DE4215542A1 - Verfahren zur Herstellung und zur Verwendung eines Deponieabdichtungsmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines rieselfähigen und leicht dosierbaren Deponieabdichtungs­ materials und dessen Verwendung.

Durch Inkrafttreten der TA-Abfall, Teil 1 - Technische An­ leitung zur Lagerung, chemischen, physikalischen und/oder biologischen Behandlung, Verbrennung und Ablagerung von be­ sonders überwachungsbedürftigen Abfällen, ist der Bedarf an hochabdichtenden Erdbaumaterialien weiter angestiegen. Nach Empfehlungen von Sachverständigen soll dabei im Deponiebasis­ bereich einer sogenannten "multimineralischen Abdichtungs­ weise" mit wirksamen schadstoffrückhaltenden Eigenschaften der Vorzug gegeben werden. Derartige Anforderungen werden nicht nur im Bereich von Sonderabfallbeseitigungsanlagen, sondern auch in Siedlungsabfalldeponien gefordert. Der Bedarf kann durch Tonlagerstätten mit weniger wertvollen Tonqualitäten nicht gedeckt werden, abgesehen davon, daß diese Lagerstätten künftig anderweitig sinnvoller genutzt werden. Hinzu kommen bei der Verwendung derartiger Fremdtone erhebliche Fracht­ kosten.

Der maschinelle Arbeitsaufwand zur Wiederverdichtung gebroche­ ner Tonschollen am Deponiestandort mittels Schaffußwalzen und Glattwalzen zur Herstellung einer abnahmefähigen Basis- oder Endabdichtung des verfüllten Deponiekörpers ist zur Zeit noch sehr kostenintensiv.

Viel einfacher und preiswerter ist das Auftragen optimal gemischter homogener Abdichtschichten geeigneter mineralo­ gischer Zusammensetzung mit optimalem Kornaufbau und hochab­ dichtenden Deponieabdichtungsmaterialien. Dabei bestreiten billige, vor Ort vorhandene Erdbaumaterialien wie Sand, Kies, Lehm, Schluff einerseits, aber zukünftig bevorzugt auch aufbe­ reiteter, sortierter und klassierter Bauschutt und Erdaushub den gewichtsmäßig größten Anteil des Versatzes der Abdich­ tungsmasse. Abdichtende, verfestigende und schwermetallrück­ haltende Eigenschaften können gezielt durch die Zugabe hochab­ dichtender kaolinitischer Tontrockenmehle, durch hydraulisch abbindende Zementqualitäten oder retardierende, smekitische Blähtonqualitäten sichergestellt werden. Erforderlich zur Anwendung dieser modernen Alternative ist allerdings die Bereitstellung riesiger Mengen geeigneter Trockenmehle zu vertretbaren Preisen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die wirtschaftliche Zurverfü­ gungstellung eines neuen Deponieabdichtungsmaterials.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines rieselfähigen und leicht dosierbaren Depo­ nieabdichtungsproduktes gelöst, indem man kolloidale Tonmate­ rialien großer innerer und äußerer spezifischer Elementarteil­ chenoberfläche mittels der heißen Abgase von Kraftwerks- und/oder Industrieanlagen trocknet.

Bei einem derartigen Verfahren erhält man - neben dem er­ wünschten Deponieabdichtungsprodukt - gleichzeitig eine Ein­ bindung schädlicher Rauchgaskomponenten, eine intensive Rauch­ gaskühlung und eine Rauchgasabwärmenutzung, eventuell verbun­ den mit einer Rauchgasgeruchsminderung. Mit Hilfe des so ge­ wonnenen Deponieabdichtungsmaterials können wirkungsvoll die unzureichenden Abdichtungseigenschaften der lokal im Deponie­ umfeld vorhandenen Erdbaustoffe wie Kies, Sand, Schluff und Ton aufgebessert werden. Um den späteren mechanischen Verdich­ tungsaufwand kleinstmöglich zu halten, kann dabei von einem optimalen nassen Mischvorgang aller Abdichtungsstoffe unter­ schiedlicher Zusammensetzung und Körnung ausgegangen werden, wobei nach dem Fuller-Diagramm (durch Vermeidung des soge­ nannten Mittelkorns) die dichtestmögliche Packung anstrebbar ist. Der hierfür erforderliche hochabdichtende Feinstkornan­ teil, der insgesamt auf etwa 10 bis maximal 25 % beschränkt sein sollte, ist ggf. ergänzbar, um zementähnlich zur Ausfül­ lung, Bindung und Verkittung im Kapillarraum wirksam zu wer­ den. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind somit wesentliche Verbesserungen der abdichtenden Wirkung durch tonmineralhaltige, kolloidale Feinmehle zu erzielen, welche als Massenprodukt preiswert, ortsnah und nach Möglich­ keit aus Abfallprodukten anderer Bereiche hergestellt werden können, z. B. aus dem Braun- und Steinkohlenbergbau. Für die erfindungsgemäße Herstellung des feinkörnigen Trockenproduktes wird keine CO₂-emittierende, das Klima nach dem Treibhaus­ effekt verändernde, teure Primärenergie benötigt; man braucht lediglich die kontinuierlich anfallende, sonst ungenutzte Abwärme von Kraftwerks- und/oder Industrieanlagen zu nutzen. Einen zusätzlichen Vorteil bildet dabei die bereits erwähnte gleichzeitige Abkühlung der heißen Rauchgase, bspw. vor einer Gewebefilterentstaubungsanlage, wodurch andernfalls aufwendige Kühlsysteme oder teure korrosionsfeste Wärmetauscher erforder­ lich wären, welche einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad haben als die Wärmenutzung innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der heißfeuchten "Waschküchenatmosphäre" trocknender oder verdampfender Tonteilchen entsteht eine große Oberfläche der Tonelementarteilchen, welche durch die innere Oberfläche im kapillaren und innerkristallinen Raum ergänzt wird. Hier finden in wässriger Phase die unterschiedlichsten Adsorptions- und Chemisorptionsreaktionen statt. Die Tonelementarteilchen neigen, bedingt durch ihre elektronegative Oberflächenladung dazu, sich gegenseitig abzustoßen und Kolloide zu bilden. Der Ton wird oberflächlich, kapillar und interkristallin von Wasser durchzogen, nicht gelöst, sondern kolloidal in Schwebe gehalten. An den Grenzschichten der Tonelementarteilchen baut sich dabei die sogenannte Helmholtz′sche Doppelschicht auf, welche ein Koagulieren weitgehendst verhindert.

Plastische Toner enthalten oft größere Mengen von Huminstoffen aus abgestorbenen Pflanzenresten. In wässriger Lösung breitet sich die Huminsäure an der Oberfläche des Tones aus und führt, diese vergrößernd, ein Aufsprengen der in Päckchen gebündelten Tonelementarteilchen herbei. Die Teilchen vermag sie gegen fällende Kationen zu schützen, da sie wie der Ton selbst Anionen adsorbiert, also eine Aufladung der Suspensionen her­ beiführt. Mit Alkali zusammen bildet sie lösliches Alkali­ humat, das, wie Seife, die Oberflächenspannung der Flüssigkeit gegen den Ton erheblich verringert. Das Alkalihumat ist als Verbindung einer starken Base mit einer schwachen Säure sehr stark hydrolytisch gespalten. Durch überschüssiges Alkali läßt sich diese hydrolytische Spaltung leicht zurückdrängen. Die Fähigkeit der Tone durch kleine Alkalimengen verflüssigt zu werden stellt sich demnach als ein besonderer Fall der Beein­ flussung feiner Suspensionen durch Elektrolyte dar. Die nega­ tiv geladenen (OH⁻)-Ionen stoßen die gleichartig geladenen Tonelementarteilchen rein elektrostatisch auseinander und die Folge davon ist, daß der Ton von Wasser so innig durchdrungen wird, daß er flüssig erscheint, nämlich als Tonschlicker.

Negativ geladene Kolloide, bspw. Tone, werden durch einbasi­ sche Säuren (z. B. HF, HCl, CH₃COOH etc.) oder zweibasische Säuren (z. B. H₂SO₃, H₂SO₄, H₂C₂O₄ etc.) gefällt, d. h. diese Stoffe werden hierdurch aus dem heißen Rauchgasstrom entzogen und auf der Oberfläche der vielen Elementartonteilchen einge­ bunden. Da die Huminsäure eine sehr schwache Säure ist, wird sie aus ihrer Alkaliverbindung verdrängt. Die entstehenden Alkalisulfite, -sulfate, -fluoride, -chloride, -oxalate und -azetate sind leicht löslich und finden in wässriger Phase auf der Elementartonteilchenoberfläche rasch elektropositivere, d. h. mehrwertigere Kationen (z. B. Ca²⁺, Mg²⁺, Ti⁴⁺, Fe³⁺, Mn⁴⁺ etc.), welche mit Ausnahme des CaCl₂ schwer löslich sind und sich fein verteilt auf der großen Tonelementarteilchenober­ fläche eluatbeständig anlagern.

Kohlehaltige Tonverunreinigungen ihrerseits adsorbieren an ihrem Kapillarraum und oberflächlich vor allem organische Schadstoffe, welche hierdurch ebenfalls aus dem Rauchgas eli­ miniert werden können.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man daher vorzugsweise kolloidale Tonmineralien mit kohlehaltigen Bei­ mengungen (z. B. Flotationskohle, Huminsäure Holzkohlen und/oder Torfe). Hierdurch werden auch komplexe organische Schadstoffe aus dem heißen Rohgasstrom eingebunden und somit aus dem Rohgasstrom eliminiert.

Die erfindungsgemäße Trocknung der tonmineralhaltigen Roh­ stoffe kann vorzugsweise in einer an sich bekannten und daher bewährten Fontänentrocknungsanlage erfolgen, aber auch in anderen Tontrocknern, wobei die Trocknung ganz oder teilweise statt mit CO₂-produzierender Primärenergie mit schadstoffbe­ ladenen heißen Rauchgasen einer Kraftwerks- und/oder In­ dustrieanlage erfolgt.

Mit der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, die Tonmineralien als kolloidalen Schlicker direkt in den heißen Rauchgasstrom einzudüsen. Auf diese Weise kann die erhebliche Abwärmemenge des Rauchgasstromes, sogar bei sehr niedrigen Abwärmepo­ tential, gezielt kontinuierlich genutzt werden, wobei die Schadstoffeinbindungsraten in dem beim Tontrocknen üblichen Temperaturbereich in die Nähe einer Nullrestemission gebracht werden können. Durch die erfindungsgemäße Schadstoffminderung bei der erfindungsgemäßen Trockentonherstellung stellt eine umweltschutzgerechte Alternative zur Kalkhydrateindüsung dar. Denn bei jeder eingesparten Tonne gebrannten Kalks wird der Luft eine Tonne klimaverändernden Kohlendioxids weniger auf­ gebürdet, der Sonderabfalldeponieraum um drei Tonnen REA-Gips entlastet und dem Flußwasser die Aufwärmung um 4.606.000 KJ erspart.

Vorteilhafterweise kann man die Aufgabe bzw. das Eindüsen der Tonmineralien in den heißen Rauchgasstrom mittels des Emis­ sionsgehaltes des Rauchgases (vor oder nach der Trocknungsan­ lage) steuern bzw. regeln. Dabei kann der gesamte Steuer- und Regelprozeß der Tontrocknung bspw. über ein Emissionserfas­ sungsgerät am Abluftkamin derart erfolgen, daß die Tonaufgabe bzw. Tonschlickerdosierung, Wassereindüsung, Zuschlagstoffe im Schlickerversatz, möglicherweise auch Zusatzbrennereinsatz, der vorgegebenen Emissionswertbegrenzung und deren Einhaltung untergeordnet wird.

Weiterhin kann man vorteilhafterweise den kolloidalen Ton­ materialien (OH⁻)-Ionengeber (z. B. NaOH-Abwässer) und/oder oberflächenaktive Substanzen (z. B. Humus-Gel) und/oder levi­ tiertes Kolloidalwasser und/oder bindungsfähigkeitssteigernde Additive zusetzen. Hierdurch können nicht nur der Wirkungsgrad der Schadstoffabscheidung aus dem Rauchgas, sondern zusätzlich auch die abdichtenden Eigenschaften des Herstellungsproduktes verbessert werden. Hierdurch ist es möglich, auch weniger abdichtende, im Deponiebereich vorhandene Tone, Lehme, Sande und Schluffe erfolgreich in die Oberflächen- oder sogar Basis­ abdichtung einzubringen.

Eine erfindungsgemäße mengen- und preismäßig geeignete Bereit­ stellung hochabdichtender Trockentonmehle schafft günstige Voraussetzungen für die Herstellung gießfähiger Schichten im Deponiebau; zeit- und kostenaufwendige Wiederverdichtungsar­ beiten schollenförmiger Rohtone entfallen.

Das erfindungsgemäß hergestellte Deponieabdichtungsmaterial kann vorteilhaft auch zum Granulieren und Einbinden von Fluß- und Hafenschlick zu feuchten Klärschlämmen und Industrienaß­ schlämmen verwertet werden, wobei die zwei- und mehrwertigen Kationen, vorzugsweise von Schwermetallen, oberflächlich an den Tonelementarteilchen fixiert und praktisch nicht mehr ausgelaugt werden können.

Da das erfindungsgemäß hergestellte Deponieabdichtungsmaterial von Anlage zu Anlage je nach dem verwendeten heißen Rauchgas sehr unterschiedlich belastet sein kann, wird mit der Erfin­ dung ferner vorgeschlagen, dieses zur Erhöhung der Nieder­ schlagswasserbindefähigkeit und zur Verbesserung des kollo­ idalen Aufbaus von sandigen, wenig fruchtbaren Böden in Kom­ bination mit Klärschlämmen zu verwenden.

Auch Bauschutt und Erdaushub ist durch Vermischen mit erfin­ dungsgemäß hergestelltem Deponieabdichtungsmaterial recycle­ bar.

Der überall anfallende Bauschutt und Bodenaushub, der z. B. 1987 in der Bundesrepublik Deutschland ca. 108 Mio. Tonnen betrug und vorwiegend auf Deponien der öffentlichen Hand abgelagert wurde und dabei wertvollen Deponieraum beanspruch­ te, soll dadurch im Basis- und Endabdichtungsbereich sinnvoll einem Recycling zugeführt werden.

Zur Aussortierung von Störstoffen sind allerdings verschiedene Trocken- und Naßverfahren, Zerkleinerungs- und Siebprozesse sowie vor allem eine genaue Dosierung und ein intensives Mischen in stationären oder mobilen Hochleistungsmischanlagen mit Chargen- oder Durchlaufmischtechnik erforderlich.

Wenn man den pH-Wert beim Mischen schwach basisch, das Gieß­ wasser beim Verdichten der gegossenen Deponieabdichtung leicht sauer hält, wird eine optimale Abdichtung erhalten.

Da die erfindungsgemäß hergestellten Deponieabdichtungsma­ terialien nach der Schadstoffeinbindung in erheblichem Maß mit eluierbaren grundwasserbeeinträchtigenden Stoffen beaufschlagt sein können, wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, diese in Ziegeleien und Zementwerken als Rohstoff zu verwer­ ten, wobei vor allem die störenden Schwermetalle im kerami­ schen Brand in wasserunlösliche, unschädliche Verbindungen versintert werden; brennbare Verunreinigungen können thermisch nachverbrannt werden.

Ausführungsbeispiel für eine Tonmahltrocknung mit Hilfe einer Fontänentrockneranlage bzw. durch Eindüsen von Tonschlicker: Aus den Rohstoffboxen eines Tonlagers wird der grubenfeuchte Ton von einem Schaufellader zum Kastenbeschicker einer Mahl­ trocknungsanlage transportiert und dort abgekippt. Das Hauf­ werk wird über einen stufenlos regelbaren Kastenbeschicker einem Messerwalzenbrecher zugeführt, in welchem der Ton auf 0-30 mm Schnitzelgröße zerkleinert wird. Über einen Beschicker mit aufsteigendem Transportband und einer Einzugshaspel ge­ langen die Tonschnitzel in eine Schleuderprallmühle, die gleichzeitig Schleuderaggregat, Ventilator und Zerkleinerungs­ maschine ist. Der Ton wird durch die Schleuderprallmühle zer­ kleinert und zusammen mit einem Gasstrom durch ein Steigrohr des Trockners als Fontäne zentral in einen Trockenturm hoch­ geschleudert. Der Ton prallt an der Kopfplatte des Trocken­ turms auf und sinkt entlang der Trockenturmwand zum Fuß des Trockners ab. Bei herkömmlichen Fontänentrockneranlagen werden im oberen feuerfest ausgekleideten Teil des Trockenturms durch zwei diametral entgegengesetzt angeordnete Brenneröffnungen heiße Rauchgase von Brennern eingeleitet, welche sich mit dem absinkenden Umluftstrom unter optimalem Wärmeaustausch ver­ mischen. Diese gesondert hergestellten Rauchgase werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz oder teilweise durch heiße Rauchgase einer Kraftwerks- und/oder Industriean­ lage ersetzt. Die kleineren Tonteilchen durchfliegen dabei eine flach verlaufende Schraubenlinie längs der Turmwand und sind schon nach einmaligem Durchgang so weit abgetrocknet, daß sie über ein im Fuß des Trocknerturms befindliches Sieb (z. B. Sichter oder Sichtvibrator) den Trockner verlassen. Die grö­ beren Teilchen dagegen werden unter der Einwirkung der stark zunehmenden inneren Dampfspannung und äußeren Schrumpfung auseinandergesprengt. Wenn die Abtrocknung und der Aufschluß dieser Teilchen noch nicht den geforderten Endwerten entspre­ chen, wandern diese größeren Teilchen über die Siebbespannung hinweg durch eine Rücklaufleitung und die Einzugshaspel, um dann bei einem weiteren Durchgang dann ebenfalls fertig ge­ trocknet und zerkleinert die Anlage zu verlassen. Das Trocken­ gut wird gemeinsam mit dem nunmehr stark herabgekühlten Ab­ luftstrom durch eine Förderleitung mittels eines Ventilators gezogen, wobei unterhalb des Siebes das getrocknete Mahlgut aus einem Fertiggutsammeltrog über eine Zellradschleuse dem Luftstrom übergeben wird. In einem vorabscheidenden Zyklon wird ein Großteil des Trockentons zentrifugal erfaßt und über eine Fertiggutschnecke einem Vorratsbunker zugeführt. Das ge­ trocknete Fertiggut kann von dort z. B. über eine Absackvor­ richtung in Säcken oder auf Silofahrzeugen oder Silowaggons abtransportiert werden. Der im Zyklon nicht erfaßbare Fein­ staub gelangt in ein Flächenfilter. Nach dem Gewebefilter­ durchgang werden die gereinigten Rauchgase von einem Ventila­ tor abgesaugt und über einen Ausblasstutzen in die Atmosphäre eingeleitet. Die zur periodischen Abreinigung der Filter­ schläuche benötigte warme und trockene Spülluft wird z. B. in einem unteren doppelwandigen Teil des Trockners über die Tau­ punktgrenze erwärmt und über eine Spülluftleitung dem Flächen­ filter zugeführt. Die Fontänentrocknungsanlage kann über ein zentrales Steuerpult überwacht werden.

Während der Fontänentrockner überlicherweise als eigenständige Hauptanlage die Aufgabe hat, das Aufgabegut zu mahlen und zu trocknen, wobei die Betriebsparameter der Qualität und Quan­ tität der resultierenden Produktion entsprechend optimiert werden, erfüllt die erfindungsgemäße Verwendung eines Fontä­ nentrockners als angeschlossene Nebenanlage einer emissions­ trächtigen Hauptanlage die Aufgabe, neben der Optimierung der Mahl- und Trocknungsleistung bei der Herstellung rieselfähigen und leicht dosierbaren Deponieabdichtungsmaterials für die Rauchgasreinigung zu sorgen. Die Auslegung der erfindungsge­ mäßen Fontänentrocknungsanlage geht demzufolge von der Rauch­ gaszusammensetzung der Hauptanlage aus und berücksichtigt vor allem die Selbsteinbindungskapazitäten der zur Verfügung stehenden oder beschaffbaren Tone (Ca/S_Rohgas-Verhältnis), um nach den sich ergebenden Möglichkeiten und dem zur Verfügung stehenden Abwärmeangebot bei einer den gesetzlichen Auflagen entsprechenden Rauchgasreinigung auch möglichst schadstoff­ freie Umwelttone für den Deponiebau mahlen und trocknen zu können. Die Steuerung des erfindungsgemäßen Fontänentrockners erfolgt vorzugsweise vom Ende des Produktionsprozesses aus. Ein kontinuierlich messendes und steuerndes infrarot- oder optoakustisches Rauchgasanalysegerät gibt die entsprechenden Steuerbefehle für den stufenlos regelbaren Kastenbeschicker der Frischtonaufgabe, ruft bei nicht ausreichender Selbst­ entschwefelung des Tones bestimmte Adsorbermengen in der Zeiteinheit ab, solange bis der vorgegebene Sollwert unter­ schritten ist, und regelt die Wassereindüsung in die heißen Rauchgase, wenn die Feuchtigskeitswerte im Fontänentrockner nicht den idealen Reaktionsbedingungen der Schadstoffeinbin­ dung entsprechen.

Während der klassische Fontänentrockner mittels zwei primär­ energiebefeuerten Brennern seinen Energiehaushalt bestreitet, erhält der erfindungsgemäß anzuwendende Fontänentrockner die Aufgabe eines wirkungsvollen Rauchgaskühlsystems mit definier­ ten Bedingungen.

Die besonders im "kühlfeuchten" Temperaturbereich zwischen dem Wassertaupunkt und 80 bis 90°C mit hohem Wirkungsgrad ablau­ fenden Adsorptionen sind besonders wichtig.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher die Trockentonmahlherstellung mit einer Rauchgasreinigung in optimale Weise kombiniert, wobei die entscheidenden Reaktions­ phasen mit sehr hohem Wirkungsgrad in wässrig-kolloidaler Form ablaufen können. Beim Tontrocknen in einem Fontänentrockner nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem schadstoff­ beladene Rauchgase einer Kesselanlage, einer industriellen Stein-, Braunkohle- oder Schwerölheizung, einer Glashütte, einer Ziegelei od. dgl. eingeleitet werden, wird nicht nur Primärenergie gespart und CO₂-Ausstoß vermindert, sondern auch eine Schadstoffminderung erreicht. Neben der Heißluft herkömmlicher Brenner, besser sogar ohne dieselbe, kann der Trockenturm und die Falschluftzufuhr der Schleuderprallmühle mit schadstoffhaltigem Rauchgas beaufschlagt werden. Dabei wird in dem vorzugsweise hermetisch abgedichteten Be­ schickungssystem ständig ein Unterdruck aufrechterhalten, welcher ein Austreten von Rauchgas in den Arbeitsraum verhin­ dert.

Das am Ende des Herstellungsverfahrens anfallende Fertiggut kann als Deponieabdichtungsmaterial in Sonderabfall- und Siedlungsabfall-Systemen zur Basis- und Oberflächenabdichtung zum Einsatz gelangen. Es kann aber auch in Land- und Forst­ wirtschaft, gemeinsam mit zu trocknenden unbelasteten oder gering belastenden Klärschlämmen als Trockengranulat oder als Schlamm eingesetzt werden, wobei der kolloidale Aufbau des Ackerbodens und die Wasserhaltigkeit verbessert werden. Durch kolloidale Oberflächeneinbindung schädlicher Schwermetalle in der Tonsubstanz kann Fluß- und Hafenschlick mit Trockentonmehl entschärft und im Eluiernachweis die vorgeschriebenen gesetz­ lichen Grenzwerte für Polder- und Eindeichungen unterschreiten und somit den Anfall von Sondermüll verhindern. Sind die an­ lagenbedingten Schadstoffgehalte des Feintonmehls verhältnis­ mäßig hoch, bleibt die Möglichkeit, das belastete Adsorbens bei der Ziegelherstellung oder in der Zementindustrie als Al₂O₃-aufwertenden Rohstoff einzusetzen, wobei die schädlichen Schwermetalle im hohen Temperaturbereich versintert werden.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für Deponieabdich­ tungsmaterial wird vorzugsweise dort eingesetzt, wo in Nach­ barschaft geeigneter Tonvorkommen kontinuierlich in Rauchgasen anfallende ungenutzte Abwärme zur Verfügung steht.

Während Fontänentrockner zur Rauchgasreinigung und gleich­ zeitigen Tockentonmehlherstellung vor allem im Bereich kleine­ rer zu reinigender Rauchgasmengen ihren Einsatz finden werden, soll im großindustriellen Einsatz die Tonmineraltrocknung vorzugsweise durch Eindüsung eines speziell zu erstellenden kolloidalen Schlickers erfolgen. Als Rohstoffbasis dienen hierbei keine Tongruben, sondern z. B. die feinkörnigen ton­ mineralhaltigen Kohlenwasserflotate des Kohlenbergbaus. Bei der Steinkohlenförderung in inländischen Zechen fallen nämlich leider fast ebenso hohe Bergematerialanteile wie Kohleanteile an, welche aufwendig ausgewaschen werden müssen. Besonders in den verschiedenen Kohlewaschwässern findet sich eine Suspen­ sion feinstverteilter Kohle/Sand/Tonmineralien, welche mittels Druckluftflotation mit Polyacrylaten als Flotationshilfsmittel ein Feinkohlenflotat vom Flotationsbergematerial trennen, welches in Kammerfilterpressen vom Begleitwasser weitgehend getrennt werde kann. In dem 20 bis 28 % feuchten Filterkuchen findet man einen hohen Körnungsanteil kleiner 0,63 mm, der als Veredlungsmaterial lokal vorhandener Erdbaustoffe beim Ver­ ringern der Wasserdurchlässigkeit der Basis- und Oberflächen­ abdichtung von Sonderabfall- und Siedlungsabfalldeponien gut verwendbar ist. Der Filterkuchen selbst hat gemäß den ermittel­ ten Wasserdurchlässigkeitsbeiwerten einen k-Wert von 1·10^-9 bis 10·10^-10 m/s und entspricht somit meistens den gestellten Anforderungen. In der anfallenden gepreßten Struktur kann er nur schwer als Veredlungszuschlagstoff für minderabdichtende Erdmaterialien wie Schotter, Kies, Sand, Lehm, Schluff etc. verwendet werden. Wesentlich geeigneter ist dieses Filter­ material in erfindungsgemäß getrockneter Form als Tonfeinmehl­ bzw. Tonfeingranulat, vor allem dann, wenn es mittels levi­ tiertem Kolloidwasser aus NaOH-haltigen Abwässern der Soda­ industrie und mittels des Huminanteils von Braunkohlensand als sogenannter Tonschlicker in den heißen Rauchgasstrom direkt eingedüst wird.

Zwecks Verbesserung des Feinkornanteils und der Verschlickbar­ keit empfiehlt es sich, zusätzlich noch plastische Bindetoner aus Tongruben beim Schlickerdosieren hinzuzufügen. In einem Rührwerk des Schlickerbeckens erfolgt die reifende Versteifung des herzustellenden Tonschlickers. Mit Hilfe einer Schlicker­ pumpe kann der fertige Schlicker an mehreren Stellen gleich­ zeitig mittels sogenannten Zweistoffdüsen (Schlicker plus Druckluft bzw. Wasserdampf von ca. 6 Atm) direkt in den heißen schadstoffbeladenen Rauchgasstrom eingedüst werden. Hierbei kann man bspw. mit einem engen Sprühkegel von nur 15° die Eindüsung des Schlickers mit einem einstellbaren maximalen Tropfendurchmesser optimieren. Beim plötzlichen Aufheizen des eingedüsten Flüssigkeitstropfens unterscheidet man fünf Phasen: 1. Trocknung des Tropfens mit freier Flüssigkeitsober­ fläche 2. Bildung einer Feststoffkruste, 3. Aufheizen des Tropfens, 4. Aufbrechen der Kruste und 5. Kristallisation in der Halbkugel. Die Schadstoffadsorption bzw. -Chemisorption auf der hochaktivierten Oberfläche findet vor allem in den Phasen 4. und 5. statt. Die von dem heißen Rauchgasstrom weit­ gehendst getrockneten, aufgeplatzten Schlickertröpfchen ge­ langen in eine Staubabsetzkammer, wo es durch eine drastische Geschwindigkeitsreduzierung zum Absetzen der überwiegenden Mehrzahl aller Teilchen kommt, welche mit Hilfe von Staubaus­ tragsschnecken gesammelt und durch eine pneumatische Staub­ förderung in ein Silo für Deponieverdichtungsmaterial geblasen werden. Die kleinen Trümmerbruchstücke und das Feinmehl werden vom merklich abgekühlten, nun weitgehend schadstofffreien Rauchgasstrom in ein druckluftabreinigendes Gewebefilter ge­ tragen und mit 99%-igen Wirkungsgrad abgeschieden. Der perio­ disch mittels Druckluftstößen abgeworfene Filterkuchen wird über eine Staubaustragsschnecke ebenfalls wegtransportiert und anschließend pneumatisch in das Staubsammelsilo geblasen.

Die gereinigten Rauchgase verlassen das Gewebefilter aufgrund des Unterdruckes, den ein Ventilator saugseitig verursacht, und werden, nachdem Temperatur und Schadstoffegehalt gemessen wurden, anschließend in einen hohen Schornstein gedrückt. Zu feuchte Rauchgase können, falls der in der Anlage erzielte Schadstoffgehalt es zuläßt, mittels heißer, noch ungereinigter Rauchgase gemischt und somit ein optimalerer thermischer Auf­ trieb sichergestellt werden.

Rohgas- und Reingasmeßstellen können gemeinsam über ein opto­ akustisches Mehrkomponentenmeßsystem abgefragt und zu einer Steuerungszentrale übertragen werden. Von hier aus erfolgt auch die optimale Schlickereindüsungsmenge, die Wassermenge an der Quentsche und die heiße Rohgaseindüsung vor der Staubab­ setzkammer, um mit Sicherheit Taupunktunterschreitungen im Gewebefilter auszuschließen.

Die Rauchgasreinigung kann gleichermaßen bei Steinkohlefeue­ rung, Braunkohlefeuerung oder Schwerölfeuerung durchgeführt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines rieselfähigen und leicht dosierbaren Deponieabdichtungsmaterials, dadurch gekennzeich­ net, daß man kolloidale Tonmineralien großer innerer und äußerer spezifischer Elementarteilchenoberfläche mittels der heißen Rauchgase von Kraftwerks- und/oder Industrieanlagen trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man kolloidale Tonmineralien mit kohlehaltigen Beimengungen (z. B. Flotationskohle, Huminsäure, Holzkohlen und/oder Torfe) verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trocknung in einer an sich bekannten, ggf. ohne besondere Erzeugung von Heißgasen betriebenen Fontänentrock­ nungsanlage vornimmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Tonmaterialien durch Eindüsen als kolloidalen Schlicker in den heißen Rauchgasstrom trocknet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Aufgabe bzw. das Eindüsen der Ton­ mineralien mittels des Emissionsgehaltes des Rauchgases regelt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man den kolloidalen Tonmaterialien (OH⁻)- Ionengeber (z. B. NaOH-Abwässer) und/oder oberflächenaktive Substanzen (z. B. Humus-Gel) und/oder levitiertes Kolloidal­ wasser und/oder bindungsfähigkeitssteigernde Additive zusetzt.

7. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Deponieabdichtungsmaterials zum Granulieren und Einbinden von Fluß- oder Hafenschlick.

8. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Deponieabdichtungsmaterials durch Mischung mit sandigen Böden und/oder Klärschlämmen.

9. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Deponieabdichtungsmaterials durch Mischen mit vorzugsweise sortiertem, klassiertem und aufbereitetem Bauschutt oder Erdaushub.

10. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Deponieabdichtungsmaterials, dessen pH-Wert beim Mischen schwach basisch, das Gießwasser beim Verdichten der gegossenen Deponieabdichtung leicht sauer gehalten wird.

11. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Deponieabdichtungsmaterials als Rohstoff in Ziegeleien und/oder Zementwerken.