DD268406A5 - Verfahren zur deponie von rotschlamm - Google Patents

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DD268406A5
DD268406A5 DD31415688A DD31415688A DD268406A5 DD 268406 A5 DD268406 A5 DD 268406A5 DD 31415688 A DD31415688 A DD 31415688A DD 31415688 A DD31415688 A DD 31415688A DD 268406 A5 DD268406 A5 DD 268406A5
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DD31415688A
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Inventor
Janos Asboth
Istvan Juhasz
Gabor Lesenyei
Arpad Miklos
Gyoergy Molnar
Tamas Muhits
Dezsoe Pasztor
Zoltan Suedi
Istvan Vazsonyi
Original Assignee
Melyepitesi Tervezoe Vallalat,Hu
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  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Deponie von Rotschlamm, der als Abfallprodukt bei der Tonerdeproduktion anfaellt, bei gleichzeitiger Beseitigung seiner umweltschaedigenden Wirkungen. Gemaess der Erfindung wird der Rotschlamm in einem ersten Schritt zum Beispiel durch Filtrieren derart entwaessert, dass sein Feststoffgehalt einen Wert zwischen 35-60 Ma.-% betraegt. Diesem Material wird CaO enthaltender Kalk in einer Menge von - auf den Feststoffgehalt des Rotschlammes gerechnet - 5-8 Ma.-% zweckdienlicherweise in der Form von Kalkhydrat oder Kalkbrand zugegeben und durch intensives Vermischen ein eine niedrige Viskositaet aufweisendes homogenes fliessfaehiges Materialgemisch hergestellt, aus dem dann eine stabile Halde errichtet wird.

Description

17 733 56
Verfahren zur Deponie von Rotschlamm
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Deponie von im Laufe der Tonerdeproduktion anfallenden Rotschlamm.
Charakteristik de3 bekannten Standes der Technik
Bekanntlich wird Aluminium aus Tonerde hergestellt, die technisch reines Aluminiumoxyd ist. Die Tonerde wird durch Aufschluß des Bauxiterzes gewonnen. Früher benutzte man zum Aufschluß Natronlauge, bei den moderneren Methoden wird jedoch für diesen Zweck bereits Aetznatron verwendet. Der im Laufe des sogenannten Bayer-Verfahrens entstehende Rotschlamm ist ein hinsichtlich der Aluminiumproduktion unbrauchbarer Teil, ein Nebenprodukt des Bauxits.
- 2 - lit*lOb
Der Rotschlamm ist eine stark basische heiße Suspension, die neben Eisen-, Silizium- und Aluminiumoxyd auch die Oxyde von seltenen Erden enthält.
Der Rotschlamm wird bodenmechani&ch als ein gebundener Boden bewertet, der keine maßgebliche Menge einer Fraktion größerer Körnung aufweist. Die festen Stoffteilchen des eine feine Verteilung, feine Körnung und tixotrope Eigenschaften aufweisenden Materials werden durch Hydrathüllen umgeben, die außerordentlich zeitbeständig sind. Daraus folgt, daß die flüssige und die feste Phase nur außerordentlich schwer getrennt werden können. Aus dem Rotschlamm selbst kann keine Halde gebildet werden. Der Laugengehalt der Flüssigkeitsphase ist groß. In den Boden einsickernd führt sie zu einer starken Verunreinigung des Grundwassers, d.h., sie ist hinsichtlich des Umweltschutzes ein außerordentlich gefährliches Material. Ist im Bereich der Endlagerstätte keine wasserdichte Bodenschicht vorhanden, so kann gegen das in den Boden einsickernde laugenhaltige Wasser nur mit einer außerordentlich kostenaufwendigen Isolierung, durch Absperren des strömenden Grundwassers oder auf eine andere V/eise Schutz geboten werden. Die gefahrlose Deponie des Rotschlammes wird durch die nachteilige physikalische Eigenschaft des Materials erschwert, daß sie sich praktisch wie eine Flüssigkeit verhält und dadurch nur in einem Becken gelagert bzw. endgelagert werden kann. Da in den Tonerdefabriken jährlich mehrere hunderttausend Kubikmeter Rotschlamm anfallen, kommt für die Deponierung nur ein Becken aus Erdmaterial in Betracht. Der in Erdbecken gelagerte, eine freie Oberfläche aufweisende Rotschlamm, ist jedoch nach wie vor gefährlich, da ^ie Tiere, die dorthin gelangen, ertrinken und die langsam versickernde Fiüssigkeit3phase - da es in der Praxis nicht immer zur
Anfertigung der vorgenannten kostenaufwendigen Isolierung kommt - das Grundwasser verunreinigt. Diese Situation wird durch die Losungswix'kung des Niederschlages noch weiter verschärft.
Zur Beseitigung der bestehenden Nachteile wurde vorgeschlagen, den Rotschlamm, dessen V/assergehalt vorher durch Piltrierung vermindert wurde, mit bindefähigem CaO enthaltender Plugasche zu vermischen« Nach einer teilweisen Erhärtung innerhalb von 1 - 2 Tagen werden mit diesem Gemisch Tagebau- oder Bergbau-Hohlräume ausgefüllt, wo sich dann das Gemisch verfestigt und endgelagert wird. Nachteil dieser Lösung ist, daß die zur Erfüllung dieser Aufgabe geeignete Kraftwerksflugaache nur in einem sehr beschränkten Volumen zur Verfügung steht, da die gewünschte Bindewirkung der Flugasche nur mit einer Kohle aus bestimmten Revieren gesichert werden kann. Außerdem ist der hydraulische Transport der unter Verwendung von Plugaschen hergestellten Gemische auf Grund seiner ziemlich hohen Viskosität mit verhältnismäßig großem Energieaufwand verbunden.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die hohen Kosten für die Endlagerung von Rotschlamm und die mit der Endlagerung verbundenen Gefahren für die Umwelt entscheidend zu senken.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zum gefahrlosen Deponieren von Rotschlamm zu schaffen, das unter Verwendung eines praktisch überall zur Verfügung stehenden Bindemittels die Endlagerung in Form einer
Peststoffhalde gestattet, wobei das noch unverfestigte Materialgemisch hinsichtlich des hydromechanisch^ Transportes eine geringere Viskosität aufweisen soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wassergehalt des Rotschlamms, z.B. durch Filtrieren, auf einem bestimmten Wert vermindert, danach die erhaltene Suspension intensiv mit Kalk verrrJacht und ein flüssiges, auf hydromechanisehern Wege gut transportierbares Materialgemisch erzielt wird, das verhältnismäßig rasch bindet unu aus dem keine für die Umwelt schädliche Stoffe herausgelöst werden. Im Ergebnis der Kalkzugabe werden die Silikat-, Aluminium- und Eisenkomponenten des Rocschlammes in bindefähige Stoffe, mit anderen Worten der Rotschlamm als solcher in ein hydraulisches Bindematerial umgewandelt, das - in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gemisches - innerhalb von 24-72 Stunden erhärtet und seine volle Festigkeit (Endfestigkeit) in 25-30 Tagen erreicht. Wird der in entsprechendem Maße entwässerte Rotschlamm mit Kalk entsprechender Menge vermischt, so wird zur Abbindung der gesamte Wassergehalt verbraucht. Demzufolge ist kein Wasser mehr vorhanden, das versickern,oder auf andere Art und Weise freigesetzt werden kann.
Für das Verfahren ist kennzeichnend, daß dem entwässerten Rotschlamm mit einem Feststoffgehalt von 35 - 60 Masseprozent CaO enthaltender Kalk in einer Menge von mindestens 5.0 Masseprozent des Feststoffgehaltes des Rotschlammes sowie - gegebenenfalls - Wasser zugegeben werden und die Komponenten zu einem fließfähigen homogenen Material vermischt werden, dar dann - zweckdienlicherweise zu einer Halde geformt - aushärtet. Der Ka.'Ic wird in Form von Kalkbrand oder/und Kalkhydrat oder/und gelöschtem Kalk dem entwässerten Rotschlamn zugegeben. Vorteilhaft ist weiterhin,
daß man dem Rotschlamm CaO enthaltenden Kalk in einer Menge von höchstens 8 Masseprozent bezogen auf den Feststoff gehalt des Rotschlammes zugibt. Die Wassermenge, die zur Erhöhung der Viskosität mit dem Kalk zusammen in die Mischanlage zugeführt wird, kann auf die Rotschlammenge gerechnet 0-300 1/nr betragen.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an Beispielen näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das technologische Schema des Verfahrens.
Der aus der Tonerdefabrik kommende dünnflüssige Rotschlamm wird durch eine Leitung 1 in eine Filtrieranlage 2 geführt, in der sein Wassergehalt auf 40-65 %, vorteilhafterweise auf 45-55 % reduziert wird. Das laugenhaltige Wasser - d.h. die wässrige Lösung der Natronlauge - wird durch die Leitung 3 in den Herstellungsprozeß der Tonerde zurückgeführt, wodurch sich auch die Kosten der Tonerdeproduktion verringern. Der filtrier-te Rotschlamm mit einem Trockongehalt von 35-60 % und einer nicht formbeständigen, schmierigen Konsistenz wird in einen Mischer 6 gpfiihrt, in den durch die Leitung 5 Kalk zugeführt wird. Die Leitung 4 dient - gegebenenfalls - zur Zuführung von Wasser. Zur Einstellung eines optimalen Viskositätswertes kann neben der Zugabe von Kalk auch die Zuführung von Wasser erforderlich sein. Das Wasser und der Kalk können natürlich auch in der Form von Kalkmilch gemeinsam und gleichzeitig zugeführt werden, z.B. durch die Leitung 5. Durch intensives Rühren wird der mit Kalk vermischte Rotschlamm flüssig, d.h. seine Viskosität vermindert sich in starkem Maße. Das se erhaltene
fließfähige Gemisch wird mit Hilfp einer in einer Leitung eingebauten Hochdruckpumpe 7 zur einzulegenden Halde 9 transportiert. Hier wird mit Hilfe eines Bulldozers 10 eine Halde geformt, die in sich stabil ist und keinen aus irgendeinem fremden Material hergestellten Stützdamm erfordert.
In Abhängigkeit von der Entfernung der Tonerdefabrik und der Halde sowie den übrigen Faktoren könne die Zuführeinrichtung, die Mischanlage und die Pumpe sowohl Ui χ dem Gebiet der Tonerdefabrik als auch in der Nähe der Halde angeordnet werden.
Der aus der Tonerdefabrik eintreffende, einen hohen Wassergehalt aufweisende Rotschlamm wird filtriert, wodurch man einen Rot3chlamm erhält, dessen Peststoffgehalt 53 Masseprozent beträgt. Dem entv/ässerten Rotschlamm werden je Kubikmeter 50 kg Kalkhydrat und 250 Liter Wasser zugegeben. Diese Komponenten v/erden 40 Minuten durch intensives Mischen homogenisiert. Im Ergebnis des Mischvorganges erhält man ein fließfähiges Material mit einer Viskosität von 3>O-5»O Pa.s, das gut gepumpt und in einer Rohrleitung mit einem verhältnismäßig geringen Reibungsverlust transportiert werden kann. Dieses fließfähige Materialgemisch wird auf die zu errichtende Halde gepumpt. Die Bindung des Materials setzt nach etwa 10-12 Stunden ein. Wach 3 Tagen beträgt die Druckfestigkeit des Materials 200-300 kN/m2 und nach 28 Tagen 500-600 kN/m2. Dieses Material kann mit einem Bulldozer behandelt und zu eirer Halde entsprechend den gewünschten Abmessungen geformt werden. Die Wasserdurchlässigkeit der verfestigten Halde beträgt 10 - 10"7 cm/sec. Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:
Im Ergebnis der Vermischung mit Kalk verbessern sich die hydraulischen Eigenschaften des Rotschlammes in entscheidender Weise, insbesondere in Bezug auf die Verminderung der Viskosität des Gemisches. Dies wiederum hat zur Folge, daß das Gemisch mit einem wesentlich niedrigeren Reibungsverlust und Energieaufwand transportiert werden kann als z.B. der mit Flugasche behandelte Rotschlamm. Durch die entsprechende Zuführung einer von der Zusammensetzung und dem Wassergehalt des Rotschlammes abhängigen Kalkmenge kann ein Gemisch mit im voraus festgelegten Bindungs- uwd Festigkeitseigenschaften hergestellt werden.
Die Kalkzugabe kann so festgelegt werden, daß der Wassergehalt des filtrierten oder abgesetzten Rotschlammes voll und ganz durch den Abbindeprozeß aufgebraucht wird, so daß das Gemisch kein Wasser mehr ausscheidet, d.h. keine das Grundwasser verunreinigende laugenhaltige Flüssigkeit in den Boden sickert. In der verfestigten Halde sind alle Materialien gebunden. Unter Einwirkung von Niederschlag werden daher keine umweltschädlichen Stoffe aus der Halde herausgelöst. Die Wasserdurchlässigkeit, des erhärteten Materials (k = 10" -10 cm/sec) ist darüber hinaus ebenfalls sehr niedrig. Aus dem Gemisch kann eine in sich stabile Halde errichtet werden, die keinen aus fremden Material hergestellten Stützdamm erfordert.
Erfindungsgemäß können so die umweltschädlichen Wirkungen des Rotschlaimes an Jeder Anfallstelle auf rationelle Weise beseitigt werden und damit ein schwerwiegendes Umweltschutzproblem gelöst.
Die Erfindung beschränkt sich natürlich keineswegs auf das vorstehend angegebene Beispiel, sondern kann innerhalb des in den Ansprüchen definierten Schutzumfanges auf unterschiedliche Weise verwirklicht werden,

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    . Verfahren zur Deponie von Rotschlar.m, der :jn Laufe der Tonerdeproduktion anfällt, wobei der Wassergehalt des Rotschlammes vermindert , danach dem Rotschlamm mit erhöhtem Peststoffgehalt ein hydraulisches Bindematerial zumischt und man abschließend das Gemisch sich selbständig verfestigen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß dem entwässerten R ,schlamm mit einem Peststoffgehalt von 35-60 Masseprozeiit CaO enthaltender Kalk in einer Menge von mindei3tens 5,0 Masseprozent des Peststoffgehaltes des Rotachlammes und gegebenenfalls Wasser zugegeben wird; danach diese Komponenten zu einem fließfähigen homogenen Material vermischt werden und das so erhaltene zweckdienlicherweise zu einer Halde geformte Materialgemisch sich selbsttätig verfestigt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk in Form von Kalkbrand oder/und Kalkhydrat oder/und gelöschtem Kalk oder/und Kalkmilch dem entwässerten Rotschlamn zugegeben wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotschlamm CaO enthaltender Kalk in einer Menge von höchstens 8,0 Masseprozent des Feststoffgehaltes des Rot3chlammes zugegeben wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß dem entwässerten Rotschlamm Wasser in einer Menge von 0-500 l/m , auf die Menge des Rotschlammes gerechnet, zugemischt wird.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnung
DD31415688A 1988-03-29 1988-03-29 Verfahren zur deponie von rotschlamm DD268406A5 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4129488A1 (de) * 1991-09-05 1993-03-11 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Verfahren zur ueberfuehrung von schadstoffbelasteten rueckstaenden aus verbrennungsanlagen in eine feste, unbedenklich deponierbare form
AT401654B (de) * 1994-10-14 1996-11-25 Andritz Patentverwaltung Verfahren zur entwässerung und waschung von rotschlamm

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4129488A1 (de) * 1991-09-05 1993-03-11 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Verfahren zur ueberfuehrung von schadstoffbelasteten rueckstaenden aus verbrennungsanlagen in eine feste, unbedenklich deponierbare form
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