Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transportieren eines er
härtenden Wasser-Feststoff-Gemisches, welches Braunkohlenasche
mit hydraulischen und/oder puzzolanischen Eigenschaften ent
hält in einer Rohrleitung zu einem Ort, an welchem die Erhär
tung stattfindet. Aufgrund dieser Eigenschaften werden diese
Aschen, die in großen Mengen anfallen können, zum Verfüllen
von Räumen, beispielsweise zum zumindest teilweise Verfüllen
von ausgekohlten Tagebauen, benutzt (vgl. z. B. DE 29 25
882 C2). Dabei erfolgt die Förderung der Braunkohlenasche zu dem
Ort, an welchem sie abgelagert, zur Verfüllung benutzt oder
deponiert wird und endgültig erhärtet, zumeist über Bandför
deranlagen.The invention relates to a method for transporting a
hardening water-solid mixture, which lignite ash
with hydraulic and / or pozzolanic properties
stops in a pipeline to a place where the Erärär
tion takes place. Because of these properties, these are
Ashes, which can accumulate in large quantities, for filling
of rooms, for example for at least partially filling
of coal mines, used (see e.g. DE 29 25
882 C2). The lignite ash is promoted to the
Place where it is deposited, used for backfilling or
is deposited and finally hardened, mostly via belt
the plants.
Letzteres kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenhei
ten, auch im Hinblick auf die Förderkosten, unzweckmäßig sein.
Dies gilt insbesondere dann, wenn die Asche zu dem Punkt, an
welchem sie deponiert wird, über größere Entfernungen, ggf.
mehrere Kilometer, transportiert werden muß. Es ist deshalb
auch bereits vorgeschlagen worden, derartige Wasser-Feststoff-
Gemische durch Rohrleitungen zum Ort der Verfüllung zu för
dern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Gemische selbst
bei einem Wasser-Feststoff-Verhältnis von 1 : 1, also bei ei
nem stark überstöchiometrischen Wasseranteil, innerhalb kur
zer Zeit abbinden. Dieses schnelle Abbinden, welches am Ort
der Verfüllung vorteilhaft sein kann, hat zur Folge, daß sich
die Rohrleitungen sehr schnell zusetzen. In der Praxis wird
deshalb im allgemeinen so verfahren, daß ein wesentlich größe
rer Wasseranteil im Gemisch bis zu einem Wasser-Feststoff-Ver
hältnis von mehr als 3 : 1 vorgesehen wird. Auf diese Weise
kann zwar verhindert werden, daß selbst bei sehr langen Rohr
leitungen diese sich durch abbindende Gemischanteile zusetzen.
In Abhängigkeit von den jeweils gegebenen Randbedingungen kann
durch einen höheren Wasseranteil auch die Pumpbarkeit des Ge
misches verbessert werden. In jedem Fall müssen jedoch Nach
teile hinsichtlich einer deutlich niedrigeren Endfestigkeit
des verfüllten Gemisches nach dessen Abbinden in Kauf genommen
werden. Bei Wasser-Feststoff-Verhältnissen, die größer als 3
sind, tritt sogar häufig überhaupt keine Erhärtung des Gemi
sches mehr ein.The latter can depend on the respective circumstances
ten, also with regard to the funding costs, be inappropriate.
This is especially true when the ashes get to the point
which it is deposited over longer distances, possibly
several kilometers, must be transported. It is therefore
have also already been proposed, such water-solid
Mixtures through pipelines to the place of backfilling
other. However, it has been shown that these mixtures themselves
with a water-solid ratio of 1: 1, i.e. with egg
nem superstoichiometric water content, within short
tie up time. This quick setting, which on site
the backfilling can be advantageous, has the consequence that
close the pipes very quickly. In practice
therefore generally proceed in such a way that a substantial size
Water content in the mixture up to a water-solid Ver
ratio of more than 3: 1 is provided. In this way
can be prevented that even with very long pipe
lines these clog by setting mixture parts.
Depending on the given boundary conditions
due to a higher water content, the pumpability of the Ge
mixing can be improved. In any case, however, after
parts with a significantly lower final strength
of the filled mixture after it has set
become. At water-solid ratios that are greater than 3
there is often no hardening of the gemi at all
more.
Entsprechende Probleme ergeben sich auch bei Verwendung von
Braunkohlenasche enthaltenden Wasser-Feststoff-Gemischen zum
Verfüllen von allseits umschlossenen Hohlräumen, wie sie bei
spielsweise in Form von außer Betrieb genommenen Rohrleitungen
in bergbaulichen Betrieben vorhanden sind. Das Volumen derar
tiger Rohrleitungshohlräume kann einige Tausend m3 betragen.
Beim Verfüllen wird im allgemeinen so vorgegangen, daß Rohr
leitungsabschnitte, deren Länge mehrere Hundert Metern betra
gen, von einem Ende her verfüllt werden. Selbst dann, wenn der
Wassergehalt nur so hoch gewählt wird, daß ein Abbinden ledig
lich verzögert, jedoch über einen längeren Zeitraum nicht ver
hindert wird, tritt häufig eine zumindest teilweise Entmi
schung der Komponenten des Gemisches auf, mit der Folge, daß,
um eine vollständige Verfüllung der Rohrleitung mit einem ab
bindenden Gemisch zu erreichen, das freie, also als Ergebnis
der Entmischung mehr oder weniger feststofffrei vorliegende
Wasser, aus der Rohrleitung entfernt werden muß. Dies verur
sacht erhebliche Kosten, da es im allgemeinen aufgrund der im
Wasser gelösten Bestandteile beispielsweise der Asche nicht
möglich ist, größere Mengen dieses Wassers einfach im Boden
versickern zu lassen.
Corresponding problems also arise when water-solid mixtures containing lignite ash are used to fill cavities which are enclosed on all sides, such as are present in mining operations in the form of, for example, decommissioned pipelines. The volume of such pipeline cavities can be several thousand m 3 . Filling is generally carried out in such a way that pipe sections, the length of which is several hundred meters, are filled from one end. Even if the water content is chosen only so high that setting is delayed only, but is not prevented over a longer period of time, an at least partial separation of the components of the mixture often occurs, with the result that, in order to to achieve complete backfilling of the pipeline with a binding mixture which must be free from the pipeline, that is to say free, that is to say more or less solids-free water as a result of segregation. This causes considerable costs, since it is generally not possible, due to the constituents dissolved in the water, for example the ashes, to simply let large amounts of this water seep into the ground.
In "Glückauf" 132 (1996) Nr. 7, Seiten 356-360 ist ein Verfah
ren zum Einbringen von Dickstoffversatz in bergmännische
Hohlräume beschrieben, bei welchem der Versatz in Form einer
Suspension transportiert wird. In dieser Veröffentlichung werden
auch Probleme erörtert, die durch ein zu frühes Eintreten der
Verfestigungsreaktionen mit dadurch herbeigeführten Verstopfun
gen der Rohrleitung verursacht werden. Dabei werden auch Rest
stoffe aus Verbrennungsprozessen wie Aschen, Filterstäube und
Rauchgasreinigungsproduke als Bestandteile der Versatzsuspension
erwähnt. Als Abhilfe wird einmal vorgeschlagen, die reaktiven
Bestandteile mit inerten dickstoffbildenden Materialien zu ver
dünnen. Dadurch wird jedoch das Abbindeverhalten des Dickstoff
versatzes insgesamt negativ beeinflußt. Als andere Möglichkeit
wird ein mehrstündiges Ausreagieren des Dickstoffes mit
anschließender Neukonditionierung vorgeschlagen. Dieses Verfah
ren ist kompliziert und somit aufwendig. Außerdem ist damit zu
rechnen, daß der so behandelte Dickstoff nach der Neukonditio
nierung nicht mehr abbindet, da die reaktiven Bestandteile be
reits ausreagiert haben.A procedure is described in "Glückauf" 132 (1996) No. 7, pages 356-360
for the introduction of thick matter in mining
Cavities described, in which the offset in the form of a
Suspension is transported. In this release
also discussed problems caused by the premature entry of the
Solidification reactions with consequent constipation
against the pipeline. Thereby also rest
substances from combustion processes such as ashes, filter dusts and
Flue gas cleaning products as components of the offset suspension
mentioned. As a remedy, the reactive is proposed
Ver components with inert thick material
thin. However, this causes the setting behavior of the thick matter
overall offset negatively affected. As another option
will react with the thick matter for several hours
subsequent reconditioning suggested. This procedure
ren is complicated and therefore expensive. It is also too
reckon that the thick matter treated in this way after reconditioning
nation no longer sets, since the reactive constituents be
have already reacted.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfah
ren zum Fördern eines erhärteten Wasser-Feststoff-Gemisches mit
den einleitend erwähnten Eigenschaften so zu führen, daß der
artige Gemische über längere Strecken durch Rohrleitungen ge
fördert werden können, ohne daß die Gefahr des Zusetzens der
Rohrleitungen durch zu frühes Erhärten besteht, wobei jedoch am
Ort der Verfüllung ein möglichst schnelles Abbinden und eine
ausreichende Verfestigung eintreten sollen.Accordingly, the invention is based on the object, the method
for conveying a hardened water-solid mixture
to lead the properties mentioned in the introduction so that the
like mixtures over long distances through pipes
can be promoted without the risk of clogging the
Pipelines exist due to hardening too early, but on
Place of backfilling as fast as possible and one
sufficient consolidation should occur.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das
Wasser-Feststoff-Verhältnis nicht größer ist als 1 : 1 und das
im ruhenden Zustand abbinende Gemisch während des Transports in
der Rohrleitung in permanenter Bewegung gehalten wird derart,
daß Relativbewegungen zwischen den Bestandteilen des Gemisches
vorhanden sind, um das Abbinden der aktiven Bestandteile dessel
ben zu verzögern. Diese kleinen Relativbewegungen ergeben sich
im allgemeinen ohne zusätzliche Maßnahmen aus der Fließbewegung
des Gemisches innerhalb der Rohrleitung. Durch diese geringen
Relativbewegungen werden zwar chemische Umsetzungen zwischen dem
Wasser und den aktiven Bestandteilen des Feststoffes nicht ver
hindert. Jedoch führen die Relativbewegungen offenbar dazu, daß
sich trotz der erfolgenden Hydratisierung der aktiven Komponen
ten keine ungestörten Strukturen bilden können, die für die
Erhärtung erforderlich sind.To achieve this object, the invention proposes that
Water-solid ratio is not greater than 1: 1 and that
setting mixture at rest during transport in
the pipeline is kept in constant motion,
that relative movements between the components of the mixture
are present to set the active components of this
ben to delay. These small relative movements arise
generally without additional measures from the flow movement
of the mixture within the pipeline. Because of this low
Relative movements are chemical reactions between the
Do not use water and the active components of the solid
prevents. However, the relative movements apparently lead to the fact that
themselves despite the hydration of the active components
can not form undisturbed structures for the
Hardening are required.
Das Abbindeverhalten des Gemisches kann natürlich auch von des
sen Zusammensetzung, beispielsweise vom Anteil der aktiven
Bestandteile, abhängen, so daß der angestrebte Effekt, also das
Verzögern des Abbindens, vom Ausmaß oder der Intensität der
Relativbewegungen zwischen den einzelnen Partikeln abhängen
kann. Die jeweils zur Erzielung des angestrebten Effektes er
forderliche Mindestbewegung und damit ggf. die Fördergeschwin
digkeit können jedoch ohne Schwierigkeiten durch einfache Versu
che festgestellt werden, bei denen ggf. auch andere mögliche
Einflußgrößen, beispielsweise der Durchmesser der Rohrleitung,
unmittelbar Berücksichtigung finden könnten.The setting behavior of the mixture can of course also from the
sen composition, for example the proportion of active
Components depend, so that the desired effect, that is
Delaying the setting, the extent or intensity of the
Depend on relative movements between the individual particles
can. The each to achieve the desired effect he
required minimum movement and thus, if necessary, the conveyor speed
However, simple verse
che, which may also have other possible ones
Influencing factors, for example the diameter of the pipeline,
could be immediately considered.
Ein Verhältnis von Wasser zu Feststoff von nicht größer als 0,6
: 1 ist insbesondere bei Verwendung von Braunkohlenasche aus dem
rheinischen Revier unter Umständen noch günstiger, da einerseits
eine noch ausreichende Pumpbarkeit des Gemisches gegeben ist,
andererseits jedoch das Ge
misch, sobald es keiner permanenten Bewegung mehr unterworfen
ist, etwas schneller abbindet und zu einem ausgehärteten Kör
per mit hoher Festigkeit führt. Letzteres kann insbesondere im
Falle des Deponierens zum Ausfüllen von leeren Grubenräumen
von Bedeutung sein, um ein Auslaugen des aus dem deponierten
Gemisch entstehenden verfestigten Körpers beispielsweise durch
Regenwasser oder Grundwasser so stark zu reduzieren, daß eine
unzulässige Belastung des Grundwassers vermieden wird.A water to solid ratio of no greater than 0.6
: 1 is particularly useful when using lignite ash from the
Rhenish territory may be even cheaper, because on the one hand
the mixture is still sufficiently pumpable,
on the other hand, however, the Ge
mix as soon as it no longer undergoes permanent movement
sets a little faster and becomes a hardened body
leads with high strength. The latter can in particular
Case of landfill for filling empty mine spaces
be of importance to leach the from the landfilled
Mixture resulting solidified body, for example
To reduce rainwater or groundwater so much that a
inadmissible contamination of the groundwater is avoided.
Es ist ohne weiteres möglich, daß das Wasser-Feststoff-Gemisch
noch weitere Bestandteile, beispielsweise Gips und Gipspro
dukte aus der Rauchgasentschwefelung, enthält. Aufgrund der
Zusammensetzung der meisten Braunkohlenflugaschen ist, solange
der Gipsanteil ein bestimmtes Maximum nicht überschreitet, ein
Einbinden desselben in den sich bildenden verfestigten Körper
gewährleistet, wobei der Körper eine geringe Wasserdurchläs
sigkeit aufweist.It is readily possible that the water-solid mixture
other components, such as plaster and gypsum
Products from flue gas desulphurization. Due to the
Composition of most brown coal fly ash is as long
the proportion of gypsum does not exceed a certain maximum
Incorporation of the same into the solidified body that forms
ensures that the body has a low water permeability
has liquidity.
Es ist natürlich auch möglich, daß das Gemisch außer Asche
noch andere Feststoffe mit hydraulischen oder puzzolanischen
Eigenschaften, beispielsweise Hüttensand, der als Anreger
wirkt, und/oder Zement enthält. Normalerweise wird dies jedoch
nicht erforderlich sein, da die meisten in Betracht kommenden
Braunkohlenaschen chemisch aktive Bestandteile in ausreichen
den Mengen enthalten, und zwar auch dann, wenn es sich nicht
nur um Filterasche handelt, sondern auch die im allgemeinen
mehr oder weniger inerte Kesselasche der Filterasche hinzuge
fügt wird.It is of course also possible that the mixture is out of ashes
other solids with hydraulic or pozzolana
Properties, for example, blastfurnace slag, which as a stimulator
acts, and / or contains cement. Usually, however
not be necessary as most are eligible
Lignite ash in chemically active components is sufficient
contain the quantities, even if they are not
is only about filter ash, but also that in general
Add more or less inert kettle ash to the filter ash
is added.
Es ist natürlich auch möglich, dem Gemisch Mittel zur Steue
rung der Verfestigung beispielsweise einen Erstarrungsverzöger
hinzuzufügen. Diese wäre jedoch mit zusätzlichen Kosten ver
bunden und sollte daher nach Möglichkeit vermieden werden,
zumal die Erfindung anstrebt, den Zusatz von teuren Erstar
rungsverzögerern überflüssig zu machen. Tatsächlich reichen
im allgemeinen die durch das Fördern des Gemisches auf die
Partikel desselben übertragenden Bewegungen aus, um ein zu ei
nem Erhärten führendes Abbinden des Gemisches während des För
dervorganges, also in der Rohrleitung, zu verhindern.It is of course also possible to add tax to the mixture
consolidation, for example, a solidification delay
to add. However, this would entail additional costs
tied and should therefore be avoided if possible
especially since the invention aims to add expensive starters
make retarders unnecessary. Actually enough
in general by pumping the mixture onto the
Particles of the same transferring motion to form an egg
hardening, leading setting of the mixture during conveying
to prevent the process, i.e. in the pipeline.