Zpracování odpadů obsahujících olovo

Většina odpadů se v ČR odstraňuje skládkováním, přičemž některé odpady lze ukládat na skládku bez předběžné úpravy. Nebezpečné odpady obsahující nadlimitní koncentrace škodlivin, např. těžkých kovů, však musí být upraveny stabilizací, která zamezí možnosti reakce s jinými složkami v prostředí skládky a zajistí, že nebudou překročeny limitní hodnoty koncentrací ve vodných výluzích.

Jednou z možných metod stabilizace je solidifikace odpadu, při které se sice nesníží obsah nebezpečných látek, ale výrazně poklesne koncentrace škodlivin ve vodném výluhu a zlepší se mechanické vlastnosti takto upraveného odpadu. Z důvodů ekonomických je však třeba považovat tuto metodu za mezní řešení nakládání s odpady.

Solidifikovaný odpad

Při recyklaci a výrobě olova v kovohutích se zachycují úlety z bubnových pecí. Úlety se vážou pomocí uhličitanu sodného a vzniklá sodná struska, která má vysokou hodnotu pH (12 až 14), je nestabilní ve vodném prostředí a její výluh obsahuje těžké kovy a soli. Jedná se proto o nebezpečný odpad s nadlimitním obsahem těžkých kovů, zejména olova, arsenu a chrómu. Pro její zneškodnění byla proto testována možnost solidifikace. Jako pojivový materiál byl použit cement a vápenný hydrát a jako aditivum odpadní popílek.

Odpad byl při teplotě 40 °C vysušen, rozdrcen a smíchán s pojivem a aditivem v různých hmotnostních poměrech. Kvalita připravených solidifikátů byla posuzována pomocí testů vyluhovatelnosti. Vedle normovaného vyluhovacího testu destilovanou vodou byly realizovány i kyselé výluhy, a to jak s využitím směsi anorganických kyselin (kyselina sírová kyselina dusičná v poměru 3:2 o hodnotě pH = 3) odpovídající působení kyselých dešťů, tak i roztoku organické kyseliny (kyselina octová rovněž o hodnotě pH = 3) simulující prostředí ve skládkách ve fázi kyselinotvorného kvašení. Koncentrace sledovaných těžkých kovů byly ve výluzích solidifikovaných vzorků odpadů stanovovány metodou atomové absorpční spektrometrie.

Vyluhovací testy aplikované na pojivový materiál potvrdily přítomnost chrómu ve výluzích cementu. Přes tuto známou skutečnost se však cement jako pojivo často používá. V průběhu solidifikace totiž dochází k zabudování chrómu do vnější vrstvy částice cementu, a tím k jeho imobilizaci. Výluh vykazoval také vysoké hodnoty pH. Podobně vykazoval silnou zásaditost i výluh vápenného hydrátu, ale na rozdíl od cementu byl obsah chrómu a dalších těžkých kovů minimální. V případě aditiva (popílek) byly hodnoty pH výluhů téměř neutrální a obsah sledovaných těžkých kovů zanedbatelný.

Z uvedených hodnot (tab. 1) je zřejmé, že v případě arsenu byly ve výluhu destilovanou vodou a v kyselém výluhu překročeny téměř trojnásobně limitní koncentrace pro II. třídu vyluhovatelnosti.

Nedostatečná imobilizace

Přestože cementací strusky došlo ke snížení vyluhovatelnosti arsenu, mědi a kadmia, nebylo dosaženo dostatečné imobilizace olova v matrici. Jeho obsah se sice se snižujícím se množstvím přidávaného cementu snižoval, ale koncentrace překračovala ve všech výluzích přípustnou hodnotu II. třídy vyluhovatelnosti. Rovněž hodnoty pH byly vysoké a vesměs překračovaly přípustné hodnoty pro II. třídu vyluhovatelnosti.

Proto byl v dalších pokusech přidáván do směsi odpadní popílek. Jeho přídavek měl příznivý vliv na pokles vyluhovatelnosti sledovaných kovů (tab. 2) a v případě olova se koncentrace pohybovaly v oblasti přípustných hodnot pro II. třídu vyluhovatelnosti u solidifikátu již při hmotnostním poměru cement:struska:popílek 1:3:0,5. Ke snížení hodnot pH však nedošlo a hodnoty pro II. třídu vyluhovatelnosti byly překročeny.

Jako další pojivo pro solidifikaci strusky byl použit vápenný hydrát. Výsledky však nebyly uspokojivé a ve výluzích byly zjištěny nadlimitní koncentrace všech sledovaných těžkých kovů. Proto byl v dalších pokusech opět přidáván do směsi odpadní popílek. Poté se situace zlepšila a přípustná hodnota pro II. třídu vyluhovatelnosti byla překročena pouze v případě arsenu ve výluhu solidifikátu o hmotnostním poměru vápenný hydrát:struska:popílek 1:3:5. S rostoucím množstvím přidávaného odpadního popílku se obsah arsenu ve výluzích snižoval. Koncentrace ostatních kovů (s výjimkou mědi v octovém výluhu) byla ve všech výluzích podlimitní.

Jako nejlepší varianta imobilizace těžkých kovů v solidifikační matrici a stabilizace strusky se tedy jeví solidifikace vápenným hydrátem s aditivním přídavkem vypraného odpadního popílku, kdy se podařilo imobilizovat ionty olova, arsenu a kadmia a jejich koncentrace klesla ve většině případů pod přípustnou hodnotu II. třídy vyluhovatelnosti.

AUTOR: Doc. Ing. Zdeněk Kafka, CSc.,
AUTOR: RNDr. Jana Punčochářová, CSc.,
Ústav chemie ochrany prostředí,
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze


Tab. 1 Obsah těžkých kovů ve výluzích vzorku strusky

Typ výluhu Pb As Sb Cu Zn Cd

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

H2O 1,75 14,9 1,28 67,4 0,06 <0,008

H2SO4 HNO3 1,46 13,0 1,32 66,0 0,05 <0,008

CH3COOH 0,69 0,48 0,94 335 0,88 0,13

Tab. 2 Obsah těžkých kovů ve výluzích vzorků solidifikátů obsahujících strusku, cement a popílek v různých poměrech

Cement: typ výluhu Pb As Cu Cd Cr pH

struska:popílek (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

1:3:0,5 H2O 0,54 <0,003 0,023 <0,005 0,37 12,54

H2SO4 HNO3 0,75 0,013 0,044 <0,005 0,39 12,52

CH3COOH 0,41 0,015 0,021 <0,005 0,36 12,40

1:3:1 H2O 0,44 0,040 0,019 <0,005 0,17 12,43

H2SO4 HNO3 0,440 0,032 0,013 <0,005 0,22 12,44

CH3COOH 0,24 0,020 0,016 <0,005 0,24 12,33

1:3:2 H2O 0,25 <0,003 0,006 0,021 0,20 12,44

H2SO4 HNO3 0,21 0,018 0,011 <0,005 0,28 12,47

CH3COOH 0,11 0,010 0,036 <0,005 0,22 12,16