DE102012103798A1 - slag bed - Google Patents
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Abstract
Schlackenbeet mit horizontaler Abdichtung zumindest umfassend eine erste Revisionsschicht und eine in vertikaler Richtung darüber angeordnete zweite Revisionsschicht, wobei die erste Revisionsschicht als Dränschicht und die zweite Revisionsschicht als wasserundurchlässige Betonschicht ausgebildet ist.Slag bed with horizontal seal at least comprising a first revision layer and a second revision layer arranged above it in the vertical direction, wherein the first revision layer is formed as a drainage layer and the second revision layer as a water-impermeable concrete layer.
Description
Die Erfindung betrifft ein Schlackenbeet mit horizontaler Abdichtung, das mindestens zwei übereinander angeordnete Revisionsschichten umfasst.The invention relates to a slag bed with horizontal seal comprising at least two superposed revision layers.
Als „Schlacke” wird ein Schmelzrückstand bei der Gewinnung von Metallen in der Erzverhüttung bezeichnet. Schlacken setzen sich aus basischen und sauren Oxiden zusammen und enthalten Schwermetalle in unterschiedlichen Konzentrationen. Zum Schutz des Trinkwassers muss deshalb vorgesehen werden, dass Schlackereste nicht unmittelbar in die Umwelt gelangen."Slag" refers to a smelting residue in the recovery of metals in the ore smelting. Slags are composed of basic and acidic oxides and contain heavy metals in various concentrations. To protect the drinking water must therefore be provided that Schlackereste not get directly into the environment.
Schlackenbeete werden für die Verarbeitung schmelzflüssiger Schlacken im Arbeitsprozess der Stahlherstellung benötigt, wobei die 1400–1600°C heiße Schlacke in das Schlackenbeet ausgekippt und dort durch ein Besprühen mit Wasser abgekühlt wird. Erst nach der Abkühlung kann die Schlacke gebrochen bzw. zerbröselt und als Baustoff weiterverwendet werden. Durch das Besprühen mit Wasser lösen sich aus der Schlacke die Schwermetalle und bewegen sich mit dem Prozesswasser schwerkraftbedingt in vertikaler Richtung nach unten.Slag beds are needed for the processing of molten slags in the steelmaking process, where the 1400-1600 ° C hot slag is dumped into the slag bed where it is cooled by spraying it with water. Only after cooling, the slag can be broken or crumbled and reused as a building material. By spraying with water, the heavy metals are released from the slag and move downwards in a vertical direction with the process water due to gravity.
Bisher wurden keine besonderen Vorkehrungen oder Aufbauten für den Untergrund eines Schlackenbeets vorgesehen, so dass das mit den Schwermetallen belastete Prozesswasser in die Umwelt gelangen konnte.So far, no special precautions or structures have been provided for the bottom of a slag bed, so that the process water polluted with the heavy metals could get into the environment.
Nach dem deutschen Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz – WHG) ist für Schlackenbeete eine Bodenschutzanordnung mit einer auf dem Boden aufliegenden Sekundärschutzschicht und einer in vertikaler Richtung darüber angeordneten Primärschutzschicht vorzusehen, wobei die Unterseite der Primärschutzschicht einsehbar sein muss. Eine derartige Bodenschutzanordnung wird nachfolgend als „Unterkonstruktion” bezeichnet, wobei diese, soweit für die Erfindung relevant, in ihrer Ausbildung anpassbar ist.According to the German Law on the Order of the Water Budget (Water Resources Act - WHG), a soil protection arrangement with a secondary protective layer resting on the floor and a primary protective layer arranged above it in the vertical direction is to be provided for slag beds, wherein the underside of the primary protective layer must be visible. Such a soil protection arrangement is hereinafter referred to as "substructure", which, as far as relevant for the invention, is adaptable in their training.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Schlackenbeet bereitzustellen, mit dem das anfallende und mit Schwermetallen versetzte Prozesswasser vollständig gesammelt und einer kontrollierten Klärung zugeführt werden kann. Das ungereinigte Prozesswasser kommt somit mit der Umwelt nicht mehr in Kontakt.Against this background, it is an object of the invention to provide a slag with which the accumulated and mixed with heavy metals process water can be completely collected and fed to a controlled clarification. The unpurified process water is therefore no longer in contact with the environment.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schlackenbeet mit horizontaler Abdichtung zumindest umfassend eine erste Revisionsschicht und eine in vertikaler Richtung darüber angeordnete zweite Revisionsschicht, wobei die erste Revisionsschicht als Dränschicht und die zweite Revisionsschicht als wasserundurchlässige Betonschicht ausgebildet ist. Als horizontale Abdichtung wird vorliegend der Sachverhalt bezeichnet, dass in vertikaler Richtung nach unten sickendes Prozesswasser durch die sich in horizontaler Richtung erstreckenden Revisionsschichten aufgehalten wird. Als Revisionsschicht ist vorliegend jede Schicht definiert, die einen Wasserdurchtritt oder Wassereintritt erkennen lässt.This object is achieved by a slag bed with horizontal sealing at least comprising a first revision layer and a second revision layer arranged above it in the vertical direction, wherein the first revision layer is designed as a drainage layer and the second revision layer as a water-impermeable concrete layer. In the present case, the term horizontal seal refers to the fact that process water seeping down in the vertical direction is held up by the revision layers extending in the horizontal direction. As a revision layer, each layer is defined in the present case, which indicates a water passage or water ingress.
Erfindungsgemäß ist das Schlackenbeet nach der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen und über Fachbetriebe als „oberirdische” Anlage mit einsehbaren unterirdischen Räumen gebildet.According to the invention, the slag bed is formed according to the ordinance on facilities for handling water-polluting substances and specialist companies as an "above-ground" facility with accessible underground spaces.
Die Bauausführung sämtlicher Dichtflächen der Erfindung richtet sich nach dem dem Durchschnittsfachmann bekannten
Soweit vorliegend Primärschutz oder Sekundärschutz verwendet wird, ist Bezug auf die primäre Sicherheit und die sekundäre Sicherheit gemäß dem dem Durchschnittsfachmann bekannten Arbeitsblatt
In einer bevorzugten Ausführung ist die wasserundurchlässige Betonschicht als eine Stahlbetonbodenplatte nach
Bei einem Schaden an der wasserundurchlässigen Betonschicht würde die Wasserundurchlässigkeit beeinträchtigt, so dass nicht auszuschließen ist, dass Prozesswasser durch die zweite Revisionsschicht hindurch zur Dränschicht gelangt. Diese ist in einer bevorzugten Ausbildung als Einkornbetonschicht gebildet, wobei der Einkornbeton aus nahezu gleich großer Körnung hergestellt ist, wodurch er ein Hohlraumvolumen von bis zu 60% erhält und somit eine Drainagefunktion abbilden kann.Damage to the impermeable concrete layer would impair the water impermeability, so that it can not be ruled out that process water will reach the drainage layer through the second inspection layer. This is formed in a preferred embodiment as Einkornbetonschicht, wherein the Einkornbeton is made of almost equal grain size, whereby he receives a void volume of up to 60% and thus can map a drainage function.
Da die Beschädigung der als wasserundurchlässige Betonschicht ausgebildeten zweiten Revisionsschicht begünstigt wird, wenn die schmelzflüssige Schlacke unmittelbar auf diese Schicht aufgebracht würde, ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, in vertikaler Richtung oberhalb der zweiten Revisionsschicht eine erste Pufferschicht anzuordnen. Diese ist vorzugsweise aus Schlackenbeton (Schutzbeton) gebildet, und stellt einen Wärmepuffer zwischen der schmelzflüssigen Schlacke und der zweiten Revisionsschicht dar. Der Schlackenbeton ist beispielsweise ein C 25/30 Beton, der eine gegenüber der zweiten Revisionsschicht geringere Druckfestigkeit aufweist. Auf die erste Pufferschicht kann die schmelzflüssige Schlacke gekippt werden, ohne dass es zu einer negativen Beeinträchtigung der zweiten Revisionsschicht kommt.Since the damage of the second layer of protection formed as a water impermeable concrete layer is favored, if the molten slag would be applied directly to this layer, is provided in an advantageous embodiment of the invention to arrange a first buffer layer in the vertical direction above the second revision layer. This is preferably formed of slag concrete (protective concrete), and constitutes a heat buffer between the molten slag and the second revision layer. The slag concrete is for example a
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schlackenbeets ist vorgesehen, in vertikaler Richtung oberhalb der ersten Pufferschicht eine zweite Pufferschicht anzuordnen, die in einer bevorzugten Ausführung aus geschütteter und verdichteter Schlacke gebildet ist. Auch die zweite Pufferschicht dient als Wärmepuffer. Ferner ist es günstig, die schmelzflüssige heiße Schlacke auf eine verdichtete Schlackeschicht zu gießen, da sich die heiße flüssige Schlacke mit der kalten verdichteten Schlacke der Pufferschicht verbindet und somit ein Spritzschutz beim Ausgießen der flüssigen Schlacke gewährleistet wird. Ferner ist günstig, dass Prozesswasser durch die beiden Pufferschichten einsickert und es nicht zu stehendem Wasser auf der Oberfläche kommt. Dies ist deshalb günstig, da es beim Ausgießen der heißen flüssigen Schlacke in stehendes Wasser zu Verpuffungen kommt, die zu unmittelbarer Verletzungsgefahr für in dem Bereich des Schlackenbeets tätige Personen führt. In a further embodiment of the slag bed according to the invention is provided to arrange in the vertical direction above the first buffer layer, a second buffer layer, which is formed in a preferred embodiment of poured and compacted slag. The second buffer layer also serves as a heat buffer. Further, it is convenient to pour the molten hot slag on a compacted slag layer, as the hot liquid slag connects with the cold compacted slag of the buffer layer and thus a splash guard is ensured when pouring the liquid slag. Furthermore, it is favorable that process water seeps through the two buffer layers and there is no stagnant water on the surface. This is advantageous because it comes to deflagration when pouring the hot liquid slag in stagnant water, which leads to immediate injury to persons working in the field of slag beds.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass innerhalb der ersten und/oder der zweiten Pufferschicht mindestens ein die obere Schichtgrenze anzeigendes Markierungselement angeordnet ist. Als Markierungselemente werden vorzugsweise Betonblöcke verbaut, so dass beim Brechen der abgekühlten und ausgehärteten Schlackeschicht feststellbar ist, wenn die darunter liegende Pufferschicht erreicht ist. Das Brechen der Schlacke erfolgt mit schwerem Gerät, so dass nicht ausgeschlossen werden kann, dass über die abzubauende Schlackeschicht auch in die Pufferschicht eingedrungen wird. Mit Hilfe der Markierungselemente kann jedoch sichergestellt werden, dass die Pufferschicht im Wesentlichen erhalten bleibt und somit seltener gewechselt werden muss.In an advantageous embodiment it is provided that within the first and / or the second buffer layer at least one marking element indicating the upper layer boundary is arranged. As marking elements concrete blocks are preferably installed so that when breaking the cooled and cured slag layer is detected when the underlying buffer layer is reached. The breaking of the slag takes place with heavy equipment, so that it can not be ruled out that the slag layer to be degraded also penetrates into the buffer layer. With the help of the marking elements, however, it can be ensured that the buffer layer essentially remains intact and therefore has to be changed less frequently.
Das erfindungsgemäße Schlackenbeet ist in seiner Gesamtheit um mindestens 1,5%, vorzugsweise 2%, geneigt, so dass ein Quergefälle vorliegt, um das Prozesswasser zu einem Rand des Schlackenbeets zu leiten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein sich entlang des horizontalen Randes des Schlackenbeets erstreckender Abflusskanal befindet, über den das Prozesswasser gesammelt abfließt. Hierzu weist der Abflusskanal selbst ein Gefälle auf. Am Ende des Abflusskanals wird das Prozesswasser abgepumpt. Sämtliches auf die Schlacke durch Besprühen oder natürlichen Regen fallendes Wasser durchdringt nach der auf das Schlackenbeet gekippten Schlackeschicht die erste und soweit vorhanden zweite Pufferschicht bis zur wasserundurchlässigen zweiten Revisionsschicht. Erfindungsgemäß ist in einer günstigen Ausführung vorgesehen, dass über die Randerstreckung des Schlackenbeets ein Einlauf in den Abflusskanal in vertikaler Richtung auf Höhe der ersten Revisionsschicht, der zweiten Revisionsschicht oder in einem Grenzbereich der ersten und zweiten Revisionsschicht angeordnet ist. In der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführung ist der Einlauf von der wasserundurchlässigen zweiten Revisionsschicht in vertikaler Richtung beabstandet, so dass sich im Prozesswasser befindliche Sedimente in der Pufferschicht absetzen können, bevor das Prozesswasser über den Einlauf in den Abflusskanal fließt. Auch ist vorteilhaft, am Einlauf ein Sieb anzuordnen, um Festkörper in den Revisionsschichten zu halten.The slag bed according to the invention is inclined in its entirety by at least 1.5%, preferably 2%, so that there is a transverse slope to direct the process water to an edge of the slag bed. According to the invention, there is provided a discharge channel extending along the horizontal edge of the slag bed, via which the process water flows off in a collected manner. For this purpose, the drainage channel itself has a gradient. At the end of the drainage channel, the process water is pumped out. All the water falling on the slag by spraying or natural rain penetrates the first and, if present, second buffer layer up to the water-impermeable second revision layer after the slag layer is tilted onto the slag bed. According to the invention, it is provided in a favorable embodiment that over the edge extension of the slag bed, an inlet into the drainage channel in the vertical direction at the level of the first revision layer, the second revision layer or in a boundary region of the first and second revision layer is arranged. In the presently preferred embodiment, the inlet of the water-impermeable second revision layer is spaced in the vertical direction, so that located in the process water sediments can settle in the buffer layer before the process water flows through the inlet into the drainage channel. It is also advantageous to arrange a sieve at the inlet to hold solid in the revision layers.
In einer günstigen Ausführung ist ferner vorgesehen, dass auf der zweiten Revisionsschicht eine Aufkantung angeordnet ist, die sich an mindestens einem der horizontalen Ränder des Schlackenbeets erstreckt. Die Aufkantung ist zumindest auf der dem Abflusskanal gegenüberliegenden Seite vorgesehen, um einen Randschutz gegenüber der ersten und/oder zweiten Pufferschicht darzustellen. Die Aufkantung kann beispielsweise aus Stahlbetonfertigteilplatten gebildet sein. Bei einer nachfolgend näher beschriebenen Lösung des Schlackenbeetes mit Stahlblechwanne bietet die Aufkantung Schutz vor Beschädigungen der Stahlblechwanne in ihrem seitlichen Randbereich.In a favorable embodiment, it is further provided that an upstand is arranged on the second revision layer, which extends on at least one of the horizontal edges of the slag bed. The upstand is provided at least on the side opposite to the drainage channel to provide an edge protection against the first and / or second buffer layer. The upstand can be formed, for example, precast reinforced concrete slabs. In a solution of the slag bed with steel sheet pan described in more detail below, the upstand provides protection against damage to the sheet steel tub in its lateral edge area.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Schlackenbeets kann ferner eine Unterkonstruktion beinhalten, auf der die erste Revisionsschicht aufliegt. Die Unterkonstruktion weist zumindest eine die Auflagefläche für die erste Revisionsschicht bildende Primärschutzschicht und eine Sekundärschutzschicht auf, wobei die Primärschutzschicht in vertikaler Richtung oberhalb der Sekundärschutzschicht angeordnet und zwischen der Primärschutzschicht und Sekundärschutzschicht mindestens ein Luftraum ausgebildet ist. Die Primärschutzschicht ist vorzugsweise ein ca. 10 mm starkes vollverschweißtes Stahlblech. Wie oben bereits angerissen, ist die Ausbildung des Stahlblechs als Stahlblechwanne, in der Prozesswasser gesammelt würde, wenn die wasserundurchlässige zweite Revisionsschicht (Stahlbetonbodenplatte) Undichtigkeiten aufweisen würde, so dass ein Schaden erkennbar wäre, bevorzugt. Die Sekundärschutzschicht der Unterkonstruktion ist als Betonschicht gebildet, die wiederum auf einer Betonsauberkeitsschicht aufgebracht sein kann. Die Betonsauberkeitsschicht ist optional, bildet aber üblicherweise die erste Auflageschicht auf der Erdoberfläche.The construction of the slag bed according to the invention may further include a substructure on which rests the first revision layer. The substructure has at least one primary protective layer forming the contact surface for the first revision layer and a secondary protective layer, wherein the primary protective layer is arranged above the secondary protective layer in the vertical direction and at least one air space is formed between the primary protective layer and secondary protective layer. The primary protective layer is preferably an approximately 10 mm thick fully welded steel sheet. As already mentioned above, the formation of the steel sheet as a steel sheet pan, in which process water would be collected if the water-impermeable second revision layer (reinforced concrete floor slab) had leaks, so that damage would be recognizable, is preferred. The secondary protective layer of the substructure is formed as a concrete layer, which in turn can be applied to a concrete cleanliness layer. The concrete cleansing layer is optional but usually forms the first layer of support on the surface of the earth.
Um im Schadensfall der wasserundurchlässigen zweiten Revisionsschicht den unerwünschten Wasserdurchtritt bis zur Primärschutzschicht erkennen zu können, ist in einer Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Primärschutzschicht einen sich über einen horizontalen Rand der ersten Revisionsschicht hinaus erstreckenden Abschnitt aufweist, der einen Sammelkanal darstellt. Der Sammelkanal ist vorzugsweise auf der Seite des Abflusskanals gebildet, so dass Prozesswasser über das Gefälle des Schlackenbeets in den Sammelkanal läuft. Sollte im Sammelkanal Wasser sein, liegt eine Beschädigung der zweiten Revisionsschicht (wasserundurchlässige Betonschicht) vor, die zu beheben ist. Im Sammelkanal können Sensoren vorgesehen sein, die einen Wasserfluss melden. Prozesswasser im Sammelkanal wird ebenfalls abgepumpt, so dass ein Anlaufen der Pumpe als Indikator für einen Schaden an der wasserundurchlässigen Betonschicht verwendet werden kann.In order to be able to detect the unwanted passage of water to the primary protective layer in the event of damage to the water-impermeable second revision layer, it is provided in one embodiment of the invention that the primary protective layer has a section extending beyond a horizontal edge of the first revision layer, which constitutes a collecting channel. The collecting channel is preferably formed on the side of the drainage channel, so that process water runs over the incline of the slag bed into the collecting channel. Should be in If the collection channel is water, there is damage to the second inspection layer (impermeable concrete layer), which must be repaired. In the collecting channel sensors may be provided which report a flow of water. Process water in the collecting channel is also pumped out, so that starting the pump can be used as an indicator of damage to the impermeable concrete layer.
Der zwischen der Primärschutzschicht und der Sekundärschutzschicht bereitgestellte Luftraum wird erfindungsgemäß durch mehrere sich über die Breite des Schlackenbeets erstreckende Doppel-T-Träger realisiert, wobei zwischen den Doppel-T-Trägern eine Vielzahl von Lufträumen nebeneinander angeordnet ist. Um einen Zugang zu den Lufträumen zu gewährleisten ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein sich über die Länge des Schlackenbeets erstreckenden Gang auszubilden, der über seine Erstreckung mit sämtlichen Lufträumen in Verbindung steht. Somit kann die Primärschutzschicht von der Unterseite begutachtet und evtl. Schäden behoben werden, ohne dass die in vertikaler Richtung oberhalb liegenden Schichten beseitigt werden müssten.The air space provided between the primary protective layer and the secondary protective layer is realized according to the invention by a plurality of double T-beams extending over the width of the slag beds, a plurality of air spaces being arranged side by side between the double T-beams. In order to ensure access to the air spaces, it is provided according to the invention to form a passage which extends over the length of the slag bed and which communicates with all air spaces over its extension. Thus, the primary protection layer can be inspected from the bottom side and any damage repaired without having to remove the layers lying above in the vertical direction.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen:Other advantageous developments are characterized in the subclaims or are shown in more detail below with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. Showing:
Die Figuren zeigen das erfindungsgemäße Schlackenbeet beispielhaft schematisch, wobei in allen Figuren gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.The figures show the slag bed according to the invention by way of example schematically, wherein in all figures the same components are identified by the same reference numerals.
In
In
Wie in
Der erfindungsgemäße Aufbau des Schlackenbeets
Das über die Besprühungsanlage
In
In
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch macht. So ist beispielsweise möglich, anstelle zweier Pufferschichten nur eine Pufferschicht zu verwenden, innerhalb derer die Markierungselemente angeordnet sind. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, den Luftraum
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