DE102006037197A1 - Production of iron hydroxide pellets for water purification, e.g. after open-cast coal mining, involves flocculation of iron hydroxide slurry, concentration, filtration, milling, addition of hygroscopic fibres and pelletisation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Pellets, die aus Eisenhydroxidschlämmen entstehen, sowie deren Verwendung.The The invention relates to a method and an assembly for the production of pellets formed from Eisenhydroxidschlämmen, and their Use.
Braunkohle spielt für die Energiewirtschaft sowie die rohstoffherstellende Industrie eine wichtige Rolle. Im Allgemeinen wird die Braunkohle im Tagebau gewonnen. Da dabei erhebliche Massenbewegungen betrieben werden, kommt das zumeist auf der ausgekohlten Tagebauseite abgelagerte Bodenmaterial mit Sauerstoff in Berührung. Das führt regelmässig zur Oxidation der eingelagerten Mineralien, wobei sich neben Säure insbesondere Eisenionen und Sulfationen bilden.Brown coal plays for the energy industry as well as the raw material producing industry one important role. In general, lignite is extracted by open-pit mining. Since this considerable mass movements are operated, that comes mostly soil deposited on the charred open pit side in contact with oxygen. Leading regularly for the oxidation of the stored minerals, in addition to acid in particular Form iron ions and sulfate ions.
Nach Beendigung des Tagebaubetriebes und Einstellung der Grundwasserabsenkung kommt es zum Grundwasseranstieg in den aufgeschütteten Massen. Dadurch werden die Mineralien im Wasser gelöst und in die entstehenden Tagebauseen transportiert. Damit entstehen regelmässig Sulfatkonzentrationen, die dem 10 bis 20 – fachen einer Sulfatkonzentration in natürlichen Gewässern entspricht. Es entsteht eine lebensfeindliche Wasserbeschaffenheit mit ph-Werten von 2 bis 3. Die entstehenden Gewässer sind weder wasserwirtschaftlich noch touristisch nutzbar.After completion of the open pit operation and adjustment of the groundwater lowering, there is a rise in groundwater in the bulk materials. As a result, the minerals are dissolved in the water and transported to the resulting mining mines. This regularly produces sulphate concentrations which correspond to 10 to 20 times the concentration of sulphate in natural waters. The result is a hostile water quality with p h values of 2 to 3. The resulting waters are neither water management nor touristically usable.
Das Ziel der Nutzung der Gewässer sowie der ab bestimmten Füllständen entstehende Anschluss an die Vorflut machen die Wasserbehandlung notwendig.The Target of the use of the waters and the resulting from certain levels Connection to the outfall requires water treatment.
Allgemein bekannt ist die Flutung mit Fremdwasser. Besteht nach dem Flutungsende ein Grundwasserzu- und -abstrom für den See, kommt es häufig zur Rückversäuerung durch die Säurefracht des Grundwassers. Da die zur Verfügung stehenden Flutungswassermengen begrenzt sind, dominiert aufsteigendes Grundwasser mit seinen beschriebenen negativen Eigenschaften. Trotzdem kommen grosstechnisch noch immer die Fremdflutung sowie die Bekalkung des Oberflächenwassers zum Anheben des ph-Wertes zum Einsatz.Generally known is the flooding with extraneous water. If there is a groundwater inflow and outflow for the lake after the end of the flood, acidification of the groundwater often leads to re-acidification. Since the available amounts of flooding water are limited, ascending groundwater dominates with its described negative properties. Nevertheless, the external flooding and the calcification of the surface water for raising the p h value are still used on a large scale.
Es
hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, andere Verfahren zu entwickeln.
So wird in der
Nach
den
Allen genannten Verfahren ist zu eigen, dass sie für die in Deutschland zu verändernden erheblichen Wassermengen unzureichend geeignet sind. So wird prognostiziert, dass in den nächsten Jahren neue Oberflächengewässer in einem Gesamtumfang von 25 000 ha neu entstehen, bei denen der Einsatz von Wasserbauten sich auf Grund der korrosiven Wirkung des enthaltenen Sulfates schwierig gestaltet.all This procedure is peculiar to the fact that it has to be changed for those in Germany considerable amounts of water are insufficiently suitable. This is how it is predicted that in the next Years new surface waters in with a total volume of 25 000 ha, where the use of Hydraulic structures are due to the corrosive action of the contained Sulfates made difficult.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ausgehend von der Erkenntnis, dass das Sulfat zu beseitigen ist und ein Ausscheiden ausgelöst werden muss, ein Verfahren und eine zweckmässig gestaltete Einrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe ein Produkt zur Bindung des in Sulfid gewandelten Sulfats durch zweiwertiges Eisen vollständig und in einer Form möglich wird, die die weitere Applikation günstig beeinflusst.task The invention is therefore based on the knowledge that the sulphate is eliminated and a withdrawal is triggered a procedure and a purpose-built facility to help develop a product that binds to sulfide converted sulphate by bivalent iron completely and possible in one form which influences the further application favorably.
Die Aufgabe wird gelöst, indem zunächst die als Ausgangsmaterial verwendeten Eisenhydroxidschlämme von Grubenwasserreinigungsanlagen, die regelmässig eine hohe Eisenkonzentration aufweisen, zunächst mit einem geeigneten Flockungshilfsmittel versetzt werden. Statt der Eisenhydroxidschlämme aus Grubenwasserreinigungsanlagen kann ebenso in örtlichen Wasserwerken anfallender Filterspülschlamm verwendet werden.The Task is solved by first the Eisenhydroxidschlämme used as starting material of Mine water purification plants that regularly have a high iron concentration have, first be mixed with a suitable flocculant. Instead of the Eisenhydroxidschlämme from mine water purification plants can also be used in local Waterworks accumulating Filterspülschlamm be used.
Das aus Grubenwasserreinigungsanlagen oder örtlichen Wasserwerken stammende Ausgangsprodukt weist regelmässig einen Feststoffanteil von weniger als 1 Masseprozent auf und wird einem Beimengen von Flockungshilfsmitteln und nachfolgendem Eindicken unterzogen. Hier wird der Feststoffanteil auf einen Bereich zwischen 3 und 8 Masseprozent erhöht. Über einen nachgeordneten Filterprozess wird der Feststoffanteil in einen Bereich über 25 Masseprozent hinein angehoben. Das nach dem Filtern vorhandene Zwischenprodukt ist soweit plastisch, dass es über eine der Förderung dienende Zerkleinerungsein richtung ausgetragen wird. Hier erfolgt nicht nur ein Abfördern, sondern gleichzeitig ein Brechen grösserer Filterkuchenstücke. Zweckmässigerweise ist diese der Förderung dienende Zerkleinerungseinrichtung als Förderschnecke ausgebildet.The raw material originating from mine water treatment plants or local waterworks regularly has a solids content of less than 1% by mass and is subject to admixture of flocculation aids and subsequent thickening. Here, the solids content is increased to a range between 3 and 8 percent by mass. By means of a downstream filtering process, the solids content is increased to more than 25% by mass. The intermediate product present after filtering is as far as plas that it is delivered via a shredder serving for promotion. Here is not only a discharge, but at the same time breaking larger filter cake pieces. Conveniently, this crushing device serving to promote is designed as a screw conveyor.
Das Zwischenprodukt wird im weiteren dosiert mit einem Anteil von mindestens 3 Masseprozent hygroskopischer Fasern, die soweit gerissen sind, dass sie in einer Länge von maximal 20 mm vorliegen, vorzugsweise Naturfasern, durchmischt und pelletiert. Nach dem Austrag aus dem Pelletierprozess werden die entstandenen Pellets einem Zwischentrocknen unterzogen, bis der Feststoffanteil mindestens 60 Masseprozent beträgt. Damit sind die Pellets soweit eigenstabil, dass sie einer weiteren Verwendung zugeführt werden können.The Intermediate is further dosed with a share of at least 3% by mass of hygroscopic fibers that are cracked so far that they are in one length of a maximum of 20 mm, preferably natural fibers, mixed and pelleted. After discharge from the pelleting process the resulting pellets subjected to intermediate drying until the solids content is at least 60% by mass. In order to the pellets are inherently stable so far that they can be used further supplied can be.
Vor dem Einleiten des Filterprozesses kann je nach erreichter Feststoffkonzentration erneut die Zugabe von Flockungshilfsmitteln erfolgen.In front the initiation of the filtering process can be depending on the achieved solids concentration again the addition of flocculants done.
Die verwendeten Flockungshilfsmittel können sowohl kationischer als ebenfalls anionischer Natur sein.The used flocculants may be both cationic and also be anionic in nature.
Eine zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens dienende Einrichtung ist so aufgebaut, dass zunächst ein Speicherbehälter für den Filterspülschlamm beziehungsweise die Eisenhydroxidschlämme vorhanden ist, dessen Ausgang eine Dosiereinrichtung zugeordnet ist. Zum Speicherbehälter parallel ist ein Ansetzbehälter für das Flockungshilfsmittel vorhanden, dem ausgangsseitig ebenfalls eine Dosiereinrichtung zugeordnet ist. Diese Dosiereinrichtungen sind in der Regel Dosierpumpen.A to implement the proposed method serving device is constructed so that first a storage tank for the Filterspülschlamm or the Eisenhydroxidschlämme is present, whose output a metering device is assigned. To the storage tank in parallel is a Ansetzbehälter for the Flocculants available, the output side also a metering device assigned. These metering devices are usually metering pumps.
Beide Dosiereinrichtungen sind ausgangsseitig mit einer Eindickeinrichtung verbunden. Dieser ist zweckmässigerweise als Bandeindicker ausgebildet.Both Dosing devices are the output side with a Eindickeinrichtung connected. This is appropriate designed as a band thickener.
Von der Eindickeinrichtung gelangt das Fördergut zu einer Filterpresse. Diese ist vorzugsweise als Kammerfilterpresse ausgeführt.From the Eindickeinrichtung the conveyed material reaches a filter press. This is preferably designed as a chamber filter press.
Um das Verfahren sicher ablaufen zu lassen, ist vorzugsweise zwischen Eindickeinrichtung und Filterpresse ein Puffergefäss als Zwischenspeicherbecken, zweckmässigerweise mit Rührwerk ausgeführt, angeordnet. In die Verbindungsleitung zwischen Zwischenspeicherbecken und Filterpresse ist eine Einmündung einer weiteren Leitung vorhanden, die ebenfalls über eine Dosiereinrichtung mit dem Ansetzbehälter für das Flockungshilfsmittel verbunden ist, um bei Bedarf verfahrensgerecht ein Nachflocken zu erlauben.Around The process is safe to run, preferably between Eindickeinrichtung and filter press a buffer vessel as a buffer storage tank, expediently with stirrer executed arranged. In the connecting line between buffer tanks and filter press is a junction another line present, which also has a metering device with the Ansetzbehälter for the Flocculation aid is connected to procedural if necessary to allow flocculation.
Aus der Filterpresse erfolgt ein Weitertransport der eingedickten Schlämme über eine geeignete Dickstoff-Fördereinrichtung. Das ist vorzugsweise eine Förderschnecke.Out The filter press is a further transport of the thickened sludge via a suitable thick matter conveyor. This is preferably a screw conveyor.
Der Förderschnecke nachgeordnet ist ein Pelletiermischer vorhanden, dem das die Dickstoff-Fördereinrichtung verlassende Zwischenprodukt über eine Dosiereinrichtung aufgegeben wird. Ebenso werden hygroskopische Fasern, wie bereits beschrieben, dem Pelletiermischer zugemischt.Of the Auger downstream of a pelleting mixer is present, which is the thick matter conveyor leaving intermediate over a metering device is abandoned. Likewise, hygroscopic Fibers, as already described, added to the pelleting mixer.
Die Vorausprodukte Dickstoff-Zwischenprodukt und hygroskopische Fasern werden entsprechend der gewählten Bau- und Betriebsweise des Pelletiermischers aufgegeben. Das ist bei kontinuierlicher Betriebsweise regelmässig ein zeitgleiches und bei diskontinuierlicher Betriebsweise ein in zeitlicher Abfolge erfolgendes Aufgeben.The Advance products of high-consistency intermediate and hygroscopic fibers will be chosen according to the selected Construction and operation of the pellet mixer abandoned. This is in continuous operation regularly a simultaneous and at discontinuous mode of operation, a time sequence Give up.
Nach intensivem Durchmischen verlassen die Pellets den Pelletiermischer über eine Abfördereinrichtung, sodass die Pellets nach kurzem Zwischentrocknen formstabil zur weiteren Verwendung zur Verfügung stehen.To intensive mixing, the pellets leave the pellet mixer over one removal device, so that the pellets after a short intermediate drying dimensionally stable to the other Use available stand.
Die
zu reinigenden Wässer
werden in einem Bioreaktor oder dergleichen einer biochemischen
Behandlung unterzogen, indem das Sulfat in Schwefelwasserstoff gewandelt
wird. Dieser Prozess verläuft nach
der Formel
Bei der Reinigung von Kippengrundwässern stellen Eisen (II) – Ionen den dominierenden Säureträger dar.at the cleaning of tipping groundwater Iron (II) ions the dominant acid carrier.
Die entstandenen Pellets werden als Filtermaterial eingesetzt, um aus den über diese Filter geleiteten wie beschrieben biologisch behandelten Wässern, in denen der Schwefel als Schwefelwasserstoff vorliegt, der Schwefel durch Bindung an diese Pellets entfernt wird, sodass Eisensulfid entsteht.The resulting pellets are used as filter material to get out the over These filters are directed as described in Biologically Treated Waters, in where sulfur is present as hydrogen sulphide, sulfur is removed by binding to these pellets, so that iron sulfide arises.
Damit ist es möglich, anfallendes belastetes Wasser auf eine vorbergbauliche Form zurückzuführen, sodass dieses als für eine übliche wasserwirtschaftliche Nutzung geeignet zur Verfügung steht. Ein Anwendungsfall ist der, dass Ausleitvolumenströme, also Wasser des Bergbaus, das an Flüsse und dergleichen übergeben werden soll, behandelt werden. Nach Behandlung mit der erfindungsgemässen Einrichtung steht ein Wasser zur Verfügung, das der Qualität natürlicher Oberflächenwässer entspricht. Des weiteren können ebenso die in gefluteten Tagebauen vorhandenen belasteten Wässer und Kippengrundwässer sukzessive erfolgreich behandelt werden.In order to Is it possible, attributed accumulated water due to a pre-mining form, so this as for a common one water management use is available. An application is that, the discharge volume flows, that is, water from the mining industry that passes to rivers and the like should be treated. After treatment with the inventive device is a water available, the quality naturally Surface waters corresponds. Of others can as well as in contaminated opencast mining polluted waters and Tilt groundwaters successively treated successfully.
Im Vergleich dazu hat die Erfahrung gezeigt, dass die Verwendung von Eisenhydroxidschlämmen zur Sulfidbindung durch eine wechselnde Konzentration nur unzureichend handhabbar ist. Damit ist die Einstellung definierter Reaktionsbedingungen nur mit wechselndem Erfolg möglich.In comparison, experience has shown that the use of iron hydroxide sludges is insufficient to handle sulfide due to a changing concentration. Thus, the setting of defined reaction conditions is possible only with varying success.
Gleichwohl können bei Einsatz der hergestellten erfindungsgemässen Pellets neben schwefelhaltigen auch arsen- oder phosphathaltige Rückstände, letztere ebenfalls gleichzeitig, aus damit belasteten Wässern entfernt werden.nevertheless can when using the prepared inventive pellets in addition to sulfur-containing also arsenic or phosphate-containing residues, the latter also at the same time, from contaminated waters be removed.
Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.The Invention will be described in more detail below with reference to an embodiment become.
In der zugehörigen Zeichnung zeigt beispielhaftIn the associated Drawing shows an example
Aus
einer Grubenwasserreinigungsanlage stammende Eisenhydroxydschlämme weisen
gleich oder weniger
In
der als Membrankammerfilterpresse ausgeführten Filterpresse
Das
nach dem Filtern vorhandene Zwischenprodukt ist soweit plastisch,
dass es ohne Schwierigkeiten ausgetragen werden kann. Vorsorglich
ist dem Austrag der Filterpresse
Die
Dickstoff-Fördereinrichtung
Diese hygroskopischen Fasern sind insbesondere Naturfasern, wie sie von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen oder Landschaftspflegeflächen und dergleichen gewinnbar sind oder als Nebenprodukt bei der Gewinnung und Verarbeitung landwirtschaftlicher Erzeugnisse und dergleichen anfallen und die soweit einem Aufbereitungsprozess unterworfen worden sind, dass sie auf eine Faserlänge von 20 mm durch vorzugsweise Reissen eingekürzt worden sind.These In particular, hygroscopic fibers are natural fibers, such as those of agricultural crops or landscape care areas and the like are obtainable or as a by-product in the extraction and processing of agricultural products and the like incurred and to the extent have been subjected to a treatment process are that they are based on a fiber length of 20 mm have been shortened by preferably tearing.
Nach
dem Austrag aus dem Pelletiermischer
Nach Abschluss der Trocknung sind die Pellets hinsichtlich ihrer Form soweit eigenstabil, dass sie grosstechnisch als Einsatzstoffe in Filtern Verwendung finden, über die das in einem Tagebaurestloch befindliche Wasser abgeleitet, das Sulfid gebunden und soweit gereinigt ist, dass es vorbergbauliche Qualität aufweist.To Completion of drying are the pellets in terms of their shape as far as inherently stable, that they are used in large scale as starting materials in Filters find use over which dissipates the water found in an open pit mine, the sulfide is bound and purified to such an extent that it has a mining quality.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of used reference numeral
- 11
- Speicherbehälterstorage container
- 22
- Dosiereinrichtungmetering
- 33
- Ansetzbehälterbatching
- 44
- EindickeinrichtungEindickeinrichtung
- 55
- ZwischenspeicherbeckenBetween storage tanks
- 66
- Filterpressefilter Press
- 77
- Dickstoff-FördereinrichtungDensity solids conveyor
- 88th
- PelletiermischerPelletier mixer
- 99
- Abfördereinrichtungremoval device
Claims (18)
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