DE19751339A1 - Verfahren zur Behandlung und Aufbereitung von bei der Steinkohleaufbereitung als wäßriger Reststoffstrom anfallenden Flotationsbergeabgängen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und Aufbereitung von bei der Steinkohleaufbereitung als wäßriger Reststoffstrom anfallenden Flotationsbergeabgängen, mit anschließendem Einbau in einen Haldenkörper oder der Zuführung einer sonstigen Verwertung. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, ein technisch einfaches, möglichst kostengünstiges Verfahren zur Behandlung und Verbringung von in der Aufbereitung eines Steinkohlebergwerkes anfallenden Flotationsbergeabgängen zu entwickeln, bei welchem die in einen Absinkweiher eingebrachten, sedimentierenden Flotationsberge nicht vollständig als Flotationsschlamm verbleiben. DOLLAR A Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flotationsbergeabgänge in an sich bekannter Verfahrensweise zunächst als Inputmaterial in einen Absinkweiher eingeleitet werden, DOLLAR A daß ein mit sedimentierten Flotationsbergen gefüllter, an der Oberfläche bereits trockengelegter Teilbereich des Absinkweihers, mit ebenfalls bei der Aufbereitung von Steinkohle als Reststoff anfallenden grobstückigen Waschbergen überschüttet wird, DOLLAR A daß die Überschüttung zu einer tragfähigen Schicht einplaniert und verdichtet wird, DOLLAR A daß die einplanierten grobstückigen Waschberge gemeinsam mit tiefer liegenden Flotationsbergen als trasportables Gemisch ausgebaggert werden und DOLLAR A daß der Aushub entweder verhaldungsgerecht aufbereitet einer zur Verhaldung von Waschbergen betriebenen Bergehalde zum Einbau in den Haldenkörper oder einer sonstigen Verwertung zugeführt wird. Bei...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und Aufbereitung von bei der Steinkohleaufbereitung als wäßri­ ger Reststoffstrom anfallenden Flotationsbergeabgängen, mit anschließendem Einbau in einen Haldenkörper oder der Zufüh­ rung einer sonstigen Verwertung.

Die Behandlung der Rohkohle in den modernen Aufberei­ tungsanlagen der Steinkohlebergwerke erfordert neben der nassen Trennung stückiger Berge von Kohle der höheren Korn­ klassen zwingend auch den Einsatz von Flotationsverfahren, um das durch die Gewinnungstechnik bedingte Fein- und Feinstkohleaufkommen verkaufsgerecht aufzubereiten. So sind beispielsweise geringe Aschegehalte im Feinstkohlebereich ohne Flotationstechnik nicht erreichbar.

Die flotationstechnisch erzielbare Trennung von Berge und Kohle in der Körnung kleiner 0.8 mm bedingt verfahrens­ gebunden Flotationsbergeabgänge. Diese Flotationsbergeabgän­ ge fallen in der Flotation einer Steinkohleaufbereitung pumpfähig mit einem Festkörperanteil bis zu 500 g/l an und werden in der Regel zur endgültigen Ausgliederung aus dem verfahrenstechnischen Ablauf in einen Absinkweiher gepumpt, in welchem dann der Festkörperanteil sedimentiert und in Form von Flotationsbergeschlamm als Ablagerung verbleibt und den verfügbaren Deponieraum im Absinkweiher nach und nach auffüllt, während der Wasseranteil möglichst vollständig wieder in die Aufbereitung zurückgeführt wird.

Aufgrund der stetigen Förderung eines Steinkohleberg­ werkes, durch Steigerungen der Tagesförderung oder auch durch die Konzentration bei Verbundwerken auf möglichst nur einen Förderstandort ergibt sich, daß der nutzbare Deponie­ raum bestehender Absinkweiher nach einer gewissen Zeit auf­ gebraucht ist. Dies erfordert die Erweiterung bestehender oder auch den Bau zusätzlicher Absinkweiher mit einem ent­ sprechend hohen technischen und damit auch wirtschaftlichen Aufwand.

Alternative Lösungsansätze zur dargelegten Problematik, wie beispielsweise das Verhalden von Flotationsbergeabgängen ohne Inanspruchnahme eines Absinkweihers, bei denen z. B. mittels Kammerfilter- oder Siebbandpressen die Flotations­ bergeabgänge der Aufbereitung entwässert und anschließend in einen Haldenkörper einbaut werden, konnten sich bisher im Steinkohlenbergbau nicht in größerem Umfange durchsetzen.

Das gleiche gilt für eine untertägige Verwertung der Flotationsbergeabgänge als Blasversatz.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein technisch einfaches und möglichst kostengünstiges Verfahren zur Be­ handlung und zur Verbringung der in der Aufbereitung eines Steinkohlebergwerkes anfallenden Flotationsbergeabgänge zu entwickeln, um zumindest die Befülldauer bereits betriebener Absinkweiher zu verlängern soweit dies die Förderung in Men­ ge und Zusammensetzung bei der bestehenden Infrastruktur zu­ läßt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flotationsbergeabgänge in an sich bekannter Verfahrens­ weise zunächst als Inputmaterial in einen Absinkweiher ein­ geleitet werden,
daß ein mit sedimentierten Flotationsbergen gefüllter, an der Oberfläche bereits trockengelegter Teilbereich des Absinkweihers, mit ebenfalls bei der Aufbereitung von Stein­ kohle als Reststoff anfallenden grobstückigen Waschbergen überschüttet wird,
daß die Überschüttung zu einer tragfähigen Schicht einplaniert und verdichtet wird,
daß die einplanierten grobstückigen Waschbergen gemein­ sam mit tiefer liegenden Flotationsbergen, als transportab­ les, vorzugsweise LKW-transportables, Gemisch ausgebaggert werden und
daß der Aushub entweder verhaldungsgerecht aufbereitet einer zur Verhaldung von Waschbergen betriebenen Bergehalde zum Einbau in den Haldenkörper oder einer sonstigen Verwer­ tung zugeführt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren dient der Absinkwei­ her, der nach wie vor erforderlich ist, nun nicht mehr all­ eine dem finalen Zweck einer Enddeponie für die eingespülten Flotationsberge, sondern er ist zumindest für einen Teil der anfallenden Flotationsbergeabgänge im wesentlichen eine Zwi­ schenstufe in einer ganzen Verfahrenskette zur endgültigen Verbringung der feinstkörnigen Bestandteile der Flotations­ bergeabgänge.

Es ergibt sich damit, daß bei zum Zwecke der Deponie von Flotationsbergeabgängen betriebenen Absinkweihern durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens längere Befüll- Zeiträume für das Einspülen von Flotationsbergeabgängen er­ reicht werden können.

Mit dem Verfahren kann bei rechtzeitiger Anwendung unter der Voraussetzung einer die Realisierung grundsätzlich zu­ lassenden Gesamtinfrastruktur des Systems "Bergwerk- Absinkweiher-Bergehalde" erreicht werden, daß der Betrieb eines bestehenden Absinkweihers länger aufrechterhaltbar bleibt oder auch, daß neu zu errichtende Absinkweiher ent­ sprechend kleiner ausgelegt werden können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, daß das Ausbaggern des Gemisches aus Flotationsbergeabgängen und Waschbergen im Rückbau zum Wei­ herufer hin erfolgt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde gefunden, daß eine sehr günstige Schichtdicke an ein­ planierten und verdichteten, grobstückigen Waschbergen, un­ abhängig von der Weihertiefe des Absinkweihers 1 m und grö­ ßer ist und daß die Aushubtiefe beim Rückbau zum Weiherufer hin, ebenfalls unabhängig von der Weihertiefe des Absink­ weihers vorzugsweise zwischen 5 m und 6 m liegt und die Bö­ schungsneigung im Aushubbereich von der Baggerkante zur Bag­ gersohle nicht steiler als 45° ist.

Vorteilhafterweise sollten dabei in auszubaggernden Ab­ schnitten des Absinkweihers vor dem Ausbaggern Sickerwasser­ gräben angelegt werden, die um auspumpbare Sickerwasserlö­ cher ergänzt sein können, deren Tiefe sich möglichst bis un­ ter die Baggersohle erstreckt.

Zur Vermeidung einer Wiederanreicherung des Aushubmate­ rials auf der Baggersohle durch in die Baggerschaufelmulden nachlaufendes Oberflächenwasser in Form von Sediment- oder Regenwasser werden beim Aushub auf der Baggersohle Kleinst­ beete angelegt, wobei die Beetwände jeweils das Nachlaufen von Oberflächenwasser in die Baggerschaufelmulde verhindern.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte umfassend das Beschicken mit Flotations­ bergeabgängen, das Überschütten mit grobstückigen Waschber­ gen sowie das Verdichten derselben durch Einplanieren und der Verfahrensschritt des Ausbaggerns eines Teilbereiches in zwei bereichsweise und funktionell völlig getrennten Be­ reichen des Absinkweihers erfolgen kann (Zweibeetverfahren).

Dabei erweist sich vielfach eine Trennung der beiden Bereiche durch ein Dammbauwerk als vorteilhaft.

Dem steht nicht entgegen, daß alle für das Verfahren erforderlichen Verfahrensschritte bezogen auf den Gesamtbe­ reich des Absinkweihers oder einen abgegrenzten Teil dessel­ ben folgerichtig bis zur Verhaldung oder einer sonstigen Verwertung ausgeführt werden (Einbeetverfahren).

Das Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß das ausgebaggerte Gemisch bestehend aus Flotationsbergen und grobstückigen Waschbergen für die Verhaldung durch ein- oder mehrmaliges Zumischen von Zuschlagstoffen zu einer verhal­ dungsgerechten Mischung für den Einbau in einen Haldenkörper aufbereitet und in einen solchen eingebaut wird.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn als Zuschlagstoffe der Steinkohleaufbereitung entstammende stückige Waschberge eingesetzt werden, die, da sie in der Regel in der anfallenden Menge nicht anderweitig verwertbar sind, ohnehin der Halde zugeführt werden müssen.

Die Verhaldung als solches erfordert eine gewisse Sta­ bilität das Haldenkörpers. Aus diesem und aus ökologischen Gründen ist deshalb ein unkoordiniertes oder gar unkontrol­ liertes Einbringen von Flotationsbergen, sei es als Flotati­ onsschlamm oder gar Flotationsbergeabgang, in den Haldenkör­ per nicht möglich. Es wurde gefunden, daß die Flotationsber­ ge zusammen mit stückigen Waschbergen aufgrund ihrer gemein­ samen Kohlestämmigkeit eine gute Bindigkeit besitzen und sich deshalb besonders vorteilhaft zum Einbau in einen Hal­ denkörper eignen.

Dazu wurde gefunden, daß ein verhaldungsgerechtes, für den Einbau in den Haldenkörper ausgebildetes Massenverhält­ nis von Flotationsbergen zu Waschbergen, konsistenzbedingt zwischen 1 zu 3 und 1 zu 9 liegt und vorzugsweise 1 zu 5 bis 1 zu 7 betragen sollte. Beim Einbau einer Mischung in einen kohlestämmigen Bergehaldenkörper mit vorgenannten Massenver­ hältnissen haben sich keine Stabilitätseinbußen am Halden­ körper gezeigt.

Diese gefundenen, die Stabilitätskriterien für den Hal­ deneinbau erfüllenden Mischungsverhältnisse von Flota­ tions- zu Waschbergen müssen vor dem Einbau der Mischung in den Haldenkörper eingestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nun wei­ terhin dadurch aus, daß die Bildung einer verhaldungsgerech­ ten Mischung zum Einbau in den Haldenkörper einer Bergehalde durch schrittweises, die verhaldungsgerechte Einbaumischung entwickelndes, ein- oder mehrmaliges Zumischen von Zu­ schlagstoffen zum Aushub erfolgen kann. Dazu sind dann die der Steinkohlenaufbereitung entstammenden Waschberge mit ih­ rer guten Bindigkeit zum Flotationsgut und ihrer ortsnahen Verfügbarkeit wiederum sehr zweckmäßig. Der betrieblichen Infrastruktur entsprechend erfolgen Zumischungen besonders kostengünstig während des Befüllens eingesetzter Transport­ mittel, bei einer Zwischenlagerung und/oder auch erst an der Einbaustelle zur Verhaldung.

Auch ist ein gestaffeltes Zumischen an mehreren Stellen oder während unterschiedlicher Verfahrensschritte möglich.

Bei der Endablagerung auf einem, mit stückigen Abgän­ gen einer Steinkohleaufbereitung beschickten Haldenkörper für die Verhaldung der Flotationsberge wurde gefunden, daß die Bindigkeit und Verträglichkeit aus der gemeinsamen Koh­ lestämmigkeit dann gültig bleiben, wenn lokal relativ gleichmäßige verhaldungsgerechte Mischungsverhältnisse ge­ wahrt bleiben. Unter diesen Bedingungen reichen ein Einbau mit Planiermaschine und nachfolgendem Abrütteln mit einer Rüttelwalze nicht nur aus, um der Stabilität des Haldenkör­ pers verstärkt Rechnung zu tragen, sondern begünstigen mit ihrem Flotationsbergeanteil auch die Oberflächendichte und verringern damit als Oberflächenschicht den Eintritt atmo­ sphärischen Sauerstoffes in den Haldenkörper und somit den Austritt von Oxidationsprodukten aus diesem. Allerdings sollten die Rüttelvorgänge Einbauschichtlagen von 1 bis 2 m nicht überschreiten.

Bei Absinkweihern in Standortnähe von fossil befeuerten Wärmekraftwerken ist es ohne weiteres denkbar, daß auch Rückstände aus verfeuerter Kohle als Zuschlagstoffe einge­ setzt werden können. Gleiches gilt für Rückstände aus der Eisen- und Stahlerzeugung, sofern sie die für einen verhal­ dungsgerechten Einbau erforderlichen Mischungsparameter nicht zu stark verändern.

Der Verbleib des gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallenden Aushubes ist ökonomisch und auch ökologisch ge­ löst. Ein späteres Einbringen des Deponiegutes von der Halde aus in eine betriebliche oder auch betriebsfremde Verwertung ist, ggf. nach nochmaliger Aufbereitung, grundsätzlich mög­ lich.

In welchem Umfang das erfindungsgemäße Verfahren ein Steinkohlebergwerk von der Schaffung neuen Deponieraumes für die Flotationsberge in Absinkweihern oder anderen unwirt­ schaftlichen Alternativverfahren zur Verbringung der Flota­ tionsberge entlasten kann, hängt bei sonst vorhandener In­ frastruktur des Bergwerkes für den Einsatz des Verfahrens, von der Menge der zur Verfügung stehenden Zuschlagstoffe ab.

Bei der Verwendung von nur bergbauspezifischen Zu­ schlagstoffen, z. B. den Waschbergen aus der laufenden Ta­ gesförderung eines Bergwerkes, ist nach den gefundenen, er­ forderlichen Massenverhältnissen zur Herstellung der ver­ haldungsgerechten Endmischung, eine umfassende Lösung der Flotationsbergeverbringung nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren nicht möglich, d. h. die in der täglichen Fördermenge anfallende Waschbergemenge reicht als Zuschlagstoff für die gleichzeitig anfallenden Flotationsberge nicht aus.

Die fehlende Menge an im täglichen Betrieb in der Auf­ bereitung anfallenden Waschbergen zur Deckung des Tagesbe­ darfes zur Verbringung der Flotationsberge auf der Halde, kann möglicherweise durch Rückgewinnung von bereits auf ei­ ner Halde deponierten Waschbergen oder durch Zusatz von bergbaufremden Zuschlagstoffen erreicht werden.

Es ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ohne weiteres möglich, im Bedarfsfalle Flotationsberge aus einem bereits stillgelegten Absinkweiher in einen entsprechenden Haldenkörper einzubauen.

Claims (15)

1. Verfahren zur Behandlung und Aufbereitung von bei der Steinkohleaufbereitung als wäßriger Reststoffstrom an­ fallenden Flotationsbergeabgängen, mit anschließendem Einbau in einen Haldenkörper oder der Zuführung einer sonstigen Verwertung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flotationsbergeabgänge in an sich bekann­ ter Verfahrensweise zunächst als Inputmaterial in einen Absinkweiher eingeleitet werden,
daß ein mit sedimentierten Flotationsbergen ge­ füllter, an der Oberfläche bereits trockengelegter Teilbereich des Absinkweihers mit ebenfalls bei der Aufbereitung von Steinkohle als Reststoff anfallenden grobstückigen Waschbergen überschüttet wird,
daß die Überschüttung zu einer tragfähigen Schicht einplaniert und verdichtet wird,
daß die einplanierten grobstückigen Waschbergen gemeinsam mit tiefer liegenden Flotationsbergen als ein transportables, vorzugsweise LKW-transportables, Gemisch ausgebaggert werden und
daß der Aushub entweder verhaldungsgerecht aufbe­ reitet einer zur Verhaldung von Waschbergen betriebenen Bergehalde zum Einbau in den Haldenkörper oder einer sonstigen Verwertung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbaggern im Rückbau zum Weiherufer hin erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke an einplanierten und verdich­ teten, grobstückigen Waschbergen unabhängig von der Weihertiefe des Absinkweihers 1 m und größer ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushubtiefe beim Rückbau zum Weiherufer hin, unabhängig von der Weihertiefe des Absinkweihers, vorzugsweise zwischen 5 m und 6 m liegt und die Bö­ schungsneigung im Aushubbereich von der Baggerkante zur Baggersohle nicht steiler als 45° ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in auszubaggernden Abschnitten des Absinkwei­ hers vor dem Ausbaggern Sickerwassergräben angelegt werden, die um auspumpbare Sickerwasserlöcher ergänzt sein können, deren Tiefe sich möglichst bis unter die Baggersohle erstreckt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Baggersohle Kleinbecken angelegt wer­ den.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte umfassend das Be­ schicken mit Flotationsbergeabgängen, das überschütten mit grobstückigen Waschbergen sowie das Verdichten der­ selben durch Einplanieren und der Verfahrensschritt des Ausbaggerns eines Teilbereiches in zwei bereichsweise und funktionell völlig getrennten Bereichen des Absink­ weihers( Zweibeetverfahren) erfolgen kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennung der beiden Bereiche durch ein Dammbauwerk erfolgen kann.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgebaggerte Gemisch bestehend aus Flo­ tationsbergen und grobstückigen Waschbergen für die Verhaldung durch ein- oder mehrmaliges Zumischen von Zuschlagstoffen zu einer verhaldungsgerechten Mischung für den Einbau in einen Haldenkörper aufbereitet und in einen solchen eingebaut wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe der Steinkohleaufbereitung entstammende stückige Waschberge eingesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das für den Einbau in den Haldenkörper aufzu­ bereitende, verhaldungsgerechte Massenverhältnis von Flotationsbergen zu stückigen Waschbergen zwischen 1 zu 3 und 1 zu 9 liegt und vorzugsweise 1 zu 5 bis 1 zu 7 beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe auch Rückstände aus der Verfeuerung von Kohle eingesetzt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe auch Rückstände aus der Eisen- und Stahlerzeugung eingesetzt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das ein- oder mehrmalige Zumischen von Zu­ schlagstoffen zum schrittweisen Aufbau einer verhal­ dungsgerechten Mischung auf eingesetzten Transportmit­ teln, benutzten Zwischenlägern und/oder der Einbaustel­ le erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau einer verhaldungsgerechten Mischung in den Haldenkörper einer Bergehalde mittels Planierma­ schine und Rüttelwalze erfolgt.