EP0310539A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Flugaschen - Google Patents

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EP0310539A2
EP0310539A2 EP88730218A EP88730218A EP0310539A2 EP 0310539 A2 EP0310539 A2 EP 0310539A2 EP 88730218 A EP88730218 A EP 88730218A EP 88730218 A EP88730218 A EP 88730218A EP 0310539 A2 EP0310539 A2 EP 0310539A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
separation
fly ash
flotation
fraction
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88730218A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0310539A3 (de
Inventor
Karl M. Prof. Dr. Kautz
Eckhard Dr. Weissflog
Jörn Schlichtmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GG Noell GmbH
Original Assignee
GG Noell GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GG Noell GmbH filed Critical GG Noell GmbH
Publication of EP0310539A2 publication Critical patent/EP0310539A2/de
Publication of EP0310539A3 publication Critical patent/EP0310539A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for processing fly ash from incineration plants, in particular fly ash from melting, dry and rust furnaces for hard coal and brown coal with high proportions of residual carbon, sulfates and other admixtures, which are difficult to dispose of or cannot be tested.
  • fly ash In lignite and hard coal-fired power plants, considerable quantities of fly ash are generated, which according to the German Waste Disposal Act are to be initially used and may only be deposited if necessary. The disposal of fly ash is made more difficult by the fact that dry firing is increasingly being used instead of smelting firing and thereby increasing amounts of fly ash are generated, which, like the granulate from melting firing, may not always be temporarily stored or finally stored outdoors.
  • fly ash By increasing the minimum cement content in reinforced concrete in external components, the use of fly ash as a concrete additive continues to decline. It is also known that only certain fly ash can be used in concrete technology at all. Only a part of the fly ash used therefore has a test mark as a concrete additive. Further problems arise from the fact that the fly ash quality depends to a large extent on the types of firing and the mode of operation with full load and part load. After all, the fly ash quality depends to a large extent on the coal used.
  • fly ash in particular is problematic which contains a relatively high proportion of unburned or partially burned carbon particles and not inconsiderable amounts of porous silicate sintered particles.
  • the object of the invention is to utilize fly ash of this type that is critical in terms of concrete technology, or to standardize it in terms of concrete technology. Furthermore, the invention has the task of separating as many valuable and usable components from the fly ash and making them available. The solution to these problems is specified in the claims.
  • DE-PS 890 032 From DE-PS 890 032 it is known to separate fly ash by flotation into a high-carbon and a low-carbon fraction.
  • DE 32 05 385 C2 lists suitable process conditions and aids for the separation of coal from fly ash by flotation.
  • DE 36 28 963 C2 it is proposed to use a flotation aid which can be fed to the fuel of the furnace with the C-rich wet foam product.
  • DE 35 27 179 C1 describes a method for the dry division of hard coal flue dust, which comprises a magnetic separation, several sieves and a multi-stage wind sifting in one device.
  • C-rich components can only be separated out by sieving, i.e. they have to be obtained in a sufficiently large grain size range.
  • fly ash of different origin and composition from the most varied types of incineration plants have shown that it is generally possible to separate disruptive and / or valuable constituents from these fly ash and thus to utilize large portions of the fly ash and to use them without problems.
  • This processing of fly ash according to the invention is carried out by subjecting the ashes, depending on their origin and composition, in succession in a suitable sequence to at least two of the following separation processes: flotation, separation in the hydrocyclone, wet and / or dry magnetic separation, wind separation, wet and / or dry screening, Sink-swim divorce, followed by dewatering, thickening and drying if desired, with the dry magenta separation, dry screening and air separation either before the wet separation process or after drying, followed by grinding if desired.
  • the device for carrying out this method consists of the combination of at least one flotation system, a hydrocyclone, a wet and / or dry magenta separator, an air classifier, a wet and / or dry screening system, a sink-float separator, which can be switched in any order Drainage, thickening and drying and, if necessary, a mill.
  • a device consists of a silo store for the various raw products and silos for the different fractions of dry products, silos for the storage of moist products and a wastewater treatment plant.
  • unburned or partially burned carbon particles are separated off by flotation.
  • These carbon particles obtained during flotation may have the properties of activated carbon and / or activated coke and can therefore be excellent as absorber materials be used.
  • porous, silicate sintered particles, spherical compact particles with a glass-like surface of different grain size and hollow spheres are separated, which can then be separated in the hydrocyclone and / or after dewatering, thickening and drying by air separation. These fractions can be further fractionated by sink-swim divorce and / or sieving.
  • the remaining low-carbon residue, from which the porous, silicate sintered particles and the hollow spheres are separated, can be used, for example, after filtration and drying as a washed fly ash filler, which, depending on the origin of the fly ash, can be low in heavy metals, sulfates and chromate.
  • the hollow spheres (cenospheres) contained in the fly ash are obtained in the hydrocyclone overflow and can be used as an easy-to-fill material.
  • Coarse-grained, medium-grained and fine-grained fractions are obtained both with the wind sifting and with a wet and / or dry screening, which can be used in various ways. If there is an increased demand, in particular for a fine-grained fraction, the coarser-grained fractions of porous sintered particles can, if desired, be subjected to grinding and fractionated again.
  • the very finely divided fractions are particularly suitable for use in concrete technology. However, there are also direct uses of the different fractions, for example as fine grain fillers or coarser fillers.
  • magnetic components such as Fe3O4 in particular can be separated. These parts are interesting as heavy fillers and often contain enriched rare earth metals. This magnetically separated fraction can thus be marketed well and removes constituents that are questionable in terms of concrete technology from the rest of the fly ash.
  • the flotation and the other wet separation steps are carried out with water.
  • the method according to the invention is particularly suitable for fly ash with a relatively high content of unburned or partially burned carbon particles and / or a high content of porous, silicate sintered particles and / or a high content of hollow spheres and / or a high content of magnetically separable parts as well as fly ash a wide range of grain size distribution.
  • wastewater treatment is generally also carried out.
  • any dissolved or finely suspended portions can be separated, which in turn contain valuable components and / or can be sent for separate recycling.
  • Fly ash is located in silos 1, 2, 3, 4, e.g. Silo 1 contains C-poor fly ash, the carbon content of which is approximately 1 to 4%, while C-rich fly ash can have a carbon content of approximately 10% and more.
  • the fly ash optionally after mixing, passes through a magnetic separator 5 in which the iron oxide fraction is largely separated.
  • Industrial studies have shown that at least 2/3 of the magnetic fraction contains an iron oxide Content of 60 to 70% can be obtained.
  • the magenta separation can be carried out dry or wet and optionally also wet in two stages or dry in several stages.
  • the magnetic fraction the proportion of which in the fly ash is less than 5% by weight to more than 10% by weight, can be used after screening and possibly further treatment, for example as a heavy filler in the field of corrosion protection and pigments.
  • At least the fly ash with a higher carbon content is subjected to flotation 6, in which washing is also carried out.
  • a two-stage flotation process with pneumatic flotation in the first stage is preferred.
  • Pneumatic flotation is also possible in the second stage, but pressure relaxation flotation can also be used here and can be more advantageous in certain cases.
  • the flotation turns the remaining amount after the magnetic separation into a C-poor fraction with up to 1% carbon and a proportion of about 90 to 97% by weight and a C-rich fraction with a carbon content of about 60% and more with a Share of about 3 to more than 10% by weight of the remaining amount after the magnetic separation.
  • a further division of the flotation residue after it has dried can e.g.
  • the C-rich fraction separated by the flotation is suitable after further treatment by preferably current drying and classifying for use as an absorber material, for foundry and molding sand or as a fuel.
  • the dried C-poor portion is suitable for use in concrete, for example, and after classification can be used as a test mark fly ash.
  • Magnetic separation can also follow the flotation and is preferably used only for the C-poor fraction.
  • Flotation treatment is not required if the starting material is C-low fly ash e.g. from silo 1 is available.
  • the starting material is C-low fly ash e.g. from silo 1 is available.
  • multi-stage wind sifting 11 into fractions of e.g. less than 0.01 mm, 0.01 to 0.04 mm and over 0.04 mm.
  • the C-poor fly ash or the C-poor fraction separated by flotation is expediently passed through one or preferably two hydrocyclones 7 and is further divided here, in particular according to the grain size.
  • a separation of the fine material with grain sizes of e.g. less than about 0.01 mm With this separation, however, larger hollow spheres (cenospheres) remain with the otherwise compact fine material.
  • the fly ash contains cenospheres with 0.1 to 1.2% by weight, the diameter of which can be up to 1 mm.
  • the coarser underflow of the first stage is fed to the hydrocyclones for reclassification of the second stage.
  • the fine fraction which is obtained as a cyclone overflow of the first stage, is passed over at least a sieve 8 of, for example, 0.04 or 0.045 mm or a sink-float separator for the selection of the hollow spheres.
  • a sieve 8 of, for example, 0.04 or 0.045 mm or a sink-float separator for the selection of the hollow spheres.
  • the hollow spheres of, for example, more than 0.09 mm can also be separated using a further sieve.
  • the hollow spheres are dewatered, thickened and dried in a drying step 9. This can be done, for example, in a thickener using filter presses and on a belt dryer.
  • the cenospheres can be used as light fillers for plastics and building materials, such as casting compounds and lightweight plastic concrete.
  • the fine material obtained in the screening 8 or a similar separation treatment with a grain size below 0.04 mm and preferably with a grain size substantially below 0.01 mm is dewatered, thickened and dried in a drying step 10.
  • This material which essentially consists of the spherical particles with a glass-like surface, may be suitable after further treatment as a fine-grained filler for certain areas in plastics, rubber, cable casting compounds, emulsion paints, etc.
  • the fines of up to about 0.01 mm still separated in the second stage of the hydrocyclones 7 can be returned to the first stage to increase the fines yield.
  • the coarse-grained material from the hydrocyclones which consists of spherical particles and porous sintered particles with grain sizes over 0.01 mm, in particular over 0.04 mm, can be separated into these two types of particles by a sink-float separation and is dried separately. If a particle type still has a higher carbon content, it may be expedient to feed this coarser material to the flotation 6 wet.
  • the coarse-grained porous sintered particles can optionally be used after grinding as a concrete additive and as additives for underbody protection and in construction chemistry for spraying and casting compounds and for adhesives.
  • the final division into at least three fractions of, for example, less than 0.01 mm, 0.01 to 0.04 mm and more than 0.04 mm takes place.
  • the individual fractions are fed to the silos 12, 13, 14. Additional silos 15, 16 for the intermediate storage or reception of the end products can be provided.
  • At least a silo 17 picks up the separated cenospheres.
  • a container 18 can be provided for the storage of moist products.
  • a so-called co-current wind classifier according to DE 36 04 450 C1 is also suitable as the air classifier, which enables a division into a larger number of particle size ranges.
  • the water obtained at various points in the process is recycled as far as possible, for example from wet sieving 8 to hydrocyclone 7 or to flotation 6.
  • a wastewater treatment unit 19 is necessary, in which the 1 to 2% in Waste water contained residues are separated before the water can be introduced into a receiving water 20 or returned to the flotation 6.
  • the flow diagram shown shows some possibilities for treating fly ash of different composition and origin, in order to prepare at least parts of the fly ash for a suitable use, so that any remaining amount to be deposited becomes as small as possible.
  • the diagram contains further details necessary for the operation, e.g. Pumps or functional devices such as a mill and the sink-swim divorce are not specified.

Abstract

Das Verfahren zur Aufbereitung von Flugasche aus Verbrennungs anlagen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aschen je nach Herkunft und Zusammensetzung nacheinander in beliebiger Reihenfolge mindestens zwei der folgenden Trennverfahren unterworfen werden: Flotation (6), Auftrennung im Hydrozyklon (7), nasse und/oder trockene Magnetabscheidung (5), Windsichtung (11), nasse und/oder trockene Siebung (, Sink-Schwimm-Scheidung, worauf gewünschtenfalls eine Entwässerung, Eindickung und Trocknung (9) erfolgt, wobei die trockene Magnetabscheidung, trockene Siebung und Windsichtung entweder vor dem nassen Trennverfahren oder nach der Trocknung erfolgen, worauf gewünschtenfalls eine Mahlung erfolgt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus der in beliebiger Reihenfolge nacheinander schaltbaren Kombination von verschiedenen Trennvorrichtungen.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Flugaschen aus Verbrennungsanlagen, insbesondere von schwer zu entsorgenden oder nicht prüfzeichenfähigen Flugaschen aus Schmelz-, Trocken- und Rostfeuerungen für Stein- und Braunkohlen mit hohen Anteilen an Restkohlenstoff, Sulfaten und sonstigen Beimengungen.
  • In braunkohle- und steinkohlebefeuerten Kraftwerken fallen erhebliche Mengen von Flugasche an, die nach dem deutschen Abfallbeseitigungsgesetz 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 Flugaschequalität in erheblichem Maße von den Feuerungstypen sowie der Fahrweise mit Vollast und Teillast abhängt. Schließlich hängt die Flugaschequalität 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 Sinterpartikel.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere derartige betontechnologisch kritische Flugaschen zu verwerten, beziehungsweise betontechnologisch zu standardisieren. Weiterhin hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, aus den Flugaschen möglichst viele wertvolle und verwertbare Bestandteile abzutrennen und zur Verfügung zu stellen. Die Lösung dieser Aufgaben ist in den Ansprüchen angegeben.
  • Aus DE-PS 890 032 ist es bekannt, Flugasche durch Flotation in eine kohlenstoffreiche und eine kohlenstoffarme Fraktion zu zerlegen. DE 32 05 385 C2 nennt geeignete Verfahrensbedingungen und Hilfsmittel für die Abtrennung von Kohle aus Flugasche durch Flotation. In DE 36 28 963 C2 wird vorgeschlagen, ein Flotationshilfsmittel zu verwenden, das mit dem C-reichen nassen Schaumprodukt dem Brennstoff der Feuerungsanlage zugeführt werden kann. Hier wird weiterhin vorgeschlagen, das C-reiche Schaumprodukt nach Entwässerung und Trocknung als Gieß- und Abdeckpulver für den Stranggußbereich zu verwenden. Über einen zweckmäßigen Einsatz der C-armen Fraktion und deren weitere Aufbereitung ist in diesen Veröffentlichungen nichts angegeben.
  • In DE 35 27 179 C1 wird ein Verfahren zur trocknen Aufteilung von Steinkohlenflugstäuben beschrieben, das in einer Vorrichtung eine Magnetabscheidung, mehrere Siebe und eine mehrstufige Windsichtung umfaßt. Hier lassen sich C-reiche Bestandteile nur durch Absieben ausscheiden, das heißt sie müssen in einem hinreichend großen Korngrößenbereich anfallen.
  • Untersuchungen an verschiedenen Flugaschen verschiedener Herkunft und Zusammensetzung aus den verschiedensten Arten von Verbrennungsanlagen haben gezeigt, daß es generell möglich ist, aus diesen Flugaschen störende und/oder wertvolle Bestandteile abzutrennen und dadurch große Anteile der Flugaschen zu verwerten und unproblematisch einzusetzen. Diese erfindungsgemäße Aufbereitung von Flugaschen erfolgt dadurch, daß die Aschen je nach Herkunft und Zusammensetzung nacheinander in geeigneter Reihenfolge mindestens zwei der folgenden Trennverfahen unterworfen werden: Flotation, Auftrennung im Hydrozyklon, nasse und/oder trockene Magnetabscheidung, Windsichtung, nasse und/oder trockene Siebung, Sink-Schwimm-Scheidung, worauf gewünschtenfalls eine Entwässerung, Eindickung und Trocknung erfolgt, wobei die trockene Magentabscheidung, trockene Siebung und Windsichtung entweder vor dem nassen Trennverfahren oder nach der Trocknung erfolgen, worauf gewünschtenfalls eine Mahlung erfolgt.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus der in beliebiger Reihenfolge nacheinander schaltbaren Kombination von mindestens einer Flotationsanlage, eines Hydrozyklons, eines nassen und/oder trockenen Magentabscheiders, eines Windsichters, einer nassen und/oder trockenen Siebanlage, eines Sink-Schwimm-­Scheiders, einer Entwässerung, Eindickung und Trocknung sowie gegebenenfalls einer Mühle. Zusätzlich besteht eine derartige Vorrichtung aus einem Silolager für die verschiedenen Rohprodukte sowie Silos für die verschiedenen Fraktionen trockener Produkte, Silos für die Lagerung feuchter Produkte sowie einer Abwasseraufbereitungsanlage.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Flotation insbesondere unverbrannte oder teilverbrannte Kohlepartikel abgetrennt. Diese bei der Flotation anfallenden Kohlepartikel haben gegebenenfalls die Eigenschaften von Aktivkohle und/oder Aktivkoks und können deshalb ausgezeichnet als Absorbermaterialien verwendet werden. Weiterhin werden bei der Flotation poröse, silikatische Sinterpartikel, kugelförmige kompakte Partikel mit glasartiger Oberfläche unterschiedlicher Korngröße und Hohlkugeln abgetrennt, die anschließend im Hydrozyklon und/oder nach vorheriger Entwässerung, Eindickung und Trocknung durch Windsichtung aufgetrennt werden können. Diese Fraktionen können weiterfraktioniert werden durch Sink-Schwimm-Scheidung und/oder Sieben.
  • Der verbleibende kohlenstoffarme Rest, von dem auch die porösen, silikatischen Sinterpartikel und die Hohlkugeln 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 Hydrozyklonüberlauf die in der Flugasche enthaltenen Hohlkugeln (Cenosphären), die als leichtmachendes Füllmaterial einsetzbar sind.
  • Sowohl bei der Windsichtung als auch bei einer nassen und/oder trockenen Siebung erhält man grobkörnige, mittelkörnige und feinkörnige Fraktionen, die verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten zugeführt werden können. Sofern insbesondere für eine feinstkörnige Fraktion erhöhter Bedarf besteht, kann man gewünschtenfalls die gröberkörnigen Fraktionen aus porösen Sinterpartikeln 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 Feinkornfüller oder gröbere Füller.
  • Durch die trockene und/oder nasse Magnetabscheidung können insbesondere magnetische Anteile wie Fe₃O₄ abgetrennt 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 Bestandteile.
  • Die Flotation und die übrigen nassen Trennschritte erfolgen im einfachsten Falle mit Wasser. In einigen Fällen kann es jedoch von Vorteil sein, die wäßrigen Suspensionen zu neutralisieren oder schwach anzusäuern. Damit wird das oftmals vorhandene puzzolanische Abbindevermögen gewisser Bestandteile der Flugaschen inaktiviert, so daß es nicht während des Verfahrens zu unerwünschten Abbindereaktionen und Verklumpungen kommt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Flugaschen mit einem relativ hohen Gehalt an unverbrannten oder teilverbrannten Kohlepartikeln und/oder einem hohen Gehalt an porösen, silikatischen Sinterpartikeln und/oder einem hohen Gehalt an Hohlkugeln und/oder 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 ihrerseits wertvolle Bestandteile enthalten und/oder einer gesonderten Verwertung zugeführt werden können.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen nacheinander in beliebiger Reihenfolge mindestens zwei von mehreren unterschiedlich wirkenden Trennmethoden zum Einsatz kommen, so daß verschiedene Fraktionen entstehen. Zusätzlich werden weitere Schritte, wie Entwässerung, Eindickung, Trocknung und Mahlung zwischen- oder nachgeschaltet. Es handelt sich somit um ein sehr vielseitiges und den jeweiligen Produkten und der Zusammensetzung der Flugasche anpassungsfähiges Kombinationsverfahren, bei dem eine Reihe von Fraktionen entsteht, die nach Möglichkeit alle oder überwiegend nutzbringend verwertet werden können. Orientierende Versuche haben gezeigt, daß mindestens zwei solcher Stufen nötig sind, um zuverlässig und reproduzierbar hochwertige Produkte zu erhalten.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand des beigefügten Fließschemas beschrieben, von dem in besonderen Fällen auch Abweichungen möglich sind. Das Schema gilt für eine Anlage zur Aufbereitung von Flugaschen unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung. Die nachstehenden Angaben beziehen sich auf Steinkohleflugaschen.
  • In Silos 1, 2, 3, 4 befinden sich Flugaschen, wobei z.B. Silo 1 C-arme Flugasche enthält, deren Kohlenstoffgehalt etwa 1 bis 4 % beträgt, während C-reiche Flugasche einen Kohlenstoffgehalt von etwa 10 % und mehr aufweisen kann.
  • Die Flugaschen laufen, gegebenenfalls nach einer Mischung, über einen Magnetabscheider 5, in dem die Eisenoxidfraktion weitgehend abgetrennt wird. Großtechnische Untersuchungen ergaben, daß wenigstens 2/3 der magnetischen Fraktion mit einem Eisenoxid-­ Gehalt von 60 bis 70 % gewonnen werden können. Die Magentabscheidung kann trocken oder naß und gegebenenfalls auch naß zweistufig oder trocken mehrstufig durchgeführt werden. Die Magnetfraktion, deren Anteil in der Flugasche weniger als 5 Gew.% bis über 10 Gew.% beträgt, ist nach Siebung und eventuell weiterer Behandlung z.B. als Schwerfüller im Bereich des Korrosionsschutzes und der Pigmente einsetzbar.
  • Hiernach wird wenigstens die Flugasche mit einem höheren Kohlenstoffgehalt einer Flotation 6, in der auch eine Waschung erfolgt, unterworfen. Bevorzugt wird ein zweistufiger Flotationsprozeß mit einer pneumatischen Flotation in der ersten Stufe. Auch in der zweiten Stufe ist eine pneumatische Flotation möglich, wobei aber hier auch eine Druckentspannungsflotation einsetzbar und in gewissen Fällen vorteilhafter sein kann. Durch die Flotation wird die nach der Magnetabscheidung verbliebene Restmenge in eine C-arme Fraktion mit bis zu 1 % Kohlenstoff und einem Anteil von etwa 90 bis 97 Gew.% und eine C-reiche Fraktion mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 60 % und mehr mit einem Anteil von etwa 3 bis über 10 Gew.% der Restmenge nach der Magnetabscheidung aufgeteilt. Eine weitere Aufteilung des Flotationsrückstandes nach dessen Trocknung kann z.B. über einen Windsichter zweckmäßig sein, da bei einem der durchgeführten Versuche Partikel mit einer Korngröße von über 0,15 mm, die 2,1 Gew.% der Restmenge umfaßten, noch einen Kohlenstoffgehalt von 38,2 % aufwiesen, während der übrige C-arme Flotationsrückstand mit Korngrößen unter 0,15 mm 78 Gew.% betrug und einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,5 % aufwies.
  • Die durch die Flotation abgetrennte C-reiche Fraktion eignet sich nach Weiterbehandlung durch vorzugsweise Stromtrocknung und Sichten zur Verwendung als Absorbermaterial, für Gießerei- und Formsand oder als Brennstoff. Der getrocknete C-arme Anteil ist z.B. für den Betoneinsatz geeignet und kann nach Klassierung als Prüfzeichenflugasche verwendet werden.
  • Eine Magnetabscheidung kann auch der Flotation nachgeschaltet sein und vorzugsweise nur für die C-arme Fraktion eingesetzt werden.
  • Eine Flotationsbehandlung ist nicht erforderlich, wenn als Ausgangsmaterial C-arme Flugasche z.B. aus Silo 1 zur Verfügung steht. Diese kann im einfachsten Fall nach Passieren der Magnetscheidung 5 durch mehrstufiges Windsichten 11 in Fraktionen von z.B. weniger als 0,01 mm, 0,01 bis 0,04 mm und über 0,04 mm aufgeteilt werden.
  • Zweckmäßigerweise wird die C-arme Flugasche oder die durch Flotation abgetrennte C-arme Fraktion durch einen oder vorzugsweise zwei Hydrozyklone 7 geleitet und hier insbesondere entsprechend der Korngröße weiter aufgeteilt. In der ersten Stufe der Hydrozyklone 7 wird eine Abtrennung des Feingutes mit Korngrößen von z.B. weniger als etwa 0,01 mm angestrebt. Bei dieser Trennung verbleiben jedoch auch größere Hohlkugeln (Cenosphären) bei dem im übrigen kompakten Feingut. In der Flugasche sind Cenosphären mit 0,1 bis 1,2 Gew.%, deren Durchmesser bis 1 mm betragen kann, enthalten. Der gröbere Unterlauf der ersten Stufe wird zur Nachklassierung der zweiten Stufe der Hydrozyklone zugeführt.
  • Der Feinanteil, der als Zyklonüberlauf der ersten Stufe anfällt, wird zur Selektion der Hohlkugeln über wenigstens ein Sieb 8 von z.B. 0,04 oder 0,045 mm oder einen Sink-Schwimm-Scheider gegeben. Gegebenenfalls können über ein weiteres Sieb auch die Hohlkugeln von z.B. über 0,09 mm abgesondert werden. Die Hohlkugeln werden in einem Trocknungsschritt 9 entwässert, eingedickt und getrocknet. Dies kann z.B. in einem Eindicker mittels Filterpressen und auf einem Bandtrockner erfolgen. Die Cenosphären sind als leichte Füllstoffe für Kunststoffe und Baustoffe, wie Vergußmasse und Kunststoffleichtbeton verwendbar.
  • Das bei der Siebung 8 oder einer ähnlichen Abtrennbehandlung anfallende Feingut mit einer Korngröße unter 0,04 mm und vorzugsweise mit einer Korngröße von im wesentlichen unter 0,01 mm wird in einem Trocknungsschritt 10 entwässert, eingedickt und getrocknet. Dieses Material, das im wesentlichen aus den kugelförmigen Partikeln mit glasartiger Oberfläche besteht, eignet sich gegebenenfalls nach Weiterbehandlung als feinkörniger Füllstoff für gewisse Bereiche bei Kunststoffen, Gummi, Kabelvergußmassen, Dispersionsfarben usw..
  • Das in der zweiten Stufe der Hydrozyklone 7 noch abgeschiedene Feingut von bis etwa 0,01 mm kann zur Erhöhung der Ausbeute an Feingut in die erste Stufe zurückgeführt werden.
  • Das grobkörnige Material aus den Hydrozyklonen, das aus kugelförmigen Partikeln und aus porösen Sinterpartikeln mit Korngrößen über 0,01 mm, insbesondere über 0,04 mm besteht, kann durch eine Sink-Schwimm-Scheidung in diese beiden Partikelarten getrennt werden und wird gesondert getrocknet. Wenn eine Partikelart noch einen höheren Kohlenstoffgehalt besitzt, kann es zweckmäßig sein, dieses gröbere Material naß der Flotation 6 zuzuführen. Die grobkörnigen porösen Sinterpartikel können gegebenenfalls nach Mahlung als Betonzuschlagstoff und als Zusatzstoffe für Unterbodenschutz und in der Bauchemie für Spritz-­und Vergußmassen sowie für Kleber verwendet werden. Das vorzugsweise in einem Stromtrockner getrocknete Material aus den Hydrozyklonen 7 oder aus der Flotation 6, insbesondere die C-arme Fraktion, kann zu einer schärferen Auftrennung der feinen Fraktionen in einer vorzugsweise mehrstufigen Windsichtung 11 behandelt werden. Hier erfolgt endgültig die Aufteilung in wenigstens drei Fraktionen von z.B. unter 0,01 mm, 0,01 bis 0,04 mm und über 0,04 mm. Die einzelnen Fraktionen werden den Silos 12, 13, 14 zugeleitet. Weitere Silos 15, 16 zur Zwischenlagerung oder Aufnahme der Endprodukte können vorgesehen sein. Wenigstens ein Silo 17 nimmt die abgetrennten Cenosphären auf. Ein Behälter 18 kann für die Lagerung feuchter Produkte vorhanden sein.
  • Als Windsichter ist auch ein sogenannter Mitstrom-Windsichter nach DE 36 04 450 C1 geeignet, der eine Aufteilung in eine größere Anzahl von Korngrößenbereichen ermöglicht.
  • Das an verschiedenen Stellen des Verfahrens anfallende Wasser wird möglichst im Kreislauf zurückgeführt, beispielsweise von der Naß-Siebung 8 zum Hydrozyklon 7 oder zur Flotation 6. Wenigstens für die Flotation ist jedoch eine Abwasseraufbereitung 19 notwendig, in der die mit etwa 1 bis 2 % im Abwasser enthaltenen Reststoffe abgeschieden werden, bevor das Wasser in einen Vorfluter 20 eingeleitet oder in die Flotation 6 zurückgeführt werden kann.
  • Das dargestellte Fließschema zeigt einige Möglichkeiten zur Behandlung von Flugasche unterschiedlicher Zusammensetzung und Herkunft, um wenigstens Teile der Flugasche noch für eine zweckmäßige Verwendung aufzubereiten, so daß eine etwa noch verbleibende, zu deponierende Restmenge möglichst klein wird. In dem Schema sind weitere für den Betrieb notwendige Einzelheiten, wie z.B. Pumpen oder zweckmäßige Vorrichtungen, wie eine Mühle und die Sink-Schwimm-Scheidung nicht angegeben.
  • Ferner können die genannten Verfahrensschritte auch in weiteren Stufen oder in anderer Reihenfolge als angedeudet verwendet werden.
  • Sowohl bei den eingesetzten schwer zu entsorgenden Flugaschen als auch bei prüfzeichenfähigen Aschen kann erfindungsgemäß nahezu jede der abgetrennten Fraktionen einer gesonderten Verwendung zugeführt und dabei problemlos verwertet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Flugaschen aus Verbrennungsanlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aschen je nach Herkunft und Zusammensetzung nacheinander in beliebiger Reihenfolge mindestens zwei der folgenden Trennverfahren unterworfen werden: Flotation, Auftrennung in Hydrozyklon, nasse und/oder trockene Magnetabscheidung, Windsichtung, nasse und/oder trockene Siebung, Sink-Schwimm-Scheidung, worauf gewünschtenfalls eine Entwässerung, Eindickung und Trocknung erfolgt, wobei die trockene Magnetabscheidung, trockene Siebung und Windsichtung entweder vor dem nassen Trennverfahren oder nach der Trocknung erfolgen, worauf gewünschtenfalls eine Mahlung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Gewinnung von als leichte Füllstoffe geeigneten Cenosphären,
dadurch gekennzeichnet, daß eine kohlenstoffarme Flugaschefraktion nach Durchlaufen eines Magnetabscheiders und gegebenenfalls einer Flotation in einem Hydrozyklon zerlegt wird und der feinkörnige Anteil zusammen mit den leichten Cenosphären einer Siebung oder Sink-Schwimm-Scheidung unterworfen wird, bei der die Cenosphären abgetrennt werden und daß danach die Cenosphären entwässert und getrocknet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Aufbereitung einer kohlenstoffreichen Flugasche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche nach Magnetabscheidung durch eine ein- oder mehrstufige Flotation in eine kohlenstoffreiche und eine kohlenstoffarme Fraktion aufgeteilt wird und eine oder beide Fraktionen getrennt in Hydrozyklonen und/oder Windsichtern unter Einschluß eines Trocknungsschritts nach Korngrößen klassiert werden, wobei die kohlenstoffreiche Fraktion für Gießereisande und als Absorbermaterial aufbereitet und aus der kohlenstoffarmen Fraktion Prüfzeichenflugasche gewonnen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Gewinnung von feinkörnigen Füllstoffen für Kunststoffe, Gummi, Dispersionsfarben, Kabelvergußmassen usw.,
dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zweistufige Flotation eine kohlenstoffarme Fraktion erhalten wird, aus der magnetische Bestandteile mittels Magnetscheidung abgetrennt sind, aus dieser kohlenstoffarmen Fraktion durch Hydrozyklone und/oder Windsichten unter Einschluß eines Trocknungsschrittes sowie gegebenenfalls anschließender Siebung oder Sink-Schwimm-­Scheidung zur Abtrennung leichter Partikel von größerem Volumen wie Cenosphären wenigstens eine sehr feinkörnige Fraktion gewonnen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 zur Gewinnung gröberer Füll- und Absorberstoffe
dadurch gekennzeichnet, daß aus der durch Flotation abgetrennten kohlenstoffarmen Fraktion, aus der vorzugsweise die magnetischen Bestandteile mittels Magnetscheidung abgetrennt sind, durch Hydrozyklone und/oder Windsichten Fraktionen von mittlerer und grober Korngröße, gegebenenfalls unter Einschluß einer Stromtrocknung, abgetrennt werden, insbesondere zur Verwendung als Betonzuschlagstoffe und als Zusatzstoff für Unterbodenschutz sowie für Spritz- und Vergußmassen und für Kleber in der Bauchemie.
6. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche durch eine zweistufige Flotation mit einer pneumatischen Flotationsstufe und einer Druckentspannungsflotationsstufe in eine kohlenstoffreiche und eine kohlenstoffarme Fraktion aufgeteilt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß Fraktionen mittlerer und grober Korngröße einer Sink-Schwimm-Scheidung zur Gewinnung von porösen silikatischen Sinterpartikeln, die als Absorbermaterial geeignet sind, unterworfen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß aus Flugasche mittels Magnetabscheidung und anschließender Siebung oder Windsichtung die Magnetfraktion mit einem Eisenoxidanteil von wenigstens 60 % abgetrennt und in unterschiedlichen Korngrößen für den Einsatz im Bereich des Korrosionsschutzes und für Pigmente gewonnen wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus der in beliebiger Reihenfolge nacheinander schaltbaren Kombination von mindestens einer Flotationsanlage, eines Hydrozyklons, eines nassen und/oder trockenen Magnetabscheiders, eines Windsichters, einer nassen und/oder trockenen Siebanlage, eines Sink-Schwimm-Scheiders, einer Entwässerung, Eindickung und Trocknung sowie gegebenenfalls einer Mühle.
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