DE3041087A1

DE3041087A1 - Verfahren zum entwaessern der schlammschicht eines industrieprozess-bergeteiches

Info

Publication number: DE3041087A1
Application number: DE19803041087
Authority: DE
Inventors: Raymond Nen Yiu Beaconsfield Quebec Young
Original assignee: Suncor Inc
Current assignee: Suncor Energy Inc
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE3041087C2; CA1140281A; ZA806453B; JPS5681182A; GB2061907A; IN153273B; AU6348180A; GB2061907B; JPS625680B2

Description

Beschreibung

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, daß diese Lagerstätte möglicherweise 0,11 χ 10¹² bis 0,16 χ 10¹² m³ (700 χ 10⁹ bis 1 χ ΙΟ¹² barrel»)

Bitumen (Asphalt) enthält. Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, daß

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0,11 χ 10 η (700 χ 10 barreis) 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 betrögt 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 "Heißwässerverfahren" das einzige von derzeit kommerzieller Bedeutung ist und das sowohl von GCOS als auch von Syncrude angewendet wird. Das Heißwasserverfahren zur Durchfuhrung 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 zu 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 grüßte 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 Reinigungs- oder SpUlstufe, unterworfen werden zur Erzielung einer zusätzlichen Gewinnung von suspendiertem Bitumen (Asphalt).

Die Teilchengröße des Minerals und die Teilchengrößenverteilung sind besonders wichtig fUr die Durchfuhrung des Heißwasserverfahrens und fUr die Anreicherung des Schlammes. Die hier verwendeten Ausdrucke "Sand", "Silt (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 μιη sind, und Ton ein Material darstellt, dessen Teilchengröße weniger als 2 μιη beträgt und das etwas Kieselsäure-Material dieser Teilchengröße enthält. Der Ausdruck "Feinmaterial¹¹ 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 Teerscindschlämme 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.

Wie bereits weiter oben angegeben, besteht die Konditionierung von Teer-

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sanden zur Gewinnung von Bitumen daraus darin, daß ein Beschickungsgemisch aus Teersanden und Wasser auf die Verfahrenstemperatur (82 bis 93°C (180 bis 200⁰F)) 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 Bitumen-Quelle aufbereitet wird für 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 "SiebrUckstand" 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 Teilehengrößen 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 Mittelmaterials 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 zu halten.

Die dritte Stufe des Heißwasserverfahrens ist die Reinigungs- bzw.

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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 Mittelmateria1-Austragsstrom abzuziehen, um die Materialbilanz der Abscheidungs-Zelle aufrechtzuerhalten, und dieser Mittelmateria!-Strom kann gereinigt bzw. gespült 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 Bitumenölproduktc 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 Abiallmaterial, 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-Kßrper plus den Gesamtzugaben an Prozeßwasser abzüglich nur des gewonnenen Bitumenprodukts. Teersandrückstände bzw. -abfalle können in drei Kategorien eingeteilt werden, nämlich in (l) Siebrückstände, (2) Sandrückstände (die Fraktion, die sich schnell absetzt) und (3) Ruckstandsschlamm (die Fraktion, die sich langsam absetzt). Die Siebrückstände 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 (Abfälle) zu konzentrieren begonnen. Das Konzept der Beseitigung von Teersandrück-

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 Ruckstände 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

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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 0,3 in . 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 zu 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 "Teichwasserproblem¹¹ bezeichnet. Beobachtungen während des Betriebsbeginns und beim an-

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fanglichen 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 Speichers (Teiches). Der Sand, der sich abgesetzt hat, wird mechanisch verdichtet, um den Deich zu verfestigen, wenn er zu 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 enlassenfcverboarding) 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 dar.

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 zu 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 UmrUhrung des Inhalts des Teiches entweder durch Zuströme und Abströme oder durch thermische oder Windeffekte. Während die Anfangstemperatur diejenige der Abfallbzw. Rückstandsströme 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 Schlammschichi 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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Zwecke als endgültiger Schlamm angesehen werden.

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/Vfasser-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, Ubergangszone 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 Ruckständen (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. Abfälle nur teilweise für die Wiederverwendung bei der Recyclisierung zur Verfügung. Das was nicht recyclisiert werden kann, stellt den sich anreichernden Teil des Rückstandsschlammes dar.

Das Teichwasserproblem (RUckstandswasserproblem) 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: (l) 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 Wasserstoffbrückenbindung) 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 Abwasserbehandlungsanlagen sind bereits eine große Anzahl von Flockungsmitteln verwendet worden. Einen deutlichen Schritt vorwärts auf diesem Gebiet bedeutete jedoch die Verwendung von hydrolysierten 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 fuhrt. 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 Schlammschicht 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-Bergeteich (industrial process tailings pond) gespeicherten Schlammes minimal zu halten. Gemäß einem anderen Aspekt besteht ein Ziel der Erfindung darin, die Schlammschicht eines Industrieprozeß-Bergeteiches zu belasten bzw. überschichten mit einer Sandschicht, um dadurch einen porösen Kolben zum Verdichten zu erzeugen und somit die Schlammschicht zu entwässern. Gemäß einem besonders spezifischer Aspekt besteht ein Ziel der Erfindung darin, die Schlammschicht eines Industrieprozess-Bergeteiches zu kontrollieren durch Behandeln des Schlammes mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel, um ihre Festigkeit«- und Durchlässigkeitseigenschaften zu verbessern (zu erhöhen); und danach eine Sandschicht über der Schlammschicht so zu verteilen, daß die Sandschicht als schwerer poröser Kolben wirkt, der die Schlammschicht zusammenpreßt und damit entwässert.

Um die Schlammschicht eines Industrieprozeß-Bergeteiches über die Dichte hinaus, die nach der Behandlung 'durch Zugabe eines hydrolysierten Stärke-Flockungsmittels in natürlicher Weise erzielt wird, zu verdichten

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(zu komprimieren)^ wird Über der Schlammschicht Sand als wasserdurchlässige Auflage (Belastung) verteilt, wobei der Sand aufgrund seines Gewichtes den Schlamm weiter verdichtet zur Erzielung einer zusätzlichen Entwässerung. Das hydrolysierte Stärke-Flockungsmittel verleiht der Schlammschicht verbesserte Scherfestigkeits- und Durchlässigkeitseigenschaften, so daß sie die Sandlast tragen kann.

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:

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 hydrolysier-

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ten Starke-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 Ruckständen (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 schnellere 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 ßergeteiches 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 bat 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 Ruckstands- 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 Sandrückstandsstrom 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 Schaumabsetzeinrichtung 22, der Spülzone 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 Sch'lammschicht 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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~²³" 304108?

Pumpe 28 kann Wasser aus der geklärten Wasserschicht 26 abgezogen werden für die Recyclisierung durch eine Leitung 17, um mit dem frischen Ergänzungswasser 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 vorliegender 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 durchzufuhren, 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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"²⁴~ 304108?

stellt und durch die Schlammschicht hindurchfällt, 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 Fig. 5 dargestellt, die mit einem hydrolysierten Stärke-Flockungsmittel behandelte Schlammschicht 33 fest genug, so daß eine zweite Schlammschicht 35 auf die Sandschicht 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 behandelt 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 den Bergeteich ausgetragen werden; der Rest wird in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Sandkörnchen gespeichert oder in Form von Klumpen, die einen Teil 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 zvdse.hen 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 Rückstandsmaterial (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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haufen verteilt zur Bildung von zusätzlichen 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 Rückbaltezone 61 ab. Eine Pumpe 62 in der Rückhaltezone 61 zieht den wäßrigen Anteil dieses Teiches ab und Überfuhrt 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 durchzufuhren· In den Zwischenräumen der Sandhaufenzone 59 werden wesentlich höhere Mengen des aus dem Teich abgezogenen Schlammes gespeichert (gelagert), wodurch eine Möglichkeit geschaffen wird, den F_eststoffgehalt und, was noch wichtiger ist, den Tongehalt des Bergeteiches 41 zu verringern· Es sei darauf hingewiesen, daß der Bergeteich 41 und die RUckhaltezone 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 Durchfuhrung des gesamten Verfahrens und es besteht keine Notwendigkeit, geklärtes Wasser aus der Zone 61 in die Zone 41 zu Überfuhren.

Wenn, wie bereits weiter oben erörtert, die Schlammschicht 44 in dem RUckhaIteteich 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. i) ausgetragen werden, ist in der Fig. 9 erläutert. Die Ruckstände (Abfälle) aus der Abscheidungszelle werden durch die Leitung 23 in eine Sandabscheidungszone 71 überführt, in welcher die Sandkomponente sich schnell am Boden absetzt für den Austrag als feuchter Sand durch eine Leitung 72 in einen Ruckstandssumpf 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. Gegebenesifa Ils 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 cürch die Leitung 79 in den Rückstandssumpf 73 überfuhrt. 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 S_andteich 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 erhält 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 Oberfläche 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 beladenem 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 hydrolysierten Stärke-Flockungsmittels zu einem Schlamm, begleitet von einem Sandeinschluß, um den in Fig. 6 erläuterten 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-Verfahren 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 fUr die Recyclisierung durch die Leitung 97 zurUck in das Heißwasserverfahren.

Aus der Schlammschicht des primären Bergeteiches 94 wird mittels einer Pumpe 98 Schlamm abgezogen und durch die Leitung 99 in einen Hilfsteich 100 Überfuhrt, der im wesentlichen als Schlammrückhaltebereich dient. Aus dem Hilfsteich 100 wird mittels einer Pumpe 101 Schlamm abgezogen und durch eine Leitung 102 in den RUckstandssumpf 92 Überfuhrt. 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 RUckstandssumpf 92 (wie bei 104 angezeigt) und/oder durch Zugabe des Flockungsmittels zu der Mischung, die durch die Leitung 105 aus dem RUckstandssumpf 92 ausgetragen wird fUr 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 hydrolysierten 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 Ruckstandwasser wird durch die Leitung 172 abgezogen und in den Eindickungsteich 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 hydrolysiertes 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 ersten 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 Rückstandssumpfes 142 angepaßt ist, die überführung des Schlammes in den zweiten Bergeteich 150 nicht notwendigerweise durchgeführt werden muß.

Der feuchten Sand/Schlamm-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 ist.

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 Durchfuhrung 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 Ruckständen (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 überschussigen Schlammes zurück in den Eindickungsteich oder hinaus auf das Feld; oder (4) ein Absetzbehälter oder Zyklon kann für 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 mii: 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.

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung wurden zwar vorstehend an Hand bevorzugter Ausführungsformen 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, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINICK"

MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN 9O p U 4 I U V /

POSTADRESSE: POSTFACH 85 O1 6O, D-8OOO MDNCHEN B5

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWVIQ SCHIFF (1Θ64-197Β)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. INS. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

DIPL. INQ. DIETER EBBINGHAUS

DR. INQ. DIETER FINCK

TELEFON (OBO) 48 2D6«

TELEX B-23B66 AURO D

TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA-13 467 _31> Oktober 1980

SUNCOR, INC.

Verfahren zum Entwässern der Schlammschicht eines Industrieprozeß-Bergeteiches

Patentansprüche

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:
Α) Zugeben eines hydrolysieren Stärke-Flockungsmittels zu dem Abstrom,

B) Absetzenlassen des Feinmaterials unter Bildung einer Schlammschicht und

C) Belasten der Schlammschicht mit einer Sandschicht,

wobei die Sandschicht als wasserdurchlässiger Kolben fungiert, so daß das Wasser innerhalb der Schlammschicht durch die Sandschicht hindurch nach oben wandert.

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2. 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, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

A) Zugeben eines hydrolysieren Stärke-Flockungsmittels zu dem Schlamm zur Verbesserung seiner Scherfestigkeits- und Durchlässigkeitseigenschaften und

B) Belasten der Schlammschicht mit einer Sandschicht,

wobei die Sandschicht als wasserdurchlässiger Kolben fungiert, so daß das Wasser innerhalb der Schlammschicht durch die Sandschicht hindurch nach oben wandert.
3. Verfahren zum Behandeln eines Industrieprozeß-Bergeteiches zum Entwässern einer Schlammschicht innerhalb des Teiches, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Schlammschicht mit verbesserten Kompressibilitäts-, Scherfestigkeits- und Durchlässigkeitseigenschaften ein hydrolysiertes Stärke-Flockungsmittel verwendet wird, und daß anschließend die Schlammschicht mit einer Sandschicht belastet wird, wobei die Sandschicht als wasserdurchlässiger Kolben fungiert, so daß das Wasser innerhalb der Schlammschicht durch die Sandschicht hindurch nach oben wandert.

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