DE19907513C1 - Verfahren zur Reinigung verunreinigter körniger Stoffe durch Attrition - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung verunreinigter körniger Stoffe durch Attrition, d. h. Rühren in einer Wasseraufschlämmung, wobei im Attritor durch Abtrennung von Grobgut > 0,5 mm aus dem attritierten Partikelkollektiv und geregelte Rückführung dieser Grobfraktion zur Aufgabe des Attritionsgefäßes im Attritor ein Feststoffgehalt > 40 Vol.-% eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung verunreinig­ ter Stoffe durch Attrition, d. h. Rühren in einer Wasserauf­ schlämmung.

Das Verfahren soll Anwendung finden für körnige Stoffe, wie z. B. ölkontaminierte Sande aus Ölabscheidern, Kehricht, Sanden kommunaler Abwasserreinigungsanlagen, kontaminierten Böden, Schlacken oder auch mineralische Rohstoffe. Derartige Stoffe sind durch Verunreinigungen, wie z. B. Mineralöle, PAKs, Eisen oder Schwermetalle u. a. an der Partikeloberfläche kontami­ niert. Aufgabe einer Reinigungstechnik ist es, diese adsor­ bierten oder als feste Krusten vorliegende Verunreinigungen von der Oberfläche zu lösen und in ein wäßriges Medium einzu­ bringen, aus dem es in anschließenden Abwasserreinigungs­ prozessen abgetrennt werden kann.

Nach dem Stand der Technik werden solche verunreinigten sand­ artigen Materialien mittels Attritionsverfahren gereinigt. Dies geschieht in relativ einfacher Weise durch Rühren in einer feststoffreichen Suspension. Als Maß für einen erzielten Effekt kann die Bildung von Feinstkorn < 10 mm angesehen werden, das von der Oberfläche der Sandpartikeln abgerieben wird. Erfah­ rungsgemäß kann mit herkömmlichen Attritionsverfahren maximal eine Feinkornproduktion von 1-2 Masse-% erzielt werden. Der Reinigungseffekt ist dabei sehr stark abhängig von dem Fest­ stoffgehalt in der Suspension und von der Korngrößenzusammen­ setzung des Sandes. Da die zu attritierende Suspension übli­ cherweise dem Attritionsapparat zufließt bzw. zugepumpt wird, wird die Attrition bei mehr oder weniger schwankenden Fest­ stoffgehalten < 1000 bzw. 30 Vol.-% betrieben. Der Reini­ gungseffekt kann insbesondere bei Beachtung des hohen appa­ rativen Aufwandes und des Energiebedarfes in den meisten Fällen nicht befriedigen. Bei der in der DE 195 35 599 A1 offenbarten "Mahlattrition" wird die Attrition durch die Zugabe relativ kleiner Mahlkörper in das Attritionsgut intensiviert. Schwie­ rigkeiten bereitet aber bei diesem Verfahren die nachträgliche vollständige Abtrennung der Mahlkörper aus dem Attritionsgut durch einen Siebprozeß. Außerdem kann nicht verhindert werden, daß Mahlkörper mit zunehmendem Verschleiß den Korngrößenbereich des Attritionsgutes erreichen und somit das Attritionsgut ver­ unreinigen bzw. die Masse des Abfallstoffs vergrößern.

Weiterhin zeigt die DE 195 12 509 A1 ein Verfahren zur Zerklei­ nerung von Erzmaterial auf der Basis einer Gutbettzerkleinerung in einer Gutbett-Walzenmühle.

Die Behandlung dort erfolgt im Gegensatz zur Attrition trocken, d. h. es liegt keine Wasseraufschlämmung vor. Es wird zwar beim zitierten Stand der Technik erwähnt, das in der Gutbettzerklei­ nerung anfallende Zerkleinerungsprodukt teilweise oder insge­ samt zur Autogenmühle zu rezirkulieren, um einen höheren Zer­ kleinerungsgrad und zum anderen eine bessere Auslastung der Walzenmühle und der Autogenmühle zu erreichen, jedoch geht es bei einer derartigen Klassierung eben nicht darum, attri­ tionstypisch anhaftende Verunreinigungen, z. B. ölkontaminierte Sande, kontaminierte Böden oder Schlacken zu behandeln. Bei der Attrition ist es Ziel, adsorbierte oder als feste Krusten vor­ liegende Verunreinigungen von der Oberfläche zu lösen und in ein wässriges Medium einzubringen, aus dem es in anschließenden Abwasserreinigungsprozessen abgetrennt werden kann.

Die DE 43 19 535 C1 beschreibt ein Verfahren zur Aufbereitung kontaminierter Böden, wobei diese in einer Trommel in einer Aufschlämmung unter Zusatz von Mahlkörpern behandelt werden. Die erwähnten losen Brocken nach Art von Mahlkörpern können aus arteigenem und/oder nicht arteigenem natürlichen und/oder künstlichen stückigen Material bestehen. Beim Einsatz von art­ eigenen Brocken wird darauf aufmerksam gemacht, daß der Trübe­ stand in der Trommel niedriger gehalten werden muß als beim Einsatz von daher offensichtlich vorteilhafteren Stahlkugeln, da ansonsten die notwendige Energieübertragung nicht möglich ist. Die Zugabe der Brocken erfolgt gemäß zitierter Lehre nicht unter Berücksichtigung des Feststoffgehalts, sondern unter Be­ achtung einer konstant zu haltenden Energieaufnahme, wobei dies Niederschlag in einer zu beachtenden kritischen Drehzahl für die Trommel findet.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die herkömmliche Attriti­ on zu intensivieren bis zu einer Feinkornproduktion von 10% < 10 µm und mehr, wobei diese Feinkornbildung auch bei schwanken­ den Aufgabebedingungen hinsichtlich Feststoffgehalt und Korn­ größenzusammensetzung des Attritionsgutes gewährleistet sein soll und dem Attritionsgut keine Mahlkörper zuzusetzen sind.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit dem im Patent­ anspruch 1 definierten Verfahren.

Erfindungsgemäß wird die Attrition stabil bei einem Feststoff­ gehalt < 40 Vol.-% betrieben. Weiterhin wird gewährleistet, daß im Attritionsapparat stets ein ausreichend großer Anteil von Grobkorn < 0,5 mm vorhanden ist, der den Attritionseffekt mit­ bestimmt. In diesem Falle kann das Attritionsgut durchaus mit geringeren Feststoffgehalten von 15 Vol.-%-30 Vol.-%, d. h. im pump- bzw. fließfähigem Zustand dem Apparat zugeführt werden. Die endgültigen Prozeßbedingungen werden dann im Attritions­ apparat dadurch eingestellt, daß ein Teilstrom des Attritions­ gutes und zwar Grobkorn < 0,5 mm im Kreislauf geführt wird.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Figur näher erläutert werden.

Die einzelnen Stufen des Verfahrens sind aus der Figur zu ent­ nehmen. Das Attritionsgut wird im pump- bzw fließförmigen Zu­ stand der Attritionseinheit 2 zugeführt. Diese kann aus einem einzelnen Rührapparat bzw. aus einer Kaskade von Rührapparaten bestehen.

Die Rührwerkszelle sollte polygonalen Querschnitt haben. Jede Rührzelle ist mit einem Agitationsorgan ausgerüstet. Der Rührer ist dabei so zu gestalten, daß die Suspension gleichmäßig durchrührt wird und keine ausgeprägten örtlichen Energiespitzen bzw. Toträume vorhanden sind. Ein solches Rührgeschehen er­ reicht man üblicherweise mit Rührern, die mit mehreren Reihen von übereinander angeordneten Rührarmen bzw. Rührblättern aus­ gerüstet sind.

Das Attritionsgut durchströmt den Apparat im kontinuierlichen Fluß und wird am Austrag mit Wasser vermischt und auf eine Siebmaschine o. ä. aufgegeben. Auf dieser Siebmaschine 3 wird Grobgut < 0,5-1 mm naß abgesiebt und entwässert und dann ei­ nem Speicherorgan zugeführt. Von diesem Speicherorgan 4 aus wird das Grobgut dem Aufgabegut der Attrition so zudosiert, daß ein konstanter Feststoffgehalt < 40 Vol.-% gewährleistet ist.

Der Feststoffgehalt im Attritionsapparat kann direkt oder indi­ rekt gemessen werden. Als Sensoren können herkömmliche Feuchte- Meßeinrichtungen, der Leistungseintrag des Rührwerkes (Wirkleistungsmessung) und/oder das Gesamtgewicht der Attri­ tionseinheit eingesetzt werden. Gemessen wird außerdem die Mas­ se des im Grobgutkreislauf gespeicherten Materials. Die Signale der Sensoren werden einem Prozeßrechner zugeführt, dem folgende Aufgaben zufallen:

• 1. Steuerung des Anteiles an Grobgut < 0,5 mm, der im Kreislauf geführt wird bzw. in das gereinigte Produkt ausgetragen wird.
• 2. Zudosierung von Kreislaufgut < 0,5 mm in das Attritions­ aufgabegut.

Die Suspension im Siebunterlauf mit der Korngrößenfraktion < 0,5 mm wird in einer Schurre unter dem Sieb gesammelt, die gleichzeitig als Pumpenvorlage dient. Die Suspension wird dann über eine Kreiselpumpe einer Hydrozyklonanlage 5 zugeführt, wo das attritierte Feinstkorn < 10 mm vom gereinigten Endpro­ dukt abgetrennt wird.

Der Hydrozyklonoberlauf 6 mit dem Feinkorn wird dann einer Ab­ wasseraufbereitung zugeführt. Der Hydrozyklonunterlauf 7 ge­ langt auf einen Schwingentwässerer, wo durch Besprühung gleich­ zeitig eine Nachreinigung stattfindet. Diese Schwingentwässe­ rung kann sehr effektiv durchgeführt werden, indem der Hydrozy­ klon über der Siebmaschine für die Abtrennung des Grobgutes in­ stalliert wird. Grobabsiebung und Schwingentwässerung werden dabei auf zwei nebeneinander liegenden Siebdecks mit unter­ schiedlicher Siebbelegung durchgeführt. Auf dem Entwässerungs­ deck wird zunächst ein Teilstrom des attritierten Gutes bei 0,5 mm abgesiebt. Er bildet eine Deckschicht, auf die der Hydrozy­ klonunterlauf für die Entwässerung aufgebracht wird.

Wenn es sich bei den Kontaminationen um adsorbierte Stoffe han­ delt, die sich gut desorbieren lassen und nicht als feste Ver­ krustungen vorliegen, kann es vorteilhaft sein, dem Attri­ tionsgut ein feinkörniges Attritionshilfsmittel (Kaolin, Ton, Bentonit, u. a.) zuzugeben, das durch Stoffaustauschvorgänge die Kontamination an das Attritionsgut bindet. Diese Attriti­ onshilfsmittel werden aber nur dann ausreichend wirksam, wenn im Attritionsapparat die Feststoffgehalte im Bereich < 40 Vol.-% liegen.

Die Hochleistungsattrition kann beispielsweise bei der Reini­ gung von Böden und bodenähnlichen Materialien verwendet werden, die mit Mineralölkohlenwasserstoffen kontaminiert sind. Ein derartiger, typischer Ölsand im Korngrößenbereich 63 µm-2 mm wurde ausgehend von einer Schadstoffkonzentration von 1845 mg Mineralöl/kg TS mittels der Hochleistungsattrition gereinigt auf 300 mg/kg in der Fraktion < 63 µm. Dies entspricht einem Reinigungsgrad von 84%. Die durch den Hochleistungsattritions­ prozeß gebildete Feinstkornfraktion < 63 µm lag hierbei bei ei­ nem Massenanteil von 9,5%. Für die Hochleistungsattrition wurde ein Teilstrom der gereinigten Grobfraktion < 1 mm zurückgeführt und der Attrition im Massenverhältnis von 1,0 wieder zugegeben. In der Attritionsstufe wurde damit eine konstante Feststoffkon­ zentration von 45 Vol.-% eingestellt.

In Tabelle 1 sind die Prozeßbedingungen sowie die Ergebnisse zusammengefaßt.

Tabelle 1

Prozeßbedingungen und Reinigungsergebnisse eines mit Mineralöl kontaminierten Sandes 63 µm-2 mm mittels Hochlei­ stungsattrition

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß der Attritions­ erfolg gegenüber herkömmlichen Verfahren wesentlich verstärkt werden kann. Es sind Feinkornerzeugungen von 10 und mehr Pro­ zent möglich. Das entspricht Dekontaminationsgraden von 50-90 % (abhängig vom Material). Der Reinigungseffekt ist gegenüber herkömmlichen Verfahren unabhängig von dem Feststoffgehalt und der Korngrößenzusammensetzung des vorlaufenden Attritionsgutes. Weiterhin ist vorteilhaft, daß sich das Verfahren durch Nachrü­ stung in bestehenden Attritionsanlagen relativ leicht umsetzen läßt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Reinigung verunreinigter körniger Stoffe durch Attrition, d. h. Rühren in einer Wasseraufschlämmung, wobei durch Abtrennung eines Grobguttelistromes < 0,5 mm aus dem attritierten Partikelkollektiv und geregelte Rückführung dieser Grobfraktion zur Aufgabe des Attritionsgefäßes im Attritor ein Feststoffgehalt < 40 Vol.-% eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß zur Regelung der Feststoffgehalt im Attritionsgefäß durch Feuchte-Messung und/oder Messungen des Leistungseintrages des Rührers und/oder durch Gewichtsmessung des gesamten Attritionsgefäßes bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Attritionsaufgabe ein feinkörniges Adsorptionsmittel, wie Kaolin, Ton oder Bentonit zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Verwendung eines Attritionsapparates mit polygonalen Querschnitt und mit einem mehrgliedrigem Rührer, welcher einen gleichmäßigen räumlichen Energieeintrag gewährleistet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Attrition in einer mehrzelligen Rührkaskade ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abgesiebtes Grobgut in einem geregelten Teilstrom als gerei­ nigtes Gut ausgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebdurchgang < 0,5-1 mm auf eine Hydrozyklonanlage gepumpt wird, um feine Partikeln mit den anhaftenden Verun­ reinigungen von den groben gereinigten Fraktionen zu trennen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrozyklongrobgut auf einem besprühten Entwässerungs­ aggregat nachgereinigt und entwässert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Absiebung des Grobgutes < 0,5-1 mm sowie die Entwässerung des Gutes < 0,5-1 mm gemeinsam auf einer Siebmaschine auf nebeneinander liegenden Siebdecks oder auf getrennten Siebmaschinen vorgenommen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrozyklongrobkorn bei der Entwässerung auf das Grobkornbett aufgebracht wird, das aus einem Teilstrom der Grobfraktion < 0,5-1 mm gebildet wird.