DE3022813C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austragen von Fil­ trationsprodukten aus einem abgeschlossenen Überdruckraum, wobei die Filtrationsprodukte als Filterkuchen bei einem Vakuumfilter anfallen, welches in dem gegenüber der freien Atmosphäre unter Überdruck gehaltenen, abgeschlossenen Überdruck­ raum betrieben wird, nach Patent 29 47 329. Ein derartiges Verfahren gehört gemäß der älteren, in der DE 29 47 329 A1 veröffentlichten Hauptanmeldung im Sinne von § 3 Abs. 2 Patentgesetz zum Stand der Technik.
Es lassen sich gegenüber der herkömmlichen Vakuumfiltration wesentliche Vorteile dadurch erreichen, daß das gesamte Vakuum­ filter in einem gegenüber der freien Atmosphäre unter Überdruck stehenden abgeschlossenen Raum angeordnet wird und daß wenigstens eine zum Austragen von Filtrationsprodukten dienende Schleusen­ einrichtung zwischen dem unter Überdruck stehenden Raum und einem auf einem vorgebbaren Druck gehaltenen Austragraum vor­ gesehen wird. Dabei kann die Anordnung vorzugsweise derart getroffen sein, daß der Austragraum auf atmosphärischem Druck gehalten wird. Mit einer derartigen Anordnung kann ins­ besondere gegenüber der klassischen Vakuumfiltration mit nur geringfügig erhöhtem Aufwand eine nennenswerte Absenkung der Restfeuchte im Filterkuchen erreicht werden.
Durch die oben beschriebene Anordnung wird im Hinblick auf eine wesentlich einfachere Bauweise und damit wesentlich wirtschaftlicher als bei klassischen Filteranordnungen die gesamte Filtervorrichtung einschließlich der bei einem Dreh­ filer üblichen Lagerung und des Antriebes in einen Überdruck­ raum gesetzt, und es wird der Austragraum wahlweise entweder auf atmosphärichen Druck oder auf einen gegenüber dem atmos­ phärischen Druck nach oben oder unten unterschiedlichen Druck gebracht. Zum Austragen der Feststoffe aus dem Überdruckraum in die freie Atmosphäre können zwar Schleuseneinrichtungen ohne besonderen gerätetechnischen Aufwand eingesetzt werden, es wäre jedoch wirtschaftlich noch günstiger, wenn auf jegliche Schleuseneinrichtung verzichtet werden könnte. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Austragen von Filtrationsprodukten, die als Filterkuchen bei einem als Vakuumfilter ausgebildeten Filter anfallen, wenn dieses Filter in einem Überdruckraum angeordnet ist, welches dazu geeignet ist, das Austragen der Feststoffe aus dem Überdruckraum unter Vermeidung einer Schleuse mit be­ sonders geringem gerätetechnischen Aufwand durchzuführen.
Weiterhin soll durch das Verfahren möglichst auch der Weiter­ transport der Feststoffe günstig beeinflußt werden.
Weiterhin soll durch das Verfahren die Weiterverarbeitung und/oder die anschließende Verwendung der Feststoffe vorbe­ reitet und/oder gefördert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Filterkuchen nach dem Abwerfen vom Vakuumfilter innerhalb des Überdruckraumes zumindest soweit verflüssigt wird, daß die entstehende Filterkuchen-Substanz einen fließfähigen und pump­ fähigen Zustand annimmt, in welchem die Filterkuchen-Substanz mit Hilfe des Überdrucks durch eine Öffnung aus dem Überdruck­ raum hinausgedrückt wird. Gemäß der Erfindung wird somit der erhebliche Vorteil erreicht, daß der zunächst in Form eines Filterkuchens vorliegende Fest­ stoff unmittelbar nach dem Abwerfen von der Filtriereinrich­ tung im Druckgebäude verflüssigt wird, so daß die Filterkuchen- Substanz in flüssiger oder pastöser Form einfach durch ein Ventil aus dem Überdruckraum austreten kann. Als Förderkraft für das Austreten aus dem Überdruckraum wirkt dabei die ohne­ hin vorhandene Druckdifferenz zwischen dem Überdruckraum und der freien Atmosphäre. Auf diese Weise entfallen sämtliche technischen und wirtschaftlichen Aufwendungen für Schleusen­ einrichtungen.
Viele Filterkuchen-Substanzen haben die Eigenschaft, nachdem sie entwässert wurden und in Form eines bröckeligen oder steifen Filterkuchens vorliegen, durch rein mechanische Ein­ wirkung wie Rühren, Schütteln, Vibrieren, Scheren, Dispergieren usw. wieder in flüssige Form überzugehen. Solche Eigenschaften, die auch als thixotrope Eigenschaften bezeichnet werden, können gemäß der Erfindung vorteilhaft dadurch ausgenutzt werden, daß die Verflüssigung bei thixotropen Stoffen durch rein mechani­ sche Einwirkung auf den Filterkuchen herbeigeführt wird. Es hängt natürlich von der Art des Feststoffes ab, welches mecha­ nische Verfahren zur Verflüssigung besonders geeignet ist.
Da die Thixotropie, d. h., die Eigenschaft, durch mechanische Einwirkung verflüssigt zu werden, durch den Zusatz bestimmter Substanzen oder Chemikalien noch gefördert werden kann, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens vor, daß der Filterkuchen-Substanz zur Förde­ rung der Verflüssigung eine andere Substanz beigemischt wird. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß der Filterkuchen- Substanz eine Flüssigkeit zugesetzt wird, um die Verflüssigung zu erleichtern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß der Feststoff besonders kostensparend und technisch einfach in einen verflüssigten Zustand gebracht werden kann. Im flüssigen Zustand läßt sich der Feststoff besonders bequem und wirt­ schaftlich zu einer Halde oder Deponie pumpen, die unter Um­ ständen mehrere Kilometer weit entfernt sein kann. Wenn der Feststoff jedoch durch Rohre zu einer Deponie gepumpt wer­ den kann, werden dadurch die bisher üblichen Transportmittel wie Lastkraftwagen oder Förderbänder überflüssig, die nicht nur sehr teuer sind, sondern auch die Umwelt erheblich be­ lasten.
Gemäß der Erfindung ist weiterhin der besondere Vorteil er­ reichbar, daß sich große Mengen an solchen Schlämmen in be­ sonders vorteilhafter Weise verarbeiten und regensicher de­ ponieren lassen, die bisher wegen der außerordentlich feinen Partikel (kleiner als 30 µ) nur in sogenannten "tailing ponds" in flüssiger Form abgelagert werden mußten. In vielen Ländern erlauben die Umweltschutz-Vorschriften dieser Art der flüssi­ gen Deponie nicht mehr. Gemäß der Erfindung wird es jedoch möglich, beispielsweise die großen Mengen an Kohleschlämmen mit einer Partikelgröße von weniger als 30 µ durch geeignete Zusätze in der Weise vorzubereiten, daß die unmittelbare Ab­ lagerung auch bei schärfsten Umweltschutz-Vorschriften mög­ lich wird. Dadurch erübrigt sich der verhältnismäßig teuere und technisch aufwendige Einsatz von Filterpressen, die bis­ her stets erforderlich waren, um eine ausreichende Entwässe­ rung vorzunehmen. Bei Filterpressen sind die hohen Investitions­ kosten ebenso lästig und nachteilig wie der erhebliche Aufwand an Bedienungspersonal.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin der Vorteil erreicht, daß nicht nur der Transport und die Ablagerung von Filterkuchen- Substanzen wesentlich verbessert werden, sondern es kann in sehr vielen Fällen die anschließende Weiterverarbeitung oder Verwendung der Filterkuchen-Substanz bei weiteren Verfahrens­ schritten gemäß der Erfindung vorbereitet und günstiger ge­ staltet werden. Dazu sieht die Erfindung vorzugsweise vor, daß bei der Verflüssigung wenigstens eine solche Substanz zugesetzt wird, die eine vorgegebene anschließende Weiter­ verarbeitung oder Verwendung der Filterkuchen-Substanz fördert. Auf diese Weise können unter Umständen durch ge­ eignete Zusätze auch solche Filterkuchen-Substanzen einer weiteren Verwendung erst zugänglich werden, die bisher als Abfall angesehen werden mußten. Es sei hier als Beispiel nur auf solche Filterkuchen-Substanzen hingewiesen, die zwar erhebliche Bestandteile an Kohlepartikeln enthalten, jedoch wegen des durch sehr geringe Korngröße bedingten Was­ sergehaltes der den Heizwert mindert, für eine wirtschaft­ liche Verwendung nicht in Frage kommen konnten. Bei derar­ tigen Substanzen lassen sich gemäß der Erfindung durch ge­ ringfügige Zusätze von geeigneten Flüssigkeiten sowohl hin­ sichtlich der Konsistenz als auch hinsichtlich der Stoff­ zusammensetzung zugleich derartige Veränderungen herbeiführen, daß ein pumpfähiges oder sprühfähiges, unmittelbar in einer Heizanlage verwendbares Heizmaterial gewonnen wird, welches außerdem keine schädliche Staubentwicklung mit sich bringt. Sicherlich ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf das obengenannte Beispiel beschränkt, da sich eine Fülle von Möglichkeiten bietet, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur das Austragen des Filterkuchens aus einem Überdruckraum nach einer Verflüssigung besonders vorteilhaft zu gestalten, sondern zugleich mit der Verflüssigung auch eine Umwandlung der Filterkuchen-Substanz derart vorzunehmen, daß sie für den Transport, für eine Weiterverarbeitung oder für neue Anwendungsmöglichkeiten aufbereitet wird.
Gemäß der Erfindung kann schließlich auch vorgesehen sein, daß auf die aus einer Öffnung aus dem unter Überdruck gehaltenen Raum austretenden Filterkuchen-Substanz eine Pumpwirkung aus­ geübt wird. Eine derartige Maßnahme kann vor allem dann be­ sonders vorteilhaft sein, wenn die Filterkuchen-Substanz aus dem Überdruckgehäuse über eine größere Strecke transpor­ tiert werden soll. Dabei spielt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Rolle, ob eine Pumpe innerhalb des Überdruck­ gebäudes oder in der freien Atmosphäre angeordnet ist. Grund­ sätzlich ist auch denkbar, daß mehrere Pumpen zusammenwirken, um den angestrebten Weitertransport der verflüssigten Filter­ kuchen-Substanz zu gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeich­ nung beschrieben; in dieser zeigt
die einzige Figur eine sche­ matische Darstellung einer bevorzugten Anordnung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß der Darstellung in der Zeichnung sind ein in seiner Ge­ samtheit mit 10 bezeichnetes Trommelfilter 10 und ein Reaktor 16 innerhalb eines Überdruckraumes 20 angeordnet. Anstatt des dargestellten Trommelfilters 10 könnte auch ein beliebiges ande­ res Vakuumfilter verwendet werden. Die nachfolgende Beschrei­ bung des als Beispiel verwendeten Trommelfilters 10 dient le­ diglich zur Veranschaulichung einer besonders bevorzugten Aus­ führungsform einer Anordnung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens. In einem Filtertrog 11 ist die Trübe ange­ ordnet, in welche die drehbare Filtertrommel 10 a eintaucht. Während sich die Filtertrommel 10 a in dem Filtertrog 11 dreht, wird der Filterkuchen 12 innerhalb der Trübe fortschreitend anfiltriert. Über eine Druckluftleitung 13 wird die Filter­ trommel 10 a und somit auch der Filterkuchen 12 an einer ge­ eigneten Stelle von innen mit Druckluft beaufschlagt, um den Filterkuchen 12 von der Filtertrommel 10 a abzuheben. Das Fil­ trat wird durch eine Filtratleitung 14 abgeführt. Über die Luftleitung 15 wird zur Erzeugung eines Unterdruckes während des Filtervorganges ständig Luft abgesaugt. Die Einzel­ heiten des Aufbaus und der Wirkungsweise eines Vakuum­ trommelfilters sind hinreichend bekannt und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung.
Nachdem der Filterkuchen 12 von der Filtertrommel 10 a ab­ gehoben ist, fällt er in Form von einzelnen Brocken oder Stücken in den Reaktor 16. In dem Reaktor 16 ist ein Rühr­ werk 17 oder eine andere geeignete mechanische Einrichtung angeordnet, um den Filterkuchen durch mechanische Bean­ spruchung zu verflüssigen.
Es hängt von der Art der Filterkuchen-Substanz ab, inwie­ weit es erforderlich oder zweckmäßig ist, beispielsweise über eine Flüssigkeitsleitung 18 eine geeignete Flüssigkeit in den Reaktor 16 einzugeben, um die Verflüssigung der Filterkuchen-Substanz zu erleichtern. Es kann weiterhin auch wünschenswert sein, über eine Zuführung 19 eine andere Reak­ tionssubstanz in den Reaktor 16 einzuführen.
Wenn die Filterkuchen-Substanz thixotrope Eigenschaften hat, erübrigt sich im allgemeinen die Zugabe einer Flüssigkeit oder einer anderen Substanz. Die Verflüssigung kann aus­ schließlich durch eine mechanische Einwirkung auf die Filter­ kuchen-Substanz herbeigeführt werden.
Es kann jedoch auch bei einer Filterkuchen-Substanz mit thixotropen Eigenschaften zweckmäßig sein, eine Flüssigkeit oder eine andere Substanz oder verschiedene Chemikalien mit der Filterkuchen-Substanz zu vermischen, um die Eigenschaften der Filterkuchen-Substanz so zu verändern, daß der Transport oder eine unter Umständen anschließende Weiterverarbeitung vorbereitet und gefördert werden.
Bei der zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens in der Zeichnung dargestellten Anordnung wird die Filterkuchen-Substanz in flüssiger Form durch eine Austrag­ leitung 24 aus dem Überdruckraums 20 ausgetragen. Im allge­ meinen bedarf es hierzu keiner zusätzlichen Maßnahme, da die Druckdifferenz zwischen dem Überdruckraum 20 und der freien Atmosphäre ausreicht, um ein Ausströmen der ver­ flüssigten Filterkuchen-Substanz zu gewährleisten. Insbe­ sondere dann, wenn ein Transport über eine größere Entfer­ nung erforderlich ist, kann die Verwendung einer schematisch dargestellten Druckpumpe 21 vorteilhaft sein. Über eine Rohr­ leitung 22, die sich über eine Entfernung von vielen Kilo­ metern erstrecken kann, wird die verflüssigte oder zumindest pastöse Filterkuchen-Substanz einer Halde 23 zugeführt. Wenn der Filterkuchen-Substanz geeignete Chemikalien zugesetzt werden, kann auch in ungünstigen Fällen erreicht werden, daß die zum Austragen aus dem Überdruckraum 20 und zum Weiter­ transport verflüssigte Filterkuchen-Substanz nach der Abla­ gerung auf der Halde 23 sich wieder verfestigt. Bei thixo­ tropen Substanzen tritt ohnehin von selbst wieder eine Ver­ festigung der Filterkuchen-Substanz auf der Halde 23 ein.
Natürlich könnte anstatt einer Druckpumpe auch ein anderer Pumpentyp verwendet werden, und es könnte unter Umständen eine entsprechend Pumpe auch innerhalb des Überdruckraumes 20 angeordnet sein.
Die Filterkuchen-Substanz könnte in verflüssigter Form nach dem Austreten aus dem Überdruckraum 20 auch unmittelbar oder mittelbar einer weiteren Verarbeitungsstation zur bestimmungs­ gemäßen Verwendung zugeführt werden, anstatt auf einer Halde 23 abgelagert zu werden. Beispielsweise könnte bei der Ver­ arbeitung von Kohleschlämmen die aus der Austragleitung 24 austretende Substanz mit einem Zusatz von Öl oder einer anderen brennbaren Flüssigkeit einer Feuerungseinrichtung zugeführt werden.
Die Erfindung bedient sich allgemein der Erkenntnis, daß bei einer in einem Überdruckraum durchgeführten Vakuumfiltration vielfältige Vorteile im Hinblick auf das Austragen des Filter­ kuchens aus dem Überdruckraum ebenso wie hinsichtlich der weiteren Behandlung oder Verwendung der Filterkuchen-Substanz dann erreicht werden können, wenn bereits innerhalb des Über­ druckraumes eine Verflüssigung der Filterkuchen-Substanz unter eventueller Zugabe von weiteren Substanzen durchgeführt wird.
Die Erfindung ist nicht nur bei einer Druckluftabnahme des Filterkuchens anwendbar, sondern auch stets dann, wenn der Filterkuchen von einem Vakuumfilter beliebiger Bauart auf irgendeine andere Weise abgenommen wird.
Es sind auch Fälle denkbar, bei denen Stoffe allein schon durch eine entsprechende Verweilzeit im Überdruckraum oder durch eine dort durchgeführte Komprimierung zur Verflüssigung kommen. Auch bei derartigen Stoffen ist die Erfindung ohne weiteres anwendbar.
Die vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher der Feststoff innerhalb des unter Überdruck ge­ haltenen Raumes geschmolzen wird und die weiterhin vorgesehene bevorzugte Ausführungsform, nach welcher der Feststoff inner­ halb des unter Überdruck gehaltenen Raumes durch eine chemi­ sche Reaktion verflüssigt wird, finden bei vielen Kunststoffen praktische Anwendungsmöglichkeiten. Diese Verfahrensweise eignet sich insbesondere für solche Kunststoffe, bei den aus der System kommende, körnige Feststoffe aus der Suspen­ sion auf Zentrifugen und/oder Filtern abgetrennt und an­ schließend ohnehin aufgeschmolzen werden. Beispielsweise werden derartige Kunststoffe dann zu Fasern versponnen oder als Zwischenprodukt in eine geeignete Form zur Weiter­ verarbeitung gebracht, d. h. beispielsweise in Tafeln ver­ gossen.
Die Erfindung ist auch nicht etwa darauf beschränkt, nur ein einziges Vakuumfilter in dem unter Überdruck gehaltenen Raum zu betreiben. Es liegt vielmehr auch im Rahmen der Erfindung, zwei oder mehrere verschiedene Produkte auf einer entsprechen­ den Anzahl von verschiedenen Filtern innerhalb des Überdruck­ raumes zu trennen und die feuchten Feststoffe miteinander zu vermischen und/oder reagieren zu lassen, wobei sich eine Flüssigkeit ergibt, die gemäß der Erfindung ausgetragen wird.
Die Erfindung ist auch nicht etwa darauf beschränkt, den Über­ druck mit Hilfe von Druckluft herzustellen, den gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung könnte auch vorge­ sehen sein, daß der Überdruck durch ein zugleich an der Ent­ feuchtung beteiligten Gas erzeugt wird. In manchen Fällen könnte es vorteilhaft sein, ein solches Gas, welches even­ tuell wegen seiner Zähigkeit oder wegen anderer Eigenschaften den Entfeuchtungsvorgang günstig beeinflußt, in einem Kreis­ lauf geführt wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum Austragen von Filtrationsprodukten aus einem ab­ geschlossenen Überdruckraum, wobei die Filtrationsprodukte als Filterkuchen bei einem Vakuumfilter anfallen, welches in dem gegenüber der freien Atmosphäre unter Überdruck gehaltenen, abge­ schlossenen Überdruckraum betrieben wird nach Patent 29 47 329, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen nach dem Ab­ werfen vom Vakuumfilter innerhalb des Überdruckraumes zumindest soweit verflüssigt wird, daß die entstehende Filterkuchen-Substanz einen fließfähigen und pumpfähigen Zustand annimmt, in welchem die Filterkuchen-Substanz mit Hilfe des Überdrucks durch eine Öffnung aus dem Überdruckraum hinausgedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verflüssigung bei thixotropen Stoffen durch rein mechanische Einwirkung auf den Filterkuchen herbeige­ führt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verflüssigung durch Rühren herbeigeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verflüssigung durch Dispergieren herbeige­ führt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Filterkuchen-Substanz zur Förderung der Ver­ flüssigung eine andere Substanz beigemischt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Filterkuchen-Substanz eine Flüssigkeit zuge­ setzt wird, um die Verflüssigung zu erleichtern.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der Verflüssigung wenigstens eine solche Substanz zugesetzt wird, die eine vorgegebene anschließende Weiterverarbeitung oder Verwendung der Filterkuchen-Substanz fördert.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die aus einer Öffnung aus dem unter Überdruck gehaltenen Raum austretenden Filterkuchen-Substanz eine Pumpwirkung ausgeübt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Feststoff innerhalb des unter Überdruck ge­ haltenen Raumes geschmolzen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Feststoff innerhalb des unter Überdruck ge­ haltenen Raumes durch eine chemische Reaktion verflüssigt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verflüssigung des Feststoffes innerhalb des unter Überdruck gehaltenen Raumes dadurch herbeigeführt wird, daß wenigstens zwei verschiedene Feststoffprodukte, die in­ nerhalb desselben Raumes auf verschiedenen Filtern anfallen, zur Bildung eines pumpfähigen Stoffes miteinander zur Ver­ mischung und/oder Reaktion gebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überdruck durch ein zugleich an der Entfeuch­ tung beteiligten Gas herbeigeführt wird.
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