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Description PROCEDE POUR LE TRANSPORT D'UN MELANGE DURCISSANT
EAU-SUBSTANCES SOLIDES
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L'invention concerne un procédé pour le transport d'un mélange durcissant eau-substances solides qui contient des cendres de lignite possédant des propriétés hydrauliques et/ou pouzzolaniques, dans un conduit tubulaire jusqu'à un endroit dans lequel a lieu le durcissement. Sur base de ces propriétés, on utilise ces cendres que l'on peut obtenir dans de grandes quantités pour le remplissage d'espaces, par exemple pour le remplissage au moins partiel de carrières d'exploitation de lignite désaffectées (voir par exemple le brevet DE-A-29 25 882).
En l'occurrence, le transport des cendres de lignite s'effectue jusqu'à l'endroit auquel elles sont entreposées, utilisées pour le remplissage ou déposées sur des décharges et durcies en définitive, la plupart du temps via des installations utilisant des bandes transporteuses.
Ce type de transport peut s'avérer inapproprié en fonction des circonstances particulières et également en ce qui concerne les frais de transport. Ceci est
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particulièrement vrai lorsque les cendres doivent être transportées sur de très grandes distances, le cas échéant plusieurs kilomètres jusqu'à l'endroit où elles sont déposées sur des décharges. Par conséquent, on a déjà proposé de transporter des mélanges eau-substances solides de ce type via des conduits tubulaires jusqu'à l'endroit de remplissage. Toutefois, il s'est avéré que ces mélanges, même dans le cas d'un rapport eau : substances solides de 1 : 1, c'est-à-dire dans le cas d'une fraction d'eau nettement supérieure à une fraction stoechiométrique, prennent après un bref laps de temps.
Cette prise rapide, qui peut s'avérer avantageuse à l'endroit du remplissage, a pour conséquence que les conduits tubulaires s'obstruent très rapidement. Dans la pratique, on procède par conséquent en général de telle sorte que l'on prévoit une fraction d'eau essentiellement supérieure dans le mélange jusqu'à un rapport eau : substances solides supérieur à 3 : 1. Il est vrai que de cette manière, on parvient à empêcher que, même dans le cas de conduits tubulaires très longs, ces derniers ne soient obstrués par des fractions de mélanges en prise. En fonction des conditions marginales respectivement rencontrées, on peut également améliorer l'aptitude au pompage du mélange via une fraction d'eau supérieure.
Toutefois, on doit, dans chaque cas, prendre en compte des inconvénients liés à une solidité finale nettement inférieure du mélange utilisé pour le remplissage après sa prise. Dans des rapports eau : substances solides qui sont supérieurs à 3, il arrive même fréquemment que le durcissement du mélange fasse complètement défaut.
Des problèmes correspondants se posent également lors de l'utilisation de mélanges eau-substances solides contenant des cendres de lignite pour le remplissage
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d'espaces creux entourés de toutes parts, tels qu'on les rencontre par exemple dans les exploitations minières sous la forme de conduits tubulaires hors d'usage. Le volume des espaces creux des conduits tubulaires de ce type peut s'élever à quelques milliers de mètres cubes.
En général, lors du remplissage, on procède de telle sorte que l'on remplit à partir d'une extrémité des sections de conduits tubulaires dont les longueurs s'élèvent à plusieurs centaines de mètres. Même lorsqu'on sélectionne une teneur en eau qui n'est pas élevée au point que l'on ralentit seulement une prise sans l'empêcher au cours d'un laps de temps prolongé, on est fréquemment confronté à une démixtion au moins partielle des composants du mélange, ceci ayant pour conséquence que, pour atteindre un remplissage complet du conduit tubulaire avec un mélange en prise, l'eau libre, c'est-à-dire l'eau plus ou moins exempte de substances solides suite à la démixtion, doit être éliminée du conduit tubulaire.
Ceci entraîne des coûts considérables, étant donné qu'en général, à cause des constituants dissous dans l'eau, par exemple les cendres, il n'est pas possible de laisser des quantités importantes de cette eau s'infiltrer simplement dans le sol.
En conséquence, l'objet à la base de l'invention est de mettre en oeuvre le procédé pour le transport d'un mélange durcissant eau-substances solides muni des caractéristiques mentionnées dans l'introduction de telle sorte que l'on est à même de transporter des mélanges de ce type sur des tronçons plus longs à travers des conduits tubulaires sans courir le risque d'une obstruction des conduits tubulaires provoquée par un durcissement trop précoce, dans lequel, toutefois, à l'endroit du remplissage, on peut obtenir une prise la
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plus rapide possible, ainsi qu'une consolidation suffisante.
Pour réaliser cet objet, l'invention propose de maintenir en mouvement en permanence le mélange au cours de son transport dans le conduit tubulaire en introduisant de petits mouvements relatifs entre les constituants du mélange, qui ralentissent la prise des constituants chimiquement actifs de ce dernier. Ces petits mouvements relatifs trouvent leur origine en général, sans devoir prendre des mesures supplémentaires, dans le mouvement d'écoulement du mélange à l'intérieur du conduit tubulaire. Grâce à ces mouvements relatifs minimes, on n'empêche pas il est vrai des conversions chimiques entre l'eau et les constituants actifs de la substance solide.
Toutefois, les mouvements relatifs ont manifestement pour effet que, malgré l'hydratation des composants actifs qui s'ensuit, aucune structures non perturbées ne peuvent se former, qui sont requises pour le durcissement.
Bien entendu, le comportement de prise du mélange peut également dépendre de sa composition, par exemple de la fraction des composants actifs, si bien que l'effet recherché, c'est-à-dire le ralentissement de la prise, peut dépendre de l'étendue ou de l'intensité des mouvements relatifs entre les particules individuelles.
Toutefois, le mouvement minimal requis respectivement pour l'obtention de l'effet recherché, partant le cas échéant la vitesse de transport peuvent être déterminés sans difficulté à l'aide d'essais simples dans lesquels on pourrait éventuellement prendre directement en compte également d'autres valeurs d'influence possibles, par exemple le diamètre du conduit tubulaire.
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Des essais pratiques ont indiqué, par exemple lorsqu'on utilise des cendres de lignite provenant du Rhin, que le rapport eau : substances solides dans le mélange ne peut jamais être supérieur à 1 : 1.
Un rapport eau : substances solides qui n'est pas supérieur à 0,6 : 1 est encore plus favorable dans certaines circonstances, étant donné que, d'une part, on dispose encore d'une aptitude suffisante du mélange au pompage et que, d'autre part, le mélange, dès qu'il n'est plus soumis à un mouvement permanent, durcit néanmoins de manière légèrement plus rapide et donne lieu à un corps complètement durci manifestant une solidité supérieure. Cette dernière peut s'avérer importante, en particulier dans le cas du dépôt sur des décharges pour le remplissage des fonds miniers, de façon à réduire une lixiviation du corps solidifié obtenu à partir du mélange déposé sur des décharges, par exemple par l'eau de pluie ou les eaux souterraines, au point qu'on évite une charge inacceptable des eaux souterraines.
Il est possible, sans plus, que le mélange eausubstances solides contienne encore d'autres constituants, par exemple du gypse et des produits gypseux provenant de la désulfuration des gaz de fumée. Sur base de la composition de la plupart des cendres volantes de lignite, pour autant que la fraction en gypse ne dépasse pas un maximum déterminé, on garantit une intégration de cette dernière dans le corps solidifié qui se forme, si bien que le corps présente une perméabilité minime à l'eau.
Bien entendu, il est également possible que le mélange contienne, outre des cendres, encore d'autres substances solides possédant des propriétés hydrauliques ou pouzzolaniques, par exemple du sable-laitier qui fait
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office d'excitant et/ou du ciment. Toutefois, ceci ne sera normalement pas requis, puisque la plupart des cendres de lignite que l'on envisage contiennent des constituants actifs dans des quantités suffisantes ; et même lorsqu'il ne s'agit pas seulement de cendres à filtrer, mais encore de cendres de chaudières généralement plus ou moins inertes, on y ajoute les cendres à filtrer.
Bien entendu, il est également possible d'ajouter au mélange des agents pour régler la consolidation, par exemple un agent ralentissant la solidification. Toutefois, cette addition serait liée à des coûts supplémentaires et devrait être, par conséquent, empêchée autant que possible, d'autant plus que l'invention s'efforce de rendre superflue l'addition d'agents coûteux ralentissant la consolidation. En fait, les mouvements transmis par le transport du mélange aux particules de ce dernier suffisent en général à empêcher une prise du mélange, donnant lieu à un durcissement au cours du processus de transport, c'est-à-dire dans le conduit tubulaire.
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Description PROCESS FOR THE TRANSPORT OF A CURING MIXTURE
WATER-SOLID SUBSTANCES
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The invention relates to a method for transporting a hardening mixture of water and solid substances which contains lignite ash having hydraulic and / or pozzolanic properties, in a tubular conduit to a place where hardening takes place. On the basis of these properties, these ashes which can be obtained in large quantities are used for the filling of spaces, for example for the at least partial filling of disused lignite quarries (see for example the DE patent -A-29 25 882).
In this case, the transport of lignite ash is carried out to the place where they are stored, used for filling or deposited on landfills and finally hardened, most of the time via installations using conveyor belts .
This type of transport may prove inappropriate depending on the particular circumstances and also with regard to transport costs. this is
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This is particularly true when the ashes have to be transported over very long distances, possibly several kilometers to the place where they are deposited on landfills. Consequently, it has already been proposed to transport water-solid substance mixtures of this type via tubular conduits to the filling location. However, it has been found that these mixtures, even in the case of a water: solids ratio of 1: 1, that is to say in the case of a fraction of water significantly greater than a fraction stoichiometric, take after a short time.
This rapid setting, which may prove to be advantageous at the place of filling, has the consequence that the tubular conduits become blocked very quickly. In practice, this is therefore generally done in such a way that an essentially higher fraction of water is provided in the mixture up to a water: solids ratio greater than 3: 1. It is true that in this way , we manage to prevent that, even in the case of very long tubular conduits, the latter are not obstructed by fractions of mixtures in engagement. Depending on the marginal conditions respectively encountered, the pumping ability of the mixture can also be improved via a higher fraction of water.
However, one must, in each case, take into account the drawbacks linked to a clearly lower final strength of the mixture used for filling after setting. In water: solid substances ratios which are greater than 3, it even frequently happens that the hardening of the mixture is completely lacking.
Corresponding problems also arise when using water-solids mixtures containing lignite ash for filling
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hollow spaces surrounded on all sides, such as are encountered for example in mining operations in the form of tubular conduits out of use. The volume of the hollow spaces of tubular conduits of this type can amount to a few thousand cubic meters.
In general, during filling, one proceeds so that one fills from one end sections of tubular conduits whose lengths amount to several hundred meters. Even when a water content which is not high enough to only slow down without preventing it over an extended period of time is selected, it is frequently faced with at least partial demixing of the components of the mixture, this having the consequence that, in order to achieve complete filling of the tubular conduit with a mixture in engagement, the free water, that is to say water more or less free of solid substances following demixing , must be removed from the tubular conduit.
This entails considerable costs, since in general, because of the constituents dissolved in the water, for example the ashes, it is not possible to allow significant quantities of this water to simply infiltrate into the soil.
Consequently, the object on which the invention is based is to implement the method for the transport of a hardening mixture of water and solid substances provided with the characteristics mentioned in the introduction so that one is able to to transport mixtures of this type on longer sections through tubular conduits without running the risk of an obstruction of the tubular conduits caused by too early hardening, in which, however, at the place of filling, it is possible to obtain take it
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as fast as possible, as well as sufficient consolidation.
To achieve this object, the invention proposes to keep the mixture in constant motion during its transport in the tubular conduit by introducing small relative movements between the constituents of the mixture, which slow the setting of the chemically active constituents of the latter. These small relative movements originate in general, without having to take additional measures, in the movement of flow of the mixture inside the tubular conduit. Thanks to these minimal relative movements, it is true that chemical conversions between water and the active constituents of the solid substance are not prevented.
However, the relative movements obviously have the effect that, despite the ensuing hydration of the active components, no undisturbed structures can form, which are required for hardening.
Of course, the setting behavior of the mixture can also depend on its composition, for example on the fraction of the active components, so that the desired effect, that is to say the slowing down of the setting, can depend on the 'extent or intensity of relative movements between individual particles.
However, the minimum movement required respectively for obtaining the desired effect, starting, if necessary, the transport speed can be determined without difficulty using simple tests in which one could possibly also take direct account of other possible influence values, for example the diameter of the tubular conduit.
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Practical tests have shown, for example when using lignite ash from the Rhine, that the water: solids ratio in the mixture can never be higher than 1: 1.
A water: solids ratio of not more than 0.6: 1 is even more favorable in certain circumstances, since, on the one hand, there is still sufficient capacity for the mixture to be pumped and, on the other hand, the mixture, as soon as it is no longer subjected to a permanent movement, nevertheless hardens slightly faster and gives rise to a completely hardened body showing superior solidity. The latter can prove to be important, in particular in the case of deposition on landfills for filling the mining bottoms, so as to reduce leaching of the solidified body obtained from the mixture deposited on landfills, for example by water. rain or groundwater, to the point that an unacceptable groundwater load is avoided.
It is possible, without more, that the mixture of solid substances still contains other constituents, for example gypsum and gypsum products resulting from the desulphurization of the flue gases. Based on the composition of most lignite fly ash, provided that the gypsum fraction does not exceed a determined maximum, it is guaranteed that the latter is integrated into the solidified body which forms, so that the body has a minimal water permeability.
Of course, it is also possible that the mixture contains, in addition to the ashes, still other solid substances having hydraulic or pozzolanic properties, for example sand-slag which makes
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exciting office and / or cement. However, this will not normally be required, since most of the lignite ash envisaged contains active constituents in sufficient quantities; and even when it is not only a question of filter ash, but also of boiler ash that is generally more or less inert, the ash to be filtered is added to it.
Of course, it is also possible to add agents to the mixture to regulate consolidation, for example an agent slowing down solidification. However, this addition would be linked to additional costs and should therefore be prevented as much as possible, especially since the invention endeavors to make the addition of expensive agents slowing down consolidation superfluous. In fact, the movements transmitted by the transport of the mixture to the particles of the latter are generally sufficient to prevent a setting of the mixture, giving rise to hardening during the transport process, that is to say in the tubular conduit.