DE19535599A1 - Verfahren zur Aufbereitung oberflächenverunreinigter, z.B. ölverunreinigter Sande, Feinsande und Schluffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung oberflä­ chenverunreinigter, z. B. ölverunreinigter Sande, Feinsande und Schluffe im Bereich von 20-200 µm, die durch Naßaufschluß und Abtrennung des Feinstkornes <10 µm sowie organischer Bestand­ teile geringer Dichte vorgereinigt sind. Insbesondere geht es um ein Verfahren zur Aufbereitung von Ölsanden, die stark mit Mine­ ralölen verunreinigt sind. Solche Ölsande fallen vor allen Din­ gen als Sandfangrückstände, insbesondere auch solche von Tank­ stellen oder Kraftfahrzeugwerkstätten an. Das Verfahren soll sich aber auch für die Verbesserung der Sandreinigung <0,1 mm anbieten.

Bekannt ist ein Reinigungsverfahren (WLB Wasser, Luft und Boden 6, 1994, Seite 76/77). Bei diesem Verfahren werden die Sandfang­ rückstände naß aufgeschlossen und unter Zugabe von Tensiden als Emulgatoren einer zweistufigen Attrition zugeführt. Dabei kommt es zu einer teilweisen Ölfilmablösung von der Teilchenoberfläche und zu einer Emulsionsbildung im Waschwasser. Nach Abtrennung des Feinkornes muß das Waschwasser einer aufwendigen Emulsions­ spaltung unterzogen werden.

Bekannt ist auch ein Verfahren (DE 39 10 842 A1), bei dem das in die wäßrige Phase überführte Öl mit Hilfe von pulverförmigen Adsorptionsmitteln gebunden und in den Schlamm überführt wird. Dieses Verfahren kann angewendet werden, wenn relativ grobes Korn und ein hoher Anteil von freiem Öl vorhanden ist. Nachtei­ lig ist bei diesem Verfahren, daß ein hoher Aufwand besonders in der Abwasseraufbereitung betrieben wird und der Effekt der ein­ zelnen Prozeßstufen hinsichtlich des Reinigungserfolges unbe­ friedigend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben angegebenen Art hinsichtlich der Technologie zu vereinfachen, besonders im Hinblick auf die Abwasserreinigung, wobei möglichst auf bisher als notwendig erachtete Prozeßstufen, wie das Ölrecy­ cling, verzichtet werden soll. Es soll praktisch rückstandsfrei gearbeitet werden. Weiterhin soll die Reinigung auch auf den Feinkornbereich 20 . . . 200 µm ausgedehnt werden, was nach dem bisherigen Stand der Technik nicht möglich ist.

Erreicht wird dies bei einem Verfahren der oben genannten Art überraschend dadurch, daß die hocheingedickte Suspension in einem Rührgefäß attritiert wird, in dem sich Mikromahlkörper der Größe von 0,2-2 mm befinden.

Die hocheingedickte Suspension wird also einer mahlenden Attri­ tion unterzogen; dabei wird durch Zusatz festdisperser Adsorp­ tionsmittel bzw. durch autogene Erzeugung von Feinstkorn eine hochölhaltige Feinkornphase gebildet, die durch eine anschlie­ ßende Trennung nach der Dichte bzw. Korngröße von der gesäuber­ ten Sand- bzw. Schluffphase abgetrennt wird.

Wurde bei Behandlungen der eingangs genannten Art bisher noch kontaminiertes Feinkorn abgestoßen, das einer Reinigung unter­ zogen werden mußte, so ist das Ergebnis gemäß der Erfindung überraschend.

Bekannt ist aus der DE 41 40 845 A1 ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus kontaminierten Böden durch Zugabe hy­ drophober Feststoffe mit definierter Korngrößenverteilung. Es geht aber ausschließlich um einen hydrophoben Feststoff, der während des Waschvorgangs mechanisch nicht verändert wird, wo­ gegen erfindungsgemäß ja gerade körniges Adsoprtionsmittel in eine mahlende Attrition gegeben, also dort mit feinstgemahlen, d. h. mechanisch verändert wird. Dies ist aber für den Effekt von wesentlicher Bedeutung, denn bei der Aufmahlung des Trägermate­ rials wird frische Oberfläche mit nicht abgebundenen Oberflä­ chenladungen gebildet, die besonders adsorptionsintensiv sind.

Auch bekannt ist aus der EP 03 13 116 A2 ein komplettes Verfah­ ren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden: am Kopf dieser Technologie wird eine Aufschlämmung in eine Drehtrommel gegeben. Dies hat aber nichts mit der mahlenden Attrition gemäß der Er­ findung zu tun. Als Einsatzmaterial werden Bodenbrocken bis 200 mm verwendet, die Trennung von Feingut und gereinigtem Boden erfolgt bei etwa 1 mm. Als Kugelgrößen für jenen Prozeß werden Durchmesser von 20-100 mm angegeben, also größenordnungsmäßig völlig andere Verhältnisse! Ist der Stand der Technik noch auf das Grobkorn gerichtet, so wird erfindungsgemäß eine Lösung für den Fein- und Feinstkornbereich vorgeschlagen, was einen quali­ tativ neuen Schritt bedeutet, d. h. eine Reinigung des sonst abgestoßenen kontaminierten Feinkorns. Wesentlich ist die erfin­ dungsgemäße Verwendung von Mikromahlkörpern in der Größe zwi­ schen 0,2 und 2 mm. Bei dieser mahlenden Attrition in einer sol­ chen Mikromahlkörperaufschlämmung gelingt es, Sand <0,1 mm und Feinsandteilchen im Bereich zwischen 20 und 200 µm zu attritie­ ren, wobei ausschließlich Feinstkorn im Bereich <5-10 µm unter speziellen Bedingungen gebildet werden kann. Die Kunst besteht dabei darin, so zu verfahren, daß keine tatsächlichen Kornbrüche auftreten, sondern daß nur die oberste Teilchen­ schicht definitionsgemäß abgerieben wird.

Vorzugsweise wird das bei der Attrition gebildete Sekundär­ feinstkorn <5-10 µm mit Wasser verdünnt und einer Entschläm­ mung bei 5-10 µm in Hydrozyklonen, Zentrifugen und Hydrosepara­ toren unterzogen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn in das Attritionsgefäß Zusätze festdisperser leicht zerkleinerbarer Adsorptionsmittel zugegeben werden und im Zuge der Attrition ebenfalls auf eine Korngröße <5-10 µm zerkleinert werden.

Mit der Maßnahme nach der Erfindung kann man wesentlich intensi­ ver arbeiten, hohe Verunreinigungsgrade an den Teilchenoberflä­ chen werden beherrscht, die umfangreichen Aufwendungen für die Abwasserreinigung durch Emulsionsspaltung oder andere Verfahren der Abwasserreinigung können überraschend umgangen werden.

Erfindungsgemäß werden also nach der üblichen nassen Vorreini­ gung mit den Prozeßstufen Naßaufschluß, Siebung, Hydrozyklon­ trennung die vorgereinigten Sande bzw. Feinsande einer zusätzli­ chen Intensivattrition unterzogen, bei der für die Adsorption des Öls zusätzlich feindisperse Teilchen im Bereich <5-10 µm zerkleinert werden müssen. Dieses Feinstkorn kann entweder auto­ gen gebildet werden, indem durch Mahlattrition die Oberflächen­ schicht der Sandkörner abgerieben wird, und/oder es wird ein Adsorptionsmittel mit geringer Dichte und guter Mahlbarkeit zugemischt, das bei der Attrition fein gemahlen wird. Dabei ist davon auszugehen, daß die im Verlaufe der mahlenden Attrition gebildete frische Oberfläche besonders adsorptionsaktiv ist.

Zur Intensivierung des Attritionsprozesses im Sinne einer mah­ lenden Attrition können bei der Attrition in Rührgefäßen fein­ körnige metallische Mahlkörper zugegeben werden, die im Mahl­ raum verbleiben, während der attritierte Sand mit der Strömung ausgetragen wird.

Die Mikromahlkörper können eine Größe von 0,2-2 mm haben.

Das neu gebildete hochkontaminierte Feinstkorn wird in einem anschließenden Klassierprozeß abgetrennt. Daran schließt sich die Fest-/Flüssigtrennung dieses geflockten Feinstkornes an.

Wesentlich gegenüber dem bisherigen Stand der Technik ist, daß das Öl ausschließlich an eine feinkörnige Phase gebunden wird und somit in den Schlamm vollständig ausgebracht wird. Es war nicht vorhersehbar, daß man auf ein Ölrecycling völlig verzichten kann. Wesentlich wird die Reinigung durch Intensivattrition unter Erzeugung von Feinstkorn innerhalb des Reinigungsverfah­ rens erreicht.

Besonders günstig ist es hinsichtlich des Attritionsaufwandes, wenn die nach der Klassierung gesäuberte Sand- bzw. Schluffphase im Teilstrom wieder zur mahlenden Attrition zurückgeführt wird.

Wichtig ist auch, daß ohne den Zusatz von Tensiden gearbeitet werden kann.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Bilder näher erläutert werden, ohne die Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.

Im Beispiel 1 wird zusätzlich auch die herkömmliche Attrition mit der Attritionsmahlung nach der Erfindung, die insbesondere im Abschälen der äußeren Mineralschicht besteht, verglichen bzw. dieser gegenübergestellt.

Beispiel 1

Attritiert wurde ein Sand 315-1000 µm in einer kleintechnischen Attritionsanlage bei einer Drehzahl von 1400 pro Minute. Der Energiebedarf betrug bei einer Attritionszeit von 20 Minuten 40 kWh/t. Es wurden Mahlkörper von 1,1 mm Durchmesser bei einem Feststoff/Wasserverhältnis von 2 : 1 verwendet. Die Graphik 1 zeigt den unmittelbaren Vergleich der Attrition mit der Mahl­ attrition unter vergleichbaren Prozeßbedingungen. Man sieht, daß der Feinkornabrieb <10 µm bei einer Mahlattrition von 1% auf 8,5% gesteigert werden konnte. Ebenso ergab sich eine Steige­ rung der Ölabreicherung in der Kornfraktion von 12% auf 51%. Attritiert wurde ein Sand mit einem Ölgehalt von 2517 mg/kg. Das gereinigte Gut (Grobgut) enthielt 950 mg/kg, während das hoch­ kontaminierte Feinstkorn 12620 mg/kg Öl enthielt.

Beispiel 2

Als Vorlauf liegt hier ein vorgereinigter, d. h. bei 20 µm ent­ schlämmter Feinsand 1 vor. Dieser Schluff im Korngrößenbereich von 20-200 µm wird mit Zusatzwasser 2 auf ein Fest/Flüssig­ verhältnis von 1 : 1 eingestellt und der Attritionsmahlung 3 zu­ geführt. Die Attritionsmahlung wird intensiviert durch die Zu­ gabe von Mikromahlkörpern 4 mit einer Korngröße von 0,2-0,4 mm. Auf die Zugabe von Adsorptionsmitteln wird in diesem Fall verzichtet. Das Feinstkorn <5 (10) µm wird hier autogen durch den Feinsand selbst gebildet. Im Anschluß an die Attritionsmah­ lung 3 wird die attritierte Suspension mit Zusatzwasser 5 ver­ dünnt und der Entschlämmung 6 zugeführt. In diese Einschlämmung mit Zentrifuge oder Hydrozyklon oder Hydroseparator wird bei einem Trennschnitt von ca. 5 (10) µm ein Abwasser 8 mit kontami­ niertem Feinstkorn abgetrennt. Weiterhin fällt als Dickschlam­ maustrag ein gereinigter Feinsand 7 <200 µm an. Zur Verhinde­ rung einer Übermahlung kann der Schlammaustrag der Zentrifuge 6 im Kreislauf 8 zur Attritionsmahlung 3 zurückgeführt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Aufbereitung oberflächenverunreinigter, ins­ besondere ölverunreinigter Sande, Feinsande und Schluffe im Bereich von 20-200 µm, die durch Naßaufschluß und Abtrennung des Feinstkornes <10 µm sowie organischer Bestandteile geringer Dichte vorgereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch­ eingedickte Suspension in einem Rührgefäß attritiert wird, in dem sich Mikromahlkörper der Größe von 0,2-2 mm befinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Attrition gebildete Sekundärfeinstkorn <5-10 µm mit Wasser verdünnt wird und einer Entschlämmung bei 5-10 µm in Hydrozyklonen, Zentrifugen oder Hydroseparatoren unterzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Attritionsgefäß Zusätze festdisperser, leicht zerkleiner­ barer Adsorptionsmittel zugegeben werden und im Zuge der Attri­ tion ebenfalls auf eine Korngröße <5-10 µm zerkleinert wer­ den.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Klassierung gesäuberte Feinsand- bzw. Schluffphase im Teilstrom wieder zur attritierten Mahlung zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Klassierung abgeschiedenen Feinstschlämme anschließend durch Flockung, Sedimentation, Filtration abgeschieden werden und die wäßrige Phase in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt wird.