CZ2007545A3

CZ2007545A3 - Packing solidifying stabilization material intended particularly for maintenance of dumps and mine excavations, process of its manufacture and its use

Info

Publication number: CZ2007545A3
Application number: CZ20070545A
Authority: CZ
Inventors: Hinterholzinger@Otto
Original assignee: Hinterholzinger@Otto
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-25

Abstract

Vynález reší problém sanace skládek a dulních deljejich zaplnením hydrotuhnoucí smesí, zásypovým tuhnoucím stabilizátorem na bázi elektrárenského nebo teplárenského úletového popílku, vody a pojiva.Podstata vynálezu spocívá v tom, že pro výrobu stabilizátoru se využívá vodné suspenze sraženiny, která vzniká jako produkt cištení kyselých dulních nebo prumyslových odpadních vod srážením hydroxidem vápenatým, obsahuje zejména sírany a hydroxidy železa a dalších kovu, a dosud musela být likvidována jako odpad ukládáním na skládkách odpadu. Ke sraženine se pridává jako plnivo popílek v množství 15 až 50 % hmotnostních a cement v množství 1 až 10 % hmotnostních. V prípade potreby nižší vyluhovatelnosti škodlivin se pridává bentonit v množství 0,1 až 2 % hmotnostních. Stabilizát se aplikuje v tekuté, kašovité nebo testovité konzistenci do sanovaného prostoru prímo nebo pomocí vrtu.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problem of remediation of landfills and mine dumps by filling with a hydrotreating mixture, a backfill curing stabilizer based on power plant or district heating fly ash, water and binder. or industrial waste water by calcium hydroxide precipitation, in particular iron and other metal sulphates and hydroxides, and have so far been disposed of as waste by landfilling. 15 to 50% by weight fly ash and 1 to 10% by weight cement are added to the precipitate. If less leachability of the pollutants is needed, bentonite is added in an amount of 0.1 to 2% by weight. The stabilizer is applied in a liquid, pasty or test consistency directly or through a borehole.

Description

Zásypový tuhnoucí stabilizát, zejména k sanaci skládek a důlních děl, způsob jeho výroby, a jeho použitíBackfill solidification stabilizer, especially for remediation of landfills and mining works, method of its production, and its use

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká zásypového tuhnoucího stabilizátu na bázi elektrárenského nebo teplárenského úletového popílku a vody, který je použitelný jako sanační, základkový nebo zásypový materiál při likvidaci a zahlazování následků po těžebních činnostech, při sanaci skládek a podobně. Předmětem vynálezu je dále způsob výroby zásypového tuhnoucího stabilizátu, jakož i jeho použití pro sanaci uvedených objektů.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a backfill solidification stabilizer based on power plant or heating plant fly ash and water, which is useful as a remediation, foundation or backfill material in the disposal and elimination of consequences after mining operations, landfill remediation and the like. The invention furthermore relates to a process for the production of a backfill setting stabilizer and to its use for the rehabilitation of said objects.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Tuhnoucí stabilizáty na bázi elektrárenského nebo teplárenského úletového popílku jsou známy např. ze zveřejněné přihlášky vynálezu CZ PV 1995 - 32, kde je popsán způsob bezodpadové likvidace odpadních vod, obsahujících zejména těžké kovy a vodorozpustné soli. Tento způsob spočívá vtom, že odpadní voda jako kapalná složka se smísí s plnivem tzn. s inertní tuhou složkou, která je tvořena popílkem, a s pojivém, které představuje vápenná složka v různých svých formách. Vzniklý stabilizát je vhodný především k sanacím odkališť, která jsou charakteristická koloidním kalem na dně, a používá se tak, že se přímo aplikuje do zvodnělé části odkaliště, případné se následně ještě hutní.Solidifying stabilizers based on power plant or heating plant fly ash are known, for example, from published patent application CZ PV 1995-32, which describes a process for the waste-free disposal of waste water containing mainly heavy metals and water-soluble salts. This method consists in mixing the waste water as a liquid component with the filler, i.e. the filler. with an inert solid component consisting of fly ash and a binder which is a lime component in various forms. The resulting stabilizer is particularly suitable for the rehabilitation of tailings ponds, which are characterized by colloidal sludge at the bottom, and is used so that it is directly applied to the aquiferous part of the tailings pond, eventually subsequently compacted.

Podle patentu CZ 294 118 je znám stabilizát, který vzniká smísením velmi jemné (prašné) frakce elektrárenského nebo teplárenského popílku s velkým množstvím vody a s malým množstvím oxidu vápenatého CaO ve vysokootáčkovém mísiči. Stabilizát se předhutňuje na pevném terénu, a následné se přidá do kontaminované stojaté odpadní vody v odkališti.According to the patent CZ 294 118, a stabilizer is known which is formed by mixing a very fine (dusty) fraction of power or heating ash with a large amount of water and a small amount of CaO in a high speed mixer. The stabilizer is pre-compacted on solid ground and subsequently added to the contaminated standing waste water in the tailings pond.

i I ' l i < < (I{ . 1 < * < I · » · 4||i I 'l i <<(I {. 1 <* <I · »· 4 ||

I ( < ’ i t a I i,t i i a t < a aiI (<’i t and I i, t i i and t <a ai

Podle patentu CZ 294 127 je znám popílkový deponát k sanaci a rekultivaci odkališť, který vzniká smísením velmi jemné prašné frakce popílku s vodou bez přítomnosti vápenného pojivá. Míšení probíhá ve vysokootáčkovém intenzivním mísiči s otočnou nádobou a dvěma protibéžnými lopatkovými rotačními vířiči alespoň 60 sekund. Popílkový deponát se přidává do kontaminované odpadní vody stojící v odkal išti.According to the patent CZ 294 127, a fly ash deposit for the rehabilitation and reclamation of tailings ponds is known, which is formed by mixing a very fine dusty fly ash fraction with water in the absence of lime binder. Mixing takes place in a high-speed, intensive mixer with a rotating vessel and two counter-rotating vane rotary vortexes for at least 60 seconds. The fly ash deposit is added to the contaminated waste water standing in the sludge bed.

Současný problém sanace ložisek v průběhu těžby nebo po ukončení těžby užitkových nerostů spočívá zejména v tom, že je potřeba likvidovat kyselé důlní vody, resp. tyto vody čistit a likvidovat vedlejší produkty jejich čištění. Kyselé důlní vody se z důlních děl odčerpávají a jejich kyselost se sráží hydroxidem vápenatým. Přitom vznikají sraženiny tvořené zejména síranem vápenatým a hydroxidy železa a dalších kovů jako např. zinku, manganu a mědi. Tyto sraženiny nemají v současné době žádné hospodářské využití a jsou ukládány na skládkách odpadů, kde je nutno za jejich ukládání platit.The current problem of remediation of deposits during or after mining of useful minerals lies in the fact that it is necessary to dispose of acid mine water, respectively. purify these waters and dispose of their by-products. Acid mine waters are drained from the mine workings and their acidity is precipitated by calcium hydroxide. This results in precipitates formed mainly of calcium sulfate and hydroxides of iron and other metals such as zinc, manganese and copper. These precipitates currently have no economic use and are deposited in landfills where it is necessary to pay for their disposal.

Úkolem vynálezu je vytvoření takového zásypového tuhnoucího stabilizátu, který by byl vhodný k sanaci skládek a důlních děl, a umožňoval by bezodpadové využití vedlejších produktů vznikajících při čištění důlních vod.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a backfill solidification stabilizer suitable for the remediation of landfills and mine workings and to allow waste-free by-products from the mine water treatment to be used without waste.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tento úkol řeší zásypový tuhnoucí stabilizát podle vynálezu. Stabilizát je tvořen homogenizovanou směsí elektrárenského nebo teplárenského úletového popílku, vody a pojivá, a jeho podstata spočívá vtom, že obsahuje alespoň 5 % hmotnostních pevné fáze sraženiny, vzniklé jako produkt čištění kyselých důlních nebo průmyslových odpadních vod srážením hydroxidem vápenatým, a obsahující zejména sirany a hydroxidy železa a dalších kovů.This object is achieved by the backfill setting stabilizer according to the invention. The stabilizer consists of a homogenised mixture of fly ash, water and binder fly ash, water and binder, comprising at least 5% by weight of a solid precipitate formed as a product of the treatment of acid mine or industrial wastewater by calcium hydroxide precipitation, and containing mainly sulphates and hydroxides of iron and other metals.

Pokud se používají popílky z fluidního spalování, které obsahují zbytkový oxid vápenatý, není obvykle potřeba přidávat další či jiné pojivo. Pokud se ale používají popílky z jiného než fluidního spalování, které zbytkový oxid vápenatý neobsahují, pak je puířeba dopinit pojivo, ve výhodném provedeni stabilizát obsahuje 5 až 2b % a k · a a s a a a a · a a a * · · · a a 4 4« 44 H t hmotnostních pevné fáze sraženiny, 15 až 50 % hmotnostních popílku, 1 až 10 % hmotnostních cementu, přičemž zbytek do 100 % hmotnostních tvoří kapalná fáze sraženiny. Jako pojivo v tomto případě slouží cement. Nejlepších vlastností z hlediska aplikace i kvality sanace je dosahováno u stabilizátu obsahujícího 8 až 15 % hmotnostních pevné fáze sraženiny, 25 až 45 % hmotnostních popílku, 1 až 10 % hmotnostních cementu, přičemž zbytek do 100 % hmotnostních tvoří kapalná fáze sraženiny.When fluidized-bed fly ash containing residual calcium oxide is used, it is not usually necessary to add an additional or other binder. However, if non-fluidized-bed fly ash which does not contain residual calcium oxide is used, it is necessary to dopin the binder, preferably the stabilizer contains 5 to 2% by weight of the solids. a precipitate phase, 15 to 50% by weight fly ash, 1 to 10% by weight cement, the remainder to 100% by weight being the liquid phase of the precipitate. Cement serves as a binder in this case. The best properties in terms of application and quality of remediation are achieved with a stabilizer containing 8-15% by weight solid phase precipitate, 25-45% by weight fly ash, 1-10% by weight cement, the remainder to 100% by weight being the liquid phase of the precipitate.

V dalším výhodném provedení stabilizát podle vynálezu obsahuje 0,1 až 2 % hmotnostních bentonitu, který se přidává jako stabilizující prostředek pro dosažení nižší vyluhovatelnosti škodlivin.In a further preferred embodiment, the stabilizer according to the invention comprises 0.1 to 2% by weight of bentonite, which is added as a stabilizing agent to achieve lower leachability of the pollutants.

Předmětem vynálezu je také způsob výroby řečeného zásypového tuhnoucího stabilizátu, jehož podstata spočívá vtom, že kvodné suspenzi sraženiny, která vzniká jako produkt čištění kyselých důlních nebo průmyslových odpadních vod srážením hydroxidem vápenatým, je zahuštěna na koncentraci 5 až 25 % pevné fáze, a obsahuje zejména sírany a hydroxidy železa a dalších kovů, se v mísiči přidává elektrárenský nebo teplárenský úletový popílek v množství 15 až 50 % hmotnostních, s výhodou dále cement v množství 1 až 10 % hmotnostních a v dalším výhodném provedeni se do směsi navíc přidává bentonit v množství 0,1 až 2 % hmotnostních.The present invention also relates to a process for the production of said backfill solidification stabilizer, which is characterized in that the aqueous suspension of the precipitate formed as a product of the treatment of acidic mine or industrial wastewater by calcium hydroxide precipitation is concentrated to a concentration of 5-25% solids. sulphates and hydroxides of iron and other metals, 15 to 50% by weight of electric power or heating fly ash, preferably 1 to 10% by weight of cement, are added in the mixer, and in a further preferred embodiment bentonite is added to the mixture in an amount of 0 to 10%. %, 1 to 2% by weight.

Předmětem vynálezu je rovněž použití zásypového tuhnoucího stabilizátu podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3 pro likvidaci a zahlazováni následků po těžebních činnostech, s výhodou k sanaci důlních děl, důlních prostorů a skládek, aplikací stabilizátu v tekuté, kašovité nebo těstovité konzistenci do sanovaného prostoru přímo nebo pomocí vrtů. Stabilizát je dopravitelný na místo určení potrubím, samospádem nebo čerpadly, a pro jeho přepravu je možné využit autodomíchávače. Stabilizát dokonale zaplní i členitá důlní díla a vykazuje vlastnosti odpovídající platným normám.The invention also provides the use of a backfill solidification stabilizer according to at least one of claims 1 to 3 for the disposal and elimination of the consequences of mining operations, preferably for the remediation of mine workings, mine spaces and landfills by applying the stabilizer in liquid, slurry or or using boreholes. The stabilizer is transportable to its destination by pipeline, gravity or pumps, and it is possible to use a concrete mixer for its transport. The stabilizer perfectly fills even broken mine workings and exhibits properties in compliance with current standards.

Dalším předmětem vynálezu je použití vodné suspenze sraženiny, která vzniká jako produkt čištění důlních nebo průmyslových odpadních vod srážením hydroxidem vápenatým, a obsahuje zejména sírany a hydroxidy žeieza a aaisicn » 1 í · t 4 «·( « 1«*·«« 4· «« »IIt is a further object of the present invention to use an aqueous suspension of a precipitate formed as a product of the treatment of mine or industrial wastewater by calcium hydroxide precipitation, and in particular comprises sulphates and hydroxides of gelatin and aaisic acid. «« »I

4‘ * · * · I ♦I • * » * ·» 4« * *4 kovů, k výrobě zásypového tuhnoucího stabilizátu na bázi elektrárenského nebo teplárenského úletového popílku, vody a pojivá, určeného zejména k sanaci skládek a důlních děl.4 * kovů • kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů kovů.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají především vtom, že umožňuje hospodářské využití sraženin z čištění kyselých odpadních vod, které by jinak musely být ukládány na skládku odpadů. Zároveň umožňuje rozšířené využití úletových popílků. Zásypový tuhnoucí stabilizát podle vynálezu má tekutou až těstovitou konzistenci, která umožňuje dokonalé zaplnění sanovaných objektů, včetně členitých důlních děl různého tvaru. Proces tuhnuti začíná za 24 až 72 hodin a ztuhlý stabilizát vykazuje požadované mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti pro použití k likvidaci hlavních a starých důlních děl, skládek odpadů apod.The advantages of the solution according to the invention are primarily that it allows the economical utilization of precipitates from the treatment of acidic waste water which would otherwise have to be deposited in the landfill. It also enables widespread use of fly ash. The backfill setting stabilizer according to the invention has a liquid to dough consistency which allows a perfect filling of the rehabilitated objects, including rugged mine workings of various shapes. The solidification process starts in 24 to 72 hours and the solidified stabilizer exhibits the required mechanical, physical and chemical properties for use in the disposal of main and old mine workings, landfills, etc.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation of the examples to the examples. Those skilled in the art will find, or will be able to ascertain, using routine experimentation, more or less equivalents to specific embodiments of the invention specifically described herein. These equivalents will also be included within the scope of the following claims.

Z mírně kyselých důlních vod, obsahujících zejména sírany a hydroxidy železa a dalších kovů, se srážením hydroxidem vápenatým (vápenným mlékem) připraví suspenze obsahující 5 až 25 % hmotnostních pevné fáze. K takto husté suspenzi se do mísiče přidá elektrárenský nebo teplárenský úletový popílek, případně cement a bentonit dle následujících příkladů:Slurries containing from 5 to 25% by weight of solid phase are prepared from mildly acidic mine waters, mainly containing sulphates and hydroxides of iron and other metals, by precipitation with calcium hydroxide (lime milk). To this thick slurry is added to the mixer power or heating fly ash or cement and bentonite according to the following examples:

«·· t « · · ♦ 4*· T · ♦ * 4 *

I Η Μ · · « » · ·« t 4 · 4 4 · · 4( • · 4 I »4 «I » ♦4I Η Μ · · »t · t 4 · 4 4 · · 4 (• 4» »4« I »t 4

Příklad č. 1:Example 1:

Připraví se suspenze o koncentraci 22% hmotnostních a nadávkují se ostatní přísady aby vznikla směs o složení:A 22% by weight suspension is prepared and the other ingredients are metered in to form a mixture of the following composition:

- Pevná fáze sraženiny -Kapalná fáze sraženiny - Popílek - Cement - Solid phase precipitate -The liquid phase of the precipitate - Fly ash - Cement 16,0 % hmot. 62,5 % hmot. 18,0 % hmot. 3,5 % hmot. 16.0 wt. 62.5 wt. 18.0 wt. 3.5 wt.

Příklad č. 2:Example 2:

Připraví se suspenze o koncentraci 15 % hmotnostních a nadávkuji se ostatní přísady aby vznikla směs o složení:A suspension of 15% by weight is prepared and the other ingredients are dosed to form a mixture having the following composition:

- Pevná fáze sraženiny - Kapalná fáze sraženiny - Popílek z fluidniho spalování (obsahuje CaO) - Solid phase precipitate - The liquid phase of the precipitate - Fly ash from fluidized bed combustion (contains CaO) 10,0 % hmot. 49,0 % hmot. 41,0 % hmot. 10.0 wt. 49.0 wt. 41.0 wt.

Příklad č. 3:Example 3:

Připraví se suspenze o koncentraci 15 % hmotnostních a nadávkují se ostatní přísady aby vznikla směs o složeni:A suspension of 15% by weight is prepared and the other ingredients are metered in to form a mixture of the following composition:

- Pevná fáze sraženiny - Kapalná fáze sraženiny - Popílek - Cement - Solid phase precipitate - The liquid phase of the precipitate - Fly ash - Cement 17,0 % hmot. 58,0 % hmot. 20,0 % hmot, 4,0 % hmot. 17.0 wt. 58.0 wt. 20.0 wt.%, 4.0 wt. - Bentonit - Bentonite 1,0 % hmot. 1.0 wt.

Ve všech případech vzniklý stabilizát vykazuje požadované mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti pro použití k likvidaci hlavních a starých důlních děl. Zásypový materiál je dopraviieiný potrubní dopravou, spinuje a překračuje ( l 1 · « i »4*4 · i f « < · i r »4 i požadované hodnoty soudržnosti, stlačitelnosti, vyluhovatelnosti dle Vyhlášky Ministerstva životního prostředí č, 294/2005 Sb. a hmotnostní aktivitu ²²⁶ Ra.In all cases, the resulting stabilizer exhibits the desired mechanical, physical and chemical properties for use in the destruction of major and old mine workings. The backfill material is transported by pipeline transport, it spins and exceeds the required values of cohesion, compressibility, leachability according to the Decree of the Ministry of the Environment No. 294/2005 Coll. activity ²²⁶ Ra.

Typ míchacího zařízení a jeho doprava do sanovaného objektu se volí v závislosti na konkrétních podmínkách aplikace. Stabilizát je možno např. míchat ve stabilním mísiči a dopravovat potrubím pomocí čerpadel. K míchání a přepravě stabilizátu je možno také využít autodomíchávačů. Výroba stabilizátu může dle konkrétních místních podmínek probíhat kontinuálně nebo diskontinuálné. Tekutý, kašovitý až těstovitý stabilizát se aplikuje do prostor skládek a důlních děl přímo, nebo pomocí injektážních potrubí a vrtů. Stabilizát dokonale zaplní i členitá důlní díla s komplikovaným profilem. Tuhnutí začíná po 24 až 72 hodinách, a výsledný produkt vykazuje požadované vlastnosti zejména pevnost, stlačitelnost a vychovatelnost, předepsané pro dané použití.The type of mixing equipment and its transport to the object to be repaired is selected depending on the specific application conditions. For example, the stabilizer can be mixed in a stable mixer and transported by pipeline using pumps. Mixers can also be used to mix and transport the stabilizer. The production of the stabilizer can be continuous or discontinuous depending on the local conditions. The liquid, slurry to dough stabilizer is applied directly to landfills and mines, or through grouting pipes and boreholes. Even stabilized mine workings with a complicated profile perfectly fill the stabilizer. The solidification begins after 24 to 72 hours, and the resulting product exhibits the desired properties, in particular the strength, compressibility and edibility prescribed for the application.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zásypový tuhnoucí stabilizát podle vynálezu lze využít jako sanační, základkový nebo zásypový materiál zejména při likvidaci, sanaci a rekultivaci skládek a důlních děl.The backfill setting stabilizer according to the invention can be used as a remediation, foundation or backfill material, especially in the disposal, rehabilitation and reclamation of landfills and mining works.

Claims

1. A backfill solidification stabilizer, in particular for the remediation of landfills and mine workings, consisting of a homogenised mixture of power plant or heating plant fly ash, water and binder, characterized in that it contains at least 5% by weight of solid precipitate formed as a product of acid mining or industrial waste water containing calcium hydroxide precipitation, and containing mainly sulphates and hydroxides of iron and other metals.

The backfill setting stabilizer according to claim 1, characterized in that it contains 5 to 25% by weight of solid precipitate phase, 15 to 50% by weight ash, 1 to 10% by weight of cement, the remainder to 100% by weight being the liquid phase of the precipitate.

A backfill setting stabilizer according to claim 1 or 2, characterized in that it contains 8 to 15% by weight of solid precipitate, 25 to 45% by weight of fly ash, 1 to 10% by weight of cement, the remainder to 100% by weight being liquid. precipitate phase.

A backfill setting stabilizer according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that it contains 0.1 to 2% by weight of bentonite.

5. A process for producing a backfill solidification stabilizer consisting of a homogenized mixture of power or heating fly ash, water and binder, characterized in that the aqueous suspension of the precipitate resulting from the treatment of acid mine or industrial waste water by calcium hydroxide precipitation is concentrated to a concentration of 5. Up to 25% of the solid phase, and in particular containing sulphates and hydroxides of iron and other metals, is added to the mixer in an amount of 15 to 50 wt.

44 »· β · 4 I I«

4 «« «··· 44« 444 l 4 »44» 4 I I

4 14 4 4 4 4 4 Mt

6. A process according to claim 5, wherein the cement is added in an amount of 1 to 10% by weight.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that bentonite is added to the mixture in an amount of 0.1 to 2% by weight.

Use of a backfill setting stabilizer according to at least one of Claims 1 to 4 for the disposal and elimination of the consequences of mining operations, preferably for the remediation of mine workings, mine spaces and landfills, by applying the stabilizer in a liquid, slurry or dough consistency directly or by means wells.

9. Use of an aqueous suspension of a precipitate resulting from the treatment of mine or industrial wastewater by calcium hydroxide precipitation, and in particular containing sulphates and hydroxides of iron and other metals, for the production of backfill solidification stabilizer based on power plant or heating fly ash, water and binder in particular for the remediation of landfills and mining works.