Thermal processing of hazardous wastes
Authors: Βαρίτης Σάββας 
Published: September 2021

Η παρούσα διατριβή αφορά στη μελέτη θερμικής κατεργασίας επικίνδυνων αποβλήτων βυρσοδεψείων και σταθεροποίησή τους με τη μέθοδο της υαλοποίησης που αποτελεί μια πολύ χρήσιμη μέθοδο κατεργασίας και αδρανοποίησης επικίνδυνων ανόργανων αποβλήτων. Η βυρσοδεψεία είναι μια πολύ παλιά ανθρώπινη δραστηριότητα και η αγορά των δερμάτων αποτελεί ένα πολύ σημαντικό κομμάτι της παγκόσμιας οικονομίας. Η χρωμιούχος λάσπη, που αποτελεί παραπροϊόν της επεξεργασίας των βυρσοδεψικών αποβλήτων, προκύπτει από μια σειρά χημικών και βιολογικών διεργασιών. Το απόβλητο συλλέχθηκε υπό τη μορφή χρωμιούχου λάσπης από την μονάδα επεξεργασίας βυρσοδεψικών αποβλήτων, στη Μονάδα Επεξεργασίας Αποβλήτων της ΒΙ.ΠΕ.Θ.. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε ο απαραίτητος δομικός και χημικός χαρακτηρισμός της λάσπης ο οποίος έδειξε ότι τόσο το οργανικό φορτίο όσο και η ποσότητα του περιεχόμενου φορτίου υπερέβαιναν τα όρια και το χρώμιο βρισκόταν στην τρισθενή του μορφή. Έπειτα πραγματοποιήθηκαν πειράματα αποτέφρωσης της αρχικής λάσπης ώστε να απομακρυνθεί το οργανικό φορτίο. Η αποτέφρωση είτε πραγματοποιήθηκε υπό συνθήκες έλλειψης οξυγόνου που αναφέρονται ως αναγωγικές είτε υπό συνθήκες περίσσειας οξυγόνου. Κατά τη διάρκεια των θερμικών κατεργασιών μελετήθηκε η μεταβολή του σθένους του χρωμίου και η απομάκρυνση των οργανικών ενώσεων. Στα πειράματα θερμικής κατεργασίας χρησιμοποιήθηκε η τέφρα αναγωγικών συνθηκών.Σε δεύτερη φάση, πραγματοποιήθηκε θερμική κατεργασία της χρωμιούχου τέφρας η οποία περιελάμβανε τρεις διαφορετικές ομάδες συστάσεων. Στην πρώτη ομάδα ομάδα συστάσεων πραγματοποιήθηκε υαλοποίηση της χρωμιούχου τέφρας αναγωγικών συνθηκών σε συνδυασμό είτε με οξείδια υαλοσχηματιστών (SiO2) και τροποποιητών δικτύου (Na2O και CaO) και στη δεύτερη η χρωμιούχος τέφρα συνδυάστηκε με άλλα δύο απόβλητα όπως ιπτάμενη τέφρα και ερυθρά ιλύς αντίστοιχα. Οι αρχικές συστάσεις που σχεδιάστηκαν τοποθετήθηκαν στους 1400°C ή 1500°C ώστε να επιτευχθεί τήξη και στη συνέχεια χυτεύθηκαν. Τα παραγόμενα υαλώδη προϊόντα ήταν είτε ομοιογενή γυαλιά είτε ανομοιογενή με διαχωρισμό των κρυσταλλικών φάσεων Cr2O3 ή (Fe,Mg)(Cr,Fe)2O4. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της θερμικής ανάλυσης (DTA) ώστε να μελετηθεί η δυνατότητα μετατροπής των υαλοποιημένων προϊόντων σε υαλοκεραμικά, μέσω ελεγχόμενης κρυστάλλωσης, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε δομικές ή διακοσμητικές εφαρμογές. Όλα τα προϊόντα μελετήθηκαν ως προς τις δομικές και μηχανικές ιδιότητες. Η μελέτη της χημικής τους σταθερότητας έδειξε ότι στα περισσότερα υαλοποιημένα προϊόντα η σταθεροποίηση του χρωμίου ήταν επιτυχημένη και τα προϊόντα ήταν αδρανή. Η θερμική κατεργασία οδήγησε σε αύξηση της μικροσκληρότητας των προϊόντων και σε κάποιες περιπτώσεις δεν επηρέασε την σταθεροποίηση του χρωμίου. Τέλος στην τρίτη ομάδα συστάσεων πραγματοποιήθηκε μελέτη σταθεροποίησης χρωμιούχου τέφρας σε συνδυασμό με σκόνη από εμπορικό γυαλί μέσω θερμικής κατεργασίας (πυροσυσσωμάτωση) σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Τα τελικά προϊόντα είχαν τη μορφή κεραμικών είτε σύνθετων υαλωδών υλικών. Τα προϊόντα των υψηλών θερμοκρασιών ήταν δυνατό να αποτεθούν σε χώρους ταφής επικινδύνων ή μη-επικινδύνων αποβλήτων.Συμπερασματικά αφού μελετήθηκε η αποτέφρωση του χρωμιούχου αποβλήτου στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειράματα σταθεροποίησης της χρωμιούχου τέφρας μέσω εφαρμογής θερμικών μεθόδων κατεργασίας. Αναπτύχθηκαν υαλώδη προϊόντα που ήταν κατάλληλα για ασφαλή εναπόθεση καθώς και υαλοκεραμικά προϊόντα οι ιδιότητες των οποίων τα καθιστούν κατάλληλα για δομικές εφαρμογές.