Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von tonhaltigem Schlamm gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1, das nach dem Verfahren erhaltene Produkt und seine Verwendung.
Schlamm ist ein wasserhaltiges Abfallprodukt aus verschiedenen Nassverfahren. Beispielsweise fallen grosse Mengen von tonhaltigem Schlamm beim Waschen von Kies bei der Kiesaufbereitung an. Dieser Kiesschlamm wird in so genannten Schlammseen abgelagert. Nach einer Standzeit verdichtet sich die Kiesschlammmasse und kann ausgebaggert werden. Diese Art der Entsorgung ist aufwändig und bedarf grosser Landflächen. Da immer mehr Kiessorten mit einem grossen Anteil an Ton verarbeitet werden, wurde ein Verfahren zur Entwässerung des Kiesschlammes am Ort des Waschvorganges entwickelt. Dabei wird dem Waschwasser, enthaltend feinkörniger Ton und Sand, ein Flockungsmittel zugegeben und der ausgeflockte Feststoff wird entwässert. Die Entwässerung erfolgt im Allgemeinen in einer Filterpresse. Zur Verbesserung des Filterverfahrens kann Sand zugegeben werden.
Durch letztgenannte Massnahme wird die Kiesgewinnung jedoch verteuert. Man erhält nach der Entwässerung eine pastöse klebrige Masse, die schwer zu handhaben ist. Da sich für diese Masse keine Verwendung findet, muss sie mit einem unerwünschten Aufwand entsorgt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Entsorgung von tonhaltigem Kiesschlamm zu vermeiden. Insbesondere soll der Kiesschlamm zu einem nützlichen Produkt verarbeitet werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6. Die Verwendung des erhaltenen Produktes wird in den Ansprüchen 8 bis 10 beansprucht.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass durch Zugabe von gebranntem Kalk (CaO) zum tonhaltigen Kiesschlamm aus der Filterpresse und homogenes Vermengen dieser Bestandteile, unter Ausnützung der Reaktionswärme, aus der pastösen, klebrigen Masse ein trockenes, fliessfähiges und gut dosierbares Produkt erhalten wird. Dieses Produkt kann nutzbringend für verschiedene, weiter unten beschriebene Zwecke eingesetzt werden. Damit entfällt nicht nur die Entsorgung des Kiesschlammes, sondern anstelle des Abfallmaterials wird ein wertvolles neues Produkt geschaffen.
Die erfindungsgemäss verarbeitbaren Schlämme enthalten neben Ton im Allgemeinen auch feine Sandbestandteile wie Quarz, Feldspat, Glimmer. Die Bezeichnung Ton wird hier im allgemeinsten Sinn gebraucht, d.h. es umfasst Tonmineralien jeglicher Korngrösse sowie andere wassereinlagernde Mineralstoffe. Erfindungsgemäss können Schlämme mit einem Wasseranteil von bis etwa 50 Massen-%, vorzugsweise bis 30 Massen-%, verarbeitet werden. Dies bedeutet, dass z.B. Kiesschlamm in der Filterpresse nicht mehr so stark wie bisher entwässert werden muss. Daraus resultiert ein kürzerer Filterzyklus und Energieersparnis.
Das Verhältnis Ton/gebrannter Kalk beim Vermischen von Letzterem mit dem Schlamm beträgt vorzugsweise 7:3 bis 1:10. Gleichzeitig sollte das Verhältnis gebrannter Kalk zu Wasser 2:3 bis 9:1 betragen.
Für das erfindungsgemässe Verfahren sollte ein Mindestanteil an Ton im Verhältnis zum Gesamtgemisch mit gebranntem Kalk von 1:20 vorhanden sein.
Nach der erfindungsgemässen Zugabe von gebranntem Kalk erfolgt zwischen Letzterem und dem Wasser im Schlamm eine stark exotherme Reaktion. Es wird vermutet, dass ausser der Umsetzung zwischen Wasser und gebranntem Kalk auch ein Aufschluss der Tonmineralien und der Sandbestandteile erfolgt. Dabei entsteht Wasserdampf, gleichzeitig wird die klebrige, zusammenhängende Schlammmasse automatisch zerteilt und zerkleinert. Die Zerkleinerung wird durch die Vermengung verstärkt. Dabei wird die Oberfläche des Schlammes vergrössert und der gebrannte Kalk gleichmässig in der Schlammmasse verteilt, was die stattfindende Reaktion begünstigt. Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird aus der feuchten klebrigen Schlammmasse ein trockenes, feinteiliges bis pulverförmiges, fliessfähiges, gut schüttbares und dosierbares Produkt mit homogener Kornverteilung erhalten.
Gleichzeitig wird die Farbe des Schlammes aufgehellt. Beispielsweise wird aus braun-grauem Kiesschlamm ein helles bis weisses Produkt erhalten.
Dieses Produkt kann als wertvoller Zusatzstoff in der Bauindustrie, z.B. bei der Betonwarenherstellung oder als Magerungskomponente in grobkeramischen Erzeugnissen, Verwendung finden. Insbesondere eignet es sich als Füllstoff für die Herstellung von Kalksandstein (SIA Norm 177, DIN 106 Teil 1 + 2, Europäische Norm EN 771-2 sowie die dazugehörigen Festlegungen und Prüfverfahren). Dabei ermöglicht die helle Farbe des Produktes eine beliebige Einfärbung. Bisher wurde als Füllstoff für diesen Zweck Feinsand bis Feinstsand verwendet. Beide werden mit aufwändigen Maschinen unter hohem Energieaufwand hergestellt. Der Ersatz der bekannten Füllstoffe durch das Produkt des erfindungsgemässen Verfahrens bietet bei der Herstellung von Kalksandstein einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil.
Eine weitere Verwendung des erfindungsgemässen Produktes erfolgt in der Verbesserung der Qualität von sauren Böden. Bisher wurde auf sauren Böden gebrannter Kalk zur Neutralisation aufgestreut. Dieses Material ist ätzend und muss mit entsprechender Vorsicht gehandhabt werden. Bei ungleichmässiger Verteilung richtet es mehr Schaden als Nutzen an. Demgegenüber kann das umweltfreundliche Produkt des erfindungsgemässen Verfahrens ohne besonderen Aufwand auf den Boden aufgebracht werden. Einen weiteren Vorteil bieten die im Produkt bereits aufgeschlossen vorliegenden Mineralien, die eine weitere Bodenverbesserung bewirken.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele weiter veranschaulicht.
Die Beispiele wurden in einem Reaktor durchgeführt. Zuerst wurde Kiesschlamm und danach pulverförmiger gebrannter Kalk in den Reaktor gegeben. Nach kurzem Rühren wurde starke Wärme- und Dampfentwicklung beobachtet. Nach dem Abkühlen lag ein praktisch weisses homogenes Produkt vor.
<tb><TABLE> Columns=4
<tb>Head Col 1: Beispiel
<tb>Head Col 2: Schlamm* (Masse-%)
<tb>Head Col 3: Wassergehalt**
(Masse-%)
<tb>Head Col 4: Gebrannter Kalk
(Masse-%)
<tb><SEP>1<SEP>33<SEP>33<SEP>34
<tb><SEP>2<SEP>30<SEP>40<SEP>30
<tb><CEL AL=L>3<SEP>40<SEP>30<SEP>30
<tb><SEP>4<SEP>38<SEP>24<SEP>38
<tb><SEP>5 <SEP>42<CEL AL=L>16<SEP>42
<tb><SEP>* Trockengewicht; ** einschliesslich Feuchtanteile
<tb></TABLE>
Im erhaltenen weissen Pulver liegen gegebenenfalls im Schlamm vorhandene Schadstoffe je nach Schlammsorte gebunden oder in schwer löslicher Form vor. Dieses Pulver wurde einerseits als Füllstoff bei der Herstellung von Kalksandstein und anderseits (in kleinem Massstab) bei der Verbesserung von sauren landwirtschaftlichen Böden eingesetzt.
Die hergestellten Mauersteine aus Kalksandstein wiesen eine sehr gute Festigkeit und Kantenstabilität auf.
Beim Einsatz in der Landwirtschaft wurde eine überraschend gute Akzeptanz gefunden.
The invention relates to a method for processing clay-containing sludge according to the preamble of claim 1, the product obtained by the method and its use.
Sludge is a water-containing waste product from various wet processes. For example, large amounts of clay-containing sludge accumulate when washing gravel during gravel processing. This gravel sludge is deposited in so-called sludge lakes. After a period of standing, the gravel sludge mass is compacted and can be dredged. This type of disposal is complex and requires large areas of land. As more and more gravel types are processed with a large proportion of clay, a process for dewatering the gravel sludge at the location of the washing process was developed. A flocculant is added to the wash water containing fine-grained clay and sand and the flocculated solid is dewatered. Dewatering is generally done in a filter press. Sand can be added to improve the filtering process.
The latter measure makes gravel extraction more expensive. After dewatering, a pasty, sticky mass is obtained which is difficult to handle. Since there is no use for this mass, it must be disposed of at an undesirable cost.
The object of the present invention is to avoid the disadvantages of the known disposal of clay-containing gravel sludge. In particular, the gravel sludge should be processed into a useful product.
This object is solved by the characterizing features of claim 1. Preferred embodiments of the invention form the subject of dependent claims 2 to 6. The use of the product obtained is claimed in claims 8 to 10.
It was surprisingly found that by adding burnt lime (CaO) to the clay-containing gravel sludge from the filter press and homogeneously mixing these components, using the heat of reaction, a dry, flowable and easily metered product is obtained from the pasty, sticky mass. This product can be used for a variety of purposes, as described below. This not only eliminates the disposal of the gravel sludge, but also creates a valuable new product instead of the waste material.
In addition to clay, the sludges which can be processed according to the invention generally also contain fine sand components such as quartz, feldspar, mica. The term clay is used here in the most general sense, i.e. it includes clay minerals of all grain sizes as well as other water-storing minerals. According to the invention, sludges with a water content of up to about 50% by mass, preferably up to 30% by mass, can be processed. This means that e.g. Gravel sludge in the filter press no longer has to be drained as much as before. This results in a shorter filter cycle and energy savings.
The ratio of clay / quicklime when mixing the latter with the sludge is preferably 7: 3 to 1:10. At the same time, the ratio of quicklime to water should be 2: 3 to 9: 1.
For the process according to the invention there should be a minimum proportion of clay in relation to the total mixture with quicklime of 1:20.
After the addition of quicklime according to the invention, a strongly exothermic reaction takes place between the latter and the water in the sludge. It is believed that apart from the conversion between water and quicklime, the clay minerals and sand components are also broken down. This creates water vapor, and at the same time the sticky, coherent sludge mass is automatically broken up and crushed. The comminution is increased by the mixing. The surface of the sludge is enlarged and the burnt lime is evenly distributed in the sludge mass, which favors the reaction that takes place. By means of the method according to the invention, a dry, finely divided to powdery, flowable, easily pourable and meterable product with a homogeneous particle size distribution is obtained from the moist, sticky sludge mass.
At the same time, the color of the sludge is lightened. For example, a light to white product is obtained from brown-gray gravel sludge.
This product can be used as a valuable additive in the construction industry, e.g. used in the manufacture of concrete goods or as a lean component in heavy clay products. It is particularly suitable as a filler for the production of sand-lime brick (SIA standard 177, DIN 106 part 1 + 2, European standard EN 771-2 and the associated specifications and test methods). The light color of the product enables any coloring. So far fine sand to very fine sand has been used as a filler for this purpose. Both are manufactured with complex machines with high energy consumption. Replacing the known fillers with the product of the process according to the invention offers a significant economic advantage in the production of sand-lime brick.
Another use of the product according to the invention is to improve the quality of acidic soils. So far, lime was sprinkled on acidic soils for neutralization. This material is corrosive and must be handled with appropriate care. If the distribution is uneven, it does more harm than good. In contrast, the environmentally friendly product of the method according to the invention can be applied to the floor without any particular effort. A further advantage is provided by the minerals that have already been digested in the product, which cause further soil improvement.
The invention is further illustrated by the following examples.
The examples were carried out in a reactor. Gravel sludge was added to the reactor, followed by powdered quicklime. After brief stirring, strong heat and steam generation was observed. After cooling, there was a practically white, homogeneous product.
<tb> <TABLE> Columns = 4
<tb> Head Col 1: Example
<tb> Head Col 2: mud * (mass%)
<tb> Head Col 3: water content **
(Dimensions-%)
<tb> Head Col 4: burnt lime
(Dimensions-%)
<tb> <SEP> 1 <SEP> 33 <SEP> 33 <SEP> 34
<tb> <SEP> 2 <SEP> 30 <SEP> 40 <SEP> 30
<tb> <CEL AL = L> 3 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> 30
<tb> <SEP> 4 <SEP> 38 <SEP> 24 <SEP> 38
<tb> <SEP> 5 <SEP> 42 <CEL AL = L> 16 <SEP> 42
<tb> <SEP> * dry weight; ** including dampness
<tb> </TABLE>
Depending on the type of sludge, any pollutants present in the sludge are bound or in poorly soluble form in the white powder obtained. This powder was used on the one hand as a filler in the manufacture of sand-lime brick and on the other hand (on a small scale) in the improvement of acidic agricultural soils.
The sandstone blocks made of sandstone had very good strength and edge stability.
When used in agriculture, surprisingly good acceptance was found.