DE3041086A1 - Verfahren zum entwaessern der schlammschicht eines bergeteiches - Google Patents
Verfahren zum entwaessern der schlammschicht eines bergeteichesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Behandeln eines
Industrieprozeß-Bergeteiches zum Entwässern einer Schlammschicht innerhalb des· Teiches, sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer gründlicher entwässerten Schlammschicht in dem Bergeteich
eines Bergeteich-Systems für die Aufnahme eines Feinmaterial enthaltenden wäßrigen Abstromes aus einem industriellen Prozeß.
Teersande (die auch unter der Bezeichnung ölsande und Bitumensande
bekannt sind) stellen Sandlagerstätten dar, die mit dichtem, viskosem
Erdöl getränkt sind. Teersande kommen auf der ganzen Welt vor, häufig
in den gleichen geographischen Gebieten wie Übliches Erdöl. Die größte
Lagerstätte und die einzige, die zur Zeit von wirtschaftlicher Bedeutung ist, liegt im Gebiet von Athabasca im Nordosten der Provinz
Alberta in Kanada. Man nimmt an, OaB diese Lagerstätte möglicherweise
0,11 χ 1012 bis 0,16 χ 1012 m3 (700 χ 109 bis 1 χ ΙΟ12 barrels)
12 3 9
0,11 χ 10 m (700 χ 10 barrels) gerade etwa den Weltreserven an
Üblichem Erdöl entsprechen, von denen 60 % im Mittleren Osten gefunden
werden. Obgleich ein Großteil der Athabasca-Lagerstätte mit der derzeitigen Technologie in einem kommerziellen Maßstabe nicht wirtschaftlich abgebaut werden kann, liegt dennoch ein beträchtlicher Anteil
an der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche, wo er ziemlich leicht abgebaut und zu synthetischem Rohöl verarbeitet werden kann,
und dieses Verfahren wird derzeit kommerziell in einem sehr großen Maßstabe von den Firmen Great Canadian Oil Sands (heute Suncor Inc. -Oil Sands Division) und Syncrude in der Nähe von Fort McMurray in
Alberta, Kanada, durchgeführt.
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Bei den Athabasca-Teersanden handelt es sich um ein Drei-Komponenten-Gemisch aus Bitumen (Asphalt), Mineralien und Wasser. Bitumen ist die
für die Extraktion wertvolle Komponente, deretwegen die Teersande
abgebaut und aufgearbeitet werden. Der Bitumengehalt ist variabel und
betrügt durchschnittlich 12 Gew.-% der Lagerstätte, die Werte schwanken
jedoch innerhalb des Bereiches von 0 bis 18 Gew.-%. Der Wassergehalt
beträgt in der Regel 3 bis 6 Gew.-% des Gemisches und nimmt im allgemeinen mit abnehmendem Bitumengehalt zu. Der Mineralgehalt ist verhältnismäßig konstant und liegt innerhalb des Bereiches von 84 bis 86
Gew.-%.
Seit vielen Jahren sind verschiedene Extraktionsverfahren zur Abtrennung des Bitumens (Asphalts) von dem Sand bekannt, von denen das sogenannte "Heißwasserverfahren" das einzige von derzeit kommerzieller Bedeutung ist und das sowohl von GCOS als auch von Syncrude angewendet
wird. Da« Heißwasserverfahren zur Durchführung einer primären Extraktion
von Bitumen (Asphalt) aus Teersanden besteht aus drei Haupt-Verfahrensstufen (eine vierte Stufe, die abschließende Extraktion, wird angewendet,
um das bei der weiter stromabwärts durchgeführten Aufarbeitung gewonnene Bitumen zu reinigen)· In der ersten Stufe, der sogenannten Konditionier-Stufe, wird Teersand mit Wasser gemischt und an der Atmosphäre mit
Wasserdampf erhitzt unter Bildung einer Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 70 bis 85 Gew.-%. Natriumhydroxid oder andere Reagentien werden nach Bedarf zugegeben, um den pH-Wert innerhalb des Bereiches von 8,0 bis 8,5 z\i halten. In der zweiten Stufe, der sogenannten
Abtrennungs- bzw. Abscheidungsstufe, wird die konditionierte Aufschlämmung weiter verdünnt, so daß ein Absetzen stattfinden kann. Die Hauptmasse des sandartigen Minerals setzt sich schnell ab und wird als Sand-Rückstand abgezogen. Der größte Teil des Bitumens (Asphalts) schwimmt
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schnell nach oben (scheidet sich oben ab) unter Bildung einer als
Schaum bekannten zusammenhängenden Masse, die durch Abschöpfen des Absetzbehälters gewonnen wird. Ein dritter Strom, der als Mittelmaterial-Austragsstrom (middlings drag stream) bezeichnet wird, kann
aus dem Absetzbehälter abgezogen und einer dritten Verarbeitunsstufe, der sogenannten Reinigung*- oder Spulstufe, unterworfen werden zur
Erzielung einer zusätzlichen Gewinnung von suspendiertem Bitumen (Asphalt).
Die Teilchengröße des Minerals und die Teilchengrößenverteilung sind
besonders wichtig für die Durchfuhrung des Heißwasserverfahrens und
für die Anreicherung des Schlammes. Die hier verwendeten Ausdrucke "Sand", "SiIt (Schlick bzw. Feinsand)", "Ton" und "Feinmaterial" dienen
der vereinfachten Kennzeichnung der Mineral-Teilchengröße, wobei es sich bei dem Sand um ein Kieselsäure-Material handelt, das ein Sieb mit
einer lichten Maschenweite von 0,044 mm (325 mesh) nicht passiert, während der SiIt (Schlick oder Feinsand) ein Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 0,044 mm (325 mesh) passiert, dessen Teilchen jedoch größer als 2 (im sind, und Ton ein Material darstellt, dessen Teilchengröße weniger als 2 μιη beträgt und das etwas Kieselsäure-Material dieser
Teilchengröße enthält. Der Ausdruck "Feinmaterial" umfaßt sowohl SiIt
als auch Ton, schließt jedoch Sand aus. Es sei erneut darauf hingewiesen, daß diese Bezeichnungen vereinfachte Näherungen darstellen. Bezüglich
einer besseren und vertiefteren Diskussion der Teilchengröße und der Typen der Teersandschlämme darf auf den Artikel "Mineral Particle
Interaction Control of Tar Sand Sludge Stability" von Young und Sethi im "The Journal of Canadian Petroleum Technology", Band 17, Nr. 4
(Okt.-Dez. 1978), verwiesen werden.
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senden zur Gewinnung von Bitumen daraus darin, daß ein Beschickungsgemisch aus Teersanden und Wasser auf die Verfahrenstemperatur (82 bis
93°C (180 bis 20O0F)) erhitzt wird, daß die Aufschlämmung physikalisch
durchgemischt wird zur Erzielung einer einheitlichen Zusammensetzung und Konsistenz, und daß zugegebene kaustische (alkalische) oder andere
Reagentien (durch chemische Reaktion) verbraucht werden. Unter diesen
Bedingungen wird Bitumen (Asphalt) von den einzelnen Sandkörnchen abgestreift und in Form von einzelnen Tröpfchen einer Teilchengröße,
die in der gleichen Größenordnung wie diejenige der Sandkörner liegt, in die Aufschlämmung eingemischt. Es hat sich gezeigt, daß die gleichen
Verfahrensbedingungen auch ideal sind zur Erzielung einer Entflockung
des Feinmaterials, insbesondere der Tone, die natürlich in der Teersandbeschickung vorhanden sind. Unter der Entflockung oder Dispersion ist
das Aufbrechen der in der Natur vorkommenden Aggregate von Tonteilchen unter Bildung einer Aufschlämmung von einzelnen Teilchen zu verstehen*
Während des Konditionierens wird somit ein großer Anteil der Tonteilchen
innerhalb der Aufschlämmung gut dispergiert und in diese eingemischt.
Daraus ist für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich, daß bei dem
Konditionierverfahren, bei dem die Biturnen-Queile aufbereitet wird
fUr eine wirksame Gewinnung während der nachfolgenden Verfahrensstufen, auch die Tone aufbereitet werden, die bei der Abfall- bzw. Rückstandsbeseitigung am schwierigsten zu handhaben sind.
Die zweite Verfahrensstufe, die sogenannte Abtrenn- oder Abscheidungsstufe, ist die Stufe der Bitumengewinnung, da die Abtrennung bereits
während der Durchführung der Konditionierstufe erfolgt ist. Die konditionierte Teersandaufschlämmung wird zuerst gesiebt, um Steine und
nicht konditionierbare Klumpen von Teersanden und Ton zu entfernen, und das zurückbleibende Material, der "Siebrückstand" wird verworfen.
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Die gesiebte Aufschlämmung wird dann mit Wasser weiter verdünnt,
um zwei Absetz-Vorgänge zu fördern: BitumenkUgelchen, die im wesentlichen frei von Mineralien sind, flotieren (schwimmen) nach oben unter
Bildung einer zusammenhängenden Schaummasse auf der Oberfläche der Abscheidungs-Zellen, während gleichzeitig Mineralteilchen, insbesondere das Mineral mit einer Sand-Teilchengröße, sich unten absetzt und
als Rückstand (Abfälle) aus dem Boden der Abscheidungs-Zelle entnommen
wird. Das Medium, in dem diese beiden Absetzvorgänge ablaufen, wird als "Mittelmaterial (middlings)"bezeichnet. Das Mittelmaterial besteht
hauptsächlich aus Wasser mit darin suspendiertem Feinmaterial und Bitumenteilchen.
Die Teilchengrößen und Dichten des Sandes und der Bitumenteilchen sind
relativ feststehend. Der Parameter, welcher die Absetzvorgänge am meisten beeinflußt, ist die Viskosität des Mittelmaterials, und die
Viskosität steht in direkter Beziehung zu dem Gehalt an Feinmaterial. Es ist charakteristisch, daß dann, wenn der Gehalt an Feinmaterial Über
einen bestimmten Schwellenwert hinaus ansteigt, der in Abhängigkeit von
der Zusammensetzung des Feinmaterials variiert, die Viskosität des MittelmateriaIs schnell hohe Werte erreicht, was zur Folge hat, daß
die Absetzvorgänge praktisch zum Stillstand kommen. Unter diesen Arbeitsbedingungen wird die Abscheidungs-Zelle als "gestört" (upset)
bezeichnet. Es wird wenig oder kein öl gewonnen und alle aus der Zelle
austretenden Ströme haben etwa die gleiche Zusammensetzung wie die Beschickung. Deshalb muß dann, wenn der Gehalt der Beschickung an Feinmaterial ansteigt, in dem Verfahren mehr Wasser verwendet werden, um die
Viskosität des Mittelmaterials innerhalb eines geeigneten Bereiches z\i
halten.
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SpUlstufe. Der Gehalt der Beschickung an Feinmaterial bestimmt den
Prozeßwasserbedarf durch das Erfordernis, die Viskosität des Mittelmaterials zu regeln, die ihrerseits von dem Ton/Wasser-Verhältnis
bestimmt wird. In der Regel ist es erforderlich, einen Mittelmaterial-Austragsstrom abzuziehen, um die Materialbilanz der Abscheidungs-Zelle
aufrechtzuerhalten, und dieser Mittelmaterial-Strom kann gereinigt bzw. gespult werden zur Gewinnung von zusätzlichen Mengen an Bitumen. Ein
wirksames Reinigungs- bzw. Spülverfahren für diesen Mittelmaterial-Strom ist die Luftflotation.
Die abschließende Extraktion oder Schaumreinigung erfolgt in der Regel
durch Zentrifugieren. Der Schaum aus der primären Extraktion wird mit Naphtha verdünnt und der verdünnte Schaum wird dann einer zweistufigen
Zentrifugierung unterworfen. Dieser Vorgang liefert ein praktisch reines verdünntes Bitumenölprodukt. Das Wasser und die Mineralien, die
während dieser Stufe aus dem Schaum entfernt werden, stellen einen zusätzlichen Rückstands- bzw. Abfallstrom dar, der beseitigt werden muß,
In der Terminologie der extraktiven Aufbereitung handelt es sich bei
den Abfällen bzw. Rückständen um das Abfallmaterial, das im Verlaufe
der Extraktion des wertvollen Materials aus einem Erz entsteht. Bei der Aufarbeitung von Teersanden bestehen die Rückstände bzw. Abfälle aus
dem gesamten Teersanderz-Körper plus den Gesamtzugaben an Prozeßwasser
abzüglich nur des gewonnenen Bitumenprodukts. Teersandrückstände bzw. -abfalle können in drei Kategorien eingeteilt werden, nämlich in (l)
SiebrUckstände, (2) Sandrückstände (die Fraktion, die sich schnell absetzt) und (3) Ruckstandsschlamm (die Fraktion, die sich langsam absetzt). Die SiebrUckstände werden in der Regel gesammelt und als getrennter Strom behandelt.
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Im Hinblick auf den hohen Stand des Umweltschutzes in Kanada, in den USA und anderswo hat sich neuerdings das technische Interesse bei der Aufbereitung von Teersand sowie anderen verschiedenen Erzen auf die Beseitigung der Rückstände (Abfalle) zu
konzentrieren begonnen. Das Konzept der Beseitigung von TeersandrUck-
3 ständen bzw. -abfällen ist deutlich. Wenn 1 m Teersand abgebaut wird,
3 verbleibt im Boden ein entsprechender Hohlraum von Im. Das Erz wird
aufbereitet zur Gewinnung des Bitumenanteils daraus und der Rest einschließlich sowohl des Verfahrensmaterials als auch der Gangart bilden
die Rückstände bzw. Abfälle, die wertlos sind und beseitigt werden müssen
Bei der Aufbereitung von Teersanden ist das Hauptverfahrensmaterial
Wasser und bei der Gangart handelt es sich meistens um Sand mit etwas SiIt (Schlick bzw. Feinsand) und Ton. In physikalischer Hinsicht bestehen die Rückstände bzw. Abfälle (die von dem SiebrUckstand bzw.
Uberkornmaterial verschieden sind) aus einem festen Anteil (Sandrückstände) und einem mehr oder weniger fließfähigen bzw. flüssigen Anteil
(Schlamm). Der am besten geeignete Ort für die Beseitigung dieser
3 Abfälle bzw. Rückstände ist natürlich das vorhandene Loch von 1 m in
der Erde. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Sandrückstände allein
3 3
aus 1 m Erz einen Raum von gerade 1 m besetzen. Die Schlammenge ist
variabel in Abhängigkeit von der Erzqualität und den Verfahrensbedin-
3 gungen, sie beträgt jedoch durchschnittlich etwa O,3 m . Die Abfälle
bzw. Rückstände passen einfach nicht mehr in das Loch in der Erde.
Die historische Literatur über das Heißwasserverfahren zur Gewinnung
von Bitumen (Asphalt) aus Teersanden enthält wenig im Hinblick auf die Erkenntnis, daß eine Gesamtanreicherung von Schlamm auftreten würde.
Auf der Basis der Analyse des Feldtest-Anlagenbetriebs, die zv dem Aufbau der Anlage der Great Canadian Oil Sands bei Fort McMurray in
Alberta, Kanada, führte, wurde das Auftreten einer Schlammanreicherung vorausgesagt. Diese Anreicherung wurde als "Teichwasserproblem"
bezeichnet. Beobachtungen während des Betriebsbeginns und beim an-
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fönglichen kommerziellen Betrieb in Fort McMurray (1967 bis 1969)
waren nicht genau genug, um diese Vorhersage zu bestätigen. Seit 1969 haben jedoch die kommerziellen Betriebsdaten bestätigt, daß in
dem Gebiet der Rückstands- bzw. Abfall-Beseitigung der GCOS-Anlage
eine Schlammschicht aus einem Feinmaterial und Wasser angereichert wird, die sich nur sehr langsam, wenn überhaupt, nach einigen Jahren
absetzt und verdichtet. Aus einer Reihe von Gründen ist diese Schlammschicht zusammen mit ähnlichen Schlammschichten, die in Bergeteichen
(tailings ponds) beobachtet wurden, die mit vielen Arten von Abbau- und Extraktionsverfahren zusammenhängen, besonders wichtig und schwer
zu handhaben.
In der GCOS-Anlage werden zum Deichbau (Dammbau) Rückstände (Abfälle)
hydraulisch in das Gebiet der Beseitigung befördert und auf dem oberen Teil eines Sanddeiches (Sanddammes) abgelagert, der so aufgebaut ist,
daß er als Grenzwall für einen im Innern vorhandenen Flüssigkeitsspeicher (Teich) dient. Auf dem Deich (Damm) setzt sich der Sand rasch ab
und eine Aufschlämmung aus Feinmaterial, Wasser und geringeren Mengen Bitumen (Asphalt) fließt in das Innere des Speichere (Teiches). Der
Sand, der sich abgesetzt hat, wird mechanisch verdichtet, um den Deich zu verfestigen, wenn er z\i einer größeren Höhe aufgebaut wird. Die Aufschlämmung, die in das Innere des Speichers (Teiches) fließt, beginnt
sich schichtenförmig über einen Zeitraum von Monaten bis zu Jahren abzusetzen.
Beim überlauf enlassen £>verboarding) handelt es sich um den Vorgang, bei
dem die Rückstände bzw. Abfälle über die Oberseite des Sanddeiches direkt in den FlUssigkeitsteich ausgetragen werden. Es treten schnelle
und langsame Absetzvorgänge auf, ihr Unterschied ist jedoch nicht so scharf wie beim Deichbau und es wird keine mechanische Verdichtung
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durchgeführt. Der Sandanteil der Rückstände bzw. Abfälle setzt sich
rasch ab unter Bildung eines sanft abfallenden Strandes, der sich von der Austragsstelle bis zum Innern des Teiches erstreckt. Während
sich der Sand absetzt, beginnen das Feinmaterial und das Wasser sich langsam in dem Teich abzusetzen.
Das übermäßig komplexe Verhalten und die Eigenschaften der Bergeteiche werden erst seit kurzem verstanden über die vereinfachte Kategorisierung von verschiedenen Zonen, wie z*B. geklärtes Wasser, Ubergangszone und Schlamm/Schlick, hinaus. Da ein Bergeteich, der in Verbindung mit dem Heißwasserverfahren für die Bearbeitung bzw. Aufarbeitung von Teersanden verwendet wird, ziemlich typisch ist, stellen die
nachfolgend angegebenen Eigenschaften der Schichten oder Zonen in einem solchen Bergeteich (tailings pond) ein gutes generelles Beispiel dor.
Die Rückstände bzw. Abfälle aus dem Heißwasserverfahren, die eine verdünnte Suspension von Feinmaterialien in Wasser zusammen mit Sand enthalten, werden in den Bergeteich ausgetragen. Die Bildung eines Schlammes durch Absetzen dieser Rückstände bzw. Abfälle ist in erster Linie
zurückzuführen auf die Anwesenheit von dispergierten Tonmineralien. Viele der Faktoren, welche die Geschwindigkeit bestimmen, mit der sich
die Tonmineralien absetzen, und die Eigenschaften des gebildeten Schlammes werden innerhalb des Abfall- bzw. Rückstandsaustrags eingestellt.
Dazu gehören die anfängliche Tonkonzentration (Ton/Wasser-Verhältnis),
die relativen Mengenanteile der verschiedenen Tonmineralarten, die Teilchengröße, der Zustand der Tonoberflächen und die Porenwasserchemie«
Die Erfahrung und die Laboranalysen haben gezeigt, daß alle diese Faktoren von Zeitpunkt zv Zeitpunkt beträchtlich variieren in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der Teersandbeschickung und den Verfahrensbedingungen.
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In der Regel werden die Abfälle bzw. Rückstände über den Strand (entweder
direkt oder über einen Deichaufbau) ausgetragen, wo sich der größte Teil des Sandes absetzt* Der Ablauf fließt kontinuierlich in
einen Flüssigkeitsspeicher oder Teich, aus dem das Wasser gleichzeitig abgezogen wird für die Recyclisierung in das Teersandextraktionsverfahren.
Hier treten zusätzliche wichtige Determinanten des Absetzverhaltens auf. Dazu gehören die Rate bzw. Geschwindigkeit des Zustroms
und des Abstroms, bezogen auf die Oberflächengröße und das Volumen des
geklärten Wassers, die Teichtiefe und der Grad der Umrührung des Inhalts des Teiches entweder durch Zuströme und Abströme oder durch thermische
oder Windeffekte. Während die Anfangstemperatur diejenige der Abfallbzw. Ruckstandsströme ist, werden die Temperaturen in dem Teich offensichtlich
auch von zahlreichen anderen Faktoren bestimmt.
Die Erfahrung und Laboranalysen haben gezeigt, daß dann, wenn ein teilweise abgesetzter Schlamm mehrere Monate bis etwa 2 Jahre lang
in einem tiefen Teich ungestört bleibt, dieser sich in zwei getrennte Schichten aufteilt, eine praktisch klare Wasserschicht oben und eine
Schlammschicht darunter. Die Dichte der Schlammschicht nimmt allmählich mit der Tiefe zu, was hauptsächlich auf die Anwesenheit von mehr
Sand- und Siltteilchen zurückzuführen ist. Diese setzen sich entweder überhaupt nicht oder nur sehr langsam ab wegen der beträchtlichen
Streckfestigkeit des ruhenden Schlammes. Das Ton/Wasser-Verhältnis
nimmt im oberen Teil des Teiches mit der Tiefe nur schwach und im unteren Teil fast überhaupt nicht zu. Nach 1 oder 2 Jahren tritt eine
geringe weitere Veränderung des Schlammvolumens auf. Die Verdichtung bzw. Konsolidierung am Boden des Teiches ist so langsam, daß der Nachweis
des verdichteten bzw. konsolidierten Materials schwierig ist. Der auf diese Weise gebildete Schlamm bleibt über Zeiträume von Jahren
oder Jahrzehnten hinweg praktisch unverändert und kann für praktische
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Ein aktiver Teich mit einem kontinuierlichen Zufluß und Abfluß ist
komplizierter. Die Erfahrung und Labortests haben gezeigt, daß nach dem Austrag in den Teich die Tonteilchen einem Alterungsprozeß unterliegen, der innerhalb eines Zeitraums von einigen Tagen bis zu vielen
Wochen variiert. Vor Beendigung des Alterungsprozesses beginnen die Tonteilchen sich nicht abzusetzen. Wenn sie jedoch einmal damit begonnen haben, schreitet der Prozeß ziemlich schnell fort entsprechend den
Prinzipien des Stokes'sehen Gesetzes bis ein Ton/Wasser-Verhältnis von
etwa 0,13 : 1 erreicht ist, bei dem andere Faktoren offensichtlich das
Stokes'sehe Gesetz überwiegen. In dem obersten Teil eines gut geführten
Teiches führen diese Effekte zu einer mehr oder minder klaren Wasserschicht an der Oberseite, worunter eine Schicht aus einem verhältnismäßig verdünnten Schlamm liegt, die sich mehr oder weniger scharf davon
unterscheidet. Diese kann als die Sedimentationszone bezeichnet werden; ihr Volumen hängt ab von der Geschwindigkeit bzw. Rate des Tonzuflusses
und der erforderlichen durchschnittlichen Alterungszeit. Wenn man die Wasserschicht im Verhältnis zu dem Tonzufluß, dem Wasserabfluß und der
Alterungszeit zu klein werden läßt, werden der obere Teil des Teiches überladen, die klare Wasserschicht verschwindet im wesentlichen und die
Sedimentationszone wird viel größer, da der Ton dann in das Verfahren im Kreislauf zurückgeführt wird.GCOS hat innerhalb eines großen Zeitraums der ersten Jahre unter diesen Bedingungen oder am Rande derselben
gearbeitet.
Der Schlamm in dem unteren Teil eines tiefen aktiven Teiches, der seit
einigen Jahren in Betrieb ist, ähnelt demjenigen aus einem inaktiven Teich; d.h., er kann als endgültiger (fertiger) Schlamm angesehen
werden. Der Zwischenraum unterhalb der Sedimentationszone und oberhalb
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des endgültigen (fertigen) Schlammes kann als Übergangszone angesehen
werden, die oben und unten keine klaren Grenzen hat. Sie ist charakterisiert durch eine allmähliche Zunahme des Ton/Wasser-Verhältnisses mit
der Tiefe und verdankt ihre Existenz der langen Zeit, die erforderlich ist bis zur Erreichung des endgültigen bzw. fertigen Schlammzustandes.
Ihre Dicke ist in erster Linie eine Funktion der durchschnittlichen
Tonzuflußrate im Verhältnis zu dem Volumen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß ein aktiver Teich normalerweise
auf der Oberseite eine gut definierte klare Wasserschicht aufweist, die jedoch verschwinden kann, wenn eine Überladung (Überlastung)
auftritt. Darunter befindet sich der Schlamm, dessen Dichte mit der Tiefe zunimmt. Innerhalb dieses Schlammes gibt es im allgemeinen keine
klar definierten Grenzen mit Ausnahme einer Schicht aus abgetrenntem Bitumen (Asphalt) in der Nähe der Grenzfläche zwischen Wasser und Schlamm.
Man kann jedoch annehmen, daß der Schlamm aus drei Zonen besteht, zu deren meßbarer Entwässerung zunehmend größere Größenordnungen von Zeiträumen
erforderlich sind und die jeweils charakterisiert sind durch die Vorherrschaft von unterschiedlichen Entwässerungsparametern. Diese drei
Zonen können jeweils als Sedimentationszone,. Übergangszone und Fertigschlammzone
(endgültige Schlammzone) bezeichnet werden.
So läßt sich feststellen, daß (l) Teersande Tonmineralien enthalten,
(2) bei dem Heißwasser-Extraktionsverfahren der größte Teil der Tone
in den Verfahrensströmen dispergiert ist und den Kreisprozeß durchläuft und schließlich in den Rückständen (Abfällen) erscheint, (3) die Menge
der Prozeßwasserzufuhr durch den Tongehalt der Beschickung und das Erfordernis, die Viskosität des Mittelmaterial-Stromes zu kontrollieren,
festgelegt wird, (4) die Menge des für die Viskositätskontrolle des Mittelmaterials erforderlichen Wassers ein großes Volumen, verglichen
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mit dem Volumen des Erzes selbst, darstellt, und (5) bei der Beseitigung
Tone sich nur sehr sehr langsam absetzen; somit steht die Wasserkomponente der Rückstände bzw. Abfülle nur teilweise für die Wiederverwendung
bei der Recyclisierung zur Verfügung. Das was nicht recyclisiert V/erden kann, stellt den sich anreichernden Teil des Rückstandsschlammes
dar.
Das Teichwasserproblem (Rückstandswasserproblem) besteht deshalb darin,
eine ökonomisch und ökologisch akzeptable Langzeit-Möglichkeit zu schaffen, die Anreicherung von Schlamm zu eliminieren, minimal zu halten
oder auf Dauer zu beseitigen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß zur Lösung des Problems ein vielseitiges Verfahren erforderlich ist/und die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aspekt dieser Lösung: eine gründlichere Entwässerung der Schlammschicht, die zur Folge hat,
daß eine größere Menge an geklärtem Wasser für die Rezirkulation
in das Verfahren erhalten wird, wenn dies in dem jeweiligen System erforderlich ist. Die Ausflockung des Rückstands- bzw. Abfallstromes
zur Verbesserung der Absetzeigenschaften eines Industrieprozeß-Bergeteiches wurde bereits früher vorgeschlagen und praktisch durchgeführt.
Bei der Ausflockung werden einzelne Teilchen zu eher lose miteinander verbundenen Agglomeraten oder Flocken vereinigt. Der Grad der Ausflokkung
wird gesteuert durch die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen zwischen den Teilchen und ihrer Adhäsionsneigung nach der
Kollision.Durch Rühren wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von
Kollisionen erhöht und die Adhäsionsneigung wird durch Zugabe eines Flockungsmittels erhöht. Flockungsmittel sind Reagentien, die nach einem
oder einer Kombination der drei nachstehend angegebenen allgemeinen Mechanismen wirken: (i) Neutralisation der elektrischen Abstoßungskräfte
in der Umgebung der kleinen Teilchen, wodurch es möglich wird, daß die Van derWaals'schen-Anziehungskräfte die Teilchen zusammenhalten,
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wenn sie miteinander kollidiert sind; (2) Ausfällung von voluminösen
Flocken, wie z.B. Metallhydroxiden, die feine Teilchen einschließen;
und (3) Brückenbildung zwischen den Teilchen durch natürliche oder synthetische langkettige Polymere mit einem hohen Molekulargewicht.
Es wird angenommen, daß diese Polyelektrolyte durch Absorption von
Hydroxyl- oder Amidgruppen an Feststoffoberflächen (durch Esterbildung
oder WasserstoffbrUckenbindung) fungieren, wobei jede Polymerkette
eine Brücke zwischen mehr als einem Feststoffteilchen in der Suspension ausbildet.
Zur Ausfällung bzw. Abscheidung von Teilchen in Bergeteichen verschiedener
industrieller Prozesse sowie in Abwasserbebandlungsanlagen sind bereits eine große Anzahl von Flockungsmitteln verwendet worden.
Einen deutlichen Schritt vorwärts auf diesem Gebiet bedeutete jedoch die Verwendung von hydrolysieren Mais- und Kartoffelstärke-Flockungsmitteln,
wie sie in der kanadischen Patentanmeldung Nr. 257 214 (eingereicht am 31. März 1977) beschrieben sind, und die Verwendung
von Weizenstärke-Flockungsmitteln, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 29 31 278 beschrieben sind. Diese spezifischen hydrolysierten
Stärke-Flockungsmittel haben, insbesondere bei Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit der Durchführung der Ausflockung in einem
großen Maßstabe,die ausgezeichnete Fähigkeit, eine schnelle Ausscheidung
bzw. Ausfällung bis zu einem praktisch endgültigen ausgeschiedenen Zustand herbeizuführen. Diese Eigenschaft ist insbesondere wertvoll
für die Anwendung in solchen Verfahren, wie z.B. dem Heißwasserverfahren zur Gewinnung von Bitumen aus Teersanden, in denen die
kritische Notwendigkeit besteht, geklärtes Wasser aus dem Bergeteich in das Verfahren im Kreislauf zurückzuführen. Die Erfahrung hat jedoch
gezeigt, daß die einfache Verwendung dieser hydrolysieren Stärke-Flockungsmittel
oder irgendeines anderen bekannten Flockungsmittels,
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wenn überhaupt, nur zu einer sehr geringen Verbesserung des Endgrades der Entwässerung der Schlammschicht führt. Das heißt, der
Endzustand der Schlammschicht ist etwa der gleiche wie der, der bei den natürlichen Absetzprozessen über einen viel längeren Zeitraum
hinweg erzielt werden würde, und dieser Endzustand ist insofern unbefriedigend, als er zu viel Wasser enthält, zu voluminös und zu
instabil ist.
Dennoch ist es nicht richtig zu sagen, daß alle Eigenschaften einer
Schlammschicht, die als Ergebnis der Ausflockung durch die oben genannten hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel erhalten wird, die
gleichen sind wie diejenigen, die bei den in der Natur ablaufenden Prozessen erzielt werden oder die durch Verwendung anderer Flockungsmittel erzielt werden. Bestimmte sehr vorteilhafte Eigenschaften der
Schiammschicht werden nämlich erzielt durch Verwendung der hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel, die bei den natürlichen Absetzprozessen
oder durch Verwendung eines anderen derzeit bekannten Flockungsmittels nicht erzielt werden, und die vorliegende Erfindung beruht auf dieser
Erkenntnis und auf der Ausnutzung dieser Eigenschaften. Es wurde nämlich insbesondere gefunden, daß die Durchlässigkeit^ und Scherfestigkeitseigenschaften der Schlammschicht beide sehr stark verbessert werden;
die Folge davon ist, daß bisher unmögliche Entwässerungsmethoden angewendet werden können zum Verdichten und Stabilisieren der Schlammschicht
und zur Extraktion von zusätzlichen Mengen an geklärtem Wasser daraus.
Im Rahmen eines anderen Versuchs, die Teichwasserprobleme (Rückstandswasserprobleme) zu lösen, wurde bereits vorgeschlagen, das Feinmaterial
in den Zwischenräumen zwischen den Sandkörnchen in dem für die Deichbildung verwendeten Material zu lagern (speichern). Ein solches Verfahren ist in der kanadischen Patentanmeldung Nr. 244 473 (eingereicht
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am 29. Jan. 1976) und in der entsprechenden US-Patentschrift 4 008 146 beschrieben. Die Erfahrungen mit dem darin beschriebenen
Verfahren haben jedoch gezeigt, daß die Höhe, bis zu der der Deich
aufgebaut werden kann, etwas begrenzt ist; es wurde nun jedoch gefunden,
daß dann, wenn der zur Herstellung des Deichbaumaterials mit dem Sand gemischte Schlamm mit den obengenannten hydrolysierten Stärke-Flockungsmitteln
behandelt worden ist, die Festigkeit des resultierenden Materials bedeutend erhöht wird, so daß der Deich höher gebaut werden
kann, wodurch nicht nur ein tieferer Bergeteich möglich ist, sondern auch mehr Schlamm in den Zwischenräumen zwischen den den Deich aufbauenden
Sandkörnchen gelagert (gespeichert) werden kann.
Allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Volumen
des in einem Industrieprozeß-Bergeteiches (industrial process tailings pond) gespeicherten Schlammes minimal zu halten. Gemäß einem anderen
Aspekt besteht ein Ziel der Erfindung darin, Sand mit der Schlammschicht eines Industrieprozeß-Bergeteiches zu mischen, um ihr Eigengewicht zu
erhöhen, um dadurch einen porösen Kolben-Effekt zu erzielen zum Verdichten und damit Entwässern der Schlammschicht. Gemäß einem besonderen
spezifischen Aspekt besteht ein Ziel der Erfindung darin, die Schlammschicht eines Industrieprozeß-Bergeteiches zu kontrollieren durch Mischen
von Sand mit dem Schlamm, der mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelt worden ist, um seine Festigkeit zu erhöhen,
so daß die Mischung aufgrund ihres Eigengewichtes einen porösen Kolben-Effekt ergibt zum Verdichten und damit Entwässern der Schlammschicht.
Eine Bergeteich-Schlammschicht mit einer hohen Dichte und Festigkeit
wird erhalten durch Behandeln des Schlammes mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel, um dem Schlamm verbesserte Durchlässigkeitsund
Scherfestigkeitseigenschaften zu verleihen. Danach wird der Schlamm mit Sand gemischt, der im Gegensatz zu unbehandeltem Schlamm
oder Schlamm, der mit anderen Flockungsmitteln behandelt worden ist,
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in der Lage ist, den Sand zu tragen. Durch das Eigengewicht des Sandes
wird eine weitere Entwässerung der Schlamm/Sand-Mischung erzielt.
Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich insbesondere aus den obigen
Patentansprüchen und aus dem Gesamtinhalt der vorliegenden Beschreibung.
Ein besseres Verständnis der Erfindung sowohl im Hinblick auf die Organisation als auch im Hinblick auf die Arbeitsweise ergibt sich aus
der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen.
Dabei zeigen:
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein etwas vereinfachtes Blockdiagramm eines Heißwasserprozesses
für die Aufarbeitung von Bitumenteersanden zu einem Bitumenschaum für die nachfolgende Gewinnung von synthetischem Rohöl
daraus;
Fig. 2 eine partielle Querschnittsansicht, welche im Konzept und vereinfacht
die Verteilung von Wasser und Schlamm in einem Bergeteich erläutert, der mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
verbunden ist;
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, welche die Ergebnisse der
bekannten Verfahren zur Belastung der Schlammschicht eines Bergeteiches mit Sand darstellt;
Fig. 4 den Effekt der Belastung der Schlammschicht des Bergeteiches
mit Sand, nachdem die Schlammschicht mit spezifischen hydrolysiei
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ten Stärke-Flockungsmitteln behandelt worden ist;
Fig. 5 den Effekt, der erzielt wird durch aufeinanderfolgende Schichten
zur Belastung von Sand mit Schlamm, der vorher mit spezifischen hydrolysierten Stärke-Flockungsmitteln behandelt worden ist;
Fig. 6 den Effekt der inneren Belastung, die erzielt wird durch Mischen
des Sandes mit dem Schlamm, der vorher mit spezifischen hydrolysierten Stärke-Flockungsmitteln behandelt worden ist oder gleichzeitig
damit behandelt wird;
Fig. 7 den Effekt der Verwendung einer Kombination von inneren und
äußeren Belastungsmethoden unter Verwendung von Schlamm, der mit spezifischen hydrolysierten Stärke-Flockungsmitteln behandelt
worden ist;
Fig. 8 eine generelle Methode zur Erhöhung der Menge an in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Sandkörnchen in einem
Deich gelagertem Feinmaterial;
Fig. 9 ein beispielhaftes spezifisches Verfahren zur Zugabe eines hydrolysierten Stärke-Flockungsmittels zu den Rückständen
(Abfällen) eines Teersand-Heißwasserverfahrens;
Fig. 10 die Darstellung eines Verfahrens zur Zugabe von hydrolysierten
Stärke-Flockungsmitteln zu dem Schlamm, begleitet von einem Sandeinschluß, wie er in dem Rückstandsystem eines Teersand-Heißwasserauf
bereitungsverfahrens zu finden ist;
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Fig. 11 eine Darstellung einer Kombination der in den Fig. 9 und 10
erläuterten Verfahren, durch welche eine sehne]lere Gewinnung
von geklärtem Wasser erzielt werden kann;
Fig. 12a, 12b, 12c und 12d eine Folge von Arbeitsgängen, durch welche
eine äußere Sandbelastung der Schlammschicht eines Bergeteiches in einer kalten Umgebung erzielt werden kann.
Nach Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen werden Bitumenteersande durch
eine Leitung 1 in das System eingeführt und in eine Konditioniertrommel oder Erzmühle 18 überführt. Wasser und Wasserdampf werden durch eine
weitere Leitung 2 in die Erzmühle eingeführt. Das auf diese Weise in flüssiger Form und in Dampfform eingeführte Gesamtwasser ist eine geringe
Menge, bezogen auf das Gewicht der verarbeiteten Teersande. Die mit Wasserdampf und Wasser erhitzten und konditionierten Teersande werden
durch eine Leitung 3 in ein Sieb 29 überführt. Das Sieb 29 hat die Aufgabe, aus der Aufschlämmung irgendwelchen Schutt, wie z.B.
Steine oder übergroße Tonklumpen, wie bei 30 allgemein angegeben, zu entfernen. Das übergroße Material wird an einer geeigneten Stelle abgezogen.
Die konditionierte Aufschlämmung fließt durch eine Leitung 31 in
einen Beschickungssumpf 19, der als Zone zum Verdünnen der Aufschlämmung
mit zusätzlichem Wasser dient, bevor sie in eine Trenn- bzw. Abscheidungszone 20 gelangt.
Die verdünnte Aufschlämmung wird durch eine Leitung 4 kontinuierlich
aus dem Beschickungssumpf 19 in die Abscheidungszone 20 gespült. Die Absetzzone innerhalb des Abscheiders 20 ist verhältnismäßig ruhig, so
daß Bitumenschaum an die Oberfläche aufsteigt und durch eine Leitung 5 abgezogen wird, während die Masse der Sandkomponente sich am Boden
als RUckstandsschicht bzw. Abfallschicht absetzt, die durch die Leitung
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abgezogen wird. Es ist natürlich klar, daß die Rückstands- bzw. Abfallströme einzeln mit oder ohne eine Behandlung stromabwärts,
wie durch die gestrichelten Linien 23, 24 und die gegebenenfalls durchgeführten Behandlungsverfahren 70, 80 angezeigt, transportiert werden
können.
Ein Strom von verhältnismäßig bitumenreichem Mittelmaterial wird durch die Leitung 8 abgezogen, um die Mittelmaterialschicht zwischen
dem Schaum und der Sandschicht bei einer funktioneilen Viskosität zu halten. Dieses Mittelmaterial wird in eine Flotationsspülzone 21 überführt,
in der eine Luftflotation durchgeführt wird, um weiteren Bitumenschaum
zu bilden, der zusammen mit dem primären Schaum aus der Abscheidungszone 20, der durch die Leitung 5 fließt, durch die Leitung 9 aus
der Spülzone 21 in eine Schaumabsetzzone 22 eingeführt wird. Aus dem
Boden der Spülzone 21 wird durch die Leitung 10 ein an Bitumen armer Wasserstrom abgezogen. In der Schaumabsetzzone 22 wird etwas weiteres
bitumenarmes Wasser aus dem Schaum abgezogen und durch die Leitung 11
entfernt, um mit dem bitumenarmen Wasserstrom aus der Flotationsspülzone und dem SandrUckstandsstrom aus der Abscheidungszone 20 gemischt
zu werden. Das Bitumen aus der Absetzzone 22 wird durch die Leitung für eine weitere Behandlung, in der Regel eine abschließende Extraktion,
entfernt.
Das bitumenarme Wasser aus der Schaumabsetzeinrxchtung 22, der SpUlzone
21 und der Abscheidungszone 20, die alle einen Abstrom-Austragsstrom
in der Leitung 7 bilden, werden in einen Bergeteich 15 ausgetragen,
der eine Schicht aus geklärtem Wasser 26 und eine Schlammschicht 27 aufweist. Der in dem Ruckstandsstrom eingeschlossene Sand setzt sich
schnell in dem Bereich 14 ab und das Feinmaterial enthaltende Wasser
fließt ins Innere des Teiches 15, wo ein Absetzen erfolgt. Durch eine
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Pumpe 28 kann Wasser aus der geklärten Wasserschicht 26 abgezogen werden für die Recyclisierung durch eine Leitung 17, um mit dem
frischen Ergänzungswosser gemischt und in das Heißwasserverfahren
eingeführt zu werden.
In der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen befindet sich über der Schlammschicht 27 des Bergeteiches 15 eine Schicht 26 aus geklärtem
Wasser (wie bereits weiter oben angegeben, stellt dies eine beträchtliche Vereinfachung dar, die jedoch für das Verständnis der vorliegenden
Erfindung angemessen und zweckmäßig ist). Der Sandboden 23 des Teiches bildet die untere Grenze der Schlammschicht 27, in der, wie weiter oben
erörtert, das Verhältnis von Mineral zu Wasser von oben nach unten zunimmt. Die Eigenschaften der auf diese Weise gebildeten Schlammschicht
27 sind unbefriedigend und sie ist unzureichend entwässert und verdichtet, um das Teichvolumen minimal zu halten, wie es erforderlich
wäre, um den Schlamm aufzunehmen und eine stabile Schlammstruktur zu erzielen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Schlammschicht mit einer Sandschicht
"zu belasten", wobei der Sand als durchlässiger Kolben wirkt, um den Schlamm zu verdichten und das Wasser daraus herauszupressen.
Alle Versuche, dieses Belastungskonzept durchzuführen, sind vollständig
fehlgeschlagen oder wurden unter Bedingungen durchgeführt, die, wenn überhaupt, nur geringfügige Vorteile unter sehr begrenzten Bedingungen
ergaben (vgl. z.B. die US-Patentschrift 4 036 752).
Was in der Praxis beobachtet wurde, wenn solche Verfahren in großen,
verhältnismäßig tiefen Bergeteichen angewendet wurden, ist in der Fig. 3 erläutert. Wenn eine Sandschicht 24 über der Schlammschicht
ausgebreitet wird, ist zu beobachten, daß die Sandschicht sich schräg-
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94- -
stellt und durch die Schlammschicht hindurehfällt, wie in dem
Bereich 32 allgemein dargestellt. Die Schlammschicht ist einfach nicht in der Lage, eine brauchbare Sandbelastung zu tragen. Daher
war die Belastung mit Sand bisher theoretisch interessant, als Verfahren zum Entwässern und Verdichten'von Schlamm jedoch völlig unpraktikabel
und dies galt unabhängig davon, ob der Schlamm in natürlicher Weise absetzen gelassen wurde oder ob das Absetzverfahren durch
Verwendung von Flockungsmitteln beschleunigt wurde.
Es wurde jedoch festgestellt, daß die Verwendung der in den obengenannten
kanadischen Patentanmeldungen beschriebenen hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel
eine Schlammschicht mit deutlich verbesserten Scherfestigkeits- und Durchlässigkeitseigenschaften ergibt, und aufgrund dieser
Tatsache wurde das bisher praktisch unpraktikabeleund verworfene Sandbelastungskonzept wieder in Erwägung gezogen. Unter dem hier
verwendeten Ausdruck "hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel" ist eines
der spezifischen Stärke-Flockungsmittel zu verstehen, wie sie in den obengenannten kanadischen Patentanmeldungen beschrieben sind, oder ein
chemisches oder vollständig funktionelles Äquivalent davon, das beispielsweise
umfaßt hydrolysierte Stärke mit Polyelektrolyten und eine Flüssigkeit mit niedriger dielektrischer Konstanten, die in wäßriger
Form vorliegen.
Wie in der Fig. 4 dargestellt, ist eine Schlammschicht 33, die mit einem
hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelt worden ist, in der Lage, eine beträchtliche Sandbelastung, die als poröser Kolben wirkt, der die
Schlammschicht verdichtet und entwässert, zu tragen. Außerdem führt die beobachtete verbesserte Durchlässigkeit der Schlammschicht 33, die aus
der Behandlung mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel resultiert, zu einer Verbesserung des Grades der Verdichtung und Entwässerung,
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die erzielt werden kann.
Außerdem ist, wie in der Figc 5 dargestellt, die mit einem hydrolysierten
Stärke-Flockungsmittel behandelte Schlammschicht 33 fest genug, so daß eine zweite Schlammschicht 35 auf die Sandscbicht 34
aufgebracht werden kann und diese selbst dann durch eine weitere Sandschicht 36 belastet werden kann. Bei verhältnismäßig tiefen Bergeteichen
kann eine Reihe von solchen abwechselnden Schichten aus behandeltem Schlamm und Sand verwendet werden zur Erzielung eines sehr hohen Verdichtungs-
und Entwässerungsgrades.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Schlamm, der mit einem Flockungsmittel
behandelt worden ist, mit Sand zu mischen zur Herstellung eines Materials, das "innen belastet" ist. Diesbezüglich darf beispielsweise
auf die US-Patentschrift 3 680 693 verwiesen werden. Obgleich dieses
Verfahren vielversprechend war, hat sich gezeigt, daß die Sandmenge, die dem Schlamm zugesetzt werden kann, durch die Festigkeit des Schlammes
begrenzt ist, und daß, wie weiter oben erwähnt, kein bekanntes Flockungsmittel der Schlammschicht die Verbesserung der Festigkeit und
Durchlässigkeit verleiht, die beobachtet wurde bei Verwendung der weiter oben genannten hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel.
Es wurde nun gefunden, daß Sand, gemischt mit einem Schlamm, der mit
einem dieser hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel bebandelt worden ist,
ein Material ergibt, das in der Tat bedeutende innere Belastungs-Eigenschaften aufweist, die zu einer verdichteten Sand/Schlamm-Schicht
führen, wie in der Fig. 6 erläutert.
Außerdem kann, wie in der Fig. 7 dargestellt, eine Kombination aus
inneren und äußeren Sandbelastungsverfahren angewendet werden, bei denen
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auf die gemischte Sand/behandelte Schlamm-Schicht 37 selbst eine Sandschicht 38 aufgebracht wird. Außerdem ist natürlich auch das in
der Fig. 5 erläuterte Mehrschichten-Verfahren anwendbar. ..
Bei der Suncor-Oil Sands Division-Anlage wurde beobachtet, daß etwa 35 %
des Feinmaterials (und ein größerer Anteil der Tonkomponente) in dort Bergeteich ausgetragen werden; der Rest wird in den Zwischenräumen
zwischen benachbarten Sandkörnchen gespeichert oder in Form von Klumpen, die eiienTeil des Uberkornmaterials bilden, verworfen. Es wurde bereits
vorgeschlagen, die Siltmenge, und insbesondere die Tonmenge zu erhöhen, die in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Sandkörnchen in dem
Material, das zum Aufbau eines einen Teich umgebenden Deiches verwendet wird, gespeichert wird. Diesbezüglich darf beispielsweise auf die bereits weiter oben erwähnte US-Patentschrift 4 008 146 und die entsprechende
kanadische Patentanmeldung 244 477 (eingereicht am 29. Jan. 1976) verwiesen werden. Wie darin beschrieben, werden Sand und Schlamm auf
eine vorgeschriebene Weise miteinander gemischt und das daraus resultierende Material wird an der Deichseite ausgetragen, um den Deichaufbau
zu bewirken. Dies ist ein wichtiges Konzept, seine Anwendung in der Praxis unterliegt jedoch gewissen Beschränkungen, weil die Stabilität
der resultierenden Deichstruktur unzureichend ist, um einen Aufbau des Deiches bis zu einer Höhe zu erlauben, so daß bedeutende zusätzliche
Mengen an Feinmaterial gespeichert (gelagert) werden können.
Es wurde nun festgestellt, daß dann, wenn Sand mit Schlamm gemischt
wird, der mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelt worden ist, eine beträchtliche Zunahme der Festigkeit des resultierenden
Materials, das zum Deichaufbau verwendet wird, zu beobachten ist, so daß die resultierende Struktur viel stabiler ist. Daher können wesentlich
höhere Deiche gebaut werden und es können sehr große Menge SiIt und ins-
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besondere Ton in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Sandkörnchen
in dem Material gespeichert (gelagert) werden.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Speicherung von SiIt- und Tonteilchen
in den.Zwischenräumen zwischen benachbarten Sandkörnchen in einem Sanddeich
ist in der Fig. 8 erläutert. Ein Bergeteich 41 ist von Deichwänden
42 umgeben und er enthält eine Schicht 43 aus geklärtem Wasser und eine Schlammschicht 44. Der Schlamm wird durch die Schlammabzugseinrichtung
51 aus dem Teich 41 abgezogen und durch eine Pumpe 46, die von einer
Flotationseinrichtung 45 auf der Oberfläche des Teiches 41 unterstützt wird, in eine Leitung 47 eingeführt. Das Schlammaterial wird aus der
Leitung 47 in eine Leitung 50 überführt, in der es beispielsweise mit dem Ruckstandsmaterial (Abfallmaterial) aus dem Heißwasserextraktionsverfahren
zur Gewinnung von Bitumen aus Teersanden vereinigt wird. Dieser Abwasserstrom aus dem Extraktionsverfahren besteht in erster Linie
aus Wasser und Sand und enthält kleinere Mengen SiIt (Schlick), Ton und
Bitumen. Daher enthalten die kombinierten Ströme, die aus der Leitung in eine Absetzzone 52 überführt werden, eine beträchtliche Menge Sand.
In der Absetzzone 52 bilden sich eine obere Schicht 53 und eine untere
Schicht 54. Die obere Schicht wird durch die Leitung 55 abgezogen und in eine Leitung 56 überführt, in der sie mit dem durch die Leitung 57 aus
der Zone 61 überführten Strandablaufwasser vereinigt und dem Rückhalteteich
41 zugeführt wird.
Die untere Schicht 54 in der Absetzzone 52 wird durch eine Leitung 58
abgezogen und in einen schrägen Sandhaufen 59 überführt, der benachbart zu einem Deich 60 angeordnet ist. Die untere Schicht 54 der Absetzzone
52 enthält in der Regel etwa 2 % Bitumen, 39 % Sand, 9 % SiIt
(Schlick), 4 % Ton und 46 % Wasser. Diese Mischung wird über den Sand-
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baufen verteilt zur Bildung von zusatzlichen Sandschichten, wodurch
ein Teil des Tons, des Silts und des Wassers in dem Strom in den Zwischenräumen der Sandschichten zurückgehalten werden. Der Rest des
wäßrigen Stroms perkoliert in der schrägen Sandhaufenzone nach unten und setzt sich in der Rückhaltezone 61 ab. Eine Pumpe 62 in der Rückhaltezone
61 zieht den wäßrigen Anteil dieses Teiches ab und überführt ihn in die Leitung 57, in der er, wie bereits weiter oben angegeben,
mit dem Strom aus der oberen Schicht der Zone 52 in der Leitung 56 vereinigt wird.
Somit wird ein Teil des Schlammes aus dem Bergeteich 41 entfernt und
zusammen mit dem Sand des Abwasserstromes über die Teich-Deichwand verteilt, um den Deichaufbau durchzuführen. In den Zwischenräumen der
Sandhaufenzone 59 werden wesentlich höhere Mengen des aus dem Teich abgezogenen Schlammes gespeichert (gelagert), wodurch eine Möglichkeit
geschaffen wird, den Feststoffgehalt und, was noch wichtiger ist, den
Tongehalt des Bergeteiches 41 zu verringern. Es sei darauf hingewiesen, daß der Bergeteich 41 und die Rückhaltezone 61 eine Einheit bilden können,
wenn der Sandhaufen 59 auf den Deichwänden 52 des Bergeteiches angeordnet ist. Auf diese Weise ist nur ein Teich erforderlich zur
Durchführung des gesamten Verfahrens und es besteht keine Notwendigkeit, geklärtes Wasser aus der Zone 61 in die Zone 41 zu überführen.
Wenn, wie bereits weiter oben erörtert, die Schlammschicht 44 in dem
Rückhalteteich 41 mit dem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelt
worden ist, ist die Festigkeit der resultierenden Sand/Schlamm-Mischung, die auf den Sandhaufen 59 ausgetragen wird, um den Deich zu erhöhen,
sehr viel größer, so daß der Deich bis zu einer wesentlich größeren Höhe aufgebaut werden kann, ohne seine Integrität zu gefährden.
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Ein beispielhaftes System für die Zugabe eines hydrolysierten Stärke-Flockungsmittels zu den Rückständen (Abfällen) aus der Abscheidungszone
20, die durch die Leitung 6 und die alternative Leitung 23 (Fig. 1)
ausgetragen werden, ist in der Fig. 9 erläutert. Die Rückstände (Abfälle) aus der Abscheidungszelle werden durch die Leitung 23 in
eine Sandabscheidungszone 7] überführt, in welcher die Sandkomponente
sich schnell am Boden absetzt für den Austrag als feuchter Sand durch eine Leitung 72 in einen Rückstandssumpf 73. Das Rückstandswasser wird
aus der Sandabscheidungszone 71 an einem höheren Punkt durch die Leitung 74 abgezogen, in welche das hydrolysierte Stärke-Flockungsmittel
durch eine Leitung 75 eingeführt wird. Das ausgeflockte Rückstandswasser wird dann in einen Eindickungsteich 76 ausgetragen, der während der
mehrtägigen Verweildauer, die für das Flockungsmittel erforderlich ist, um das Feinmaterial (im Prinzip Ton) weit unterhalb der Oberfläche absetzen zu lassen, als Rückhaltezone fungiert. Gegebenenfalls kann das
hydrolysierte Stärke-Flockungsmittel auf der Oberfläche des Eindickungsteiches verteilt werden, wie in dem Bereich 77 angezeigt, oder es kann
eine Kombination von Flockungsmittel-Dosierverfahren auf das Rückstandswasser angewendet werden. Aus der oberen Schicht des Eindickungsteiches
76 kann durch die Leitung 78 praktisch klares Wasser abgezogen werden für die Recyclisierung in das Heißwasserverfahren.
Eingedicktes,Rückstandswasser wird aus den unteren Bereichen des Eindickungsteiches 76 abgezogen und djrch die Leitung 79 in den Rückstandssumpf 73 überführt. Der Inhalt des Rückstandssumpfes 73, bei dem es
sich um ein Gemisch aus Sand und mit einem Flockungsmittel eingedickten!'
Rückstandswasser handelt, wird durch die Leitung 81 abgezogen und in
einen Sandteich 82 überführt. In dem Sandteich 82 erfolgt ein weiteres
Absetzen und als Folge der Verwendung des hydrolysierten Stärke-Flokkungsmittels tritt ein Effekt auf, der demjenigen entspricht, wie er in
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Fig. 6 dargestellt ist, d.h. man erhalt einen höheren Grad der Entwässerung
und Verdichtung als er erhalten würde, wenn ein anderer Typ eines Flockungsmittels verwendet würde. Die Folge davon ist, daß
auch eine geklärte Wasserschicht 160 auf der Oberflache des Sandteiches
82 vorhanden ist und diese geklärte Wasserschicht kann durch die Pumpe
83 abgezogen werden für die Übertragung durch die Leitung 84 in einen
primären Bergeteich (Rückstandsteich) 85.
Die Rückstände (Abfälle) aus den Abstrom-Inkrement-Bitumengewinnungsverfahren,
die im wesentlichen aus mit Feinmaterial beladeηem Wasser
bestehen, können auch durch die Leitung 24 zum Austragen in den primären Bergeteich 85 eingeführt werden. Ein hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel
kann auch diesem Rückstandsstrom zugesetzt werden, wie bei 87 angezeigt, um die Flockungsmitteldosierung in dem primären Bergeteich
85 bei einem optimalen Wert zu halten. Geklärtes Wasser wird durch die Pumpe 88 aus dem oberen Niveau des primären Bergeteiches 85 abgezogen
für die Recyclisierung durch die Leitung 89 in das Heißwasserverfahren.
Die Fig. 10 erläutert ein beispielhaftes System für die Durchführung
der Zugabe eines hydrolysieren Stärke-Flockungsmittels zu einem Schlamm, begleitet von einem Sandeinschluß, um den in Fig. 6 erläu=·
terten und vorstehend erörterten Effekt zu erzielen. Die Rückstände (Abfälle) aus der Abscheidungszelle werden durch eine Leitung 23
in eine Sandabscheidungszone 90 überführt, in welcher die Sandkomponente sich schnell am Boden absetzt für den Austrag durch die Leitung
91 in einen Rückstandssumpf 92. Das Feinmaterial enthaltende Rückstandswasser
wird aus einem oberen Abschnitt der Sandabscheidungszone 90 durch die Leitung 93 abgezogen für den Austrag in einen primären
Bergeteich 94. Der primäre Bergeteich 94 nimmt auch durch die Leitung 24 die Rückstände (Abfälle) aus den Abstrom-Verfαhren zum Extrahieren
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von zusätzlichen Mengen an Bitumen auf. Wie bei 95 angezeigt, kann
ein hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel diesem Strom zugesetzt werden, um die Flockungsmitteldosierung in dem primären Bergeteich
auf dem gewünschten Wert zu halten. Mittels der Pumpe 96 wird geklärtes Wasser abgezogen für die Recyclisierung durch die Leitung 97 zurück
in das Heißwasserverfahren.
Aus der Schlammschicht des primären Bergeteiches 94 wird mitteis einer
Pumpe 98 Schlamm abgezogen und durch die Leitung 99 in einen Hilfsteich
100 überführt, der im wesentlichen als Schlammrückhaltebereich dient. Aus dem Hilfsteich 100 wird mittels einer Pumpe 101 Schlamm abgezogen
und durch eine Leitung 102 in den Rückstandssumpf 92 überführt. Es ist klar, daß dann, wenn die Schlammabzugsraten bzw. -geschwindigkeiten
aus dem primären Bergeteich 94 an die Kapazität des Rückstandssumpfes
92 angepaßt sind, die überführung des Schlammes in den Hilfsteich 100 nicht notwendigerweise durchgeführt werden muß. In der
Praxis können diese hübschen Einstellungen nicht immer erzielt werden und es ist deshalb häufig erwünscht, den Hilfsteich 100 vorzusehen.
Der nassen Sand/Schlamm-Mischung wird ein hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel
zugesetzt durch Einspritzen desselben in den Schlammstrom aus dem Hilfsteich 100 (wie bei 103 angezeigt), durch Zugabe
des Flockungsmittels zu dem Rückstandssumpf 92 (wie bei 104 angezeigt) und/oder Hvirch Zugabe des Flockungsmittels zu der Mischung, die durch
die Leitung 105 aus dem RUckstandssumpf 92 ausgetragen wird für den Austrag in einen dritten Teich 106. In dem dritten Teich 106 tritt eine
starke Entwässerung und Verdichtung der Mischung aus dem Sand und dem
mit einem hydrolysieren Stärke-Flockungsmittel versetzten Sand, wie
allgemein in der Fig. 6 dargestellt, auf. Infolgedessen kann mittels der Pumpe 107 aus der oberen Schicht des Teiches 106 geklärtes Wasser
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aus einer Schicht 161 abgezogen und durch die Leitung 108 in den
primären Bergeteich 94 überführt werden, in dem es als Recyclisierungswasser
für das Heißwasserverfahren zur Verfügung steht.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Systemschlamm einen Bitumengehalt
aufweist, der für die wirtschaftliche Gewinnung ausreicht, wenn der Preis für Rohöl weiterhin ansteigt. Aus diesem Grunde kann der Abschnitt
102a der Leitung 102 durch einen Kreislauf umgangen werden,
der die Leitung 109, ein gegebenenfalls durchgeführtes tertiäres Bitumengewinnungsverfahren
100 und die Leitung 111 umfaßt.
Die Fig. 11 erläutert ein System, das die in den Fig. 9 und 10 erläuterten
Verfahren in sich vereinigt zur Erzielung einer höheren Gewinnungsrate an Recyclisierungswasser und insbesondere zur Minimalisierung des
Rückhaltevolumens, das zum Rückhalten des Schlammes erforderlich ist.
Eine solche höhere Wasserrückgewinnungsrate kann von den Frischwasser-Anforderungen
des gesamten Heißwasserverfahrenssystems diktiert werden oder es kann bei einer gegebenen Installation während der Zeiträume erforderlich
sein, bei denen nur eine verhältnismäßig arme Teersandbeschickung (d.h. eine solche mit einem hohen Tongehalt) verarbeitet wird.
Das Rüdchaltevolumenproblem ist an den Stellen mit räumlicher Begrenzung
kritisch und beispielsweise in Bezug auf die Pacht bei der Suncor-Oil
Sands Division wichtiger als der Frischwasseraspekt.
Rückstände (Abfälle) aus der Abscheidungszelle werden durch die Leitung
23 in eine Sandabscheidungszone 140 überführt, in welcher die Sandkomponente sich schnell auf dem Boden absetzt für den Austrag als nasser
Sand durch eine Leitung 141 in einen Rückstandssumpf 142. Das Rückstandswasser wird aus der Sandabscheidungszone an einem höheren Punkt durch
die Leitung 143 abgezogen, in welche durch eine Leitung 151 hydrolysier-
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tes Stärke-Flockungsmittel eingeführt wird. Das mit Flockungsmittel
versetzte Rückstandswasser wird dann in einen Eindickungsteich 152
ausgetragen, der während der Verweildauer (in der Größenordnung von bis zu 1 Tag), die für das Flockungsmittel erforderlich ist, um das
Feinmaterial (im Prinzip Ton) weit unterhalb der Oberfläche absetzen zu lassen, als Rückhaltezone dient. Gegebenenfalls kann das hydrolysierte
Stärke-Flockungsmittel auf der Oberfläche des Eindickungsteiches verteilt werden, wie in dem Bereich 157 angezeigt, oder es kann eine
Kombination von Flockungsmittel-Dosierverfahren auf das Rückstandswasser angewendet werden. Aus dem oberen Niveau des Eindickungsteiches 152
kann durch die Leitung 157 praktisch klares Recyclisierungswasser abgezogen
werden für die Recyclisierung in das Heißwasserverfahren. Eingedicktes Rückstandswasser wird aus dem unteren Abschnitt des Eindickungsteiches
152 abgezogen und durch die Leitung 153 in den Rückstandssumpf
142 überführt.
Da die Tonteilchen einem Alterungsprozeß unterliegen, dessen Länge
von einigen Tagen bis zu vielen Wochen variiert, bevor sie sich abzusetzen beginnen, kann eine individuelle praktische Installation die
Verwendung eines Rückhalteteiches 170 erfordern, der das Rückstandswasser
durch eine Leitung 171 aufnimmt. Das gealterte Rückstandwasser wird durch die Leitung 172 abgezogen und in den Eindickungsteich 152
überführt.
Ein erster Bergeteich 144 nimmt durch die Leitung 24 die Rückstände
(Abfälle) aus den Abstromverfahren zum Extrahieren von zusätzlichen Mengen Bitumen auf. Wie bei 145 angezeigt, kann ein hydrolyseertes
Stärke-Flockungsmittel diesem Strom zugesetzt werden, um die Flockungsmitteldosis
in dem ersten Bergeteich auf dem gewünschten Wert zu halten. Mittels der Pumpe 146 wird geklärtes Wasser abgezogen für die
Recyclisierung durch die Leitung 147 zurück in das Heißwasserverfahren
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zusammen mit dem aus dem Eindickungsteich 152 erhaltenen Recyclisierungswasser.
Aus der Schlammschicht des erster. Bergeteiches 144 wird mittels der
Pumpe 148 Schlamm abgezogen und durch die Leitung 149 in einen zweiten
Bergeteich 150 überführt, der im wesentlichen als Schlammrückhalte-Bereich
dient. Aus dem unteren Abschnitt des zweiten Bergeteiches 150
wird mittels einer Pumpe 131 Schlamm abgezogen und durch eine Leitung
132 in den Rückstandssumpf 142 überführt. Es ist klar, daß dann, wenn
die Schlammabzugsrate aus dem ersten Bergeteich 144 an die Kapazität
des RUckstandssumpfes 142 angepaßt ist, die Überführung des Schlammes
in den zweiten Bergeteich 150 nicht notwendigerweise durchgeführt v/erden
muß.
Der feuchten Sand/Schiamm-Mischung wird ein hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel
zugesetzt durch Einspritzen desselben in den Schlammstrom aus dem zweiten Bergeteich 150, wie bei 133 angegeben, durch
Zugabe des Flockungsmittels zu dem Rückstandssumpf 142, wie bei 134 angezeigt,
und/oder durch Zugabe des Flockungsmittels zu der Sand/Schlamm-Mischung,
die durch die Leitung 135 aus dem Rückstandssumpf 142 in
einen dritten Bergeteich 136 ausgetragen wird, wie allgemein bei 139
angezeigt. In dem dritten Bergeteich 136 wird eine starke Entwässerung
und Verdichtung der Mischung aus dem Sand und dem mit einem hydrolysierten
Stärke-Flockungsmittel versetzten Schlamm auf die in Fig. 6 dargestellte
Weise erzielt. Infolgedessen kann geklärtes Wasser mittels der Pumpe 137 aus der oberen Schicht 162 des dritten Bergeteiches 136 abgezogen
werden für die überführung durch die Leitung 138 in den ersten Bergeteich
144, in dem es als Recyclisierungswasser für das Heißwasserverfahren
zur Verfügung steht.
Wie weiter oben angegeben, weist der Schlamm einen beachtlichen Bitumen-
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gehalt auf. Daher kann gegebenenfalls eine tertiäre Bitumengewinnung
erwünscht sein in der Umgehungsschleife, bestehend aus der Leitung 154,
dem Verfahren 155 und der Leitung 156, die um den Leitungsabschnitt
132a zwischen der Pumpe 131 und dem RUckstandssumpf 142 herum angeordnet
Bezüglich der Diskussionen, welche die Fig. 8, 9, 10 und 11 betreffen,
sei bemerkt, daß in vielen Fällen die Vielzahl der Teiche, die zur Vereinfachung der Erläuterung der Verfahren dargestellt sind, häufig in
der Praxis ein einziger Teich sein kann. In diesem Falle laufen bestimmte der Verfahrensstufen, wie z.B. das Umpumpen des geklärten Wassers und/oder
des Schlammes zwischen den Teichen, natürlich so ab, daß zur Durchführung dieser Stufen keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden müssen.
Es ist für den Fachmann natürlich klar, daß die in den Fig. 9, 10 und 11
erläuterten Systeme nur Beispiele für Versuche zur praktischen Anwendung
darstellen, die variieren in Abhängigkeit von dem Verfahrensmaterial, dem Verfahrenstyp, dem Klima und vielen anderen Faktoren. Die Verfahren
umfassen im Prinzip die Eindickung des Teiches, die Recyclisierung des Schlammes von dem Feld oder eine Kombination beider. Die Arten, in denen
diese Verfahren gemeinsam oder getrennt angewendet werden können, sind sehr zahlreich. Nur beispielhaft seien folgende erwähnt: (i) ein oder
beide Schlämme können vor der Sandabscheidung den Rückständen (Abfällen) zugesetzt werden; (2) ein oder beide Schlämme können nach der Sandabscheidung
den Rückständen (Abfällen) zugesetzt werden (beispielsweise in einem RUckstandssumpf); (3) es können zusätzliche Stufen, welche
die wiederholte Sandabscheidung und erneute Mischung mit frischem Schlamm umfassen, angewendet werden unter Recyclisierung des überschüssigen
Schlammes zurück in den Eindickungsteich oder hinaus auf das Feld· oder (4) ein Absetzbehälter oder Zyklon kann fUr die Sandabscheidung ver-
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wendet werden oder es kann das Verdrängungsverfahren angewendet werden,
wie es in der weiter oben erwähnten US-Patentschrift 4 088 146 beschrieben
ist.
Die Fig. 12a, 12b, 12c und 12d erläutern aufeinanderfolgende Stufen in
einem Verfahren, bei dem eine äußere Sandbelastung, die zu dem in den Fig. 4, 5 und 7 dargestellten Ergebnis führt, in den Gebieten (beispielsweise
im Nordwesten von Alberta) mit harten Wintern erzielt werden kann. Wie in Fig. 12a dargestellt, geht man von einer ersten Sommerperiode
aus, in der ein erster Hilfsteich 110 Schlamm enthält, der
beispielsweise aus einem primären Bergeteich stammt, der in den Fig. 12a, 12b, 12c oder 12d nicht dargestellt ist. Der Schlamm wird mittels
der Pumpe 111 abgezogen und durch die Leitung 112 in einen zweiten
Hilfsteich 113 überführt. Wie bei 114 angezeigt, kann ein hydrolysiertes
Stärke-Flockungsmittel zugesetzt werden, wenn der Schlamm vorher nicht mit dem Stärke-Flockungsmittel behandelt worden ist oder wenn die
Dosierung erneuert oder erhöht werden muß. Der Schlammtransport aus dem Teich 110 in den Teich 113 wird während des Sommers durchgeführt.
Danach wird, wie in Fig. 12b dargestellt, während des ersten Winters
Schlamm aus dem primären Bergeteich durch die Leitung 115 in den ersten
Hilfsteich 110 überführt. Wegen der harten Winterbedingungen im Gebiet
der Athabasca-Teersande bildet sich oben auf dem Schlamm 117 eine dicke
Eisschicht 116. Wenn das Eis genügend dick geworden ist, um das Gewicht
von schweren Maschinen zu tragen, wird auf die Eisschicht 116 eine Sandschicht 118 aufgebracht.
Beim Auftauen im Frühling schmilzt die Eisschicht 116, so daß sich die
Sandschicht 118 oben auf der mit dem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel
behandelten Schlammschicht 117 absetzen kann und von dieser
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getragen wird und als poröser Kolben fungiert, der eine weitere Entwässerung und Verdichtung der Schlammschicht 117 bewirkt. Während
des zweiten Sommers, wie in Fig. 12c dargestellt, wird mittels der
Pumpe 111 erneut Schlamm aus dem ersten Hilfsteich 110 abgezogen und
durch die Leitung 112 in den zweiten Hilfsteich 113 überführt für die
Ablagerung einer weiteren Schlammschicht 119 auf der Sandschicht 118.
Wie bei 114 angegeben, wird ein hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel
zugegeben, wenn der überführte Schlamm vorher nicht mit der gewünschten Dosis behandelt worden ist.
Während eines zweiten Winters wird, wie in der Fig. 12d dargestellt,
erneut Schlamm aus einem primären Bergeteich durch die Leitung 115 in den ersten Hilfsteich 110 überführt. In dem zweiten Hilfsteich bildet
sich oben auf der zweiten Schlammschicht 119 eine neue Eisschicht
120 und wenn die Eisschicht 120 eine ausreichende Dicke erreicht hat, wird eine zweite Sandschicht 121 so darauf aufgebracht, daß beim Auftauen
im Frühling sich die Sandschicht 121 auf der Schlammschicht 119 absetzt, wodurch eine zusätzliche äußere Belastung des gesamten Systems
darunter erzielt wird.
Der vorgenannte jährliche Cyclus kann so lange wiederholt werden, bis die Kapazität des zweiten Hilfsteiches erreicht ist, wonach in
einem weiteren Hilfsteich mit der Einführung von Schlamm aus dem ersten Hilfsteich 110 begonnen werden kann.
Es ist klar, daß viele verschiedene Methoden angewendet werden können,
um in einem Bergeteich (tailings pond) eine Sandbelastung auf eine Schlammschicht aufzubringen. So kann beispielsweise der Sand einfach
auf der Teichoberfläche verteilt werden, wie in der obengenannten US-Patentschrift 4 036 752 angegeben, oder es kann eine andere Methode
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angewendet werden, um den in Fig. 4 erläuterten Effekt zu erzielen
und dgl., so lange die Schlammschicht zuerst mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelt wird, um ihre Scherfestigkeits- und
Durchlässigkeitseigenschaften zu verbessern.
und dgl., so lange die Schlammschicht zuerst mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelt wird, um ihre Scherfestigkeits- und
Durchlässigkeitseigenschaften zu verbessern.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung wurden zwar vorstehend an
Hand bevorzugter AusfUhrungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung keineswegs darauf beschränkt ist, sondern daß diese in Bezug auf die Struktur, die Anordnung, die Mengenverhältnisse, die Elemente, die Materialien und die Komponenten, die bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden, und in Bezug auf die Arbeitsbedingungen in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ebne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Hand bevorzugter AusfUhrungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung keineswegs darauf beschränkt ist, sondern daß diese in Bezug auf die Struktur, die Anordnung, die Mengenverhältnisse, die Elemente, die Materialien und die Komponenten, die bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden, und in Bezug auf die Arbeitsbedingungen in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ebne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
130020/082S
Claims (6)
1. Verfahren zur Erzielung einer gründlicher entwässerten Schlammschicht
in dem Bergeteich (Abfallteich) eines Bergeteich-Systems für die Aufnahme eines Feinmaterial enthaltenden wäßrigen Abstromes aus
.einem industriellen Prozeß, dadurch gekennzeichnet , daß es die folgenden Stufen umfaßt:
A) Behandeln des Abstromes mit einem Stärke-Flockungsmittel,
B) Mischen des behandelten Abstromes mit Sand und
C) Austragen der Mischung aus dem behandelten Abstrom und Sand in den
Bergeteich,
wobei sich die Mischung aus dem behandelten Abstrom und Sand absetzt
unter Bildung einer Schlammschicht, aus der Wasser nach oben wandert.
130020/082©
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der
Schlammschicht Schlamm abgezogen und während der Durchführung der Stufe (β) mit dem behandelten Abstrom und Sand gemischt wird und daß die dabei
erhaltene Mischung während der Durchfuhrung der Stufe (C) ausgetragen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stufen (Α) und (ß) gleichzeitig durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstrom mindestens während eines Teils der Stufe (A) für eine solche Verweildauer in einem Eindickungsteich zurückgehalten wird, die ausreicht
zur Gewinnung von eingedicktem RUckstandswasser (tailings water) zum
Mischen desselben mit dem Sand während der Durchführung der Stufe (Β).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe
(Α) mindestens teilweise während der Speicherung des Abstroms in einem
Alterungsteich vor der Einführung in den Eindickungsteich durchgeführt wird.
6. Verfahren zur Erzielung einer gründlicher entwässerten Schlammschicht
in dem Bergeteich (Abfallteich) eines Bergeteich-Systems für die Aufnahme eines Feinmaterial enthaltenden wäßrigen Abstromes aus einem
industriellen Prozeß, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
Α) Behandeln des Schlammes mit einem hydrolysieren Stärke-Flockungsmittel
B) Mischen des behandelten Schlammes mit Sand, wobei das hydrolysierte Stärke-Flockungsmittel dem Schlamm eine ausreichende
Festigkeit und Durchlässigkeit verleiht, so daß er den Sand tragen kann, und um die Wanderung des Wassers zu fördern, und daß der Sand mit seinem
Eigengewicht auf der Schlammschicht lastet, so daß das Wasser innerhalb der Schlammschicht aus der Schlammschicht heraus nach oben wandert.
13GÖ2Ö/Ö82S
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---|---|---|---|
CA338,920A CA1124895A (en) | 1979-10-31 | 1979-10-31 | Treatment of tailings pond sludge |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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GB (1) | GB2061906B (de) |
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- 1980-10-24 GB GB8034381A patent/GB2061906B/en not_active Expired
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1984
- 1984-01-24 SG SG66/84A patent/SG6684G/en unknown
Patent Citations (1)
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US4008146A (en) * | 1975-05-27 | 1977-02-15 | Great Canadian Oil Sands Limited | Method of sludge disposal related to the hot water extraction of tar sands |
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DE-Zeitschrift "Glück auf", 70.Jahrgang, Nr.6 * |
Also Published As
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CA1124895A (en) | 1982-06-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: STREHL, P., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING. SCHUEBE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |