DE3733334C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Flugaschen - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind das Verfahren und die Vorrichtung zur Aufbereitung von Flugaschen aus Verbrennungsanlagen, insbesondere von problematischen Flugaschen aus Schmelz-, Trocken- und Rostfeuerungen für Stein- und Braunkohlen mit hohen Anteilen an Restkohlenstoff, Sulfaten und sonstigen Beimengungen.

Es ist bekannt, daß Flugaschen möglichst weitgehend verwertet werden sollen. Eine umfangreiche Studie war der Nutzung sogenannter modifizierter Flugaschen aus Trocken-Additiv-Verfahren "Study of the potential for profitable utilization of pulverized coal flyash modified by the addition of limestone-dolomite sulfur dioxide removal additives" (National Air Pollution Control Administration, C. F. Cockrell et. al., West Virginia University, Morgantown, West Virginia, 30. April 1969) gewidmet. Für die Verwertung der modifizierten Flugaschen, die relativ hohe CaO- und MgO-Gehalte aufweisen, wurde eine Rückgewinnung von Kalk und Dolomit mittels Karbonatfällung aus einer Flugasche/Wasser-Lauge mit anschließender Agglomerationsflotation zur Abtrennung der karbonatreichen Fraktion vorgeschlagen. Das Restprodukt sollte zur Herstellung von Steinwolle dienen. Die herkömmlichen Aufbereitungsverfahren, z. B. Sieben (naß und trocken), Ultraschallsieben, Windsichten, Sink- Schwimm-Scheidung, Magnetscheidung, elektrostatische Trennung führten der Studie zufolge weder allein, noch in Kombination zu großtechnisch nutzbaren Flugaschenfraktionen.

Soweit bei der Verbrennung der Kohle kein Trocken- Additiv-Verfahren für die Zugabe von Kalk bzw. Dolomit verwendet wird, ergibt sich eine Zusammensetzung der Flugasche, die von der modifizierten Flugasche abweicht und daher eine andere Aufbereitung zur Gewinnung von nutzbaren Stoffen erfordert. Die nicht modifizierten Flugaschen sind Gegenstand dieser Anmeldung.

Aus DE-OS 37 21 252 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Absorber-Materialien bekannt, bei dem Flugasche einer pneumatischen Flotation unterworfen wird. Es werden Aktivkohle und/oder Aktivkoks gewonnen. Danach können durch Windsichtung und/oder Auftrennung im Hydrozyklon auch noch poröse und silikatische Sinterpartikel abgetrennt werden. Dabei ist eine Auftrennung in einzelne Wertstofffraktionen nicht bis zum gewünschten Grad erreichbar.

In braunkohle- und steinkohlebefeuerten Kraftwerken fallen erhebliche Mengen von Flugasche an, die nach dem Abfallbeseitigungsgesetz versuchsweise zunächst verwertet werden sollen und nur notfalls deponiert werden dürfen. Die Entsorgung von Flugaschen wird dadurch erschwert, daß im zunehmenden Maße Trockenfeuerung anstelle Schmelzfeuerung zum Einsatz kommt und dadurch steigende Flugaschemengen anfallen, die nicht immer, wie das Granulat aus Schmelzfeuerung, ohne weiteres im Freien zwischengelagert oder endgelagert werden dürfen. Durch die Erhöhung der Mindestzementgehalte im bewehrten Beton in Außenbauteilen geht die Verwertung der Flugasche als Betonzusatz weiter zurück. Weiterhin ist bekannt, daß nur gewisse Flugaschen überhaupt betontechnologisch einsetzbar sind. Nur ein Teil der verwerteten Flugaschen besitzt daher ein Prüfzeichen als Betonzusatzstoff. Weitere Probleme entstehen dadurch, daß die Flugaschenqualität in erheblichem Maße von den Feuerungstypen sowie der Fahrweise mit Vollast und Teillast abhängt. Schließlich hängt die Flugaschenqualität in erheblichem Maße von der eingesetzten Kohle ab.

Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß betontechnologisch insbesondere solche Flugaschen problematisch sind, die einen relativ hohen Anteil an unverbrannten oder teilverbrannten Kohlepartikeln enthalten sowie nicht unerhebliche Mengen poröser silikatischer Sinter­ partikel.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbeson­ dere derartige betontechnologisch kritische Flugaschen zu verwerten bzw. betontechnologisch zu standardisie­ ren. Weiterhin hat sich die Erfindung die Aufgabe ge­ stellt, aus den Flugaschen möglichst viele wertvolle und verwertbare Bestandteile abzutrennen und zur Ver­ fügung zu stellen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 9.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Flota­ tion insbesondere unverbrannte oder teilverbrannte Koh­ lepartikel abgetrennt. Diese bei der Flotation anfal­ lenden Kohlepartikel haben die Eigenschaften von Aktiv­ kohle und/oder Aktivkoks und können deshalb ausgezeich­ net als Absorbermaterialien verwendet werden. Weiterhin werden bei der Flotation poröse, silikatische Sinter­ partikel abgetrennt, die anschließend im Hydrozyklon oder nach vorheriger Entwässerung, Eindickung und Trock­ nung durch Windsichtung aufgetrennt werden können. Ge­ wünschtenfalls kann diese Fraktion poröser, silikati­ scher Sinterpartikel weiterfraktioniert werden durch Sink-Schwimm-Scheidung und/oder Sieben. Es hat sich gezeigt, daß diese Fraktionen unterschiedliche, aber ausgezeichnete Absorbermaterialien darstellen.

Der verbleibende, kohlenstoffarme Rest, von dem auch die porösen, silikatischen Sinterpartikel abgetrennt sind, kann beispielsweise nach Filtration und Trocknung als gewaschener Flugaschefüller verwendet werden, der je nach Herkunft der Flugasche arm an Schwermetallen, Sulfaten und Chromat sein kann.

Bei der Auftrennung im Hydrozyklon erhält man im Hydro­ zyklonüberlauf vor allen Dingen die in der Flugasche enthaltenen Hohlkugeln (Cenosphäre), die als leichtma­ chendes Füllmaterial einsetzbar sind.

Sowohl bei der Windsichtung als auch bei der nassen und/oder trockenen Siebung erhält man grobkörnige, mit­ telkörnige und feinkörnige Fraktionen, die verschiede­ nen Verwendungsmöglichkeiten zugeführt werden können. Sofern insbesondere für die feinstkörnigen Fraktionen erhöhter Bedarf besteht, kann man gewünschtenfalls die gröberkörnigen Fraktionen einer Mahlung unterwerfen und erneut fraktionieren. Die feinstteiligen Fraktionen sind insbesondere betontechnologisch gut einsetzbar.

Es gibt jedoch auch direkte Verwendungsmöglichkeiten der verschiedenen Fraktionen, beispielsweise als Fein­ kornfüller oder gröbere Füller.

Durch die trockene und/oder nasse Magnetabscheidung können insbesondere magnetische Anteile wie Fe₃O₄ abge­ trennt werden. Diese Anteile sind interessant als Schwerfüller und enthalten oftmals angereichert seltene Erdmetalle. Diese magnetisch abgeschiedene Fraktion kann somit gut vermarktet werden und entfernt aus dem Rest der Flugasche betontechnologisch bedenkliche Be­ standteile.

Die Flotation und die übrigen nassen Trennschritte er­ folgen im einfachsten Falle mit Wasser. In einigen Fäl­ len kann es jedoch von Vorteil sein, die wäßrigen Sus­ pensionen zu neutralisieren oder schwach anzusäuern. Damit wird das oftmals vorhandene puzzolanische Abbin­ devermögen gewisser Bestandteile der Flugaschen inakti­ viert, so daß es nicht während des Verfahrens zu uner­ wünschten Abbindereaktionen und Verklumpungen kommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Flugaschen mit einem relativ hohen Gehalt an unver­ brannten oder teilverbrannten Kohlepartikeln, einem hohen Gehalt an porösen, silikatischen Sinterpartikeln, einem hohen Gehalt an Hohlkugeln, einem hohen Gehalt an magnetisch abscheidbaren Teilen sowie Flugaschen mit einem breiten Spektrum der Korngrößenverteilung.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den nassen Trennstufen anschließend Abwasser anfällt und dieses dann im allgemeinen Bestandteile enthält, die nicht ohne Aufbereitung abgeleitet werden dürfen, erfolgt im allgemeinen auch eine Abwasseraufbereitung. Bei dieser Abwasseraufbereitung können gegebenenfalls gelöste oder feinstsuspendierte Anteile abgetrennt werden, die ih­ rerseits wertvolle Bestandteile enthalten und/oder ei­ ner gesonderten Verwertung zugeführt werden können.

Im allgemeinen können nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren aus verschiedenen Flugaschen folgende Fraktionen und/oder Bestandteile abgetrennt werden: kohlenstoff­ reiche Fraktionen mit einem hohen Gehalt an Aktivkohle und/oder Aktivkoks, kohlenstoffarme Flugasche, die be­ freit ist von porösen, silikatischen Sinterpartikeln und Hohlkugeln sowie Fraktionen der restlichen Flug­ asche in Teilchengrößen kleiner als 10 µm, Teilchengrö­ ßen von 10 bis 40 µm, Teilchen mit einer Größe von über 40 µm.

Nahezu jede dieser Fraktionen kann einer gesonderten Verwendung zugeführt werden und dabei problemlos ver­ wertet werden, während die eingesetzten Flugaschen als problematische Reststoffe gelten, für die es keine di­ rekte Verwendung gibt.

Claims (16)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Flugaschen aus Verbrennungsanlagen, wobei aus der Flugasche in einer Flotation unverbrannte oder teilverbrannte Kohlepartikel abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Flotation weiterhin poröse silikatische Sinterpartikel abgetrennt und anschließend in einem weiteren Trennverfahren aufgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hydrozyklon aus den porösen silikatischen Sinterpartikeln die Hohlkugelfraktion (Cenosphären) abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen silikatischen Sinterpartikel durch Sink-Schwimm-Scheidung fraktioniert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entwässern, Eindicken und Trocknen die porösen silikatischen Sinterpartikel durch Windsichten fraktioniert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entwässern, Eindicken und Trocknen die porösen silikatischen Sinterpartikel durch Sieben fraktioniert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Flotation eine Magnetscheidung und/oder Siebung und/oder Windsichtung durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flotationsrest filtriert und getrocknet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Abwasser der nassen Trennstufen feinstsuspendierte Anteile abgetrennt werden.

9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, durch eine Flotationsanlage und mindestens eine weitere Trenneinrichtung gekennzeichnet.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flotationsanlage ein Hydrozyklon nachgeordnet ist.

11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sink-Schwimm-Scheidung angeordnet ist.

12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flotationsanlage eine Anlage zum Entwässern, Eindicken, Trocknen und Windsichten nachgeordnet ist.

13. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flotationsanlage eine Anlage zum Entwässern, Eindicken, Trocknen und Sieben nachgeordnet ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Flotationsanlage eine Magnetscheidung und/oder Siebung und/oder Windsichtung angeordnet ist.

15. Anlage nach Anspruch 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Anlagen zur Filterung und Trocknung für den Flotationsrest angeordnet sind.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Anlagen zur Abwasseraufbereitung für die Abscheidung feinstsuspendierter Anteile aus dem Abwasser der nassen Trennstufen angeordnet sind.