DE3150419A1 - Process for treating pulverulent, sludgy or dissolved materials, in particular environmental poisons or wastes containing other environmental pollutants, for transport and also subsequent recycling or long-term storage - Google Patents
Process for treating pulverulent, sludgy or dissolved materials, in particular environmental poisons or wastes containing other environmental pollutants, for transport and also subsequent recycling or long-term storageInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von pulvrigen, schlammigen oder gelösten Materialien, insbesondere Umweltgifte und anderweit umweltschädliche Stoffe enthaltenden Abfällen für den Transport, das Recycling oder die Langzeitlagerung durch Bindung mit Zement und/oder Betonit oder mit Kalziumoxid bzw. seinen hydratisierten Nachfolgeprodukten.The invention relates to a method for processing powdery, muddy or dissolved materials, in particular waste containing environmental toxins and other environmentally harmful substances for transport, recycling or long-term storage by bonding with cement and / or bentonite or with calcium oxide or its hydrated successor products.
Die Aufbereitung der in großer Menge anfallenden Umweltgifte oder anderweitige, insbesondere radioaktive Schadstoffe enthaltenden pulver- bzw. staubförmigen, flüssigen oder aufgeschlemmten Abfallmaterialien ist ein nach wie vor nur ungenügend gelöstes Problem. Die Ablagerung derartiger Abfälle zur Zwischenlagerung oder Langzeitlagerung erfolgt bisher in der Weise, dass das Abfallmaterial in Spezialbehältern auf Deponie gelagert oder aber mittels Zement, Bitumen, Kunstharz oder als Glas in Blöcke oder Pellets vergossen wird, worauf die Blöcke oder Pellets in Behälter verpackt und die Behälter zu der als Zwischen- oder Langzeitlager vorgesehenen Deponie verbracht werden. Der Nachteil dieser Verfahrensweise besteht insbesondere darin, dass die für die Aufnahme des eigentlichen Ablagerungsmaterials vorgesehenen Verpackungsmittel oder Transportbehälter selbst einen beachtlichen Teil des nur in beschränktem Umfang zur Verfügung stehenden und daher wertvollen Lagerraumes einnehmen, der somit für die Einlagerung des eigentlich einzulagernden Materials nicht zur Verfügung steht. Hinzu kommt, dass der Transport und die Einlagerung einen erheblichen technischen und organisatorischen Aufwand erfordern wegen der Notwendigkeit des mehrfachen Umladens auf das Transportmittel und vom Transportmittel zum Lagerplatz, wobei im Falle der Tieflagerung in Gebirgsstöcken noch die Notwendigkeit der Schaffung der erforderlichen technischen Einrichtungen für den Transport hinzukommt, deren Planung und Installation ebenfalls einen erheblichen Aufwand erfordert.The processing of the environmental toxins that occur in large quantities or other powdery or dusty, liquid or suspended waste materials, in particular containing radioactive pollutants, is still a problem that has not been adequately solved. The deposit of such waste for interim storage or long-term storage has so far been carried out in such a way that the waste material is stored in special containers on landfill or is cast in blocks or pellets using cement, bitumen, synthetic resin or as glass, whereupon the blocks or pellets are packed in containers and the Containers are brought to the landfill intended for temporary or long-term storage. The disadvantage of this procedure is, in particular, that the actual deposition material provided packaging means or transport containers themselves take up a considerable part of the only limited available and therefore valuable storage space, which is therefore not available for the storage of the actually to be stored material. In addition, the transport and storage require considerable technical and organizational effort due to the necessity of multiple reloading onto the means of transport and from the means of transport to the storage area, whereby in the case of deep storage in mountain ranges the need to create the necessary technical facilities for the transport in addition, the planning and installation of which also require considerable effort.
Für die Langzeitlagerung derartiger Abfälle, insbesondere auch radioaktiver Abfälle, wird als die geeignetste Lösung derzeit die Tieflagerung in natürlichen oder künstlichen Kavernen von Gebirgsstöcken, insbesondere Salzstöcken angesehen, die aufgrund ihrer Plastizität frei von der Zirkulation von Flüssigkeit oder Gas ermöglichenden Klüften sind und eine ausreichende geologische Stabilität besitzen, so dass eine Gefährdung der Umwelt durch dort abgelagerte Abfälle auf dem Wege der Auslaugung und Rücktransport in den Biokreislauf nicht zu befürchten ist.For the long-term storage of such waste, especially radioactive waste, the most suitable solution is currently the deep storage in natural or artificial caverns of mountain domes, in particular salt domes, which are free of the circulation of liquid or gas allowing fissures and a sufficient geological Have stability, so that there is no risk of the environment being endangered by waste deposited there on the way of leaching and return to the bio-cycle.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Aufbereitung von Umweltschadstoffen, insbesondere radioaktive Stoffe enthaltende Abfallmaterialien für den Transport und die Ab- lagerung und die Erfindung besteht darin, dass die Abfälle in pulveriger, schlammartiger oder gelöster Form gegebenenfalls unter Zugabe von Flüssigkeit und/oder Bindemittel zu einem Haufwerk von Kugelkörpern eines derart abgestimmten Kornspektrums peletisiert werden, dass die Kugelkörper der kleineren Klassierung die von den Kugelkörpern der größeren Klassierung gebildeten Räume verfüllen.The aim of the present invention is to create a method for the treatment of environmental pollutants, in particular waste materials containing radioactive substances for transport and disposal storage and the invention consists in the fact that the waste in powdery, sludge-like or dissolved form, optionally with the addition of liquid and / or binding agent, is pelletized to a heap of spherical bodies of a particle size range matched in such a way that the spherical bodies of the smaller classification are those of the spherical bodies of the larger Fill in the classifying spaces.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren geschaffen, mit dessen Hilfe Schadstoffe enthaltende Abfallmaterialien derart aufbereitet werden können, dass sie unter optimaler Raumausnutzung in Behältern oder direkt, d.h. behälterlos, beispielsweise mittels geschlossener Rohrleitungen, transportiert und einer anderweitigen Verwertung oder direkten in-situ-Verfestigung zugeführt werden können.The invention creates a method with the help of which waste materials containing harmful substances can be processed in such a way that they are transported in containers or directly, ie without containers, for example by means of closed pipelines, with optimal use of space, and fed to other recycling or direct in-situ solidification can be.
Zur Herstellung von Transportschütten dienen zweckmäßig Pellets zweier aufeinander abgestimmter Klassierungen derart, dass die Pellets der kleineren Größenklassierung einen Durchmesser von 20 bis 25%, vorzugsweise 22,5% des Durchmessers der Pellets der größeren Klassierung und einen Anteil an der Gesamtmasse von 0,5 bis 0,7 Gew.-%, vorzugsweise 0,6 Gew.-% besitzen. Mit einem derart nach Größe und Gewichtsanteil aufeinander abgestimmten Kornspektrum der Pellets wird eine optimale Verfüllung des Transportmittel-, Lage- bzw. Kavernenraumes von ca. 61,0% erzielt. Durchaus gute Ergebnisse werden jedoch auch bei Verwendung von Pellets dreier Größenklassierungen erzielt, von denen die Pellets der mittleren Klassierung einen Durchmesser von 35 bis 45%, vorzugsweise 41,5%, und einen Anteil von 6 bis 7,5, vorzugsweise 6,8 Gew.-% sowie die Pellets der kleinen Klassierung einen Durchmesser von 6 bis 10%, vorzugsweise 8,5% des Durchmessers der Pellets der größten Klassierung bei einem Anteil von 0,3 bis 0,5, vorzugsweise 0,4 Gew.-% aufweisen. Auch auf diese Weise werden noch ausgezeichnete, gegenüber der bisherigen Arbeitsweise wesentlich verbesserte Lagerfüllgrade von bis zu 56% erreicht. Entsprechend gute Ergebnisse werden mit einem Haufwerk von Pellets erzielt, in dem die den einzelnen Korngrößenklassen zugehörenden Mengenanteile gruppenweise in den angegebenen Verhältnissen zueinander stehen. Eine Steuerung der Pelletisierung in dieser Weise ist ohne Schwierigkeit möglich, wobei es lediglich der Absiebung von Überkorn und Unterkorn und dessen Rückführung nach der Zerkleinerung bedarf.For the production of transport chutes, pellets of two coordinated classifications are expediently used in such a way that the pellets of the smaller size classification have a diameter of 20 to 25%, preferably 22.5% of the diameter of the pellets of the larger classification and a proportion of the total mass of 0.5 to 0.7% by weight, preferably 0.6% by weight. With a grain spectrum of the pellets that is matched to one another in terms of size and weight, an optimal filling of the means of transport, storage or cavern space of approx. 61.0% is achieved. However, very good results are also achieved when using pellets of three size classifications, of which the pellets of the middle class have a diameter of 35 to 45%, preferably 41.5%, and a proportion of 6 to 7.5, preferably 6.8% by weight and the pellets of the small classification a diameter of 6 to 10%, preferably 8.5% of the diameter of the pellets of the largest classification with a proportion of 0, 3 to 0.5, preferably 0.4% by weight. In this way, too, excellent storage levels of up to 56%, which are significantly improved compared to the previous mode of operation, are achieved. Correspondingly good results are achieved with a pile of pellets in which the proportions belonging to the individual grain size classes are grouped in the specified ratios. Control of the pelletization in this way is possible without difficulty, all that is required is the screening of oversized and undersized particles and their return after the comminution.
Die Herstellung der Pellets erfolgt vorteilhaft in der Weise, dass zunächst eine eine möglichst hohe Schadstoffkonzentration enthaltende wässrige Lösung oder Suspension hergestellt und diese Lösung bzw. Suspension mit einem wasserfreien, gegebenenfalls vorgetrockneten, Bindemittel gebunden wird, wodurch die Bindungskraft des Bindemittels erhöht und damit die anfallende Pellets-Menge wesentlich verringert wird. Die nachstehenden Diagramme 1 und 2 veranschaulichen die Bedeutung des Einsatzes von getrockneten Bindemitteln auf das Verfahren. Diagramm 1, in dem das Wasserbindungsvermögen (W/Z) in Abhängigkeit des Wassergehaltes des Bindemittels (Tr), im Beispielsfalle Zement, wiedergegeben ist, zeigt, dass sich das Wasserbindungsvermögen mit steigendem Feuchtigkeitsgehalt des Bindemittels erheblich verringert. Entsprechend erhöht sich - Diagramm 2 - die auf die Einsatzmenge Zement bezogene Salzfracht proportional mit der Konzentration der Einsatzlösung (Kurve S=f(LG)) sowie überproportional bei Einsatz von trockenen oder vorgetrocknetem Zement als Bindemittel [Kurve S=f (LG, Tr[tief]1)]. Bei Einsatz von Branntkalk erfolgt die Zugabe nach gegebenenfalls Ablöschen des Kalkes mit Wasser in einer Menge, die einen Gesamtwassergehalt im Pellet-Endprodukt von 8 -15 Gew.-% ergibt.The pellets are advantageously produced in such a way that an aqueous solution or suspension containing the highest possible pollutant concentration is first produced and this solution or suspension is bound with an anhydrous, optionally predried, binding agent, which increases the binding force of the binding agent and thus the resulting Pellet amount is significantly reduced. Diagrams 1 and 2 below illustrate the importance of the use of dried binders on the process. Diagram 1, which shows the water-binding capacity (W / C) as a function of the water content of the binder (Tr), in the example cement, shows that the water-binding capacity decreases considerably with increasing moisture content of the binder. Correspondingly - Diagram 2 - the salt load related to the amount of cement used increases proportionally with the concentration of the solution used (curve S = f (LG)) and disproportionately when dry or pre-dried cement is used as a binding agent [curve S = f (LG, Tr [deep] 1)]. If quicklime is used, it is added, after the lime has been extinguished with water, if necessary, in an amount which results in a total water content in the final pellet product of 8-15% by weight.
Die Pelletisierung kann in an sich bekannter Weise auf nebeneinander arbeitenden Granuliertellern mit anschließendem schonendem Mischen der so gewonnenen Pellets erfolgen, wobei das Mischen zweckmäßig in einem Pflugscharmischer bei einer Umlaufgeschwindigkeit des horizontalen Mischelementes zwischen 0,120 und 0,180 m/sec vorzugsweise 0,165 m/sec während einer Mischzeit zwischen 10 und 15 Minuten erfolgt. Der weitere Transport der Mischung bis zur endgültigen Ablagerung im Behälter bzw. bis zur Suspendierung in einer Schlemme erfolgt auf bekannte, ein Entmischen der Korngrößen verhindernde Weise.The pelletization can take place in a manner known per se on granulating plates working next to one another with subsequent gentle mixing of the pellets obtained in this way, the mixing expediently in a ploughshare mixer at a rotational speed of the horizontal mixing element between 0.120 and 0.180 m / sec, preferably 0.165 m / sec during a mixing time takes between 10 and 15 minutes. The further transport of the mixture until it is finally deposited in the container or until it is suspended in a slurry is carried out in a known manner which prevents the grain sizes from segregating.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Pelletisierung auch mit Hilfe eines einzigen Pelletier-Pflugscharmischers bei geringer Umlaufgeschwindigkeit der Pflugscharmischelemente sowie unter Einhaltung einer Mischertemperatur von 25 bis 35° C erfolgen, wobei unter geringer Umfangsgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit von zwischen 0,65 m/sec und 6,5 m/sec, vorzugsweise zwischen 1,3 m/sec und 2,7 m/sec zu verstehen ist, was etwa der Drehzahl von zwischen 20 und 200 U/min, vorzugsweise, zwischen 40 und 80 U/min eines Mischers mit einem Trommeldurchmesser von 630 mm entspricht. Hierbei wird die die Schadstoffe enthaltende Flüssigkeit bzw. Schlemme vorteilhaft dem trockenen Zement- mehl in der Granuliertrommel zu Beginn des Pelletisiervorganges langsam, d.h. während einer Zeit von etwa 3 bis 5 Minuten, und gleichmäßig über die gesamte Mischerlänge verteilt durch Aufsprühen auf die in der Drehrichtung der Pflugscharmischelemente oberhalb des Materialstandes gelegenen Teile der Behälterwandung zugegeben, worauf die Pellets nach der Agglomerierung in der Granuliertrommel bei stillstehenden Mischelementen während einer Zeit von 10 bis 20 Minuten, vorzugsweise 15 Minuten mit Frischluft bespült und anschließend während einer Zeit von mindestens 15 Minuten, vorzugsweise 20 Minuten etwa auf einem Transportband unter ebenfalls Bespülung mit Frischluft zur Zementaushärtung abgelagert werden. Die Einfüllmenge wird hierbei zweckmäßig derart begrenzt, dass der Füllgrad der fertigen Pelletmenge in der Charge zwischen 30 und 70%, vorzugsweise 45 bis 55% des Trommelvolumens beträgt. Es ist auf diese Weise ein gezieltes Arbeiten auf das gewünschte Kornspektrum möglich, wobei durch die Wirksamkeit des mit hoher Geschwindigkeit von ca. u = 1500 mit umlaufenden Messerkopfes die Bildung von Überkorn vermindert wird. Die Verarbeitung pulvriger Materialien erfolgt in entsprechender Weise durch zunächst Mischen mit Zement oder mit in vorstehender Weise gelöschtem Branntkalk und gegebenenfalls Betonit, worauf die Mischung durch Zugabe von Wasser in der vorstehend ebenfalls beschriebenen Weise zu Pellets verarbeitet werden.In another embodiment of the process according to the invention, the pelletization can also take place with the aid of a single pelletizing ploughshare mixer at a low speed of rotation of the ploughshare mixing elements and while maintaining a mixer temperature of 25 to 35 ° C, with a speed of between 0.65 m / sec at a low peripheral speed and 6.5 m / sec, preferably between 1.3 m / sec and 2.7 m / sec, which is roughly the speed of between 20 and 200 rpm, preferably between 40 and 80 rpm Mixer with a drum diameter of 630 mm. Here, the liquid or slurry containing the pollutants is advantageously added to the dry cement Flour in the granulating drum at the beginning of the pelletizing process slowly, ie over a period of about 3 to 5 minutes, and evenly distributed over the entire length of the mixer by spraying onto the parts of the container wall located in the direction of rotation of the ploughshare mixing elements above the material level, after which the pellets are added agglomeration in the granulating drum with stationary mixing elements for a time of 10 to 20 minutes, preferably 15 minutes, flushed with fresh air and then deposited for a time of at least 15 minutes, preferably 20 minutes on a conveyor belt, also flushed with fresh air for cement hardening. The filling quantity is expediently limited in such a way that the filling level of the finished pellet quantity in the batch is between 30 and 70%, preferably 45 to 55% of the drum volume. In this way, it is possible to work specifically on the desired grain spectrum, with the effectiveness of the rotating cutter head at a high speed of approx. U = 1500 reducing the formation of oversized grain. The processing of powdery materials is carried out in a corresponding manner by first mixing with cement or with quicklime slaked in the above manner and, if necessary, betonite, after which the mixture is processed into pellets by adding water in the manner also described above.
Zur Gewährleistung eines einwandfreien Verfahrensverlaufes der Pelletisierung bedarf es der Einhaltung der angegebenen, relativ
eng begrenzten Mischertemperatur und damit der Gewährleistung eines guten Wärmeabflusses durch die Behälterwand hindurch. Zu diesem Zweck bedarf es in regelmäßigen Abständen, etwa jeweils nach Durchsatz von 8 bis 10 Chargen einer sorgfältigen Entfernung der sich an der Behälterwand anlagernden Zement- oder Branntkalkansätze. Die Reinigung erfolgt zweckmäßig durch Abstrahlen mit Hilfe der im Verfahren hergestellten als Strahalmittel eingesetzten Pellets der Klassierung
1 mm, wonach das resultierende Gemisch aus Strahlmittel und abgestrahltem Trommeleinsatzmaterial erneut dem Pelletisiervorgang zugeführt wird.1 mm, after which the resulting mixture of blasting media and blasted drum feedstock is fed back into the pelletizing process.
Der behälterlose Transport und/oder die in-situ-Verfestigung erfolgen in der Weise, dass die Pellets in einer fließfähigen Aufschlemmung eines Träger- und/oder Bindemittels, beispielsweise einer Zementschlemme zu einer Pelletsuspension aufgeschlemmt werden. Hierbei erfolgt die Herstellung der Suspension vorteilhaft unter Einhaltung eines Unterdruckes von 0,6 atm, wodurch die Aufnahme von Luft in die Suspension verhindert und eine hohe Materialdichte erzielt wird. Der besondere Vorteil dieser Verfahrensweise ist darin zu sehen, dass das zur Verfestigung des Materials benötigte Material gleichzeitig als Transportmittel dient, wodurch als weiterer wesentlicher Vorteil eine wesentlich verbesserte Ausnutzung des für die Langzeitlagerung zur Verfügung stehenden Raumes dadurch erzielt wird, dass der nach der bisherigen Arbeitsweise für die Ablagerung der Transportbehälter benötigte Raum für die Materiallagerung zusätzlich zur Verfügung steht. Grundlage hierfür ist die Aufteilung der bisher als einheitlicher Vorgang gesehenen Verfesti- gung in zwei voneinander unabhängige Teilvorgänge, von denen der eine lediglich der vorbereitenden Aufbereitung der Materialien, der andere der endgültigen Verfestigung dient. Aufgrund der Teilung des Vorganges kann auch die Wärmeentwicklung problemlos innerhalb der erforderlichen engen Grenzen von ca. 30°C gehalten werden, bei deren wesentlicher Überschreitung bei der Aufbereitung z.B. radioaktiver Abfälle möglicherweise eine Gefährdung auftreten könnte.The containerless transport and / or the in-situ solidification take place in such a way that the pellets are suspended in a flowable suspension of a carrier and / or binding agent, for example a cement paste, to form a pellet suspension. In this case, the suspension is advantageously produced while maintaining a negative pressure of 0.6 atm, which prevents air from being absorbed into the suspension and a high material density is achieved. The particular advantage of this procedure is that the material required to solidify the material also serves as a means of transport, which, as a further essential advantage, achieves a significantly improved utilization of the space available for long-term storage by using the previous method of operation The space required for storing the transport containers is also available for material storage. The basis for this is the division of the consolidation, which was previously seen as a uniform process. The process is divided into two independent sub-processes, one of which is only used for the preparatory preparation of the materials, the other for the final consolidation. Due to the division of the process, the heat development can also be kept within the required narrow limits of approx. 30 ° C without any problems, which, if significantly exceeded, could pose a risk in the processing of e.g. radioactive waste.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung sowie einiger Beispiele erläutert. Es zeigenThe invention is explained below with reference to the accompanying drawing and a few examples. Show it
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Alternative einer angestrebten Kugelpackung der Pellets1 shows a schematic representation of an alternative to a desired spherical packing of the pellets
Fig. 2 eine weitere Alternative einer möglichen Kugelpackung der Pellets.2 shows a further alternative of a possible spherical packing of the pellets.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundsatz, durch Mischen gezielt selektierter, den Füllraum genauestens verfüllender Korngrößenfraktionen eine gegenseitige Abstützung der Körner der Fraktionen eintritt und hierdurch Verschiebungen größeren Umfanges verhindert ist, so dass nicht nur eine optimale Raumausnutzung erreicht sondern auch eine Entmischung der Schütte oder der Suspension verhindert wird.The method according to the invention is based on the principle that by mixing specifically selected grain size fractions that fill the filling space with the greatest possible precision, mutual support of the grains of the fractions occurs and this prevents large-scale displacements, so that not only optimal use of space is achieved but also separation of the chute or the Suspension is prevented.
Geht man von einem Kugelhaufwerk einer einheitlichen Klassierung aus, so ergibt sich in dichtester Kugelpackung eine theoretische Raumverfüllung von 52,4%. Fig. 1 i.V.m. Tabelle 1 zeigt in schematischer Darstellung eine die Ablagerung eines erfindungsgemäß abgestimmten Haufwerkes auf der Basis von Pellets zweier Korngrößenklassen, wobei die in der Fig. 1 mit 1 bezeichneten Pellets etwa einem der Durchmesser d'1 der Tabelle 1 und die Pellets 2 den jeweils zugehörigen Durchmesser d'2 der Tabelle 1 aufweisen können. Die Zeichnung zeigt, dass sich bei Abstimmung in dieser Weise die Pellets der größeren Korngrößenklasse schichtenweise in den Zwischenräumen zwischen den Pellets der darunterliegenden Schicht ablagern und die Pellets der kleineren Größenklasse die noch verbleibenden - relativ geringen - Zwischenräume ausfüllen. Die hierdurch erzielbaren Verfüllgrade ergeben sich aus Tabelle 3. Hieraus ergibt sich, dass bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Suspension die Pellets 1 der Größenklasse d'1 - unabhängig von ihrer tatsächlichen Bemessung im Einzelnen - 60,445% und die Pellets der Größenklasse d'2 0,415% des verfügbaren Raumes verfüllen. Die praktische Erprobung zeigt, dass bei Einhaltung der Klassierung in den angegebenen Grenzen tatsächlich eine entmischungsfreie Ablagerung nach dem in der Zeichnung wiedergegebenen Schema erfolgt und Raumverfüllungsgrade von über 60% - gegenüber ca. 52% bei Verwendung eines unklassierten Kugelhaufwerks erzielt werden.If one assumes a uniform classification of pebbles, a theoretical space filling of 52.4% results in the closest packing of the spheres. Fig. 1 in conjunction with Table 1 shows a schematic representation of the deposition of an inventive Matched heap on the basis of pellets of two grain size classes, the pellets denoted by 1 in FIG. The drawing shows that when coordinated in this way, the pellets of the larger grain size class are deposited in layers in the spaces between the pellets of the underlying layer and the pellets of the smaller size class fill the remaining - relatively small - spaces. The degrees of filling that can be achieved in this way are shown in Table 3.This shows that, in this embodiment of a suspension according to the invention, the pellets 1 of size class d'1 - regardless of their actual dimensions in detail - 60.445% and the pellets of size class d'2 0.415% fill in the available space. Practical testing shows that if the classification is adhered to within the specified limits, a segregation-free deposit occurs according to the scheme shown in the drawing and room filling degrees of over 60% - compared to approx. 52% when using unclassified pebbles.
Fig. 2 zeigt i.V.m. Tabelle 2 in ebenfalls schematischer Darstellung die Ablagerung der Pellets aus einem nach Alternative 2 aus drei abgestimmten Größenklassen gebildeten Haufwerks. In diesem Falle werden die Pellets 3 mit dem Durchmesser d[tief]1 von den Pellets 4 mit dem Durchmesser d[tief]2 in einer solchen Lage "gestützt", dass die Kugeln lageweise senkrecht übereinander liegen. Die Kugeln 5 mit dem Durchmesser d[tief]3 verfüllen die danach noch verbleibenden Zwischen- räume. Tabelle 3 zeigt, dass bei einer derartigen Sortierung theoretisch eine Raumverfüllung von 56,46% erzielt wird. Versuche haben überraschenderweise ergeben, dass die Ablagerung des derart sortierten Haufwerks tatsächlich dem dargestellten Schema folgt und Raumverfüllungsgrade von um 55% erzielt werden. Es hat sich überraschenderweise weiterhin gezeigt, dass die angegebenen Ergebnisse auch mit derart gemischt sortierten Haufwerken erzielt werden, dass sie sich partiell gruppenweise zu Mischungen der angegebenen Verhältnisse ergänzen. Eine derartige Mischung ergibt sich etwa aus dem nachfolgend wiedergegebenen.Fig. 2 shows, in conjunction with Table 2, also a schematic representation of the deposition of the pellets from a pile formed according to alternative 2 from three coordinated size classes. In this case, the pellets 3 with the diameter d [deep] 1 are "supported" by the pellets 4 with the diameter d [deep] 2 in such a position that the spheres lie vertically one above the other in layers. The balls 5 with the diameter d [deep] 3 fill the remaining intermediate rooms. Table 3 shows that with such a sorting, a space filling of 56.46% is theoretically achieved. Tests have surprisingly shown that the deposition of the heap sorted in this way actually follows the scheme shown and degrees of space filling of around 55% are achieved. Surprisingly, it has also been shown that the results given are also achieved with heaps of mixed sorting in such a way that they partially add up in groups to form mixtures of the given ratios. Such a mixture results from what follows, for example.
Beispiel 1example 1
Es werden in einen Pelletisierpflugscharmischer mit einem Trommeldurchmesser von 630 mm über eine Wiegevorrichtung 140 kg Zement (frische Masse) und 10 kg Trockenbetonit eingefüllt und ca. 5 Minuten gemischt, worauf bei einer Drehzahl des horizontalen Pflugsscharmischelementes von n = 52 und des Messerkopfes von n = 1.500 bei einer Temperatur von ca. 30° C in einem Zeitraum von 3 bis 5 Minuten 35,0 kg einer wässrigen konzentrierten Schad- oder Giftstoffe enthaltenden Lösung eingesprüht wird. Durch intensive Kühlung wird die Temperatur auf ca. 30° C gehalten. Nach ca. 20 Minuten Arbeit, gerechnet vom Anfang der Einspritzzeit der Lösung wird der Mischbetrieb beendet, worauf der Inhalt des Mischers während 10 bis 15 Minuten mit Frischluft bespült wird.140 kg of cement (fresh mass) and 10 kg of dry concrete are poured into a pelletizing ploughshare mixer with a drum diameter of 630 mm via a weighing device and mixed for about 5 minutes, whereupon at a speed of the horizontal plowshare mixing element of n = 52 and the cutter head of n = 1,500 is sprayed in at a temperature of about 30 ° C in a period of 3 to 5 minutes, 35.0 kg of an aqueous solution containing concentrated pollutants or toxins. The temperature is kept at approx. 30 ° C. by intensive cooling. After about 20 minutes of work, calculated from the beginning of the injection time of the solution, the mixing operation is ended, whereupon the contents of the mixer are flushed with fresh air for 10 to 15 minutes.
Bei eingeschaltetem horizontalem Mischelement werden die Pellets auf ein Transportband gebracht, wo die Pelletmasse vor dem Absieben 20 Minuten lang auf Raumtemperatur abkühlt.With the horizontal mixing element switched on, the pellets are brought onto a conveyor belt, where the pellet mass cools down to room temperature for 20 minutes before sieving.
Die Siebanalyse (nach der Absiebung von Über- und Unterkorn) bei einem spezifikationsgerechten Größtkorn von 5mm gab am Prüfsieb folgende Korngruppen von kugeligen Pellets (Korngruppen sind Korngrößen zwischen nächstliegenden Prüfsieben)The sieve analysis (after the oversized and undersized grains had been screened off) with a maximum grain size of 5mm in accordance with the specifications gave the following grain groups of spherical pellets on the test sieve (grain groups are grain sizes between the closest test sieves)
- Korngruppe 4,5 mm 100 kg- Grit group 4.5 mm 100 kg
- Korngruppe 2,5 mm 100 kg- grain group 2.5 mm 100 kg
- Korngruppe 1,25 mm 100,6 kg- Grit group 1.25 mm 100.6 kg
- Korngruppe 0,625 mm 100,6 kg- Grain group 0.625 mm 100.6 kg
- Korngruppe 0,300 mm 0,6 kg- Grain group 0.300 mm 0.6 kg
- Korngruppe 0,150 mm 0,6 kg- Grain group 0.150 mm 0.6 kg
Von den vorstehend aufgeführten Korngrößenklassen verfüllen sich ideal 100 kg der Korngruppe 5,0 mm mit 0,6 kg der Korngruppe 1,25 die restlichen 100 kg der Gruppe 1,25 mm mit der Korngruppe 0,300 mm. Es verfüllen sich weiterhin ideal die Korngruppe 2,5 mm mit 0,6 kg der Korngruppe 0,625 mm, bei der letzten Korngruppe bleiben 100 kg, die sich wiederum mit der Korngruppe 0,150 mm ideal verfüllen.Of the grain size classes listed above, ideally 100 kg of the 5.0 mm grain group fill with 0.6 kg of the 1.25 grain group, the remaining 100 kg of the 1.25 mm group with the 0.300 mm grain group. The grain group 2.5 mm is still ideally filled with 0.6 kg of the grain group 0.625 mm, the last grain group remains 100 kg, which in turn is ideally filled with the grain group 0.150 mm.
Das erzielte Kornspektrum erfüllt somit die Bedingungen für eine optimale Raumverfüllung im Sinne des in Fig. 1 wiedergegebenen Ablagerungsbildes, bei dem die größeren Pellets 1 jeweils in der Lücke zwischen vier Pellets 2 der darunterliegenden Schicht aufliegen und Pellets 3 der kleineren Klassierung jeweils den zwischen drei großen Pellets gebildeten Raum ausfüllen. Der festgestellte Wert für das Porenvolumen beträgt bei dem angegebenen Beispiel 42,8%, was einer Raumfüllung von 57,2% entspricht. Der theore- tisch mögliche Maximalwert läge bei 60,85 %. Die Raumverfüllung einer durch Wände abgegrenzten Füllung oder einer Suspension erfolgt durch schonendes Mischen in der Herstellungsstufe oder bei der Verfüllung in einem Zeitraum von 10 bis 15 Minuten bei einer über die ganze Masse verbreiteten Umlaufgeschwindigkeit des Mischelementes von zwischen 0,120 m/sec und 0,180 m/sec, vorzugsweise 0,165 m/sec bei der Suspension unter Luftausschluß, d. h. unter Vacuum von mindestens 0,6 atü bei Zimmertemperatur. Die so erhaltenen Verfüllmengen oder Suspensionen weisen, ohne mechanische Gewaltanwendung, keine Entmischung und sehr stabile Füllgrade auf, die wenigstens 7,8% bis zu 16,4% über den mit kugeligen Pellets gleichen Durchmessers oder aber nichtkugeligen (dreidimensionalen) Granulaten erzielten Werten liegen.The obtained grain spectrum thus fulfills the conditions for optimal space filling in the sense of the deposition picture shown in Fig. 1, in which the larger pellets 1 each lie in the gap between four pellets 2 of the underlying layer and pellets 3 of the smaller classification each lie between the three large ones Fill in the space formed by pellets. The determined value for the pore volume is 42.8% in the example given, which corresponds to a space filling of 57.2%. The theoretical table possible maximum value would be 60.85%. A filling or a suspension delimited by walls is filled in by gentle mixing in the production stage or during filling in a period of 10 to 15 minutes with a circulation speed of the mixing element of between 0.120 m / sec and 0.180 m / sec spread over the entire mass , preferably 0.165 m / sec for the suspension in the absence of air, d. H. under a vacuum of at least 0.6 atmospheres at room temperature. The filling quantities or suspensions obtained in this way, without the use of mechanical force, show no segregation and very stable degrees of filling, which are at least 7.8% to 16.4% above the values achieved with spherical pellets of the same diameter or non-spherical (three-dimensional) granules.
Eine ausreichend gute Raumverfüllung wird auch bei Arbeiten auf ein der Fig. 2 entsprechendes Korngrößenspektrum mit Pellets dreier Größenklassen erreicht, von denen die Pellets 4 der mittleren Klassierung einen Durchmesser von 35% bis 45%, vorzugsweise 41,5% und die Pellets 5 der kleineren Klassierung einen Durchmesser von 6% bis 10%, vorzugsweise 8,5% des Durchmessers der Pellets 6 der größten Klassierung aufweisen. Hierbei wird von einem Ablagerungsschema ausgegangen, bei dem sich die mittleren Pellets 4 in den Zwischenraum zwischen vier Pellets der großen Klassierung ablagern und diese dadurch in eine Lage zwingen, in der die Verbindungslinien 7 zwischen ihren Mittelpunkten auf einer Gerade liegen, während die Pellets der kleinen Klassierung die verbliebenen Räume zwischen den großen und mittleren Pellets füllen. Der rechnerisch maximale Raumverfüllungsgrad beträgt in diesem Falle 56,46%.A sufficiently good space filling is also achieved when working on a grain size spectrum corresponding to FIG. 2 with pellets of three size classes, of which the pellets 4 of the middle classification have a diameter of 35% to 45%, preferably 41.5% and the pellets 5 of the smaller ones Classification have a diameter of 6% to 10%, preferably 8.5% of the diameter of the pellets 6 of the largest classification. This is based on a deposition scheme in which the middle pellets 4 are deposited in the space between four pellets of the large classification and thus force them into a position in which the connecting lines 7 between their centers lie on a straight line, while the pellets of the small Classification fill the remaining spaces between the large and medium pellets. The arithmetically maximum degree of space filling is in this case 56.46%.
Durch Erhöhen der Umlaufgeschwindigkeit des Pflugscharmischelementes bei im übrigen unveränderten Betriebsbedingungen ergeben sich größere Pellets.Increasing the speed of rotation of the ploughshare mixing element with otherwise unchanged operating conditions results in larger pellets.
Danach wird die Innenwand des Pelletisiergerätes mit Pellets eine Korngröße von
1 mm gestrahlt zwecks Reinigung der Wände vom Wandansatz. Der Wandansatz und die Reinigungspellets werden als Einsatzmaterial verwendet und zu spezifikationsgerechten Pellets verarbeitet.1 mm blasted to clean the walls from the wall attachment. The wall attachment and the cleaning pellets are used as input material and processed into pellets that meet the specifications.
Die auf diese Weise gewonnenen Pellets können nunmehr in der beschriebenen Weise in einer Zementschlemme suspendiert und in dieser Form mittels Rohrleitung zur Ablagerungsstelle gebracht werden.The pellets obtained in this way can now be suspended in a cement slurry in the manner described and brought to the deposition site in this form by means of a pipeline.
Beispiel 2Example 2
Es werden in einem Pelletisierpflugscharmischer mit einem Trommeldurchmesser von 630 mm über eine Wiegevorrichtung 100 kg Branntkalk eingeführt und mit 25 kg Wasser unter starker Wärmeentwicklung abgelöscht oder aber trockenes Kalziumhydroxid von der Aretylenherstellung aus Karbid in einer Menge von 1,5 kg wird in dem Pelletisiermischer vorgelegt. Man gibt nun in den Mischer 200 kg Flugasche, Flugstaub oder 150 kg Abfallsand oder aber 150 kg Stäube aus Sinteranlagen.100 kg of quicklime are introduced into a pelletizing plowshare mixer with a drum diameter of 630 mm via a weighing device and extinguished with 25 kg of water under intense heat, or dry calcium hydroxide from aretylene production from carbide in an amount of 1.5 kg is placed in the pelletizing mixer. You now put 200 kg of fly ash, fly ash or 150 kg of waste sand or 150 kg of dust from sintering plants into the mixer.
Nun gibt man nach dem Beispiel 2 ca. 30,0 kg Wasser und verarbeitet die Mischung zu Pellets.Now, according to example 2, about 30.0 kg of water are added and the mixture is processed into pellets.
Die Resultate sind genau nach dem Beispiel 1, nur der Überkornanteil betrug 1,1 Gew.-% und der Unterkornanteil 1,85 Gew.-%.The results are exactly as in Example 1, only the oversize fraction was 1.1% by weight and the undersize fraction was 1.85% by weight.
Beispiel 3Example 3
Es werden in einem Pelletisierpflugscharmischer mit einem Trommeldurchmesser von 630 mm über eine Schneckendosiereinrichtung 70 kg Zement, 105 kg Flugasche und 10 kg Bentonit eingeführt. Nach intensiver Mischung werden unter Kühlung nunmehr portionsweise 20 kg Wasser zugegeben und die Mischung entsprechend Beispiel 2 zu Pellets verarbeitet.70 kg of cement, 105 kg of fly ash and 10 kg of bentonite are introduced into a pelletizing plowshare mixer with a drum diameter of 630 mm via a screw metering device. After intensive mixing, 20 kg of water are then added in portions with cooling and the mixture is processed into pellets according to Example 2.
Auch hier sind die Resultate genau nach dem Beispiel 1 und 2. Der Überkornanteil beträgt 0,45 Gew.-% und der Unterkornanteil 2,15 Gew.-%.Here, too, the results are exactly as in Examples 1 and 2. The oversize fraction is 0.45% by weight and the undersize fraction is 2.15% by weight.
Mit demselben Ergebnis können ebenfalls andersgeartete pulverförmige Abfallmaterialien, etwa Abfallsand, Sinterstäube oder dgl. aufbereitet werden, wozu beispielsweise in dem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf die folgenden Mischungen hergestellt werden können.With the same result, different types of pulverulent waste materials, such as waste sand, sintered dust or the like, can also be processed, for which purpose the following mixtures can be produced, for example, in the process sequence described above.
A: Zement 80 kg B: Zement 55 kgA: cement 80 kg B: cement 55 kg
Abfallsand 160 kg Sinterstaub 200 kgWaste sand 160 kg sintered dust 200 kg
Bentonit 10 kg Bentonit 12 kgBentonite 10 kg Bentonite 12 kg
Wasser 37 kg Wasser 40 kgWater 37 kg water 40 kg
_____________________ ___________________________________________ ______________________
287 kg 307 kg287 kg 307 kg
Tabelle 3: FüllungsgradeTable 3: Degree of filling
Bemerkungen/ a) Werte aufgerundetComments / a) Values rounded up
b) Mit Index aufgeführten Daten betreffen Alternative 1, ohneb) Data listed with index relate to alternative 1, without
Index Alternative 2Index alternative 2
Tabelle 1: Korngröße (Mikrometer) Alt. 1Table 1: Grain size (micrometers) Alt. 1
d'1 d'2d'1 d'2
__________________________________________________
500 110500 110
250 55250 55
------------------------------------------------------------------------------------
150 33,0150 33.0
120 26,4120 26.4
100 22,0100 22.0
80 17,680 17.6
60 13,260 13.2
40 8,840 8.8
20 4,420 4.4
__________________________________________________
Tabelle 2: Korngröße (Mikrometer) Alt. 2Table 2: Grain size (micrometers) alt. 2
d1 d2 d3d1 d2 d3
________________________________________________________________________
500 207,1 42,9500 207.1 42.9
250 103,55 21,45250 103.55 21.45
--------------------------------------------------------------------------------------
150 (=0,150 mm) 62,13 12,87150 (= 0.150 mm) 62.13 12.87
120 49,70 10,30120 49.70 10.30
100 41,42 8,58100 41.42 8.58
80 33,14 6,8680 33.14 6.86
60 24,85 5,1560 24.85 5.15
40 16,57 3,4340 16.57 3.43
20 8,28 1,7220 8.28 1.72
________________________________________________________________________
LeerseiteBlank page
Claims (19)
<NichtLesbar>
der größten Klassierung sowie einen Anteil von 0,2 bis 1,2%, vorzugsweise 0,4 Gew.-% aufweisen.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pellets are produced in three coordinated size classifications such that the pellets (4) of the middle class (4) have a diameter of 35 to 45%, preferably 41.5 % and a proportion of 5.5 to 7.5%, preferably 6.8% by weight, and the pellets (5) of the small classification have a diameter of 6 to 10%, preferably 8.5% of the diameter of the pellets
<notreadable>
of the largest classification and a proportion of 0.2 to 1.2%, preferably 0.4% by weight.
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