NL1027039C2

NL1027039C2 - Techniek voor het terugwinnen van ijzer- en andere metaalverbindingen uit verontreinigd filtergrind/zand afkomstig uit de drink- en proceswaterbereiding ten behoeve van kleurstoftoepassing in baksteen- en betonsteenfabricage, in verf of anderszins als grondstof.

Info

Publication number: NL1027039C2
Application number: NL1027039A
Authority: NL
Inventors: Erik Anton Koreman; Julius Van Doorn
Original assignee: Grontmij Nederland B V
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-15

Description

Techniek voor het terugwinnen van ijzer- en andere metaalverbindingen uit verontreinigd filtergrind/zand afkomstig uit de drink- en proceswaterbereiding ten behoeve van kleurstoftoepassing in baksteen- en 5 betonsteenfabricage, in verf of anderszins als grondstof

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de behandeling van met ijzer- en mogelijke andere metaalverbindingen verontreinigd filtergrind/zand dat tijdens de filtratie van grond- of oppervlaktewater periodiek als reststroom vrijkomt. Doel van de 10 behandeling is het terugwinnen van ijzer(hydr)oxide en reiniging van het filtergrind/-zand, waardoor nuttige toepassing respectievelijk hergebruik van deze componenten tot de mogelijkheden behoort.

De verontreiniging van het filtergrind/zand is een gevolg van adsorptie van ijzer(hydr)oxideverbindingen aan het oppervlak van het grind/zand dat - afhankelijk van 15 procestechnische criteria - een nominale diameter bezit variërend van circa 0,4 tot 1,25 mm. Ingeval van grondwaterbehandeling ontstaat het adsorbeerbare ijzer(hydr)oxide tijdens de beluchting voorafgaande aan het filtratieproces volgens: 4 Fe2+ + 02 +10 H20 5 4 Fe(OH)3i + 8 H+

Ingeval van oppervlaktewater waaraan een drie waardig ijzerzout (onder meer toegepast 20 worden Fe2(S04)3 en FeCl3) als coagulatiemiddel wordt toegevoegd ontstaat een ijzerhydroxide-neerslag via hydrolyse van het driewaardig ijzerion:

Fe3+(aq) 5 Fe(OH)3i + 3 H+

Het neerslag wordt in het filter afgevangen via zeefwerking en adsorptie aan het filtermedium. Als gevolg van zogenaamde veroudering treedt (gedeeltelijke) kristallisatie van het in 25 eerste instantie amorfe ijzerhydroxide op. Als kristalstructuren kunnen onder andere worden onderscheiden goethiet (FeO.OH, ofwel Fe203.H20) en hematiet (Fe203).

De onderhavige uitvinding beoogt het verwijderen van de ijzer(hydr)oxide-coating van het filtermateriaal met behulp van een wervelbedreactor eventueel gecombineerd met een thermische behandeling. De verwijdering van de coating is een gevolg van mechanische 30 schuurwerking tijdens de fluïdisatie. De ijzerverbindingen worden met de lucht of een ander fluïdisatiemedium uit het wervelbed geblazen en opgevangen in een cycloon, doekenfilter of andere stofverwijderingsinstallatie. Het filtergrind dat is ontdaan van de ijzer(hydr)oxide-coating blijft achter in het wervelbed en wordt continu of discontinu verwijderd uit het 1027039- 2 wervelbed. Simultane thermische behandeling kan nodig zijn ingeval verwijdering van organische verontreinigingen - indien aanwezig - gewenst is en/of conversie van (amorf) ijzerhydroxide naar hematiet (FeïOs) dient te worden bewerkstelligd. Wanneer het filtergrind nog niet geheel droog is kan thermische behandeling eveneens nodig zijn. Het drogen 5 resulteert in krimpscheurtjes aan het korreloppervlak, waardoor de filterhuid nog eenvoudiger . van de grindkem loslaat.

De op deze wijze verkregen ijzerverbindingen worden toegepast als kleurstof in de baksteen- en betonsteenfabricage, in verf of anderszins als grondstof. In reducerend milieu kan eventueel na toediening van koolstof (cokes, grafiet etc.) een conversie van het 10 ijzer(hydr)oxide naar magnetiet (FesOi») worden bewerkstelligd waardoor een hoogwaardig ijzererts kan worden bereid en afeet als (secundaire) grondstof naar staalproducenten eveneens tot de mogelijkheden behoort.

Het wervelbed wordt bedreven als bubbling wervelbed, ook wel statisch wervelbed genoemd. Dit heeft als voordeel dat de ijzerverbinding die door de mechanische werking in ! 15 het wervelbed van het filtergrind is verwijderd vanaf een bepaalde deeltjesgrootte met de lucht uit het wervelbed wordt meegevoerd en opgevangen. Op deze wijze wordt het ' wervelbed benut als windzifter voor de ijzer(hydr)oxidedeeltjes. Grotere deeltjes worden niet meegevoerd met de lucht en blijven in het wervelbed. Deze grotere deeltjes zijn het filtergrind en de grotere ijzer(hydr)oxidedeeltjes.

20 Het op deze wijze gereinigde filtergrind is opnieuw toepasbaar als filtergrind, met vergelijkbare eigenschappen als nieuw filtergrind. Indien nodig wordt het gereinigde filtergrind gezeefd, waarbij de gewenste zeeffractie wordt geselecteerd voor toepassing als filtergrind.

Als fluïdisatiemedium wordt lucht, stikstof of andere gassen voorzien. Door het 25 gebruiken van stikstof is het mogelijk om het wervelbed te bedrijven onder reducerende omstandigheden. Indien een thermische behandeling gewenst is wordt de lucht voorverwarmd via een warmtewisselaar, elektrische heaters of als derde mogelijkheid door het voorschakelen van een gasbrander of een verbrandingsinstallatie voor vaste brandstoffen. De brandstof voor deze brander is aardgas, stookgas uit een vergassingsinstallatie of enig ander brandbaar gas.

30 Indien de warmte wordt gegenereerd door het verbranden van een vaste of vloeibare brandstof wordt het wervelbed gefluïdiseerd met de hete rookgassen uit deze verbrandingsinstallatie.

De gassnelheid in het wervelbed kan worden ingesteld door het volumedebiet lucht of gas aan te passen. Hierdoor ontstaat de mogelijkheid om de fluïdisatiesnelheid aan te passen aan de deeltjesgrootte van het verontreinigde filtergrind. De fluïdisatiesnelheid is voldoende 1027039- 3 hoog om het bed in werveling te brengen, maar niet zo hoog dat het verontreinigde filtergrind door de gasstroom wordt meegevoerd. In de situatie van batchgewijze bedrijfsvoering kan tijdens het verloop van één bewerkingscyclus de fluïdisatiesnelheid verhoogd of verlaagd worden om de effectiviteit en de snelheid van het behandelingsproces te optimaliseren.

5 Het wervelbed kan zowel als batchproces en als continu proces worden bedreven. In het geval van een batchproces wordt het bed gevuld met verontreinigd filtergrind, de gastoevoer gestart al dan niet met toevoer van warmte voor thermische behandeling, tot het moment dat het filtergrind voldoende ontdaan is van de ijzerverbindingen. Hierna wordt het bed geleegd en een nieuwe partij te reinigen filtergrind toegevoerd. In figuur 1 wordt het 10 proces schematisch weergegeven en hiernavolgend in het kort toegelicht.

Indien het wervelbed (2) wordt bedreven als continu proces wordt het proces opgestart met gereinigd filtergrind of verontreinigd filtergrind. Verontreinigd filtergrind wordt continu of semi-continu toegevoerd (1). De bedhoogte wordt met behulp van verschildrukmeters gemonitored en op het moment dat een bepaalde bedhoogte is bereikt wordt een deel van het 15 bedmateriaal afgetapt (3). Het aftappen van bedmateriaal kan zowel continu als discontinu plaats vinden.

Het verwijderen van de ijzerdeeltjes uit de lucht- of gasstroom vindt plaats met een cycloon (4) gevolgd door een doekenfilter (5) of enig ander apparaat voor de verwijdering van stof uit gasstromen. Indien nodig wordt de gasstroom na het verlaten van de cycloon en voor 20 het doekenfilter met behulp van een warmtewisselaar (6) gekoeld. De warmte kan worden gebruikt om de ingaande lucht- of gasstroom voor te verwarmen (7).

Onderhavige uitvinding is ook toepasbaar voor de behandeling van filtergrind met andere dan ijzercoatings. De hergebruiksmogelijkheden van andere metaalcoatings, die door i middel van deze techniek zijn verkregen, kunnen verschillen van de 25 hergebruiksmogelijkheden zoals genoemd voor ijzercoatings.

1027039-

Claims

1. Werkwijze voor de behandeling van verontreinigd filtergrind/zand dat tijdens de filtratie van grond- of oppervlaktewater periodiek als reststroom vrijkomt met als doelstelling terugwinning van ijzer- en/of andere metaalverbindingen, respectievelijk 5 gereinigd filtergrind/zand, waarbij met behulp van een thermische behandeling gecombineerd met een wervelbedbehandeling de ijzer(hydr)oxidecoating vrijkomt in de vorm van fijn stof en het schoongeschuurde fïltergrind weer beschikbaar is als filtermedium.

2. Werkwijze volgens 1, met het kenmerk dat het vrijgekomen ijzer of meer algemeen metaaloxide beschikbaar is om - afhankelijk van de kwaliteit van het oxide - nuttig 10 te worden ingezet als kleurstof in de baksteen- en betonsteenfabricage, in verf of anderszins als grondstof. Eventueel na toediening van koolstof (cokes, grafiet etc.) kan een conversie van het ijzer(hydr)oxide naar magnetiet ^3()4) worden bewerkstelligd waardoor een hoogwaardig ijzererts kan worden bereid en afzet als (secundaire) grondstof naar staalproducenten eveneens tot de mogelijkheden behoort.

3. Werkwijze volgens 1, met het kenmerk dat het gereinigde fïltergrind opnieuw als filtermedium kan worden gebruikt, eventueel na zeving waarbij de gewenste korrelverdeling wordt verkregen. 1027Q39-