DE202008008390U1 - Feedstock for the treatment and aftercare of acidic surface waters - Google Patents

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Abstract

Einsatzstoff für die Behandlung und Nachsorge von schwach sauren Oberflächenwässern, der in einer Suspension mit Wasser in die zu behandelnden Wässer eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur pH-Wertanhebung von schwach sauren Oberflächenwässern im pH-Bereich von 4 bis 8,3 der Einsatzstoff eine Mischung aus gebrannten Kalkprodukten und/oder gelöschten gebrannten Kalkprodukten mit Anteilen von CaO und/oder MgO und/oder Ca(OH)2 und/oder Mg(OH)2 in einem Anteil von 1–50% der Gesamteinsatzstoffmenge und ungebrannten Kalkprodukten mit Anteilen von CaCO3 und/oder MgCO3 in einem Anteil von 50–99% der Gesamteinsatzstoffmenge ist und der Einsatzstoff dabei eine Körnung von < 0,1 mm mit einem Anteil von > 50% aufweist.Feedstock for the treatment and aftercare of weakly acidic surface waters, which is introduced in a suspension with water in the waters to be treated, characterized in that for pH increase of weakly acidic surface waters in the pH range of 4 to 8.3 the feed a Mixture of calcined lime products and / or quenched quick lime products with proportions of CaO and / or MgO and / or Ca (OH) 2 and / or Mg (OH) 2 in a proportion of 1-50% of the total amount of feed and unburned lime products with fractions of CaCO 3 and / or MgCO 3 in a proportion of 50-99% of the total amount of feedstock and the feedstock thereby has a particle size of <0.1 mm with a proportion of> 50%.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Einstellung des pH-Wertes offener saurer Gewässer, insbesondere von Tagebauseen mit einem Wasservolumen von > 500.000 m3 und hier im schwach sauren pH-Wertbereich von 4,3–8,3.The invention relates to the adjustment of the pH of open acidic waters, especially of open-pit mines with a water volume of> 500,000 m 3 and here in the weakly acidic pH range of 4.3-8.3.

In der Folge des Bergbaus insbesondere bei Nutzung der sogenannten Tagebautechnologie entstehen Hohlräume in der genutzten Landschaft, die sich mit Grund- und Oberflächenwasser füllen. In vielen Fällen wird durch das wieder aufgehende Grundwasser sowie die damit verbundenen geologischen und chemischen Bedingungen im neu geschaffenen Deckgebirge eine Seenlandschaft kreiert, die durch eine anhaltende Zufuhr von Acidität mit dem einströmenden Grundwasser gekennzeichnet ist. Dabei kommt es nach einer Flutung mit Oberflächenwasser und/oder einer chemischen Seewasserbehandlung mit einer pH-Wertanhebung auf den pH-Bereich von 5,5 bis 8,5 infolge des Zustroms von Acidität insbesondere in Form von Reaktionsprodukten der Pyritverwitterung (Fe2+, Fe3+, SO42–) zu einem Verbrauch des eingestellten Säurepuffers und damit zu einem pH-Abfall auf Werte von < 5,5 und einem möglichen Anstieg von Schwermetallgehalten, insbesondere von Eisen und Aluminium, was insgesamt zu einer Beeinträchtigung oder zum Absterben der sich im Bergbausee gebildeten oder eingetragenen Biozönose führen kann.As a result of mining, especially when using the so-called open-pit mining technology, cavities are created in the utilized landscape that fill with groundwater and surface water. In many cases, the rising groundwater and the associated geological and chemical conditions in the newly created overburden create a lake landscape characterized by a sustained supply of acidity with the inflowing groundwater. This occurs after flooding with surface water and / or a chemical seawater treatment with a pH increase to the pH range of 5.5 to 8.5 due to the influx of acidity in particular in the form of reaction products of Pyrritverwitterung (Fe 2+ , Fe 3+ , SO4 2- ) to a consumption of the adjusted acid buffer and thus to a pH drop to values of <5.5 and a possible increase in heavy metal contents, in particular of iron and aluminum, resulting in an overall impairment or death in the Bergbausee formed or registered biocenosis can lead.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Kalkhydrat, Kalkmilch oder Branntkalk zur Neutralisation einzusetzen. Diese Produkte haben den Nachteil, dass es infolge der hohen Sulfatanteile im Wasser von bis zu > 2000 mg/l zur Gipsbildung, zur Vergriesung und damit zu geringen Wirkungsgraden bis zu einem Unwirksamwerden dieser Substanzen kommt. Eine weitere Auflösung und Reaktionsentfaltung wird behindert und der Produkteinsatz wird uneffektiv gestaltet. Diesem Problem wird entgegengewirkt, in dem neutrales oder sulfatarmes Wasser zur Anmaischung oder Herstellung einer verdünnten Suspension mit erhöhtem Aufwand zugeführt wird. Im entstehenden Eisenhydroxydschlamm ist der Anteil der Neutralisationsmittel mit entsprechendem Überschuss enthalten. Ein weiterer Nachteil ist, dass es in schwach sauren Gewässern bei Einsatzdiese reaktiven Produkte bereits bei geringer Überdosierung zu pH-Wertanstiegen auf > 9 und damit zu ökologischen Problemen kommen kann. Das gleiche gilt für die chemischen Produkte Natronlauge und Soda, die darüber hinaus noch sehr kostenintensiv sind.Out the prior art is known hydrated lime, milk of lime or quicklime to use for neutralization. These products have the disadvantage because of the high proportion of sulphate in the water of up to> 2000 mg / l for gypsum formation, for grazing and thus low efficiencies up to one Inactivation of these substances comes. Another resolution and reaction development is hampered and the product becomes used designed ineffective. This problem is counteracted in the neutral or low sulphate water for mashing or preparation a dilute suspension with increased effort is supplied. In the resulting iron hydroxide sludge is the proportion of neutralizing agent with an appropriate excess contain. Another disadvantage is that it is in weakly acidic Waters with use of these reactive products already at slight overdose to pH increases to> 9 and thus to ecological Problems can come. The same goes for the chemical Products caustic soda and soda, beyond that very expensive.

Weiter sind Untersuchungen bekannt geworden, saure Bergbauwässer durch Zusatz von fein gemahlener getrockneter Kreide zu neutralisieren. Der großtechnische Einsatz erfolgte nicht, da die Untersuchungen ergaben, dass die erforderliche Produktmenge die theoretisch berechnete Menge deutlich überschritt, und damit der Einsatz unwirtschaftlich wird. Zusätzlich kommt es zu einer überproportionalen Erhöhung der zu entsorgenden Anfallschlammmenge bei Einsatz in Grubenwasserreinigungsanlagen.Further Investigations have become known, sour mining waters by adding finely ground dried chalk to neutralize. The large-scale application did not take place, since the investigations showed that the required amount of product theoretically calculated Amount significantly exceeded, and thus the use is uneconomical. In addition, it comes to a disproportionate Increase the amount of sludge to be disposed of in use in mine water purification plants.

In DE 10 2006 001 929 wird ein Verfahren zur Verbesserung der Wasserqualität von sauren Gewässern beschrieben, nachdem bei in einer ersten Behandlungsstufe bei einem niedrigem pH-Wert ein calcium- oder calcium-/magnesiumhaltiger Einsatzstoff und in einer zweiten Stufe bei einem höheren pH-Wert Natronlauge eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren sind insgesamt hohe Produkteinsatzkosten erforderlich. Im hohen pH-Bereich werden auf diese Weise zwar hohe Wirkungsgrade erreicht, jedoch besteht die Gefahr der Beeinträchtigung der Biozönose.In DE 10 2006 001 929 describes a method for improving the water quality of acidic waters, after in a first treatment stage at a low pH, a calcium or calcium / magnesium-containing feed and in a second stage at a higher pH sodium hydroxide is used. Overall, high product usage costs are required in this process. In the high pH range, high efficiencies are achieved in this way, but there is a risk of biocenosis being impaired.

Aus DE 203 01 323.9 ist als Einsatzstoff für die Wasseraufbereitung von sauren belüfteten und/oder unbelüfteten Gruben- und Bergbauwässern gebrannter Dolomit mit einem Gesamtanteil von CaO/MgO von > 80%, in einer Körnung von < 0,2 mm mit einem Anteil von > 90% und mit einer Schüttdichte von > 0,8 t/m3 bekannt geworden, der zur Neutralisation dieser Wässer insbesondere bei Einsatz in Wässern mit hohen Sulfatgehalten zur Vermeidung der ungünstigen Vergriesungserscheinungen infolge Gipsbindung eingesetzt werden soll. Auf Grund des sehr reaktiven Einsatzstoffes sind in schwach sauren Wässern ebenfalls bereits bei geringer Überdosierung pH-Wertanstiege auf > 9 und damit ökologische Probleme zu erwarten.Out DE 203 01 323.9 is used as feedstock for the treatment of acidic aerated and / or unvented mining and mining waters of fired dolomite with a total content of CaO / MgO of> 80%, with a particle size of <0.2 mm of> 90% and with a Bulk density of> 0.8 t / m 3 has become known, which should be used to neutralize these waters, especially when used in waters with high sulfate contents to avoid the unfavorable signs of stagnation due to gypsum bond. Due to the very reactive feedstock, in weakly acidic waters pH increases to> 9 and thus ecological problems are to be expected already with a slight overdose.

Nach einem Verfahren, welches in DE 10 2007 043 751.1 beschrieben ist, wird die pH-Wertanhebung in sauren Gewässern in mindestens zwei Stufen derartig vorgenommen, dass die Konzentration der jeweils eingesetzten Neutralisationsmittelsuspensionen pH-wertabhängig eingestellt wird, indem im höheren pH-Wertbereich von > 4,5 die Konzentration der Einsatzstoffsuspension niedriger ist als im niedrigen pH-Bereich von < 4,5 und im höheren pH-Bereich gebrannte reaktionsfreudige Produkte, wie Branntkalk oder Weißkalkhydrat und im niedrigeren pH-Bereich ungebrannte reaktionsträge Produkte, wie Kalksteinmehl eingesetzt werden. Auf diese Weise erfolgt zwar eine gesteuerte pH-Wertanhebung im pH-Bereich von > 4 mit Schutz der Biozönose, der Nachteil diese Verfahrens besteht jedoch darin, dass infolge des geringen Wirkungsgrades bei Einsatz von ungebrannten Kalkprodukten in pH-Bereichen von > 4 große Produktmengen mit hohen Eintragskosten einzubringen sind. Darüber hinaus ist ein hoher Zeitbedarf erforderlich, der kurzfristig erforderliche Reaktionszeiten nicht gewährleisten kann.After a procedure, which in DE 10 2007 043 751.1 is described, the pH increase is carried out in acidic waters in at least two stages such that the concentration of each neutralizing agent suspensions used is adjusted pH value, in the higher pH range of> 4.5, the concentration of the feedstock suspension is lower than in low pH range of <4.5 and higher pH fired reactive products such as quicklime or hydrated lime and in the lower pH range unburned inert products such as limestone powder are used. In this way, although a controlled pH increase in the pH range of> 4 with protection of the biocenosis, the disadvantage of this method is that due to the low efficiency when using unburned lime products in pH ranges of> 4 large amounts of product high entry costs are involved. In addition, a high time requirement is required, which can not guarantee short-term reaction times.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen wirtschaftlichen, effektiven und einfach anwendbaren Einsatzstoff für die Inlake-Behandlung schwach saurer Gewässer zu finden, nach der die Einstellung des pH-Wertes im pH-Wertbereich von 4–8,3 schnell und ökologisch unbedenklich erfolgen kann.The object of the invention is to ei To find an economical, effective and easy-to-use feedstock for the inlake treatment of weakly acidic waters, after the adjustment of the pH in the pH range of 4-8.3 can be done quickly and ecologically safe.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass für schwach saure Gewässer mit einem pH-Wert von ≥ 4 als Einsatzstoff für die pH-Wertanhebung bis zu 8,3 der Einsatzstoff eine Mischung aus gebrannten Kalkprodukten und/oder gelöschten gebrannten Kalkprodukten mit Anteilen von CaO und/oder MgO und/oder Ca(OH)2 und/oder Mg(OH)2 in einem Anteil von 1–50% der Gesamteinsatzstoffmenge und ungebrannten Kalkprodukten mit Anteilen von CaCO3 und/oder MgCO3 in einem Anteil von 50–99% der Gesamteinsatzstoffmenge ist und der Einsatzstoff dabei eine Körnung von < 0,1 mm mit einem Anteil von > 50% aufweist.According to the invention, this object is achieved in that for weakly acidic waters with a pH of ≥ 4 as a feedstock for pH increase up to 8.3 the feedstock a mixture of calcined lime products and / or deleted burned lime products with shares of CaO and / or MgO and / or Ca (OH) 2 and / or Mg (OH) 2 in a proportion of 1-50% of the total amount of feedstock and unburned lime products with contents of CaCO 3 and / or MgCO 3 in a proportion of 50-99% the total amount of feedstock and the feedstock thereby has a grain size of <0.1 mm with a share of> 50%.

In Versuchen wurde überraschend gefunden, dass mit dem Eintrag einer Einsatzstoffmischung bestehend aus feinkörnigen gebrannten und/oder gelöschten gebrannten Kalkprodukten mit einem überproportionalen Anteil an ungebrannten feinkörnigen Kalkprodukten die Nachteile bei der separaten Zugabe der Einzelprodukte in der Kombination überwunden werden. So erfolgt infolge der Reaktionsdämpfung durch die ungebrannten Kalkprodukte sowohl die Vermeidung eines abrupten örtlichen pH-Anstiegs mit negativen Folgen für die vorhandene Biozönose als auch eine Vermeidung der schnellen Vergipsung/Vergriesung (CaSO4-Bildung auf der Oberfläche der reaktiven gebrannten Kalkteilchen). Damit werden die Nachteile eines entstehenden ungünstigen Wirkungsgrades, eines höheren Stoffbedarfes und hoher Gesamtkosten vermieden.In experiments, it was surprisingly found that the entry of a feed mixture consisting of fine-grained burned and / or extinguished quicklime products with a disproportionate share of unbaked fine-grained lime products overcome the disadvantages of the separate addition of the individual products in the combination. Thus, as a result of the reaction damping by the unburned lime products both the avoidance of an abrupt local pH increase with negative consequences for the existing biocenosis as well as an avoidance of rapid gypsum / grit (CaSO 4 formation on the surface of the reactive calcined lime particles). Thus, the disadvantages of a resulting unfavorable efficiency, a higher material requirements and high total costs are avoided.

Mit der möglichen Einstellung der Anteile an gebrannten und/oder gelöschten gebrannten Kalkprodukten kann der Gesamtwirkungsgrad gegenüber dem alleinigen Einsatz ungebrannten Kalkprodukten erhöht und die Zeitdauer der Behandlungsdauer verkürzt bzw. gesteuert werden.With the possible adjustment of the shares of fired and / or Deleted burned lime products may have the overall efficiency increased compared to the sole use of unburned lime products and the duration of the duration of treatment is shortened or controlled become.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können preiswerte ungebrannte Kalkprodukte sehr effizient bei der pH-Wertanhebung eingesetzt werden und gestalten die Behandlungsverfahren insgesamt kostengünstig. Der Einsatz von gebrannten und/oder gelöschten gebrannten Kalkprodukten führt nicht zu ökologischen Beeinträchtigungen.With The proposed method can be inexpensive unfired Lime products can be used very efficiently in the pH increase and make the treatment methods overall cost-effective. The use of fired and / or extinguished burnt Lime products do not lead to ecological damage.

Das Prinzip der Erfindung soll im Folgenden an einem Beispiel näher erläutert werden.The Principle of the invention will be described in more detail below by way of example be explained.

Ein Tagebausee mit einem Volumen von 20 Mio. m3 versauerte in einem Zeitraum von 2 Jahren infolge von Grundwassereinfluss von einem Ausgangs-pH-Wert 7 auf einen pH-Wert von 4,3. Bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 7,0 wurde ein Neutralisationsbedarf von 0,8 mmol/l ermittelt.A 20 million m 3 open pit acidified from a baseline pH of 7 to a pH of 4.3 over a 2-year period due to groundwater contamination. Until reaching a pH of 7.0, a neutralization requirement of 0.8 mmol / l was determined.

Für die Behandlung des Tagebausees wird eine Einsatzstoffmischung aus Kalksteinmehl und Branntkalk, jeweils mit einer Körnung von < 0,09 mm festgelegt. Der ermittelte Gesamtwirkungsgrad der Einsatzstoffmischung wurde im Technikumversuch mit 70% ermittelt. Zum Einsatz kommen für die Seebehandlung 1000 t Kalksteinmehl (78% der Gesamteinsatzstoffmischung) und 280 t CaO (22% der Gesamteinsatzstoffmischung). Die Produkte werden in einem Zwangsmischer chargenweise gemischt und in einem Silo zwischengelagert.For The treatment of the open pit becomes a feed mixture Limestone flour and quicklime, each with a grain of <0.09 mm. The determined overall efficiency of the feed mixture was in the Technikumversuch with 70% determined. Are used for the sea treatment 1000 t limestone meal (78% of the total feed mixture) and 280 t CaO (22% of the total feed mixture). The products are mixed batchwise in a compulsory mixer and in one Silo temporarily stored.

Mittels Silofahrzeug wird die Einsatzstoffmischung an das Seeufer transportiert und hier in den Vorratsbehälter eines Verteilschiffes geblasen.through Silo vehicle, the feed mixture is transported to the lake and here blown into the reservoir of a distribution ship.

Die Gesamteinsatzstoffmenge wird in einem Zeitraum von ca. 2 Wochen in das Gewässer eingetragen. Nach der Realisierung des Verfahrens wird der pH-Wert mit 7,0 gemessen und die Säurekapazität in Form des kS4,3-Wertes beträgt ca. 0,6 mmol/l.The total amount of feed is entered into the water in a period of about 2 weeks. After the process has been implemented, the pH is measured at 7.0 and the acid capacity in the form of the k S4.3 value is about 0.6 mmol / l.

In einer alternativen Variante erfolgt im pH-Bereich von 4,3 bis 6 der Einsatz einer Einsatzstoffmischung mit einem Kalksteinmehlanteil von 70% und ab pH 6 der Einsatz einer Einsatzstoffmischung mit einem Kalksteinmehlanteil von 90%. Die Einstellung des Ziel-pH-Wertes von 7 kann auf diese Weise mit noch geringeren pH-Wertschwankungen erfolgen.In an alternative variant takes place in the pH range from 4.3 to 6 the use of a feed mixture with a limestone powder content of 70% and from pH 6, the use of a feed mixture with a Limestone powder content of 90%. The setting of the target pH of 7 can be done in this way with even lower pH fluctuations.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (1)

Einsatzstoff für die Behandlung und Nachsorge von schwach sauren Oberflächenwässern, der in einer Suspension mit Wasser in die zu behandelnden Wässer eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur pH-Wertanhebung von schwach sauren Oberflächenwässern im pH-Bereich von 4 bis 8,3 der Einsatzstoff eine Mischung aus gebrannten Kalkprodukten und/oder gelöschten gebrannten Kalkprodukten mit Anteilen von CaO und/oder MgO und/oder Ca(OH)2 und/oder Mg(OH)2 in einem Anteil von 1–50% der Gesamteinsatzstoffmenge und ungebrannten Kalkprodukten mit Anteilen von CaCO3 und/oder MgCO3 in einem Anteil von 50–99% der Gesamteinsatzstoffmenge ist und der Einsatzstoff dabei eine Körnung von < 0,1 mm mit einem Anteil von > 50% aufweist.Feedstock for the treatment and aftercare of weakly acidic surface waters, which is introduced in a suspension with water in the waters to be treated, characterized in that for pH increase of weakly acidic surface waters in the pH range of 4 to 8.3 the feed a Mixture of calcined lime products and / or quenched quick lime products with proportions of CaO and / or MgO and / or Ca (OH) 2 and / or Mg (OH) 2 in a proportion of 1-50% of the total amount of feed and unburned lime products with fractions of CaCO 3 and / or MgCO 3 in a proportion of 50-99% of the total amount of feedstock and the feedstock thereby has a particle size of <0.1 mm with a proportion of> 50%.
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