DE3632661A1 - Verfahren zur aufbereitung von kontaminiertem schlick und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von kontaminiertem Schlick, auch in Form schlammartiger Stoffe, insbesondere mit Schwermetallbelastung.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Durch­ führung dieses Verfahrens.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens hat vorzugsweise eine Aufbereitungsanlage, beispielsweise nach der DE-OS 34 44 329, für kontaminierten Schlick, enthaltend wenigstens einen Hydrozyklon und einen Aufstromklassierer und ferner Pumpen und Funktionsleitungen.

Aus dem Artikel "Zur Aggregatbildung in Mineralschlämmen als Entwässerungsvorstufe" in der Zeitschrift "Aufbereitungs- Technik" - Nr. 4/1969, S. 189-196, ist bekannt, Mineral­ schlämme, die durch die Bezeichnung ′Schlick′ erfaßt werden, auch mit Eisenteilchen zu impfen, so daß damit zur Ausfällung der Schadstoffe aus Schlamm oder Schlick magnetisierbare Eisenerzpartikel eingeführt werden.

An sich befaßt sich diese Literaturstelle mit der magneti­ schen Flockung von Feststoffen mit magnetisch induzierba­ ren Eisenverbindungen. Dabei stellt sich der Agglomerations­ vorgang ein, wenn die Trübe das von einem Elektro- oder Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld durchströmt. Die mag­ netisch leitenden Partikel bilden bei ihrer Induzierung selbst kleinste Magnete, deren ungleichnamige Pole sich anziehen und somit größere Aggregate bilden, deren wirksa­ me Masse in einem gewissen Verhältnis zur Einwirkzeit des Feldes steht.

Für Schlämme mit geringem Gehalt an Eisenverbindungen ist dabei bereits vorgeschlagen, die Suspension derselben in Natronlauge mit FeII-Ionen zu impfen. Hierbei sind Zweifel ausgesprochen, ob dieses Verfahren immer möglich sei. Es wird aber eingeräumt, daß sich auch Tonschiefer- und Stein­ kohlenschlämme mit ca. 40 g/l Feststoffgehalt durch magne­ tische Feldeinwirkung zur Koagulierung anregen lassen. Hierbei handelt es sich um eine andere Anwendung. Es wird aber unter dem Stichwort "elektrische Flockung" eingeräumt: Das Anlegen einer elektrischen Ladung an ein disperses System der in Rede stehenden Art dürfte wohl den stärksten Eingriff unter allen bisher beschriebenen Methoden dar­ stellen. Die magnetische Flockung bildet lediglich einen Agglomerationsvorgang.

Gerade auch im Zusammenhang mit einem Aufbereitungsverfah­ ren nach der DE-OS 34 44 329 kann davon ausgegangen werden, daß an sich Schlick oder in diesem Zusammenhang auch Schläm­ me aus Abwässern so behandelt werden, daß bereits ein Kon­ zentrat entsteht, welchem weitestgehend die Flüssigkeit entzogen ist und das gegebenenfalls auch noch im feuchten Zustand eine Masse bildet, der Schadstoffe, insbesondere Schwermetalle, anhaften. Diese Masse kann nach derzeitigen Gesichtspunkten nicht weiter bearbeitet werden; sie ist deponiefähig und wird abgelagert. Diese Gesichtspunkte treffen auch für sogenannten Hafenschlick zu.

Es sind bereits zahlreiche Versuche unternommen worden, Schadstoffe durch Müllverbrennungsanlagen aufzuschließen bzw. zu neutralisieren oder zu vernichten. Diese Versuche haben für viele Schadstoffe nicht ausgereicht, weil keine genügend hohen Temperaturen erreicht werden konnten, immer unter der Voraussetzung, daß bei normalem Abfall überhaupt solche Temperaturen ausreichen würden. Das Temperatur­ problem ist außerordentlich gravierend, weil es für die Schadstoffneutralisierung oder -vernichtung maßgeblich ist.

Alle Versuche, insbesondere Hafenschlick in einen nicht nur für eine Schadstoffdeponie ausreichenden Zustand zu ver­ setzen, sondern ihn so aufzuschließen, daß die Restbestand­ teile unbedenklich schadstoff-frei oder mit geringem, zur Verwendung zulässigem, insbesondere auch neutralisiertem Schadstoffanteil verwendbar sind, sind bisher fehlgeschla­ gen. Das Deponieproblem überläuft aber die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Beseitigung des kontaminierten Schlicks.

Zur Ausfällung von Feinstschlämmen ist es im Klärwerkbe­ trieb bekannt, Polyelektrolythe einzusetzen, und zwar ins­ besondere mit chemischen Stoffen. Eine chemische Einwirkung wird aber für nachteilig gehalten, weil chemische Prozesse Folgewirkungen haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs an­ gegebene Verfahren und auch die zur Durchführung desselben vorgesehene Anlage dahingehend zu verbessern, daß der kon­ taminierte Schlick durch eine besondere Behandlung gereinigt und dann so mit Temperaturen weiterverarbeitet werden kann, daß ausgefällte Bestandteile ausgeschieden oder aufbereitet werden, ohne daß Verluststoffe auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlick durch Wasserzugabe in eine Schlick-Suspension ge­ bracht und dieser Schlick-Suspension Eisenerzpartikel zu­ geführt werden, die eine Ausfällung herbeiführen, wobei die schadstoffbelasteten Teile ausgetragen werden und das so entstandene ausgetragene Gemisch mit den Eisenerzpar­ tikeln einem Verhüttungsverfahren im Hochofen zugeführt wird, in welchem die Erze zurückgewonnen und die Schad­ stoffe durch eine entstehende Hitze wenigstens neutrali­ siert werden.

Für die Verhüttung in einem Hochofen ist es bekannt, daß oben die Zugaben eingeführt und Gichtgase abgenommen wer­ den, wobei im unteren Bereich einerseits Schlacke und an­ dererseits Roheisen abgeführt werden. Die Gichtgase können gegebenenfalls nach Reinigung weiter ausgenutzt werden.

Im entscheidenden Verarbeitungsbereich werden Temperaturen in der Größenordnung von 1600°C. erzeugt. Dieses gilt z.B. oberhalb des Windeintrittes der Hochofenfüllung. Auch in anderen Bereichen herrschen noch Temperaturen in erheb­ lichen Größenordnungen von etwa 1400°C bis 1200°C.

Durch die Verhüttung der Eisenerzpartikel wird in überra­ schender Weise eine Schlickverhüttung geschaffen, der eine Schlammvererzung durch Zusatz der Eisenerzpartikel voraus­ geht. Eine solche Schlammvererzung schafft ein völlig neues Verfahren, in welchem dann allenfalls Schlacke mit geringen Schadstoffanteilen, soweit sie überhaupt nicht aufgeschlos­ sen sind, zur Wiederverwendung, z.B. als Baustoffe, ver­ bleibt. Dabei wird auch festgestellt, daß die bei einer Ver­ hüttung im Hochofen anfallenden Gichtgase schon aufgrund der Temperaturen in der Größenordnung von 1600°C an der Schmelze weitestgehend schadstoff-frei sind. Vor allem wird aber bei diesem Verfahren und auch in der angesprochenen An­ lage der zur Ausfällung eingesetzte Zusatzstoff in Form von Erzpartikeln zurückgewonnen.

Die für das Verfahren und die Anlage zusätzliche Einfüh­ rung oder Einführungsvorrichtung zur Zuführung von Eisen­ erzpartikeln ist daher ein Merkmal.

Nur eine Zuführung von kleinen kantigen Partikeln, evtl. von Eisenerz, nur als Ausfällmittel ist insofern anders zu be­ urteilen, als dann diese Ausfällmittel verloren sind und daher nur in bemessener Menge zugegeben werden. Die kan­ tigen Konturen nehmen insbesondere bei einer Korngröße in der Größenordnung von < 50 µm Schadstoffe auf, d.h. diese verlagern sich von den mineralischen Bestandteilen auf die kantigen, insbesondere Eisenerzpartikel. Die Größenordnung ist ein vorteilhaftes Merkmal. Die in diesem Zusammenhang vorgesehene Ausfällung führt aber zu keinem befriedigenden Ergebnis, weil eine Masse von Eisenerzpartikeln mit Schad­ stoffen und auch begleitenden mineralischen Bestandteilen verbleibt. Wenn daher mit Eisenerzen Ausfällungen erfolgen sollen, müssen sehr große Fällungsbecken eingesetzt werden. Auch dann wird aber der anfallende Schlamm deponiert, weil seine weitere Verarbeitung bisher nicht für möglich gehal­ ten wird.

Dieses gilt auch im Zusammenhang mit bekannten Müllverbren­ nungsanlagen, deren Wärmeentwicklung beschränkt ist, zu­ mal Schlamm keinen in solchen Anlagen einsetzbaren wärme­ steigernden Brennstoff darstellt.

Auch unter Einsatz von Eisenerzpartikeln war daher die Aufbereitung des Schlicks problematisch, weil selbst un­ ter Verwendung von Eisenerz ein ausgefällter Schlammanteil in langer Zeit, und zwar in der Größenordnung über ein Jahr, entwässert werden mußte. Dieses setzt bei ständig anfallen­ dem kontaminiertem Schlick großflächige Deponien voraus, die nicht immer zur Verfügung stehen.

Durch die erfindungsgemäße Schlamm- bzw. Schlickverhüttung ist es leicht möglich, daß vorteilhaft Eisenerzpartikel in einer Raummenge über ein Drittel der Raummenge des Schlicks zugesetzt werden. Auch hierin liegt nur eine untere Grenze, die einbezieht, daß zweckmäßig Eisenerzpartikel in der Größenordnung der fünffachen Raummenge bezüglich des Schlicks zugesetzt werden. Größere Mengen werden einbezogen. Dieses ergibt sich aus dem überraschenden Merkmal des Ver­ fahrens, daß eine an sich bekannte Verhüttung im Hochofen mit den dafür an sich bekannten Zusätzen und Eigenschaften vorgenommen wird, wobei der zu verhüttende Erzanteil maßgeb­ lich ist, aber aufgrund seines vorhergehenden Zusatzes zum kontaminierten Schlick diesen mitnimmt und bei der Verhüt­ tung die Schadstoffe vernichtet werden.

Hinsichtlich der angegebenen Mengen kann auch davon ausge­ gangen werden, daß auf eine bestimmte Korngröße partiku­ liertes Eisenerz mit verunreinigtem Schlick oder Schlamm in relativ geringen Mengen versehen und der Verhüttung zu­ geführt wird.

Insofern wird das Problem gelöst, eine vorher nicht für er­ zielbar gehaltene Temperatur zur Schadstoffvernichtung da­ durch zu erreichen, daß eine Weiterverarbeitung der Zusatz­ stoffe in bekannter Weise, d.h. durch Verhüttung, erfolgt und dabei auch diese Zusatzstoffe in ihren wesentlichen Materialien für eine Weiterverarbeitung gewonnen werden. Selbst verbleibende Rückstände an den Schlacken sind im Zusammenhang mit einem Hochofen so gering von Schadstoffen durchsetzt, daß ihre Weiterverwendung als Baustoff ohne weiteres möglich ist.

Vorteilhaft wird durch die Wasserzugabe eine Suspension mit einem Feststoffanteil in der Größenordnung von 10-18, vorteilhaft 12-18 Volumenprozent, eingestellt. Die Wasser­ zugabe erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, so daß dadurch ein zusätzlicher Wascheffekt entsteht. Dieses auch als Transportwasser zu bezeichnende Medium fließt anschließend ab.

Vorteilhaft wird eine praktisch verlustfreie Vernichtung der Schadstoffe erreicht, und zwar ohne Notwendigkeit einer Deponierung eines Restbestandteils.

Hierbei ist davon auszugehen, daß sich der überwiegende Schadstoffanteil in Schlämmen im Feinstbereich mit hohem Organikanteil, und zwar in einer Größenordnung unter « 50 µm befindet. Dieser Schadstoffanteil kann durch die Schlamm­ vererzung günstig ausgeschieden und verarbeitet werden.

Das Verfahren wird in einer besonderen Ausgestaltung weiter dadurch verbessert, daß die Masse des Schlicks mit den an die Eisenerzpartikel angelagerten Schadstoffen durch ein magnetisches Feld geführt wird, in welchem die magneti­ sierbaren Eisenerzpartikel mit den Schadstoffen heraus­ gezogen werden. Dadurch wird die Ausfällung aus den minera­ lischen Bestandteilen maßgeblich verbessert. Hierbei liegt ein besonderes Merkmal darin, daß die mit den Eisenerz­ partikeln versetzte Schlickmasse einem magnetischen Feld in einem laminaren Fließbett ausgesetzt wird. Allenfalls verbleibt die Notwendigkeit einer Reinigung. Dabei wird für die Anlage als vorteilhafte Ausführungsform vorgesehen, daß mindestens zwei laminare Fließbetten für die Schlick­ massen vorgesehen und durch eine einstellbare Schleuse ins­ besondere an einen Durchgang für die Schlickmasse wechsel­ weise anschließbar sind. Hierdurch ist es möglich, einen jeweils ausgeschalteten Zweig mit einem Fließbett von mag­ netisch ausgefällten Massen zu reinigen.

In einer anderen zweckmäßigen Ausführung ist die das mag­ netische Feld herstellende Magnetanordnung bandförmig und umlaufend im Sinne der Fließrichtung ausgebildet und so angeordnet, daß im Zusammenhang mit eingebauten Ein- und Ausgangs-Stauvorrichtungen die ausgefällten Massen fort­ laufend abtransportierbar sind.

Im Zusammenhang mit einer umlaufenden Ausführung wird beispielsweise auf die DE-OS 33 13 997 verwiesen.

Die Ein- und Ausgangs-Stauvorrichtungen sind praktisch nachgiebig gelagerte Sperren, durch welche fest an die Mag­ netanordnung gebundenes Material mitgezogen wird, während locker darauf befindliches anderes Material in einem Fließ­ bett weitergeführt wird. Dazu ist zweckmäßig auch ein ent­ gegen der Fließrichtung in Höhe der Sperren in das Material einstechendes Abscheidungsmesser vorgesehen, das in seiner Neigung und Höhenlage einstellbar ist und dafür sorgt, daß die mit den Magnetpartikeln vererzte Masse mit der Magnet­ anordnung ausgetragen wird, während der Rest des Schlickes im Fließbett weiterläuft. Vorteilhaft befindet sich daher diese Magnetanordnung am Boden einer Grube des Fließbettes.

Hierin liegen spezielle Ausgestaltungen der erfindungsge­ mäßen Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Wesentlich für die Anlage ist aber, daß sie zusätzlich zu obigen Merkmalen eine Einführungsvorrichtung zur Zuführung von Eisenerzpartikeln und wenigstens einen Hochofen hat und eine Transportanordnung zwischen der Aufbereitungsanlage und dem Hochofen vorgesehen ist. Für das Verfahren wird, be­ sonders unter obigen Gesichtspunkten, einbezogen, daß die Eisenerzpartikel mit den Schadstoffen im Verhüttungsverfah­ ren Temperaturen über 1600°C ausgesetzt werden. Dieses wird für wesentlich gehalten, weil hier ein Temperaturbe­ reich erreicht wird, in dem praktisch alle Schadstoffe auf­ brechen oder neutralisiert werden.

Falls Schwermetalle in irgendeiner Verbindung diesem Vor­ gang widerstehen, werden sie aber in der Aufschmelzung höchsten Temperaturen ausgesetzt, so daß sie wenigstens neutralisiert und so in feiner Verteilung mit der Schlacke dem Hochofen entnommen werden, zumal die Schwermetalle schwerer als das Erz sind.

Überraschend ergibt sich daher ein Verfahren und eine An­ lage, welche für eine Schlickaufbereitung einerseits bisher nicht für möglich gehaltene Temperaturen erreichen und andererseits mit physikalischen, d.h. nicht chemisch wir­ kenden Zusatzstoffen, arbeiten, die nicht verloren sind, sondern in ihrer normalen Verarbeitung die verunreinigen­ den Schlicke durch Einspeisung in eine Schlickaufbereitungs­ anlage zu ihrer Vernichtung oder Neutralisierung mitnehmen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Aufbereitung von kontaminiertem Schlick, auch in Form schlammartiger Stoffe, insbesondere mit Schwermetallbelastung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlick durch Wasserzugabe in eine Schlick-Suspension gebracht und dieser Schlick-Suspension Eisenerzpartikel zugeführt werden, die eine Ausfällung herbeiführen, wo­ bei die schadstoffbelasteten Teile ausgetragen werden und das so entstandene ausgetragene Gemisch mit den Ei­ senerzpartikeln einem Verhüttungsverfahren im Hochofen zugeführt wird, in welchem die Erze zurückgewonnen und die Schadstoffe durch eine entstehende Hitze wenigstens neutralisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenerzpartikel in einer Raummenge über ein Drittel der Raummenge des Schlicks zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenerzpartikel in der Größenordnung der fünffachen Raummenge bezüglich des Schlicks zugesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Wasserzugabe eine Suspen­ sion mit einem Feststoffanteil in der Größenordnung von 10-18, vorteilhaft 12-18 Volumenprozent, einge­ stellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Masse des Schlicks mit den an die Eisenerzpartikel angelagerten Schadstoffen durch ein magnetisches Feld geführt wird, in welchem die magne­ tisierbaren Eisenerzpartikel mit den Schadstoffen herausgezogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Eisenerzpartikeln versetzte Schlickmasse einem magnetischem Feld in einem laminaren Fließbett ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenerzpartikel mit den Schad­ stoffen im Verhüttungsverfahren Temperaturen über 1600°C ausgesetzt werden.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Aufbereitungsanlage für kontaminierten Schlick, enthaltend wenigstens einen Hydrozyklon und einen Aufstromklassierer und ferner Pumpen und Funktionsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Einführungsvorrichtung zur Zufüh­ rung von Eisenerzpartikeln und wenigstens einen Hochofen hat und eine Transportanordnung zwischen der Aufberei­ tungsanlage und dem Hochofen vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei laminare Fließbetten für die Schlick­ massen vorgesehen und durch eine einstellbare Schleuse insbesondere an einen Durchgang für die Schlickmasse wechselweise anschließbar sind und daß an den Fließbet­ ten eine Magnetanordnung vorgesehen ist.

10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ei­ ne das magnetische Feld herstellende Magnetanordnung bandförmig und umlaufend im Sinne der Fließrichtung aus­ gebildet und so angeordnet ist, daß im Zusammenhang mit­ eingebauten Ein- und Ausgangs-Stauvorrichtungen die aus­ gefällten Massen fortlaufend abtransportierbar sind.