllverbrennungsanlagen in relativ großen Mengen enthalten, die weit über den Grenzwerten für den Zuordnungswert ZI oder Z2 der TR-LAGA liegen. Dies führt aber auch bei der Einhaltung der Grenzwerte für andere Schadstoffe zu einer Zuordnungszahl größer als Z2, so dass auch eine eingeschränkte Verwertung als Baustoff nicht mehr möglich ist.

So liegt der Grenzwert der TR-LAGA (Stand 11/2003) für Chlorid für den Zuordnungswert Zl.l bei 20 mg/1, für den Zuordnungswert ZI.2 bei 40 mg/1 und für den Zuordnungswert Z2 bei 150 mg/1. Der Grenzwert für Sulfat liegt für den Zuordnungswert Zl.l bei 150 mg/1, für den Zuordnungswert ZI.2 bei 300 mg/1 und für den Zuordnungswert Z2 bei 600 mg/1. Bei einer Eluatbestimmung der Schlacke aus typischen Hausmüllverbrennungsanlagen ohne Behandlung liegen die gemessenen Werte für Chlorid in der Größenordnung von 590 mg/1 und für Sulfat bei 640 mg/1, also weit über den Grenzwerten. Die Mengenangabe Liter bezieht sich hier auf das Eluat gemäß DIN EN ISO 10304-1/-2 D19/20. In verschiedenen Ländern können unterschiedliche und andere Bestimmungen maßgeblich sein.

Durch herkömmliches Waschen des Schlackegranulats können diese Eluatwerte auf etwa 130 mg/1 für Chlorid und etwa 320 mg/1 für Sulfat gesenkt werden. Aber auch diese Werte erlauben noch keine Klassifizierung in den Zuordnungswert ZI.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Schlacken der eingangs geschilderten Art ist aus der WO 2018/138169 Al bekannt. Hier ist die Anordnung so getroffen, dass das zu reinigende Granulat diskontinuierlich in Behandlungskörben in ein Wasserbad eingetaucht wird, in dem das Granulat mit Ultraschall mittels Tauchschwinger beaufschlagt wird. Der Wechsel des gereinigten Granulats ist relativ aufwändig. Auch hat sich gezeigt, dass die Effektivität der Ultraschallbehandlung durch die Gitterstruktur der Behandlungskörbe und der zu durchdringenden Tiefe der Granulatschüttung negativ beeinflusst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Waschen/Reinigen von Schlackegranulaten zu schaffen, mit dem beziehungsweise der die anhaftenden umweltschädlichen Substanzen effektiver entfernt werden können. Insbesondere sollen dadurch die Gehalte von Chlorid und Sulfat so gesenkt werden, dass der Zuordnungswert ZI gemäß der TR-LAGA eingehalten wird.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass sich die Prozessflüssigkeit in einem aufrechten Reinigungskanal mit einem oberen Zuführ-Ende und einem unteren Abführ-Ende befindet, dass das Granulat von dem Zuführ-Ende in den Reinigungskanal eingeführt wird und sich aufgrund der Schwerkraft nach unten in Richtung auf das Abführ-Ende bewegt und während der Sinkbewegung mit Ultraschall beaufschlagt wird. Dies hat den Vorteil, dass jedes einzelne Schlacke- oder Aschekorn sich frei in der Flüssigkeit bewegt und somit ohne Beeinträchtigung mit Ultraschall beaufschlagt werden kann. Aufgrund der unregelmäßigen Struktur eines Korns ist es dabei unvermeidbar, dass sich das Korn dreht. Dies ist hier von Vorteil, da dann das Korn von allen Seiten mit Ultraschall beaufschlagt wird. Eine gute Reinigung wird bewirkt.

Die Reinigung hängt auch von der Verweilzeit eines Korns in dem Reinigungskanal ab. Je länger die Verweilzeit desto besser werden die Verunreinigungen von dem Korn gelöst. Gibt man das Schlackegranulat in den Reinigungskanal mit stehender Prozessflüssigkeit, wird die Verweilzeit unter anderem von der Höhe des Reinigungskanals bestimmt. Für eine hinreichende Verweilzeit müsste daher der Reinigungskanal relativ lang sein, wodurch die Reinigungsvorrichtung relativ hoch bauen müsste. Dies ist jedoch unpraktisch. Auch müssten eine große Vielzahl von Ultraschallgeneratoren entlang dem Kanal vorgesehen werden. Dies wäre mit hohen Investitionskosten verbunden.

Es ist daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Reinigungskanal von der Prozessflüssigkeit von unten nach oben durchströmt wird, und die aus dem Zuführ-Ende austretende Flüssigkeit über einen Überlauf abgezogen wird. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln bewirkt, dass die Sinkgeschwindigkeit eines Korns verlangsamt und die Verweilzeit somit erhöht wird. Der Reinigungskanal kann daher relativ niedrig bauen. Es kann vorgesehen werden, dass die Prozessflüssigkeit während der Behandlung eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit besitzt. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Prozessflüssigkeit im Reinigungskanal so gewählt wird, dass das zu reinigende Granulat in dem Reinigungskanal verweilt und nicht aus dem Zuführ-Ende in den Überlauf gefördert wird. Hierdurch wird erreicht, dass das Schlackegranulat in dem Reinigungskanal verbleibt und die Partikel nahezu in der Schwebe gehalten und nicht ungereinigt ausgetragen werden. Eine gute Beaufschlagung mit Ultraschall ist damit möglich.

Durch die Strömung der Prozessflüssigkeit entgegen der Sinkrichtung der Partikel werden zudem die in der Schlacke vorhandenen Leichtstoffe in Richtung des Zuführ-Endes bewegt, während das Schlackegranulat im Reinigungskanal verbleibt. Die Leichtstoffe können dann im Überlauf mit bekannten Mitteln von der Prozessflüssigkeit getrennt und beispielsweise abgeschöpft werden. Auch kann ein Sieb im oder hinter dem Überlauf die Leichtstoffe abtrennen.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Prozessflüssigkeit hängt ab von der Dichte und der Größe der Granulatpartikel. Um erreichen zu können, dass bei einer Strömungs geschwindigkeit das zugeführte Granulat sicher im Reinigungskanal verbleibt und nur verlangsamt absinkt, ist es zweckmäßig, wenn das zu reinigende Granulat vor der Zuführung in den Reinigungskanal in relativ engen Grenzen klassiert wird.

Es ist daher günstig, wenn das zu reinigende Granulat mit einer Körnung 0,25/12,5 mm in fünf Fraktionen A - E mit folgenden Größen unterteilt wird: A: 0,25 1.50 mm B: 1,50 3,00 mm C: 3,00 5,00 mm D: 5,00 8,00 mm E: 8,00 12.50 mm

Dann kann jeder Fraktion eine Strömungsgeschwindigkeit so zugeordnet werden, dass die einzelnen Partikel die gewünschte Verweilzeit im Reinigungskanal aufweisen. Die Klassierung ist mit bekannten Mitteln ohne großen Aufwand möglich. Es können selbstverständlich auch andere Korngrenzen festgelegt werden.

Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn das Granulat diskontinuierlich zugeführt wird. Dann kann eine vorbestimmte Behandlungsdauer für das Schlackegranulat gut eingestellt werden. Dann kann nach einer vorbestimmbaren Behandlungsdauer im Bereich des Abführ-Endes angesammelte Granulat abgeführt werden. Die diskontinuierliche Verfahrensweise erlaubt zudem, dass das Zuführ-Ende nach einer vorbestimmten Zeit, in der die Leichtstoffe ausgespült worden sind, durch ein Sieb verschlossen wird, dessen Maschenweite kleiner ist als das kleinste Partikel. Dann kann die Strömungsgeschwindigkeit auch so gewählt werden, dass alle Partikel einer Fraktion wieder nach oben in Richtung auf das Zuführ-Ende gespült werden können, ohne durch den Überlauf ausgetragen zu werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Prozessflüssigkeit während der Behandlung mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten durch den Reinigungskanal bewegt wird. Dann ist es günstig, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten so gewählt sind, dass die höhere Strömungsgeschwindigkeit ausreicht, um das im Bereich des Abführ-Endes befindliche Granulat wieder in Richtung auf das Zuführ-Ende zu fördern. Hierdurch kann erreicht werden, dass die schneller sinkenden Partikel einer Fraktion wieder in den Reinigungskanal zurückgefördert werden, ohne dass ein zu hoher Austrag aus dem Überlauf erfolgt.

Hier wird der Vorteil der Erfindung besonders deutlich. In einem Reinigungskanal mit stehender Prozessflüssigkeit wird die Verweilzeit der Granulatkörner in dem mit Ultraschall beaufschlagten Bereich durch die Sinkgeschwindigkeit und demnach insbesondere durch die Dichte, die Größe und die Oberflächenbeschaffenheit des einzelnen Granulatkorns bestimmt. Dies würde dazu führen, dass die schneller sinkenden Granulatkörner, also in der Regel die größeren Körner, sich nur eine relativ kurze Zeit in der Beaufschlagungszone befinden und somit eventuell nicht ausreichend lange mit Ultraschall beaufschlagt werden, um die Schadstoffe von der Oberfläche zu lösen. Die kleineren und somit langsamer sinkenden Granulatkörner werden hingegen länger mit Ultraschall beaufschlagt und somit besser gereinigt.

Sofern sichergestellt werden muss, dass auch die größeren und somit die schneller sinkenden Granulatkörner ausreichend gereinigt werden, ist demnach ein entsprechend hoher Reinigungskanal erforderlich, damit diese Körner auch ausreichend lange mit Ultraschall beaufschlagt werden können. Dies ist jedoch mit einem erhöhten apparativen Aufwand und vor allem mit einer sehr hohen Bauweise verbunden .

Wird jedoch in dem Reinigungskanal eine Strömung nach oben entgegen der Sinkrichtung erzeugt, kann die Sinkgeschwindigkeit der einzelnen Granulatkörner gebremst werden. Die größeren Körner befinden sich dann ausreichend lange in der Beaufschlagungszone und werden gut gereinigt. Dass die kleineren Granulat körner länger in dem Reininungskanal verweilen, ist für die Reinigung unproblematisch. Auch bilden die kleineren Granulatkörner innerhalb einer Fraktion den größeren Anteil mit einer größeren Oberfläche, so dass eine längere Verweilzeit sich günstig auf den Reinigungs- oder Ablöseeffekt auswirkt.

Es ist daher gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zu Beginn eines Reinigungszyklus einer Charge einer Granulatfraktion in dem Reinigungskanal eine nach oben gerichtete Strömung der Prozessflüssigkeit erzeugt wird, die kleiner ist als die Sinkgeschwindigkeit des am langsamsten sinkenden Granulatkorns der zu reinigenden Kornfraktion. Dies erlaubt nach der Zugabe der zu reinigenden Charge zunächst ein schnelles Abtrennen und Austragen der Leichtstoffe. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass das Granulat nicht wieder aus dem Zuführ-Ende herausgespült wird. Sobald die Charge vollständig in den Reinigungskanal hineingegeben worden ist und die Leichtstoffe zum größten Teil ausgeschwemmt sind, kann das Zuführ-Ende durch ein Sieb verschlossen werden, dessen Maschenweite kleiner ist als das kleinste Korn der zu reinigenden Granulatfraktion.

Die Granulatkörner weisen aufgrund ihrer Größe und Beschaffenheit unterschiedliche und insbesondere nicht vorhersehbare Sinkgeschwindigkeiten auf. Sie werden daher nach unterschiedlicher Sinkdauer am Ausführende ankommen. Es kann ein Sieb vorgesehen werden, durch das verhindert wird, dass die zuerst ankommenden Granulatkörner ohne weitere Behandlung den Reinigungsbereich oder Reinigungskanal verlassen. Sobald die ersten größeren und somit schneller sinkenden Granulatkörner am Abführ-Ende ankommen, kann die Pumpleistung der Förderpumpe für die Prozessflüssigkeit erhöht werden derart, dass eine größere Strömungsgeschwindigkeit entgegen der Sinkrichtung im Reinigungskanal vorliegt. Die Pumpenleistung kann so erhöht und eingestellt werden, dass die größeren und am Abführ- Ende zuerst angekommenen Granulatkörner wieder zurück in den Reinigungskanal gefördert werden. Dadurch wird deren Verweilzeit in der Beaufschlagungszone ohne weitere bauliche Maßnahmen erhöht.

Aufgrund des chargenweisen Betriebs befinden sich im Bereich des Zuführ-Endes keine Granulatkörner mehr, wenn am Abführ-Ende die ersten Granulatkörner ankommen. Es kann auch vorgesehen werden, dass die höhere Strömungsgeschwindigkeit solange aufrechterhalten wird, bis Granulatkörner wieder am Zuführ-Ende ankommen. Dann wird die Pumpleistung reduziert, so dass die oberen Granulatkörner wieder herabsinken. Damit kann eine Ultraschallbeaufschlagung aller Granulatkörner für eine vorgebbare Verweilzeit auch in einem relativ kurzen beziehungsweise niedrigen Reinigungskanal sichergestellt werden. Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit werden die kleineren und somit langsamer sinkenden Granulatkörner schneller nach oben in Richtung auf das Zuführ-Ende bewegt. Hier verhindert das Sieb einen Austrag dieser Granulatkörner aus dem Reinigungskanal.

Hier wird der Vorteil einer nach oben gerichteten und pulsierenden Strömungsgeschwindigkeit im Reinigungskanal deutlich, da dadurch die kleineren Granulatkörner sich nicht am oberen Sieb sammeln werden. Vielmehr werden sie sich nach dem Abschalten der Pumpe oder nach der Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit wieder langsam nach unten durch den Reinigungskanal bewegen, wo sie mit Ultraschall beaufschlagt werden. Das Problem bei einer solchen Verfahrensweise ist darin zu sehen, dass die Sinkgeschwindigkeiten der einzelnen Granulatkörner einer Granulatfraktion nicht oder nur ungenau vorher bestimmt werden können. Dies liegt insbesondere an den unterschiedlichen Dichten und den unterschiedlichen Oberflächenstrukturen der einzelnen Granulatkörner . Es ist daher gemäß der Erfindung vorgesehen, dass am unteren Ende des Reinigungskanals und vor dem Abführ-Ende Erfassungsmittel vorhanden sind, die das Vorhandensein wenigstens der größeren Granulatkörner oder das Ankommen der am schnellsten sinkenden Granulatkörner erfassen. Sobald das erste Granulatkorn erfasst worden ist, liegen die maßgeblichen Parameter für die Behandlung dieser Charge fest. Die anderen Granulatkörner sinken nämlich langsamer und befinden sich demnach noch in der Beaufschlagungszone des Reinigungskanal auf dem Weg nach unten in Richtung auf das Abführ-Ende.

Die Strömungsgeschwindigkeit wird solange erhöht, bis diese Granulatkörner sich wieder nach oben bewegen. Diese Strömungsgeschwindigkeit kann beibehalten werden, oder sie wird weiter erhöht. Nach einer vorbestimmten Zeit wird die Strömungsgeschwindigkeit wieder reduziert, so dass diese Granulatkörner beginnen, sich wieder abzusetzen. Der Vorgang wird wiederholt, bis die vorbestimmte Verweilzeit für diese schneller sinkenden Granulatkörner erreicht worden ist. Dann sind auch alle anderen Granulatkörner ausreichend lange mit Ultraschall beaufschlagt worden. Anschließend wird das gereinigte Granulat am Abführ-Ende abgezogen, und die nächste Charge kann zugeführt werden.

Durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit werden auch die langsamer sinkenden Granulatkörner nach oben mitgerissen und sammeln sich am oberen Begrenzungssieb und befinden sich dann außerhalb der Beaufschlagungszone. Es ist daher zweckmäßig, wenn wenigstens ein weiteres Erfassungsmittel vorhanden ist, das das Vorhandensein wenigstens eines Granulatkorns erfasst und das im Reinigungskanal oberhalb des ersten Erfassungsmittels und unterhalb des oberen Begrenzungssiebs angeordnet ist.

Sobald ein Granulatkorn oder ein Granulatkorn bestimmter Größe wieder am Zuführ-Ende angekommen ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit wieder reduziert, so dass alle Granulatkörner wieder absinken können. Dadurch wird gewährleistet, dass sich alle oder nahezu alle Granulatkörner im Bereich der Ultraschallbeaufschlagung befinden. Das Reinigungsergebnis wird somit optimiert. Es ist bei einer solchen Verfahrensführung zweckmäßig, wenn die Ultraschallbeaufschlagung auch bei der Aufwärtsbewegung der Granulatkörner erfolgt. Die Ultraschallbeaufschlagung kann somit solange auf das eingeführte Granulat einwirken, solange sich das Granulat im Reinigungskanal befinden.

Die Erfassungsmittel können optisch wirken oder mit Ultraschall arbeiten. Optische Mittel haben den Nachteil, dass die Prozessflüssigkeit im Zuge des Betriebs relativ trübe ist oder wird. Gleichwohl kann ein Sichtfenster im Bereich des Abführ-Endes oder Zuführ-Endes zweckmäßig sein.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst einen Reinigungskanal und wenigstens einen Ultraschallgenerator, der den Reinigungskanal und die darin befindliche Prozessflüssigkeit und das darin befindliche Granulat mit Ultraschall beaufschlagt. Es wird vorgeschlagen, dass der Reinigungskanal sich in seiner Längserstreckung von einem oberen Zuführ-Ende zu einem unteren Abführ-Ende erstreckt, dass Ultraschallgeneratoren entlang der Längserstreckung des Reinigungskanals angeordnet sind, dass das Abführ-Ende mit einer Zuleitung für eine Prozessflüssigkeit verbunden ist, so dass die zugeführte Prozessflüssigkeit von unten nach oben strömt, und dass das Zuführ-Ende mit einem Überlauf verbunden ist, um die dort aus dem Reinigungskanal austretende Prozessflüssigkeit abzuführen. Der somit aufrechte oder vertikal ausgerichtete Reinigungskanal ist von allen Seiten gut zugänglich, so dass die Ultraschallgeneratoren gut an den Begrenzungswänden des Reinigungskanals angeordnet werden können oder diese bilden.

Die vertikale Ausrichtung des Reinigungskanals hat zudem den Vorteil, dass die Granulatkörner während der Sedimentation nicht oder nur wenig in Kontakt mit den Seitenwänden des Reinigungskanals kommen. Die Granulatkörner können sich dann während der Ultraschall beaufschlagung frei drehen und der Verschleiß der inneren Oberflächen des Reinigungskanal wird minimiert.

Es kann vorgesehen werden, dass der Strömungskanal im Querschnitt kreisrund ausgebildet ist, und dass Ultraschallgeneratoren entlang dem Umfang des Strömungskanals angeordnet sind. Die Wirkfläche eines einzelnen Ultraschallgenerators ist dann relativ klein, und der Abstand zu den Partikeln kann relativ groß in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Rohres sein.

Es ist daher zweckmäßig, wenn der Reinigungskanal im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und wenigstens zwei parallel zueinander und entlang der Strömungsrichtung verlaufende Flachseiten aufweist, und dass die Ultraschallgeneratoren entlang den Flachseiten angeordnet sind. Die Ultraschallgeneratoren können dann als Plattenschwingelemente ausgebildet sein. Durch diese Ausbildung des Reinigungskanals ist es möglich, die Prozessflüssigkeit in einem schmalen Kanal zu führen, so dass der Abstand der einzelnen Partikel zu den Ultraschallgeneratoren relativ gering gehalten werden kann. Er kann beispielsweise 10 mm bis 40 mm betragen. Die Leistungsdichte in Watt pro Liter Prozessflüssigkeit wird dadurch erhöht, und jedes Partikel kann gut mit Ultraschall beaufschlagt werden. Es kann dabei vorgesehen werden, dass die Schallabgabeflächen der Ultraschallgeneratoren zumindest teilweise die Flachseiten des Reinigungskanals bilden.

Für die Ultraschallreinigung ist die Leistungsdichte ein Maß für die Effektivität. Die Leistungsdichte gibt an, welche Ultraschallleistung pro Volumeneinheit mit einem Ultraschallgenerator erzeugt werden kann. Bei einem Rohrreaktor mit einem im Querschnitt kreisrunden Reinigungskanal und den derzeit bekannten Ultraschall generatoren mit einer Leistung von 1.000 W wird in einem 2 "-Reinigungsrohr (Durchmesser = 5,08 cm) eine Leistungsdichte von etwa 500 W/1 erreicht. Bei einem 3"- Reinigungsrohr (Durchmesser = 7,62 cm) und einer Ultraschallleistung von 2.000 W je Ultraschallgenerator beträgt die Leistungsdichte etwa 450 W/1.

Bei einem rechteckigen Reinigungskanal und einem plattenförmigen Ultraschallgenerator mit einer Schallabgabefläche von 565 mm x 355 mm und einer Leistung von 2.000 W beträgt die Leistungsdichte bei zwei gegenüberliegenden Ultraschallgeneratoren und einen Abstand von 20 mm bereits etwa 1.000 W/1. Dies erlaubt eine kürzere Verweilzeit des Granulats im Reinigungskanal.

Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Flachseite mit dem Ultraschallgenerator oder den Ultraschallgeneratoren in Richtung auf die gegenüberliegende Flachseite hin- und her bewegbar ist, und dass die Schmalseiten des Reinigungskanals senkrecht zu den Flachseiten mit elastischen Dichtungen mit diesen verbunden sind oder durch elastischen Dichtungen gebildet werden. Hierdurch kann die Vorrichtung gut an unterschiedliche Bedingungen und unterschiedliche Leistungsdichten angepasst werden.

Es kann vorgesehen werden, dass oberhalb der Zuleitung für die Prozessflüssigkeit ein Sieb vorhanden ist, dessen Maschenweite kleiner ist als der kleinste Durchmesser der Granulatpartikel. Damit wird verhindert, dass schneller absinkende Granulatpartikel durch die Zuleitung in die Pumpe für die Prozessflüssigkeit gelangen und die Pumpe beschädigen .

Für den diskontinuierlichen Betrieb ist es zweckmäßig, wenn die Zuleitung und das Sieb hin- und her bewegbar an dem Abführ-Ende gehalten ist, um das Abführ-Ende freizugeben oder zu verschließen, und dass unterhalb des Abführ-Endes eine Auffangeinrichtung für das auf dem Sieb liegende Granulat vorhanden ist. Auch kann der Reinigungskanal oberhalb des Abführ-Endes durch einen Schieber oder ein Ventil verschließbar sein. Dadurch wird bei einem Wechsel des Granulats nicht die gesamte Flüssigkeit aus dem Reinigungskanal entfernt.

Auch ist es zweckmäßig, zumindest oberhalb des Abführ-Endes ein Sichtfenster oder Erfassungsmittel vorzusehen, die das Vorhandensein eines Granulat korns erfassen können. Ein solches Sichtfenster oder solche Erfassungsmittel können auch unterhalb des Zuführ-Endes vorhanden sein. Dadurch lässt sich das Sedimentationsverhalten des zugeführten Granulats beobachten und kontrollieren, so dass die Pumpe für die Erzeugung der Strömung der Prozessflüssigkeit entgegen der Sinkrichtung entsprechend gesteuert werden kann. Insbesondere kann die Steuerung derart erfolgen, dass sich die Granulatkörner überwiegend in der mit Ultraschall beaufschlagten Zone des Reinigungskanal befinden. Dadurch wird eine gute Reinigung des Granulats erreicht, da alle Granulatkörner zuverlässig für die vorbestimmte Verweilzeit im Reinigungskanal verbleiben und dort mit Ultraschall beaufschlagt werden.

Es ist daher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in Sinkrichtung hinter dem Reinigungskanal und vor dem Abführ-Ende und/oder in Sinkrichtung vor dem Reinigungskanal und hinter dem Zuführ-Ende ein Sichtfenster und/oder ein Erfassungsmittel vorhanden sind, um das Vorhandensein oder das Ankommen eines Granulatkorns im beziehungsweise am Abführ-Ende oder im beziehungsweise am Zuführ-Ende zu erfassen. Dadurch lässt sich das Sedimentationsverhalten der behandelten Granulatfraktion erfassen. Insbesondere kann das am schnellsten sinkende Granulatkorn erfasst werden, so dass die Pumpenleistung entsprechend gesteuert werden kann, um die Granulatkörner in dem Reinigungskanal in der Beaufschlagungszone der Ultraschallgeneratoren zu halten.

Es kann weiterhin vorgesehen werden, dass der Überlauf in ein Trommelsieb mündet, in dem die aufschwimmenden Schweb- oder Leichtstoffe von der Prozessflüssigkeit getrennt werden. Ein Trommelsieb ist sehr effektiv in der Abtrennung von solchen Leichtstoffen, und es ist möglich, mehrere Reinigungsvorrichtungen mit einem gemeinsamen Trommelsieb zu verbinden, wodurch bei höherem Durchsatz aufgrund mehrere parallel arbeitender Reinigungsvorrichtungen der maschinelle Aufwand gering gehalten wird. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2a die Vorrichtung während der Reinigung,

Fig. 2b die Vorrichtung während der Entleerung,

Fig. 3 die Draufsicht auf den Reinigungskanal,

Fig. 4a die Ansicht der Aufgabeeinrichtung zu Beginn der Reinigung und

Fig. 4b die Ansicht der Aufgabeeinrichtung während der Reinigung.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Reinigen von Schlackegranulat umfasst eine aufrechte Reinigungskammer 11, in der ein aufrechter und vertikaler Reinigungskanal 12 ausgebildet ist. Der Reinigungskanal 12 wird an seinem oberen Ende durch ein Einführende 13 und an seinem unteren Ende durch ein Abführ-Ende 14 begrenzt. Im Reinigungsbetrieb ist der Reinigungskanal 12 mit einer Prozessflüssigkeit gefüllt. Die Prozessflüssigkeit kann Wasser sein.

Oberhalb des Einführendes ist ein Aufgabeeinrichtung 15 vorhanden, durch die das zu reinigende Granulat in den Reinigungskanal 12 eingefüllt werden kann. Das Granulat wird durch ein Schlackegranulat einer bestimmten Kornfraktion gebildet. Aufgrund des höheren spezifischen Gewichts der Partikel als die Prozessflüssigkeit sinken die einzelnen Granulatpartikel 16 aufgrund der Schwerkraft vom Einführende 13 zum Abführ-Ende 14. Das Abführ-Ende 14 ist durch einen Schieber 17 verschlossen. Unterhalb des Schiebers 17 ist ein Auffangbehälter 18 vorhanden. Durch Öffnen des Schiebers 17 gelangen die darauf befindlichen Granulatpartikel 16 und die Prozessflüssigkeit in den Auffangbehälter 18.

Der Auffangbehälter 18 ist an seinem unteren Ende ebenfalls mit einem Schieber 19 verschlossen. Beim Öffnen desselben fällt das Granulat auf ein Sieb 20, durch das es von der Prozessflüssigkeit getrennt wird. Das Granulat wird abgezogen. Die Prozessflüssigkeit wird in einem Auffangbehälter 21 aufgefangen und über eine Pumpe 22 einem Vorratsbehälter 23 für die Prozessflüssigkeit zugeführt.

Der Vorratsbehälter 23 kann mit frischer Prozessflüssigkeit 24 aufgefüllt werden. Von dem Vorratsbehälter 23 gelangt die Prozessflüssigkeit mit einer Pumpe 25 von unten durch ein Rohr 26 in das Abführ-Ende 14 und somit in den Reinigungskanal 12. Es entsteht eine Strömung der Prozessflüssigkeit in Richtung des Pfeils 27 entgegen der Sinkrichtung der Granulatpartikel 16 im Reinigungskanal 12. Die Sinkgeschwindigkeit der Granulatpartikel 16 im Reinigungskanal 12 ist durch die Strömungsgeschwindigkeit der Prozessflüssigkeit im Reinigungskanal beinflussbar.

Durch die Aufwärtsströmung der Reinigungsflüssigkeit im Reinigungskanal 12 werden die mit dem Granulat eingefüllten Leichtstoffe vom absinkenden Granulat abgetrennt und nach oben zum Einführende 13 transportiert. Die Aufgabeeinrichtung 15 weist einen Überlauf 28 auf, so dass die auf der Oberfläche aufschwimmenden Leichtstoffe mit der überlaufenden Prozessflüssigkeit ausgetragen werden können. Der Überlauf 28 mündet auf einem Sieb 29, durch das die Leichtstoffe von der Prozessflüssigkeit getrennt werden. Die überlaufende Prozessflüssigkeit gelangt über einen Auffangbehälter 30 unterhalb des Siebs 29 in den Vorratsbehälter 23.

Der Reinigungskanal 12 ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel als ein im wesentlichen rechteckiger Spalt ausgebildet. Der Spalt wird von zwei sich gegenüberliegenden Flachseiten 31 begrenzt und weist eine relativ geringe Weite auf, die beispielsweise, je nach Korngröße des Granulates, nur 10 mm bis 30 mm beträgt. An den Flachseiten 31 befindet sich gegenüberliegend plattenförmige Ultraschallgeneratoren 32, 33, deren zugewandte Abstrahlflächen auf den Spalt 12 gerichtet sind. Der Spalt wird demnach in der Draufsicht gemäß Figur 3 von zwei Ultraschallgeneratoren 32, 33 und von zwei Schmalseiten begrenzt.

Die plattenförmigen Ultraschallgeneratoren 32, 33 können beispielsweise eine Abstrahlfläche von 565 mm x 365 mm aufweisen und sich über die gesamte Breite des Reinigungskanals 12 erstrecken. Je nach Höhe des Reinigungskanals 12 sind mehrere Ultraschallgeneratoren 32, 33 übereinander angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils drei Ultraschallgeneratoren 32, 33 übereinander angeordnet.

Die Leistung eines Ultraschallgenerators 32, 33 kann beispielsweise 2.000 W betragen. Solche Ultraschall generatoren sind allgemein bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Die Leistungsdichte, die maßgebend für die Reinigung des Granulats ist, hängt insbesondere von der Weite des Spalts des Reinigungskanals 12 ab. Für eine Veränderung der Leistungsdichte in der Prozessflüssigkeit kann der Abstand der Flachseiten 31 und somit der Abstrahlflächen der Ultraschallgeneratoren 32, 33 verändert werden. Dazu sind der oder die Ultraschallgeneratoren 32 auf der einen Seite des Reinigungskanals 12 quer zum Spalt in Richtung des Pfeils 34 an einer Traverse 35 hin- und her beweglich angeordnet. Die Schmalseiten können durch eine elastische Seitenwand 36 oder durch eine aufblasbare Schlauchdichtung 37 gebildet werden. In jedem Fall wird ein abgedichteter Reinigungskanal 12 gebildet, dessen Weite beispielsweise in einem Bereich von 10 mm bis 30 mm verändert werden kann. Dadurch kann die Leistungsdichte in W/1 an das zu reinigende Granulat angepasst werden.

Die Reinigungsflüssigkeit wird über die Pumpe 25 aus dem Vorratsbehälter 23 durch das Rohr 26 in den Reinigungskanal 12 gefördert. Im Einzelnen ist die Anordnung hier so getroffen, dass sich das Rohr unterhalb des Abführ-Endes 14 des Reinigungskanals befindet und an einem Sieb 38 befestigt ist, das sich über die Rohrmündung erstreckt. Dadurch wird verhindert, dass absinkende Partikel zu der Pumpe 25 gelangen und diese beschädigen. Das Sieb 38 ist abklappbar unterhalb des Abführ-Endes 14 gelagert.

Während des Betriebs gemäß Figur 2a wird das zu reinigende Granulat chargenweise über die Aufgabeeinrichtung 15 in den Reinigungskanal 12 gegeben. Der Schieber 17 ist geöffnet, und das Sieb 38 mit dem Rohr 26 befindet sich unterhalb des Abführ-Endes 14. Die Pumpe 25 fördert die Prozessflüssigkeit durch das Rohr 26 in den Reinigungskanal 12, so dass eine Strömung in Richtung des Pfeils 27 entsteht. Die Strömungsgeschwindigkeit ist so gewählt, dass die absinkenden Partikel 16 wieder nach oben in Richtung auf das Zuführ-Ende 13 gefördert werden. Dabei kann die Strömungsgeschwindigkeit je nach Partikelgröße der Granulate konstant oder beispielsweise intervallmäßig pulsierend sein. Die Verweilzeit der Partikel 16 in dem Reinigungskanal 12 wird somit erhöht.

Die Pumpe 25 ist dabei so eingestellt, dass die Prozessflüssigkeit ansteigt und über den Überlauf 28 abfließt. Die Leichtstoffe können dann abgetrennt werden. Die überlaufende Prozessflüssigkeit wird aufgefangen und dem Vorratsbehälter 23 zugeführt, so dass sie im Kreislauf gefahren werden kann. Erst wenn ein vorbestimmter Gehalt an abgelösten Verunreinigungen erreicht worden ist, kann oder muss die Prozessflüssigkeit aufgearbeitet oder erneuert werden.

Durch die aufwärts gerichtete Strömung werden zunächst die Leichtstoffe nach oben bewegt. Von dort können sie über den Überlauf 28 abgezogen werden. Dazu kann über eine Düsenleiste 39 Wasser quer zugeführt werden, wodurch eine Oberflächenströmung in Richtung Überlauf 28 erzeugt wird und die Leichtstoffe, bevor sie sich mit Wasser vollsaugen und absinken können, schnell abgetrennt werden.

Um ein Austragen von dem zu reinigenden Granulat über den Überlauf 28 zu verhindern, ist ein Trenngitter 40 im Bereich des Überlaufs angeordnet, dessen Maschenweite kleiner ist als das kleinste zu reinigende Partikel. Im Einzelnen ist die Anordnung so getroffen, dass gemäß der Abbildung in Figur 4a während der Befüllung der Aufgabeeinrichtung 15 das Trenngitter 40 hochgeklappt ist. Das zu reinigende Granulat fällt zusammen mit den Leichtstoffen in den Reinigungskanal 12.

Während des Befüllvorgangs strömt bereits Prozessflüssigkeit von unten nach oben, so dass die leichteren Leichtstoffe bevorzugt ausgetragen werden. Die Strömungsgeschwindigkeit ist so gewählt, dass die Leichtstoffe nach oben gerissen werden, während das schwere Granulat weiter nach unten absinkt.

Gleichzeitig wird das Trenngitter 40 von der Rückseite über einen Kanal 41 mit Luft beaufschlagt. Hierdurch wird das Trenngitter 40 von möglichen anhaftenden Leichtstoffen der vorhergehenden Charge befreit und gleichzeitig sorgt der Luftstrom ebenfalls für einen schnelleren Transport der aufschwimmenden Leichtstoffe in Richtung des Überlaufs 28.

Nachdem die Leichtstoffe entfernt wurden, schwenkt das Trenngitter 40 in die horizontale Position gemäß der Abbildung in Figur 4b und verschließt den Reinigungskanal 12. Da die Maschenweite des Trenngitters 40 kleiner ist als das kleinste Korn des Granulates, kann nun die Strömungsgeschwindigkeit und somit der Aufstrom der Prozessflüssigkeit so erhöht werden, dass einzelne Granulate bis ganz nach oben in das Einführende 13 des Reinigungskanals 12 aufsteigen und bei einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit wieder absinken, wodurch eine optimale Reinigungswirkung durch eine lange Verweilzeit erreicht wird. Der Befüllvorgang und die erste Reinigung bei geöffnetem Trenngitter 40 kann etwa 5 bis 20 und insbesondere 5 bis 10 Sekunden dauern. Die sich anschließende Reinigung bei geschlossenen Trenngitter 40 kann etwa 10 bis 80 und insbesondere 20 bis 60 Sekunden dauern.

Sobald der Reinigungsvorgang abgeschlossen ist, wird die Strömung unterbrochen oder verringert, so dass die gereinigten Partikel absinken und sich auf dem Sieb 38 sammeln. Der Schieber 17 unterhalb des Reinigungskanals 12 kann geschlossen werden, so dass die von Granulat befreite Prozessflüssigkeit im Reinigungskanal 12 verbleibt. Auch kann während des Abführens des gereinigten Granulats und vor dem Einfüllen der nächsten Charge bereits Prozessflüssigkeit über den Kanal 39 in den Reinigungskanal 12 einströmen und diesen Füllen. Die Zykluszeit wird dadurch verringert beziehungsweise optimiert.

Das Sieb 38 wird abgeklappt und der Schieber 14 geöffnet, so dass die Partikel 16 in den Auffangbehälter 18 auf den dort geschlossenen Schieber 19 fallen. Danach wird der Schieber 14 wieder geschlossen. Dies ist in der Figur 2b dargestellt .

Der Schieber 19 wird geöffnet und das gereinigte Granulat gelangt mit der Prozessflüssigkeit auf das Sieb 20, von dem es abgezogen wird. Die mit ausgetragene Prozessflüssigkeit wird über die Pumpe 22 zurück in den Vorratsbehälter 23 gefördert. Auch diese Prozessflüssigkeit wird somit im Kreislauf geführt.

Für die Kontrolle oder Beobachtung des Sedimentationsverhaltens des zuführten Granulats können unterhalb des Reinigungskanals 12 und oberhalb des Abführ- Endes 14 oder im Bereich des Abführ-Endes ein Sichtfenster und/oder Erfassungmittel 42 vorhanden sein, mit denen das Vorhandensein eines Granulat korns erfasst oder gesehen werden kann. Dadurch kann erkannt werden, wann das erste und am schnellsten sinkende Granulatkorn am Abführ-Ende 14 angekommen ist. Dann kann die Pumpe 25 so angesteuert werden, dass dieses Granulatkorn beziehungsweise die zuerst angekommenen Granulatkörner wieder nach oben befördert werden.

Sobald Granulatkörner wieder am oberen Zuführ-Ende 13 angekommen sind, kann die Pumpenleistung reduziert werden, so dass die Sedimentation wieder in Richtung auf das Abführ-Ende 14 erfolgt. Es können oberhalb des Reinigungskanals 12 und unterhalb des Trenngitters 40 oder im Bereich des Zuführ-Endes ebenfalls ein Sichtfenster und/oder Erfassungsmittel 43 vorgesehen werden, durch die das Vorhandensein eines Granulatkorns erfasst oder gesehen werden kann. Dann kann erfasst werden, dass die Granulatkörner wieder nach oben befördert worden sind. Die Leistung der Pumpe 25 wird gedrosselt, so dass die Granulatkörner wieder sinken. Die Erfassungsmittel 42, 43 sind in der Zeichnung nur in der Figur 1 gezeigt.

Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die vorbestimmte Verweilzeit erreicht worden ist. Die Pumpenleistung und somit die Strömungsgeschwindigkeit der Prozessflüssigkeit im Reinigungskanal 12 entgegen der Sinkrichtung kann durch die Detektion der Granulatkörner am Abführ-Ende und am Zufuhrende derart gesteuert werden, dass sich alle Granulatkörner während der Verweilzeit überwiegend im der Beaufschlagungszone zwischen den Ultraschallgeneratoren 32, 33 befinden.

Durch eine solche Vorrichtung kann jeder Partikel der zu reinigenden HMVA-Schlacke individuell mit Ultraschall beaufschlagt werden. Störende Einbauten sind nicht vorhanden. Durch den spaltförmigen Reinigungskanal ist die Eindringtiefe der Schallwellen durch die Reinigungsflüssigkeit bis zum Auftreffen auf das Partikel relativ gering, so dass eine gute Reinigungswirkung erreicht wird. Der maschinelle Aufwand ist gering, und die Prozessflüssigkeit wird im Kreislauf geführt. Es gelingt dadurch eine aufgearbeitete Schlacke zu erzeugen, die die Grenzwerte für Sulfate und Chloride für den Zuordnungswert ZI, Zl.l oder ZI.2 nach der TR-LAGA einhält. Eine problemlose weitere Verwendung der so gereinigten Schlacke ist damit möglich.