DE4214064A1 - Verfahren zur abproduktfreien baustoffgewinnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur abprodukte­ freien Baustoffgewinnung, wie es in der Baumateria­ lienindustrie für die Gewinnung von Mörtel- und Beton­ zuschlagstoffen aus Rohstoffen mit hohen Gehalten an abschlämmbaren Bestandteilen benötigt wird.

Die Erfindung soll damit nicht nur für die baustofftechnische Nutzung der bisher wegen der ungewöhnlich hohen Anteile abschlämmbarer Bestandteile von der Baumaterialienindustrie nicht beachteten Roh­ stoffe dienen. Sie ist gleichermaßen infolge des weitgehenden Ausschlusses von ökologischen Belastungen infolge Abwasseranfall und Deponieerfordernis auch aus umwelttechnischer Sicht vorteilhaft anwendbar.

Schließlich führt die Erfindung im Gegensatz zu den nach dem bekannten Stand der Technik realisierten Gewinnungsverfahren zu den traditionellen Zuschlag­ stoffkörnungen sowie zu einem feinstkornreichen Anfallprodukt, daß als Nutzprodukt auf vielfältige Weise zum Einsatz gebracht werden kann.

Ein Verfahren der erfindungsgemäßen Art ist bisher noch nicht vorgeschlagen worden.

Dagegen wurden wiederholt Einzellösungen für einen Teil der mit der Erfindung gestellten Aufgabe angeboten.

So wird in der DD 289 515 vorgeschlagen, Eisenhydroxid­ hydratschlamm aus der Grubenwasserreinigung rotbrennendem Ton zur Verbesserung seiner Gebrauchseigenschaften zuzusetzen.

Nach der DD 289 514 soll durch den Einsatz von Zusatzstoffen mit latent hydraulischen Eigenschaften bei der Herstellung von tonhaltigen Einsatzgemischen der Trocknungsaufwand reduziert werden können.

In mehreren Beschreibungen werden Lösungsvarianten für den Einsatz von Flockungsmitteln für eine effektivere und wirksamere Feststoffabtrennung aus wäßrigen Suspensionen oder Schlämmen vorgeschlagen, so in den DD 292 218, 292 219 und 292 642.

Für die vorteilhafte Feststoffabtrennung aus Suspensionen beschreibt die DD 255 329 einen besonderen Eindicker.

Die DE-OS 36 38 289 will ein beschleunigtes Schlammsedi­ mentieren durch den Zusatz von ferromagnetischen Parti­ keln, deren innige Vermischung mit der Suspension und durch Rückführung der ferromagnetischen Partikel nach der Magnetscheidung der erfolgreich sedimentierten Schlämme erreichen.

Andere Veröffentlichungen konzentrieren sich auf die störungsarme Gestaltung der Fraktionierung der wegen seiner hohen Feinkornanteile oder infolge der bestehenden Klebrigkeit siebschwierig eingeschätzen Materialien. Dazu schlägt die DE-OS 36 16 946 das Anwenden eines von unten mit Luft beaufschlagten Siebbodens vor.

Es wurden auch bereits Vorschläge zur Produktkonditionierung mit Fremdzusätzen unterbreitet. So enthält die DE-PS 36 44 516 den Hinweis auf die Möglichkeit des Zusatzes von 5 bis 40 Masse-% Filterasche aus Kesselanlagen zu 95 bis 60 Masse-% sandige Rückstände aus der Sand- und Kiesaufbereitung bei Erzeugen eines Produktes für den Boden-, Damm- oder Grundbau.

Allen bekannten Vorschlägen haftet der gemeinsame Mangel an, daß eine vollständige Verfahrenslösung nicht unterbreitet werden konnte und lediglich ausgewählte Einzelschritte - losgelöst von den ebenfalls lösungsbe­ dürftigen weiteren Schritten mit Vorschlägen bedacht wurden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das als vollständiger Lösungsvorschlag die Voraussetzungen für die wirtschaftliche und umweltverträgliche Erzeugung von Baustoffen aus Rohstoffen mit abnormal hohen Anteilen an abschlämmbaren Bestandteilen liefert und dabei die Nachteile des Standes der Technik beseitigt.

Die zu benötigten Lösungsschritte beziehen sich auf die wirksame Dispergierung des in Rohstoffen mit überhöhten Anteilen an abschlämmbaren Bestandteilen auftretenden und verkittet vorliegenden Materials, auf das Abscheiden der abschlämmbaren Anteile von den körnigen Fraktionen, auf das Gewinnen eines möglichst stich­ festen Dickschlammes mit definierten baustofftechni­ schen Eigenschaften und auf das Konditionieren des gewonnenen Dickschlammes für ausgewählte Einsatzzwecke.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Rohstoffe mit mehr als 10 Masse-% an abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich von 0 bis 0,063 mm zum Einsatz gebracht werden.

Die Zerkleinerung dieser Rohstoffe wird zunächst in traditionellen Zerkleinerungsmaschinen, wie Backen-, Prall-, Walzen- und/oder Kegelbrechern, vorgenommen. Vorzugsweise wird Prallzerkleinerungstechnik zum Einsatz gebracht.

Der zerkleinerte Rohstoff wird nun einer Trockensiebung unterzogen und dabei von extrem grobstückigen Anteilen zur Vermeidungen von Störungen in der nachgeschalteten Technologie befreit.

Der extrem hohe Anteil an abschlämmbaren Bestandteilen im von Grobkorn abgereicherten Produkt erfordert eine mechanische Zerstörung der ggfs. vorhandenen Agglomerate, Verkittungen u. dgl.

Als vorteilhaft hat sich dafür ein Mischgefäß erwiesen, das mit wenigstens einem Rührer ausgestattet ist.

Die Rührwelle ist vorteilhaft vertikal angeordnet und wirkt mit ihren Rühr- bzw. Mischflügeln vor allem scherend, wobei grobkörnigere Schüttgutbestandteile selbst die Scherkräfte zur Zerstörung von Verkittungen und Anbackungen in das Schüttgut eintragen.

Die bei der Produktwäsche anfallende Suspension wird nun in an sich bekannter Weise mittels Hydrozyklon oder Eindicker vorentwässert, um danach mittels Sprühtrockner in einen bedarfsweise stichfesten Dick­ schlamm überführt zu werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Suspension in zwei Stufen dem Waschprozeß zu entziehen. Durch geeignete und an sich bekannte Maßnahmen, beispielsweise durch verminderte Strömungsgeschwindig­ keiten bei der Suspensionsentnahme wird zunächst eine Feststofffraktion mit technisch ausgeschlossenem Fehl­ korn außerhalb der Korngrenzen 0 und 0,06 mm gewonnen.

Diese Suspension wird nach dem Voreindicken im Sprühtrockner soweit entwässert, daß bei Erreichen von Trockensubstanzgehalten von mehr als 35% eine ausreichende Handhabbarkeit des Dickschlammes als Schüttgut zu verzeichnen ist.

Bedarfsweise wird beim Entwässern dem voreingedickten Schlamm soviel Feuchte entzogen, daß unmittelbar ein Dickschlamm von mehr als 80% Trockensubstanz erreicht wird.

Der erzeugte feinstkörnige Stoff ist insbesondere als wasserdichte Basis- und Enddichtung von Halden und Deponiekörpern geeignet.

Die evtl. genutzte zweite Stufe der Suspensionsentnahme aus dem Waschprozeß wird mit solchen Maßnahmen betrieben, daß es unter Inkaufnahme von Verlusten an körnigem Nutzprodukt im Kornbereich von 0,06 und 0,5 mm zu einem standardgerechten körnigen Endprodukt kommt.

In besonders ausgestalteter Weise werden den getrockneten Schlämmen - bezogen auf die Masseeinheit des getrockneten Schlammes - zwischen 5 und 35 Masse-% feinstkörnige Steinkohlenverbrennungsrückstände und/oder zwischen 10 und 40 Masse-% feinzerkleinerte Stein­ kohlenberge zugemischt, wobei wenigstens 75 Masse-% der Konditionierungszusätze im Kornbereich zwischen 0 und 0,1 mm eingesetzt werden.

Während die erzeugten körnigen Produkte vornehmlich als Beton- und/oder Mörtelzuschlagstoffe zum Einsatz kommen, ist der gewonnene Schlamm in Abhängigkeit von der vorgenommenen Konditionierung als vorzügliches Deponie-Basis- und als Abdeckmaterial geeignet.

Der Schlamm ist mit Steinkohlenverbrennungsrückständen und/oder feinteiligen Steinkohlenbergen sowohl für die Herstellung von Kalksandsteinen, als Blährohstoff oder als bildsamer und billiger Einsatzrohstoff für die grobkeramische Industrie geeignet.

Es sind keine Sedimentationsbecken für die Ablagerung der Schlämme aus den Waschsuspensionen erforderlich, desweiteren werden die Anforderungen an die Brauchwasserbereitstellung erheblich gegenüber dem Stand der Technik vermindert.

Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In einer Grube wird Rotliegendes mit 18 Masse-% abschlämmbarer Bestandteile gewonnen. Die Zerkleinerung wird in einem Prallbrecher vorgenommen, bevor der Brecheraustrag mittels Förderband einer Trockensiebstation zugeführt wird.

Im Rohhaufwerk liegt ein Kornband von 0 bis 250 mm vor. Bei der Trockensiebung wird das Korn <32 mm abgetrennt und in einer separaten Siebstation zu standardgerechten Nutzfraktionen getrennt.

Der Materialanteil im Kornbereich von 0 bis 32 mm wird in einem Durchlaufmischer durch einen Rührflügel so mechanisch belastet, daß nach dieser Prozedur im wesentlichen alle größeren Anhaftungen und Verkittungen aufgelöst sind das dispergierte Material zum Zwecke der Feinreinigung einer Waschanlage zugeführt wird.

Die Waschsuspension wir der Waschstation einstufig entnommen.

Während die Suspension in einem Eindickungsgefäß voreingedickt wird, gelangt der voreingedickte Schlamm zum Sprühtrockner, in dem der weitere Feuchteentzug des Schlammes bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 75% vorgenommen wird.

Das gewonnene Produkt weist besondere Qualitätsmerkmale auf, die es als vollwertiges Produkt für erforderliche Abdichtungsmaßnahmen geeignet machen.

Das aus der Trocknungsluft ausgeschiedene Wasser gelangt erneut zur Waschstation und wird nur durch frisches Brauchwasser in dem Maße ergänzt, wie Wasserverluste zwischen der Bergfeuchte des anstehenden Materials und der mittleren Feuchte und der erzeugten Endprodukte entstanden sind.

Claims (6)

1. Verfahren zur abproduktfreien Baustoffgewinnung durch Hereingewinnen und Zerkleinern des Rohstoffes, teilwei­ ses Abtrennen von Grobfraktionen, Dispergieren und Waschen der Feinfraktionen, Abtrennen der die ab­ schlämmbaren Bestandteile des Rohstoffes enthaltenden wäßrigen Suspension mit anschließender Abscheidung der feinstkörnigen Feststoffe aus der Suspension und Rück­ führung des gereinigten Wassers zur Wäsche der anfallenden Feinfraktionen, wobei die aus der Suspen­ sion abgeschiedenen feinstkörnigen Feststoffe konditioniert werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Rohstoffe mit mehr als 10 Masse- Prozent an abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich von 0 bis 0,063 mm verwendet werden, daß die Zerkleinerung in an sich bekannten Zerkleinerungsma­ schinen, vorzugsweise mittels Prallzerkleinerungstech­ nik, vorgenommen wird, daß der zerkleinerte Rohstoff zunächst ohne Waschwasserzugabe mittels Rührtechnik dispergiert wird, daß die im Waschprozeß anfallenden Suspensionen in an sich bekannten Maschinen, wie Eindickern oder Hydrozyklonen vorentwässert werden, bevor die anfallenden Dickschlämme sprühgetrocknet und in Abhängigkeit von der vorgesehenen Nutzung des anfal­ lenden Schlammproduktes konditioniert werden und dabei das dem Dickschlamm entzogene Wasser zurückgewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Rohstoff Material aus der geologischen Formation Oberrotliegendes mit Anteilen an abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich 0 bis 0,63 mm von bis zu 25 Masse-% eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Auflösung von Verkittungen, Zusammen- und Anbackungen Mischgeräte, vorzugsweise mit vertikal angeordneten Rührwellen, angewendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schlammentwässerung bis auf Trockensubstanzgehalte von 30 bis 80 Masse-% vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem getrockneten Schlamm - bezogen auf die Masseeinheit des getrockneten Schlammes - zwischen 5 und 35 Masse-% feinstkörnige Steinkohlenverbrennungsrückstände und/oder zwischen 10 und 40 Masse-% feinzerkleinerter Steinkohlenberge zuge­ mischt werden, wobei wenigstens 75 Masse-% der Konditionierungszusätze im Kornbereich zwischen 0 und 0,1 mm eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Suspensionsabführung aus der Waschstufe zweistufig vorgenommen wird, wobei in einer ersten Stufe unter Inkaufnahme eines unzureichenden Entschlämmungseffektes der Zuschlag­ stofffraktionen mit der Suspension Feststoffanteile ausschließlich im Kornbereich 0 bis 0,06 mm abgeführt werden und daß die vollständige Säuberung der körnigen Produkte unter Inkaufnahme von Überkorn im Körnungsbereich von 0,06 bis 0,5 mm in der abgeführten Schlammfraktion in einer zweiten Stufe erfolgt.