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Verfahren zur Aufbereitung des Bergehaldenmaterials von
Kohlenbergwerken
Bergehalden des Kohlenbergbaus enthalten weniger als 30%, meist weniger als 20% Kohle. Ein Tell dieser Kohie ist in dem Bergematerial in Form von Adern, Pigmenten, Durchtränkungen oder Anhäufungen eingebettet. Die Bergehalden nehmen bedeutende nutzbare Flächen in Anspruch, und zufolge der langsamen Oxydation, oft der Selbstentzündung des brennbaren Materials, verursachen sie die Verunreinigung der Luft - wobei auch das brennbare Material verloren geht - so dass die wirtschaftliche Verwertung ihres Kohlenbestandes bzw. die restlose Beseitigung der Halden wünschenswert ist.
Bezüglich Verwertung solcher Halden bzw. der Gewinnung ihres Kohlengehaltes ist ein Verfahren bekannt, nach welchem Bergehaldenmaterial, dessen Kaloriengehalt einen Mindestwert übersteigt, nach entsprechender Zerkleinerung in einer besonderen Einrichtung verbrannt und seine Wärmeenergie auf diese Weise nutzbar gemacht wird. Hiezu ist jedoch eine teure, spezielle Feuerungsanlage erforderlich, die mit Kohlen der üblichen Güte nicht betrieben werden kann.
Zur vollständigen Verarbeitung von Bergehalden des Kohlenbergbaus wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem das Haldenmaterial auf Rosten besonderer Bauart erhitzt wird, und sein unverbrennlicber Anteil als Zusatzstoff für Leichtbeton verarbeitet wird. Auf diese Weise ist jedoch nur ein begrenzter Teil des Haldenmaterials verwertbar, ausserdem wird der Kalorieninhalt des Haldenmaterials hiebei nicht entsprechend ausgenützt,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mittels welchem aus dem Haldenmaterial von Kohlenbergwerken dessen Kohlegehalt wirtschaftlich gewonnen werden und als Brennstoff von hohem Kaloriengehalt verwertet werden kann, selbst im Falle der Verarbeitung kohlenarmer Halden.
Bei der Durchführung'des Verfahrens erscheinen die an Bergematerial angereicherten Anteile in einer Form, die ihre Verwendung zur Herstellung grobkeramischer Erzeugnisse ermöglicht. Schliesslich ergibt die Aufbereitung auch eine Fraktion des
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die sich wirtschaftliche'Art beseitigt werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Aufbereitung des Bergehaldenmaterials von Kohlenbergwerken, bei welchem ein als Brennstoff verwertbarer, an Kohle angereicherter Teil abgeschieden wird, besteht im wesentlichen darin, dass Bergematerial mit einem Kohlengehalt unter 30% zerkleinert wird und der Anteil mit Korngrösse 0 - 20 mm in Form einer Trübe, deren Wichte 1, 22 - 1, 45 beträgt und mindestens 40%, zweckmässig jedoch 50% feste Substanz von Korngrösse unter 1 mm enthält, wobei der Komanfall des Gutes unter 1 mm Korngrösse
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<tb> von <SEP> 0,0 <SEP> bis <SEP> 0,05 <SEP> mm <SEP> 20-30%, <SEP> zweckmässig <SEP> etwa <SEP> 25%
<tb> von <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 20-40%,
<SEP> zweckmässig <SEP> etwa <SEP> 35%
<tb> von <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 1,0 <SEP> mm <SEP> den <SEP> auf <SEP> 100% <SEP> ergänzenden <SEP> Anteil, <SEP> zweckmässig <SEP> etwa <SEP> 40%
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beträgt, in einem Hydrozyklon in einen kohlenreichen und einen bergere1chen Teil getrennt wird.
Unter der Wichte der Trübe ist das Gemisch des gesamten festen Gutes -also sämtliche vorhandene
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Teilchen von 0 bis 20 mm-und des Wassers, kg/l, zu verstehen.
Die Menge der zur Trübebildung vorgeschriebenen, in den Bereich der kleineren Körnung entfallenden Körner erhält man in den meisten Fällen schon zum grössten Teil durch die Zerkleinerung des Haldengutes auf die Korngrösse unter 20 mm. Nötigenfalls kann die Menge der Körnchen dieser Grösse durch teilweise Rückführung und Wiederaufgabe ergänzt oder das dieser Kornklasse entsprechende Gut dem an Bergen angereicherten Teil entnommen und der Arbeitstrübe zugegeben werden.
Da hier mit einem Material bzw. mit einer Trübe gearbeitet wird, deren Korngrössen innerhalb sehr weiter Grenzen liegen, und ausserdem die Kohle von einer sehr grossen Be ! gemenge getrennt werden muss,
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unterschiedlicher Körnung mit gutem Ausbringen geschieden werden könnte. Versuche zeigten, dass die in der Bergehalde vorhandene, verhältnismässig kleine Menge an Kohle mit sehr gutem Ausbringen ge- wonnen werden kann, wenn mit den angegebenen Werten für Trübewichte und Komverteilung gearbeitet wird.
Weiter wurde festgestellt, dass eine Bergehalde von tonigem Charakter, die mehr als 10% Tonmine- ralien enthält als Trübe von i, 32 bis 1, 36 mit gutem Ausbringen der Kohle verarbeitet werden kann. San- dige Halden, welche unter 10% Ton und über 25% Sand enthalten, können vorteilhaft bei einer Trübe- wichte von 1,22 bis 1, 31 verarbeitet werden. Bergehalden mit schieferigem Gut, die über 50% schieferige
Berge, unter 10% Ton und unter 250 Sand enthalten, werden vorteilhaft mit einer Trübe von 1, 24 bis 1,34
Wichte verarbeitet.
Bei der Aufbereitung des Bergehaldenmaterials wird zweckmässig in der Weise verfahren, dass das lufttrockene Gut mittels Rosten, die entsprechend den Massen der in der Halde enthaltenen Stückberge ge- wählt wurden, in zwei Teile getrennt wird, z. B. in einen Teil von 0 bis 80 mm Korngrösse, und jenen
Teil, der die grösseren Bergestücke enthält. Der die kleineren Stücke enthaltende Teil wird auf die Korn- grösse 0 - 20 mm zerkleinert. Wenn dieses zerkleinerte Gut die zum Betriebe des Zyklons erforderliche Menge an Korn unter 1 mm nicht enthält, so wird diese aus der Fraktion gleicher Korngrösse, welche den in einem früheren Arbeitsgang des Zyklons geschiedenen, an Bergen angereicherten Teile entnommen wurde, auf den erforderlichen Betrag ergänzt.
Diese Kornklasse kann auch durch Zumischung des bei der Zerkleinerung der Stücke über 80 mm entstehenden Anteils unter 1 mm Korngrösse ergänzt werden. Von dem mit dem Zyklon an Bergen angereicherten Teile können die Körnchen bis 2 mm Grösse z. B. mit einem Vibratorsieb getrennt werden. Die bergereiche Fraktion enthält noch eine gewisse kleine Menge an Kohle in Form von feinen, in Mineralsubstanz gebetteten Pigmenten oder feinen Adern. Diese Fraktion kann als Zusatzstoff zur Ziegelfabrikation mit grossem Vorteil verwendet werden, denn beim Brennen der Ziegel wird nicht nur durch Verbrennen ihres Kohlengehaltes dessen Wärmeinhalt nutzbar gemacht, sondern diese Fraktion ist auch nach der Zusammensetzang des Bergematerials dazu geeignet, dem Grundstoff der Ziegel beigemischt zu werden.
Das Bergematerial ist gewöhnlich als Magerungsmittel gut zu verwenden, so dass hiedurch das Trocknen der Ziegel beschleunigt wird. Der Kohlegehalt hingegen beschleunigt das Brennen der Ziegel. Als Zusatzstoff für die Ziegelfabrikation kann mit besonderem Vorteil die Fraktion zwischen 1 und 2 mm Korngrösse der Kornklasse 0 - 2 mm verwendet werden.
Die Fraktion 0-1 mm jedoch kann zur Trübebildung im Zyklonbetrieb bzw. zur Ergänzung des Schwergutes oder alsZusatzstoff in derZementfabrikationsehrvorteilhaft verwendet werden.
Der Anteil an Kömern über 2 mm kann zu bergbaulichen Versatzarbeiten mit grossem Vorteil verwendet werden, da er keine hydrophilen Teilchen enthält, die eine Feinsuspension bilden könnten, und deshalb dieses Gut, im Spülstrom an den zu versetzenden Ort geleitet, sich dort schnell setzt und einen dichten, tragfähigen Versatz bildet. Aus demselben Grunde kann dieses Gut auch als Zusatzstoff zu Leichtbeton sehr gut verwertet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll an folgenden Beispielen erläutert werden :
1. Aus der Bergehalde sandigen Charakters von Somsály (Ungarn) wurde abgesiebtes Gut von Korngrösse 0 - 15 mm einem Hydrozyklon aufgegeben. Der Anteil des Gutes von 0 bis 1 mm Korngrösse betrug 490/0. Die Kornverteilung des Teiles von 0 bis 1 mm war
1-0, 5 mm = 48, 5%, 0, 5-0, 05 mm = 39, 8%, 0, 05-0 mm = 11, 7%, insgesamt 100%. Die Trübe wird-auf 100 kg trockenes Gut gerechnet-mit 120 kg Wasser angesetzt, und hat eine Wichte von 1, 303 kg/l. Die Trübe mit einem Gehalt von 18, 6 t/h Bergehaldenmaterial wurde mit einem Druck von 0,4 bis 0,5 atü durch einen Zyklon (Durchmesser 250 mm. Kegelwinkel 600) getrieben.
Bei einem Kohlengehalt der Bergehalde von 13, 82% erhielt man durch das Trennen im Zyklon : 2540 kg kohlenreiche Fraktion mit 91, Wo Kohlengehalt, so dass die kohlenreiche Fraktion 90. 7% des Kohleninhaltes der Bergehalde enthielt, während das Ausbringen an Bergen 98, 4% des Gesamtbergegehaltes betrug.
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Von der an Bergen angereicherten Fraktion wurde durch Aufgabe auf einen Vibrator von 2 mm Lochweite die Fraktion der Korngrösse 0-2 mm getrennt, deren Menge 11, 4 t betrug. Diese Fraktion wurde weiter in Fraktionen von den Komkiassen 0-1 und 1-2 mm zerlegt, deren Menge 9, 1 t bzw. 2, 5 t betrug. Der Kalorieninhalt dieser Produkte war 45 bzw. 33 Kcal/kg. Die Fraktion über 2 mm betrug 4, 4 t.
2. Haldenmaterial (Tatabánya, Ungarn) von tonigem Charakter mit einem Kohlegehalt von ze wurde auf Korngrösse unter 20 mm zerkleinert. Die Trübe wurde mit Wasser auf Wichte 1, 38 eingestellt.
Der Kornbereich von 0 bis 1 mm, der 59% des gesamten Trockengutes enthielt, war folgenden
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<tb> 1, <SEP> 0-0, <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 31%
<tb> 0, <SEP> 5-0, <SEP> 05 <SEP> mm <SEP> 47% <SEP>
<tb> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 0 <SEP> mm <SEP> 21%
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<tb>
<tb> 2%,1, <SEP> 0-0, <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 42, <SEP> 5% <SEP>
<tb> 0, <SEP> 5-0, <SEP> 05 <SEP> mm <SEP> 41, <SEP> 5% <SEP>
<tb> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 0 <SEP> mm <SEP> 16, <SEP> 0%
<tb> 100, <SEP> 0%
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Bei einem Zyklon von 250 mm Durchmesser, 0, 5 atü Druck und einem Durchsatz von 19, 3 t/h war die Menge der kohlenreichen Fraktion im Überlauf 4, 2 t/h mit einem Kohlengehalt von 85, 4%.
Das Ausbringen an Kohle, bezogen auf den Gesamtkohlenbestand der Halde, war 75,6%; der Kaloriengehalt der Bergefraktion 0-1 mm betrug 875 Kcal/kg, der der Fraktion 1-2 mm : 833 Kcal/kg.
4. Ziegelfabrikation.
Die gemäss Beispiel 3 gewonnene Fraktion mit einem Heizwert von 850 Kcal/kg wird in einer Menge von 885 kg mit 2050 kg Ziegeleiton gemischt. Daraus werden 1000 Ziegelsteine angefertigt und die Ziegel unter Einschnitten von 150 kg Kohle mit 3000 Kalorien Heizwert in einem Ringofen gebrannt. Die Druckfestigkeit der erzeugten Ziegel beträgt 107 kg/cm2, ihr Gewicht pro Stück 2, 8 kg, ihre Wasseraufnahmefähigkeit 33, 8%.
5. Zementfabrikation.
Diegemäss Beispiel 2 erhalteneFraktion von Korngrösse 0-1 mm mit einem Heizwert von 460 Kcal/kg wird in 20% figer Menge mit 80% Mergel und Ton der Zementfabrikation gemischt und in einem Drehofen bis zum Sintern gebrannt. Die Güteangaben des erhaltenen Zementes sind : Druckfestigkeit 636 kg/cm2, die übrigen Angaben entsprechen der Norm. Aus dem gleichen Zementrohstoff, jedoch ohne Zugabe des Bergehaldenmaterials erzeugter Zement wies eine Druckfestigkeit von 640 kg/cm2 auf.
6. Bergbauversatz.
Die gemäss Beispiel 3 erhaltene bergereiche Fraktion über 2 mm Korngrösse wird mit 65% Wasserzusatz bei bergbaulichen Versatzarbeiten verwendet. Das hingeleitete Gut setzte sich innerhalb 30 Minuten und bildete eine Schicht von 150 kg/cm2 Festigkeit und 8% Wassergehalt. Diese Bergefraktion kann auch als Zusatzstoff bei der Zementfabrikation verwendet werden.
7. Der stückige Anteil der Bergehalde von über 60 oder 80 mm, welcher am ärmsten an Kohle ist, wird zu Beginn abgesondert ; und dieser Teil wird nicht im Zyklon verarbeitet. Er wird nach Zerkleinerung nach Korngrösse klassiert und zwecks vollständiger Verarbeitung der Halde gemäss Beispiel 4, 5 oder 6 ver-
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wertet. Er wird zweckmässig in einer Hammermühle in einem Arbeitsgang auf Korngrösse 0 - 20 mm gebrochen und das zerkleinerte Gut mit Vibratorsieben auf die gewünschte Korngrösse klassiert.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Verfahren zur Aufbereitung des Bergehaldenmaterials von Kohlenbergwerken, bei welchem ein als . Brennstoff verwertbarer, an Kohle angereicherter Teil abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass
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in Form einer Trübe, deren Wichte 1, 22-1, 45 beträgt und mindestens 40%, zweckmässig jedoch 50% feste Substanz von Korngrösse unter 1 mm enthält, wobei der Kornanfall des Gutes unter 1 mm Korngrösse
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<tb> von <SEP> 0,0 <SEP> bis <SEP> 0,05 <SEP> mm <SEP> 20-30%, <SEP> zweckmässig <SEP> etwa <SEP> 25%
<tb> von <SEP> 0,05 <SEP> bis <SEP> 0,5 <SEP> mm <SEP> 20-40%, <SEP> zweckmässig <SEP> etwa <SEP> 35%
<tb> von <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 1,0 <SEP> mm <SEP> den <SEP> auf <SEP> 100% <SEP> ergänzenden <SEP> Anteil,
<SEP> zwechmässig <SEP> etwa <SEP> 40%
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beträgt, in einem Hydrozyklon in einen kohlenreichen und einen bergereichen Teil getrennt wird.