DE3632661C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von kon­ taminiertem Schlick, auch in Form schlammartiger Stoffe, ins­ besondere mit Schwermetallbelastung.

Fener 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 Pum­ pen und Funktionsleitungen.

Aus dem Artikel "Zur Aggregatbildung in Mineralschlämmen als Entwässerungsvorstufe" in der Zeitschrift "Aufbereitungs- Technik" - Nr. 4/1969, S. 189-196, ist bekannt, Mineralschlämme, 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 ma­ gnetisch 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 Fe II-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 einen 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 gerei­ nigt und dann so mit Temperaturen weiterverarbeitet werden kann, daß ausgefällte Bestandteile ausgeschieden oder auf­ bereitet werden, ohne das 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 Anlagerung und Ausfällung der Schadstoffe herbeiführen und das so entstandene Gemisch aus Eisenerzpartikeln und Schadstoffen ausgetragen und ei­ nem Verhüttungsverfahren im Hochofe zugeführt wird, in welchem die Erze erschmolzen und die Schadstoffe durch die entstehende Hitze unschädlich gemacht 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 angeordneten An­ lage der zur Ausfällung eingesetzten Zusatzstoff in Form von Erzpartikeln als Roheisen zurückgewonnen.

Nur eine Zuführung von kleinen kantigen Partikeln, evtl. von Eisenerz, nur als Ausfällmittel ist insofern anders zu beurteilen, als dann diese Ausfällmittel verloren sind und daher nur in bemessener Menge zugegeben werden. Die kan­ tigen Konturen nehmen Schadstoffe auf, d. h. diese verlagern sich von den mineralischen Bestandteilen auf die kantigen, insbesondere Eisenerzpartikel. 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 verbleiben. Wenn daher mit Eisenerzen Ausfällungen erfolgen sollen, müssen sehr große Fällungsbecken eingesetzt werden.

Auch dann muß aber der anfallende Schlamm deponiert wer­ den, weil seine weitere Verarbeitung bisher nicht möglich ist.

Dieses gilt auch im Zusammenhang mit bekannten Müllver­ brennungsanlagen, deren Wärmeentwicklung beschränkt ist, zumal Schlamm keinen in solchen Anlagen einsetzbaren wär­ mesteigernden Brennstoff darstellt.

Auch unter Einsatz von Eisenerzpartikeln war daher die Aufbereitung des Schlicks problematisch, weil selbst unter 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 den kontaminiertem Schlick großflächige Deponien voraus, die nicht immer zur Verfügung stehen.

In der erfindungsgemäßen Schlamm- bzw. Schlickverhüttung wird bevorzugt, daß Eisenerzpartikel in einer Raummenge über ein Drittel der Raummenge des Schlicks zugesetzt werden. Hierin liegt in einer vorteilhaften Ausgestaltung nur eine untere Grenze, die einbezieht, daß zweckmäßig Eisenerzpartikel in der Größenordnung der fünffachen Raum­ menge bezüglich des Schlicks zugesetzt werden. Größere Mengen werden einbezogen. Dieses ergibt sich aus dem über­ raschenden Merkmal des Verfahrens, daß eine an sich be­ kannte Verhüttung im Hochofen mit den dafür an sich be­ kannten Zusätzen und Eigenschaften vorgenommen wird, wobei der zu verhüttende Erzanteil maßgeblich ist, aber aufgrund seines vorhergehenden Zusatzes zum kontaminierten Schlick diesen mitnimmt und bei der Verhüttung die Schadstoffe unschädlich gemacht werden.

Hinsichtlich der angegebenen Mengen kann auch davon ausge­ gangen werden, daß auf eine bestimmte Korngröße zerkleiner­ tes Eisenerz mit verunreinigtem Schlick oder Schlamm in relativ geringen Mengen versehen und der Verhüttung zuge­ führt wird.

Wenn oben von kantigen Eisenerzpartikeln die Rede ist, wer­ den zweckmäßig solche mit einer Korngröße in der Größenord­ nung von <50 µm verwendet. Dieses hat sich als günstig er­ wiesen.

Es wird das Problem gelöst, eine vorher nicht für erzielbar gehaltene Temperatur zur Unschädlichmachung der Schadstoffe dadurch zu erreichen, daß eine Weiterverarbeitung der Zu­ satzstoffe in bekannter Weise, d. h. durch Verhüttung, er­ folgt und dabei auch diese Zusatzstoffe in ihren wesentli­ chen Materialien für eine Weiterverarbeitung gewonnen wer­ den. Selbst verbleibende Rückstände an den Schlacken sind im Zusammenhang mit einem Hochofen so gering von Schadstof­ fen durchsetzt, daß ihre Weiterverwendung als Baustoff ohne weiteres möglich ist.

Bei den im Hochofen herrschenden Temperaturen werden alle organischen Bestandteile des Schlicks vollständig zersetzt und damit vernichtet. Die Schwermetalle gehen teils in die Schlacke, teils in das Roheisen, teils lagern sie sich un­ terhalb der Abstichzone des Hochofens in flüssiger Form ab und teils gehen sie in den Staub des Gichtgases. In der Schlacke und im Roheisen sind die Schwermetalle so sehr verdünnt, daß sie unschädlich und nicht störend sind.

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

Vorteilhaft werden somit die Schadstoffe praktisch verlust­ frei unschädlich gemacht, 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 magnetisier­ baren Eisenerzpartikel mit den Schadstoffen herausgezogen werden. Dadurch wird die Ausfällung aus den mineralischen Bestandteilen maßgeblich verbessert. Hierbei liegt ein be­ sonderes Merkmal darin, daß die mit den Eisenerzpartikeln versetzte Schlickmasse einem magnetischen Feld in einem la­ minaren Fließbett ausgesetzt wird. Allenfalls verbleibt die Notwendigkeit einer Reinigung. Das laminare Fließbett stört nicht den aufgeschlossenen Zustand der Masse.

In einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist eine Aufbereitungsanlage für kontaminierten Schlick mit Hilfe einer Einführungsvorrichtung zur Zuführung von Eisenerzpar­ tikeln in ein Eisenhüttenwerk mit wenigstens einem Hochofen integriert.

Hierdurch ergibt sich im Rahmen des geschilderten Verfah­ rens eine völlig neue Anlage mit Auswirkungen nicht nur im Bereich der Schlick- oder Schlammverwertung, sondern auch mit Einflüssen auf die Verhüttung von Eisenerzen.

In diesem Zusammenhang wird die Anlage nur beispielsweise in einer vorteilhaften Ausgestaltung auf die hydraulische Maschinen-Ausführung nach der oben erwähnten DE-OS 34 44 329 bezogen.

Die Anordnung eines oben erwähnten magnetischen Feldes kann in Form von Permanentmagneten oder mit Elektromagneten vor­ gesehen sein oder auch in Form einer Spule oder dergleichen, was jeweils für den Regelbedarf oder eine erforderliche An­ passung für einen Dauerbetrieb zweckmäßig bzw. günstig ist.

Dabei wird für die Anlage als vorteilhafte Ausführungsform vorgesehen, daß mindestens zwei laminare Fließbetten für die Schlickmassen vorgesehen und durch eine einstellbare Schleuse, insbesondere an einen Durchgang für die Schlick­ masse, wechselweise anschließbar sind. Hierdurch ist es möglich, einen jeweils ausgeschalteten Zweig mit einem Fließbett von magnetisch ausgefällten Massen zu reinigen.

In einer anderen zweckmäßigem Ausführung ist die das ma­ gnetische Feld herstellende Magnetanordnung bandförmig und umlaufend im Sinne der Fließrichtung ausgebildet und so an­ geordnet, daß im Zusammenhang mit eingebauten Ein- und Aus­ gangs-Stauvorrichtungen die ausgefällten Massen fortlaufend abtransportierbar sind.

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

Die Ein- und Ausgangs-Stauvorrichtungen sind praktisch nach­ giebig gelagerte Sperren, durch welche fest an die Magnetan­ ordnung gebundenes Material mitgezogen wird, während locker darauf befindliches anderes Material in einem Fließbett wei­ tergeführt wird. Dazu ist zweckmäßig auch ein entgegen der Fließrichtung in Höhe der Sperren in das Material ein­ stechendes 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, besonders unter obigen Gesichtspunkten, einbezogen, daß die Eisenerzpartikel mit den Schadstoffen im Verhüttungs­ verfahren Temperaturen über 1600°C ausgesetzt werden. Dieses wird für wesentlich gehalten, weil hier ein Tempera­ turbereich erreicht wird, in dem praktisch alle Schadstoffe aufbrechen oder unschädlich gemacht werden.

Falls Schwermetalle in irgendeiner Verbindung diesem Vor­ gang widerstehen, werden sie in der Aufschmelzung unter höchsten Temperaturen ausgesetzt, so daß sie wenigstens unschädlich gemacht und so in feiner Verteilung mit der Schlacke dem Hochofen entnommen werden, zumal die Schwer­ metalle 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 an­ dererseits mit physikalischen, d. h. nicht chemisch wirken­ den Zusatzstoffen, arbeiten, die nicht verloren sind, son­ dern in ihrer normalen Verarbeitung die verunreinigenden Schlicke durch Einspeisung in eine Schlickaufbereitungsanla­ ge 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 Anlagerung und Ausfällung der Schadstoffe herbeiführen und das so entstehende Ge­ misch aus Eisenerzpartikeln und Schadstoffen ausgetra­ gen und einem Verhüttungsverfahren im Hochofen zuge­ führt wird, in welchem die Erze erschmolzen und die Schadstoffe durch die entstehende Hitze unschädlich ge­ macht 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 Suspension mit einem Feststoffanteil in der Größenordnung von 10- 18, vorteilhaft 12-18 Volumenprozent, eingestellt 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 magneti­ sierbaren Eisenerzpartikel mit den Schadstoffen heraus­ gezogen werden.

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

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufbereitungsanlage für kontaminierten Schlick mit Hilfe einer Einführungsvorrichtung zur Zuführung von Eisenerz­ partikeln in ein Eisenhüttenwerk mit wenigstens einem Hochofen integriert ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsvorrichtung mindestens zwei laminare Fließ­ betten für die Schlickmassen aufweist, die durch eine einstellbare Schleuse an einen Durchgang für den Schlick wechselweise anschließbar sind, und daß an den Fließbetten eine Magnetanordnung vorgesehen ist.

10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine an der Einführungsvorrichtung ein magnetisches Feld her­ stellende Magnetanordnung bandförmig und umlaufend im Sinne der Fließrichtung ausgeführt ist und an der umlau­ fenden Magnetanordnung Ein- und Ausgangs-Stauvorrichtun­ gen angeordnet sind, durch welche an die Magnetanordnung gebundenes Material austragbar ist.