DE4214064C2

DE4214064C2 - Verfahren zur rückstandsfreien Baustoffgewinnung

Info

Publication number: DE4214064C2
Application number: DE19924214064
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr Auerbach
Original assignee: INFAN GmbH
Current assignee: INFAN GmbH
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: DE4214064A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rückstandsfreien Baustoffgewinnung aus Rohstoffen mit mehr als 10 Masse-% abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich von 0 bis 0,063 mm, wie es zur Verwertung dieser bisher für die Gewinnung normgerechter Baustoffe verworfenen Rohstoffe und/oder zur kostengünstigen Gewinnung von Dichtbaustoffen benötigt wird.

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

Aus "Aufbereitung disperser Feststoffe", VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1991 ist bereits bekannt, daß mittels Rührwerken oberflächliche Anhaftungen von Mineralpartikeln auch bei der Bodenwäsche beseitigt werden, wobei die im darauffolgenden Waschprozeß anfallenden Schlämme eingedickt und entwässert werden. Bei der beschriebenen Lösung geht es jedoch ausdrücklich um das Beseitigen von oberflächlich anhaftendem Feinkorn am Grobkorn mittels Reibprozessen durch das Rühren von Suspensionen in sogenannten attritions mills mit sehr hohen Feststoffgehalten. Diese technische Lösung ist infolge des völlig unzureichenden Eintrags von mechanischer Energie für die Aufbereitung feinstkornreicher Rohstoffe mit hohen Gehalten von zu dispergierenden Aggregaten in Form von Agglomeraten, Konglomeraten oder sonstigen Verkittungen aus feinstteiligen Material nicht geeignet.

Bei der bekanntgemachten Anwendung von Reibmühlen wird nach dem Stand der Technik zum Beispiel für die Aufbereitung von verunreinigtem Erdstoff mittels Bodenwaschanlagen bereits beim vorgeschaltetem Läuterungsprozeß zur Entfernung von feinteiligen Verunreinigungen Wasser zugegeben, so daß dieses einem effektiven Dispergieren feinstkornreicher verkitteter Rohstoffe im Wege steht.

Weiterhin wird mit der EP 0482269 A1 eine technische Lösung bekannt gemacht, mit deren Hilfe ein effektives Dispergieren von Feststoffen mittels mechanischer Beanspruchung möglich sein soll. Die suspendierten feinstteiligen und mit Verunreinigen kontaminierten Bestandteile stammen dabei beispielsweise von Fluß- oder Kanalkiesen. Sie werden im Beisein von Wasser, beispielsweise mittels Schwertwäschern, von den grobkörnigen Bestandteilen getrennt. Die suspendierten feinstteiligen Bestandteile mit gegebenenfalls erhöhten Schadstoffkonzentrationen werden zum Zwecke der Entsorgung eingedickt, wobei Zuschlagstofffraktionen gewonnen werden sollen, die frei von abschlämmbaren Bestandteilen < 0,063 mm sind.

Das beschriebene Verfahren ist damit für die rückstandsfreie Baustoffgewinnung ebenfalls unge eignet.

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 zugleich ohne Anfall von nicht benötigten Rückständen genutzt werden kann.

Die 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 der Erfindung wird dadurch gelöst, 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 Zerkleinerungsmaschinen, vorzugsweise mittels Prallzerkleinerungstechnik, vorgenommen wird, daß der zerkleinerte Rohstoff zunächst ohne Waschwasserzugabe mittels Rührtechnik dispergiert wird, daß die im anschießenden 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 anfallenden Schlammproduktes konditioniert werden und dabei das dem Dickschlamm entzogene Wasser zurückgewonnen wird.

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 Anteile 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 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 bis 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 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.

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 und 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 der erzeugten Endprodukte entstanden sind.

Claims

1. Verfahren zur rückstandsfreien Baustoffgewinnung aus Rohstoffen mit mehr als 10 Masse-% abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich von 0 bis 0,063 mm durch

- Hereingewinnen und Vorzerkleinern des Rohstoffs;
- Abtrennen der Grobfraktion < 32 mm;
- Dispergieren der Fraktion 0 bis 32 mm mittels Rührwerkstechnik ohne Zugabe von Wasser;
- Gewinnung einer feinstkornhaltigen Suspension mit einer Korngröße von maximal 0,06 mm durch Einsatz des dispergierten Materials 0 bis 32 mm in bekannten Waschprozessen;
- gleichzeitiges Gewinnen von körnigen und feinstkornabgereicherten Zuschlagstofffraktionen aus dem Waschprozeß;
- Vorentwässern des suspendierten Materials im Kornbereich von 0 bis 0,06 mm mittels Eindickern oder Hydrozyklonen;
- Entwässerung von voreingedickten Schlämmen mittels Sprühtrockner zur Gewinnung von Dichtbaustoffen in stichfester Konsistenz und Rückgewinnung von Brauchwasser;
- Wiedereinsatz der aus den Entwässerungsprozessen rückgewonnenen Brauchwässer in den Waschprozeß.

2. Verfahren zur rückstandsfreien Baustoffgewinnung aus Rohstoffen mit mehr als 10 Masse-% abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich von 0 bis 0,063 mm durch

- Hereingewinnen und Vorzerkleinern des Rohstoffs;
- Abtrennen der Grobfraktion < 32 mm;
- Dispergieren der Fraktion 0 bis 32 mm mittels Rührwerkstechnik ohne Zugabe von Wasser;
- Gewinnung einer feinstkornhaltigen Suspension mit einer Korngröße von maximal 0,06 mm durch Einsatz des dispergierten Materials 0 bis 32 mm in bekannten Waschprozessen;
- gleichzeitiges Gewinnen von körnigen und feinstkornabgereicherten Zuschlagstofffraktionen aus dem Waschprozeß;
- Vorentwässern des suspendierten Materials im Kornbereich von 0 bis 0,06 mm mittels Eindickern oder Hydrozyklonen;
- Entwässerung von voreingedickten Schlämmen mittels Sprühtrockner zur Gewinnung von Dichtbaustoffen in stichfester Konsistenz und Rückgewinnung von Brauchwasser;
- Wiedereinsatz der aus den Entwässerungsprozessen rückgewonnenen Brauchwässer in den Waschprozeß;
- Konditionieren der gewonnenen Dickschlämme mittels ausgewählter Zusatzstoffe im Umfang von 5 bis zu 40 Masse-%.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auflösung von Verkittungen, Zusammen- und Anbackungen Mischgeräte angewendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auflösung von Verkittungen, Zusammen- und Anbackungen Mischgeräte mit vertikal angeordneten Rührwellen angewendet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammentwässerung bis auf Trockensubstanzgehalte von 30 bis 80 Masse-% vorgenommen wird.

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 Zuschlagstofffraktionen mit der Suspension Feststoffanteile ausschließlich im Kornbereich von 0 bis 0,06 mm abgeführt werden und daß die vollständige Säuberung der körnigen Produkte unter Inkaufnahme von Überkorn im Kornbereich von 0,06 bis 0,5 mm in der abgeführten Schlammfraktion in einer zweiten Stufe erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohstoff Material aus der geologischen Formation Oberrotliegendes mit Anteilen an abschlämmbaren Bestandteilen im Kornbereich von 0 bis 0,063 mm von bis zu 25 Masse-% eingesetzt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Konditionierung des anfallenden Schlammproduktes dem getrockneten Schlamm - bezogen auf die Masseeinheit des getrockneten Schlammes - zwischen 5 und 35 Masse-% feinstkörnige Stein kohlenverbrennungsrückstände und/oder zwischen 10 und 40 Masse-% feinzerkleinerter Steinkohlenberge zugemischt werden, wobei wenigstens 75 Masse-% der Konditionierungszusätze im Kornbereich zwischen 0 und 0,1 mm eingesetzt werden.