DE102009039286B4 - Plant for the technogenic sedimentation of low-value sludge - Google Patents

Abstract

Anlage zur technogenen Sedimentation gering werthaltiger Schlämme, aufweisend mindestens eine Einspülstelle (R) mit einem Damm (D) oder einer Böschung, einer begrenzten, geneigten Aufspülfläche (A) und einem Absetzteich (T), dadurch gekennzeichnet, dass ein einem Einspülregime unterworfener Schlammstrom (S), wobei das Einspülregime mindestens die Eingangs-Durchflussmenge (q) des Schlamms kontrolliert, so kanalisiert ist, dass in Strömungsrichtung sich V-förmig spreizende Begrenzungswände (M) dem Schlammstrom (S) eine f1ießwegabhängige F1ießbreite (φ) vorgeben.Plant for the technogenic sedimentation of low-value sludge, having at least one flushing point (R) with a dam (D) or an embankment, a limited, inclined flushing surface (A) and a settling pond (T), characterized in that a sludge flow subjected to a flushing regime ( S), whereby the flushing regime controls at least the inlet flow rate (q) of the sludge and is channeled in such a way that V-shaped spreading boundary walls (M) give the sludge flow (S) a flow path-dependent flow width (φ).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur technogenen Sedimentation gering werthaltiger Schlämme auf Rückstandshalden, insbesondere solcher Schlämme, die bei der Nassaufbereitung bergmännisch gewonnener Rohstoffen anfallen.The invention relates to a plant for the technogenic sedimentation of low-value-containing sludges on tailings piles, in particular those sludges which occur in the wet processing of mined raw materials.

Bei der Nassaufbereitung von Rohstoffen fallen Nebenprodukte an, die in der Regel auf hydraulischem Wege Rückstandshalden zugeführt werden. Auf der Rückstandshalde, auch Tailing genannt, wird Schlamm von einem Damm oder Hang aus über eine Rohrleitung auf eine leicht abschüssige Aufspülfläche gespült, wo er auf dem Wege in einen Absetzteich sowie im Absetzteich selbst sedimentiert. Ist die Rückstandshalde gefüllt, wird in der Regel eine weitere Rückstandshalde eingerichtet. In den meist als Schlämme vorliegenden Nebenprodukten befinden sich Wertstoffe, die wegen ihrer geringen Konzentration derzeit nicht wirtschaftlich nutzbar sind, deren Umfang jedoch in dem Maße steigt, wie die Vorräte der zugehörigen Primärlagerstätte abnehmen. Ein zunehmender Rohstoffbedarf und mögliche Verbesserungen der Aufbereitungstechnologien bewirken ein wachsendes ökonomisches Interesse an der Nutzung der Rückstandshalden. Allerdings werden technogene Lagerstätten wegen ihrer geringen Haltigkeit an Wertstoffkomponenten und dem erforderlichen Erkundungsbedarf zum Aushalten reicherer Partien derzeit kaum genutzt.In wet processing of raw materials, by-products are formed, which are usually fed by hydraulic means to waste dumps. On the tailings pile, also called tailing, sludge is flushed from a dam or slope via a pipe to a slightly sloping Aufspülfläche where it sediments on the way to a settling pond and the settling pond itself. If the tailings pile is filled, a further tailings pile is usually set up. The by-products mostly present as sludges contain valuable substances which, because of their low concentration, are currently not economically usable, but whose extent increases as the stocks of the associated primary deposit decrease. Increasing demand for raw materials and possible improvements in processing technologies are creating growing economic interest in using tailings. However, technogenic deposits are currently under-utilized because of their low durability of valuable components and the need for exploration to sustain richer batches.

Üblicherweise beanspruchen an der Oberfläche angelegte Rückstandshalden enorme Flächen und die Landschaft wird verändert. Es müssen standsichere Dämme aufgebaut, aufwändig kontrolliert und gewartet werden. Beinhalten die Rückstände Schwermetalle oder andere gefährliche Stoffe, bestehen außerdem erhebliche Umweltgefährdungen durch Abwehung von Stäuben oder Versickerung dieser Stoffe in den Boden und das Grundwasser.Usually, debris deposited on the surface occupy enormous areas and the landscape is changed. Stable dams must be set up, extensively controlled and maintained. In addition, if the residues contain heavy metals or other hazardous substances, there are also significant environmental hazards due to dust migration or seepage of these substances into the soil and groundwater.

Nach dem Stand der Technik werden die Schlämme ohne Berücksichtigung der Fraktionierungsprozesse eingespült. Eine spätere Nutzung wird zwar oftmals in Erwägung gezogen, jedoch herrscht Unklarheit über deren technische und wirtschaftliche Machbarkeit. Eine Nutzung von Rohstoffen aus Rückstandshalden ist derzeit mit einem aufwändigen Erkundungsprogramm und einer Massengewinnung gering angereicherter Partien verbunden, die die Wirtschaftlichkeit in Frage stellen, solange Primärlagerstätten günstiger zu gewinnen sind. Die Rückstandshalden werden abgedichtet und abgedeckt, um die Umweltfolgen zu mindern.According to the state of the art, the sludges are flushed in without consideration of the fractionation processes. While later use is often considered, there is uncertainty about their technical and economic feasibility. A use of raw materials from tailings is currently associated with a complex exploration program and a mass extraction of low-enriched lots, which challenge the economy, as long as primary deposits are cheaper to win. The tailings are sealed and covered to reduce environmental impact.

Um die abgelagerten Schlämme als technogene Lagerstätte zu nutzen, muss derzeit ihre gesamte Substanz nochmals aufbereitet werden. Die durchschnittlichen Wertstoffgehalte sind dabei oft gering und die Gewinnungskosten hoch. Der Zeitpunkt einer Nutzung wird damit in eine ferne Zukunft verschoben und stattdessen die Ausbeutung der Primärlagerstätten beschleunigt. Der damit einhergehende hohe Flächenverbrauch ist mit negativen ökologischen und sozialen Konsequenzen verbunden. Die ökologischen und sicherheitstechnischen Nachteile der Rückstandshalden werden nur begrenzt reduziert.In order to use the deposited sludge as a technogenic deposit, all of its substance has to be reprocessed at present. The average recyclables are often low and the recovery costs high. The time of use is thus shifted to a distant future, accelerating the exploitation of primary deposits instead. The associated high land consumption is associated with negative ecological and social consequences. The ecological and safety disadvantages of the tailings are reduced only limited.

Aus DE 198 08 473 A1 ist ein Verfahren zum optimalen Befüllen eines Absinkweihers mit Flotationsbergeabgängen der Steinkohleaufbereitung bekannt. Um Deponieraumverlust zu vermeiden, erfolgt eine Einspülung von der Wasseroberfläche her an wechselnden, uferentfernten Einspülstellen über eine an Tragseilen aufgehängte Einspülleitung.Out DE 198 08 473 A1 For example, a method for optimally filling a settling pond with coal mine flotation tailings is known. In order to avoid landfill loss, a flushing takes place from the water surface at changing, shore-remote Einspülstellen via a suspension cables suspended on Einspülleitung.

In dem Bericht: Baugrund Dresden, Ingenieurgesellschaft mbH, Zusammenfassung zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben: „Alteration in Tailings des Uranbergbaues” (Kurztitel), 15.02.2001, S. 1–29 wird anhand von Bild 1 beschrieben, dass die bei einer Uranaufbereitung anfallende Rückstände an der Dammkrone einer industriellen Absetzanlage eingespült werden, wobei sich von Damm-nah zu Damm-fern die Rückstände entsprechend ihrer Partikelgröße vom Groben zum Feinen im Freiwasser der Absetzanlage absetzen und verdichten und wobei die Ausbildung und Lage der Bereiche von der Einspültechnologie abhängig ist. Der Bericht zeigt Ansätze für Konsolidationsberechnungen zur Standsicherheit eines Tailings auf.In the report: Soil Dresden, Ingenieurgesellschaft mbH, summary of the research and development project: "Alteration in Tailings of Uranium Mining" (short title), 15.02.2001, pp. 1-29 is described on the basis of Figure 1, that in a Uranaufbereitung accruing Residues are flushed to the dam crown of an industrial settling plant, settling from Damm-nah to Damm-fern the residues according to their particle size from coarse to fine in the open water of the settling and compact and the formation and location of the areas of the flushing technology is dependent. The report shows approaches for consolidation calculations for the stability of a tailing.

Gemäß der DE 30 41 087 C2 wird zum Ausflocken eines in einen Bergeteich eingespülten Feinmaterials ein Stärkeflockungsmittel zugesetzt, um die Sedimentation des Feinmaterials zu beschleunigen. In diesem Zusammenhang wird ausgesagt, dass das Absetzverhalten des Feinmaterials von der Rate bzw. der Geschwindigkeit des Zustroms und des Abstroms abhängt.According to the DE 30 41 087 C2 For example, to flocculate a fine material soaked in a mountain pond, a starch flocculant is added to accelerate the sedimentation of the fines. In this connection, it is stated that the settling behavior of the fines depends on the rate of the inflow and outflow.

Nach DE 197 29 737 C2 trennt eine Vorrichtung Baggergut, insbesondere Hafenschlick oder Flusssedimente, durch Einspülen mittels eines oder mehrerer Einspülrohre in einen stets mit Wasser gefüllten Spülsee nach seiner hydraulischen Klassierung, wobei es sich auf dem Grunde des Spülsees als Grobfraktion, Mischfraktion und Feinfraktion absetzt und zur weiteren Verwendung mittels eines Schwimmbaggers getrennt entnommen und zu Halbstoffen/Baustoffen aufgearbeitet werden kann. Die Gestaltung des Spülsees orientiert sich im Wesentlichen an dem Volumenstrom des Wasser-Feststoff-Eintrages, der Feststoffkonzentration des Gemischstroms sowie der Einspüldauer und dem Einspülzyklus, woraus das Sedimentationsverhalten, die Sedimentationszeit, die Spülstrandlänge und das erforderliche Volumen der Spülseen resultieren. Gegebenenfalls sind noch Leitdämme zu errichten, um Toträume und Kurzschlussströmungen zu vermeiden. Die Sedimentation wird durch eine Ansteuerung der Einspülpunkte und über ggf. noch vorzusehende Wasserauslaufwerke beeinflusst.To DE 197 29 737 C2 a device dredged, in particular harbor silt or river sediments, by flushing by means of one or more Einspülrohre in an always filled with water rinse after his hydraulic classification, where it settles on the bottom of the Spüles as coarse fraction, mixed fraction and fine fraction and for further use by means of a Dredger can be removed separately and worked up to pulp / building materials. The design of the Spüles is based essentially on the volume flow of the water-solids entry, the solids concentration of the mixture flow and the Einspüldauer and Einspülzyklus, resulting in the sedimentation, the sedimentation, the Spülstrandlänge and the required volume of Spülen result. If necessary, conductive dams are still to be built in order to avoid dead spaces and short-circuit currents. The sedimentation is influenced by a control of the Einspülpunkte and possibly still to be provided for water spills.

In dem DWA-Regelwerk, Arbeitsblatt DWA-A 201 „Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Abwasserteichanlagen”, 2005, S. 1–20 für häusliche Abwässer wird darauf verwiesen, zur Vermeidung undurchströmter Zonen oder Kurzschlussströmungen in hintereinander geschalteten Abwasserteichen mittels konstruktiver Maßnahmen, wie Leitwände, für einen möglichst gleichmäßigen Durchfluss zu sorgen.Reference is made in the DWA Rules, Worksheet DWA-A 201 "Principles for Design, Construction and Operation of Sewage Ponds", 2005, pp. 1-20 for domestic sewage, to prevent flow-through zones or short-circuit flows in sewer ponds connected in series by constructive measures such as baffles, to ensure the most even flow possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Ablagerung von Rückstandsschlämmen zu finden, die eine zeitnahe und wirtschaftlich interessante Gewinnung der in den Rückständen von Industrieschlämmen enthaltenen Wertstoffkomponenten zulässt und wenig Raum beansprucht.The invention has for its object to find a plant for the deposition of residue sludge, which allows a timely and economically interesting extraction of the recyclables contained in the residues of industrial sludge and takes up little space.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der Schlammstrom in der Rückstandshalde in Strömungsrichtung mittels sich V-förmig spreizender Begrenzungswände kanalisiert und so kontrolliert eingespült wird, dass sich gezielt Sedimentationsbereiche aufkonzentrierter Wertstoffe bilden, die zeitnah abgebaut und verwertet werden können. Diese aufkonzentrierten Bereiche lassen sich ohne aufwändige Erkundung unmittelbar nach der Einspülung oder auch in späterer Zeit wirtschaftlich effektiv gewinnen und aufbereiten. Durch das besonders vorteilhafte Anlegen angereihter, gegenläufig arbeitender Einspülstellen, die untereinander lediglich durch V-förmige Begrenzungswände getrennt sind, wird ein kontrolliertes Einspülregime gegenüber freier Einspülung, bei der sich beim Aufspülen des Schlamms auf die Aufspülfläche mehr oder weniger veränderte Fließbreitenwinkel einstellen, erheblich vereinfacht. Durch die Rückgewinnung der Wertstoffe aus dem Tailing werden das Volumen der Rückstandshalden und deren Gefahrenpotenzial reduziert.The object is achieved according to the invention by channeling the sludge stream in the tailings pile in the direction of flow by means of boundary walls which are widened in a V-shape and flushing in such a controlled manner that targeted sedimentation zones of concentrated valuable materials are formed, which can be rapidly degraded and utilized. These concentrated areas can be recovered and processed economically without extensive investigation immediately after flushing or in later times. Due to the particularly advantageous application of lined, counter-rotating Einspülstellen, which are separated only by V-shaped boundary walls, a controlled Einspülregime over free flushing, adjust when adjusting the mud on the Aufspülfläche more or less changed flow angle, greatly simplified. The recovery of the recyclables from tailing reduces the volume of tailings and their potential dangers.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Als Beispiel wird eine Anreicherung feinkörnigen Phosphatschlamms auf einer Rückstandshaldenanlage beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:As an example, an enrichment of fine-grained phosphate sludge is described on a Rückhaltehaldenanlage. In the accompanying drawings show:

1 einen prinzipiellen Aufbau einer Rückstandshalde und 1 a basic structure of a residue pile and

2 eine erfindungsgemäße Anlage aus Rückstandshalden in der Draufsicht mit eingezeichneten Ablagerungsbereichen. 2 an inventive system of debris in the plan view with marked deposition areas.

Die Rückstandshalde gemäß 1 besteht aus einem Damm D, an den sich eine Aufspülfläche A von einer Länge größer 100 m, mitunter größer 1000 m anschließt und einem Absetzteich T, dessen Gegenseite wiederum an den Damm D oder an ein natürliches Gelände grenzt. Aus einem Ausflussrohr V_R einer Verteilungsleitung V oberhalb des Dammes D wird Schlamm mit einer Durchflussmenge q eingespült, der als Nebenprodukt der Nassaufbereitung von Phosphaterz anfällt und hydraulisch von einer Phosphatwaschanlage zur Rückstandshalde gepumpt wird. Bei der Einspülung des Schlammes findet eine Sedimentation längs der Strömungsrichtung statt, die sich bis in den Absetzteich T fortsetzt, wobei die Fließbreite φ des Schlammstroms, abhängig von der Neigung α der Aufspülfläche und anderer Parameter zunimmt.The tailings pile according to 1 consists of a dam D, to which a Aufspülfläche A of a length greater than 100 m, sometimes greater than 1000 m and adjoins a Absetzteich T, the opposite side in turn adjacent to the dam D or to a natural terrain. From a discharge pipe V _{R of} a distribution line V above the dam D mud is flushed with a flow rate q, which is obtained as a by-product of the wet processing of phosphate ore and is pumped hydraulically from a phosphate washing plant to the tailings pile. During the flushing of the sludge, a sedimentation takes place along the flow direction, which continues into the settling pond T, wherein the flow width φ of the sludge stream increases, depending on the inclination α of the scouring surface and other parameters.

Durch eine gezielte Einflussnahme auf den Einspülprozess entsprechend einer vorgefundenen Schlammzusammensetzung sedimentieren die mit Wertstoffen angereicherte Festphasengehalte der Wertstoffkomponenten recht genau in einem schmalen und vorher bestimmbaren Bereich quer zur Einspülrichtung. Als Parameter dienen neben der Fließbreite φ bzw. dem Schlammstromwinkel β (2) der Eingangs-Festphasenanteil des Schlamms, die Eingangs-Durchflussmenge q des Schlamms, die Neigung α der Ablagerungen aus dem Schlamm, die Strömungsgeschwindigkeit v des Schlammstroms S auf der Aufspülfläche A sowie die hydraulische Größe. Weiteren Einfluss hat die Verteilung der Ablagerungen zwischen der Aufspülfläche A und dem Absetzteich T, wobei untereinander gewisse Abhängigkeiten bestehen.By selectively influencing the rinsing process according to a sludge composition found, the solid phase contents of the valuable material components enriched with valuable substances sediment quite precisely in a narrow and previously determinable area transversely to the direction of rinsing. As parameters serve besides the flow width φ and the mud flow angle β ( 2 ) the input solid phase content of the sludge, the input flow rate q of the sludge, the inclination α of the sludge deposits, the flow velocity v of the sludge flow S on the scavenging surface A and the hydraulic quantity. Another influence of the distribution of deposits between the Aufflülfläche A and the settling pond T, with each other certain dependencies exist.

Die Bestimmung der Lage und Breite der Sedimentationsbereiche an aufkonzentrierten Wertstoffen wird erheblich vereinfacht, wenn, wie vorgeschlagen, die Fließbreite φ des Schlammstroms S in Strömungsrichtung vorgegeben wird. Eine bevorzugte Variante hierzu ist in 2 schematisiert dargestellt. Diese Variante ermöglicht eine fortschrittliche Gewinnungstechnologie der mit Wertstoffen angereicherten Sedimente und verringert zugleich den Flächenbedarf für Rückstandshalden R erheblich.The determination of the position and width of the sedimentation areas of concentrated valuable substances is considerably simplified if, as proposed, the flow width φ of the sludge flow S is predetermined in the flow direction. A preferred variant of this is in 2 shown schematically. This variant allows advanced recovery of sediment enriched sediments while significantly reducing the land needed for tailings R.

Mehrere einzelne Einspülstellen R liegen nebeneinander in Reihe, geradlinig, ringförmig und/oder Kopf-an-Kopf angeordnet, und zwar wechselweise so, dass die Schlammströme S einer Schlammqualität gegensinnig, jeweils aus Richtung eines Dammes D über Verteilerleitungen V und Ausflussrohre V_R auf die Aufspülflächen A der einzelnen Einspülstellen R gespült und in Richtung ihrer Absetzteiche T fließen. Die Einspülstellen R haben also jeweils zueinander gegensinnig geneigte Aufspülflächen A, wobei Begrenzungswände M die Schlammströme S voneinander trennen und kanalisieren. Die Begrenzungswände M, beispielsweise aus Kunststoffsegmenten, sind im Beispiel V-förmig angeordnet und geben durch Ihren Öffnungswinkel β zwischen 30° und 90° die Fließbreite φ der aufgespülten Schlämme entlang des Schlammstroms S fest vor. Vorteilhaft bilden die Einspülstellen (R) im Wesentlichen Areale in Form gegensinnig angereihter, gleichschenkliger Dreiecke aus. Parallel zu den Verteilerleitungen V liegen Standwasserleitungen W, deren Rohre W_R das Wasser aus den Absetzteiche T ableiten, z. B. zur Kreislaufführung.Several individual Einspülstellen R are juxtaposed in a row, rectilinear, annular and / or head-to-head, in fact so that the sludge streams S a sludge quality in opposite directions, respectively from the direction of a dam D via manifolds V and outflow V _R on the Rinsing surfaces A of the individual rinsing R rinsed and flow in the direction of their settling Ponds T. The Einspülstellen R thus each have mutually oppositely inclined Aufspülflächen A, wherein boundary walls M separate the sludge streams S from each other and channel. The boundary walls M, for example Plastic segments are arranged in the example V-shaped and give by their opening angle β between 30 ° and 90 °, the flow width φ of the purged sludge along the sludge stream S before. Advantageously, the Einspülstellen (R) form essentially areas in the form of oppositely angeereihter, isosceles triangles. Stand pipes W, whose pipes W _R derive the water from the settling ponds T, z. B. for circulation.

Bei einem kontrollierten Einspülregime in den Einspülstellen R sedimentieren in der Mitte jeder Aufspülfläche aufkonzentrierte Wertstoffe. Die Sedimentationsbereiche B lassen sich so einstellen bzw. einregeln, dass sie sehr schmal werden, beispielsweise 10 m, und sich die Sedimentationsbereiche B der Rückstandshalden R einer Reihe ziemlich genau aneinander anschließen. Diese Sedimentationsbereiche B liegen aufgrund einer annähernden Symmetrie der Aufspülflächen A etwa auf einer Höhe, wobei in deren mittleren Zonen sich annähernd identische Qualitäten an Wertstoffen abgesetzt haben. Bei Öffnung der Begrenzungswände M im Bereich des Sedimentationsbereichs B kann ein Bagger oder ein ähnliches Arbeitsgerät die mit Wertstoffen angereicherten Ablagerungen quer über die Rückstandshalden R abbaggern oder absaugen. Beispielsweise können auf diese Weise angereicherte Phosphatschlämme, die bei der Nassaufbereitung von Phosphaterzen anfallen und in die Rückstandshalden gespült worden sind, gewonnen werden.In a controlled flushing regime in the rinsing points R concentrated in the middle of each Aufspülfläche concentrated recyclables. The sedimentation areas B can be set or adjusted such that they become very narrow, for example 10 m, and the sedimentation areas B of the residue piles R of a row join together fairly closely. Due to an approximate symmetry of the rinsing surfaces A, these sedimentation regions B are approximately at a height, with approximately identical qualities of valuable substances being deposited in their middle zones. When the boundary walls M are opened in the area of the sedimentation area B, an excavator or a similar working device can dredge or vacuum off the deposits enriched with valuable materials across the tailings piles R. For example, in this way enriched phosphate sludge obtained in the wet processing of phosphate ores and rinsed into the residue heaps can be recovered.

Durch die Erfindung wird der Abbau einer technogenen Lagerstätte wirtschaftlicher, da weniger Material aus einer Rückstandshalde zwecks Rückgewinnung von Wertstoffkomponenten verarbeitet werden muss und damit die Transport- und Aufbereitungskosten sinken. Investitionen für Neuaufschlüsse von Ressourcen können später erfolgen. Die Lebensdauer der natürlichen Lagerstätten erhöht sich, wodurch Beschäftigungsverhältnisse gesichert werden. Das Lagerstättenpotential wird besser genutzt und primäre Ressourcen geschont. Der infolge der erfindungsgemäßen Anordnung erheblich verminderte Flächenbedarf der Rückstandshalden hat positive Auswirkungen auf die ökologische Verträglichkeit und Sicherheit des Bergbaus. Das Gefährdungspotenzial durch Kontaminanten in den Rückstandshalden wird verringert. Die Wertstoff-angereicherten Sedimente lassen sich in gleicher Weise aufbereiten wie abgebautes und fein gemahlenes Originalgestein, was die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht. Dabei ist es gleichgültig, ob die Sedimente als Aufbereitungsschlamm oder natürliche Ablagerung vorliegen. Die Sedimentationsbereiche B lassen sich zeitnah während des Betriebes der Rückstandshalde gewinnen, wobei deren Auffüllen und Abbauen, beispielsweise im Kreis, getaktet erfolgen kann.The invention makes the mining of a technogenic deposit more economical, since less material has to be processed from a tailings pile for the purpose of recovering valuable components and thus the transport and treatment costs are reduced. Investments for rebuilding resources can be made later. The lifetime of natural deposits increases, ensuring employment relationships. The reservoir potential is better utilized and primary resources spared. The considerably reduced space requirement of the tailings piles as a result of the arrangement according to the invention has positive effects on the ecological compatibility and safety of the mining industry. The hazard potential of contaminants in the tailings is reduced. The valuable-enriched sediments can be treated in the same way as mined and finely ground original rock, which significantly increases the economic efficiency. It does not matter whether the sediments are present as treatment sludge or natural sedimentation. The sedimentation areas B can be obtained in a timely manner during the operation of the tailings pile, wherein their filling and dismantling, for example in a circle, can be timed.

Eine mathematische Beschreibung der Einspülprozesse ermöglicht es, eine Prognose über einen ganz bestimmten Sedimentationsprozess zu treffen und damit, unter Einrechnung der vorgegebenen Fließbreitenwinkel β besonders schmalbandige Ablagerungen von Schlämmen zu schaffen, in denen sich ganz gezielt bestimmte Wertstoffpartikel angereichert haben. Es kann berechnet werden, wie viel Festphase sedimentiert und wo sich die Partikel bestimmter Form, Größe und Dichte innerhalb der Sedimentationsfraktion sedimentieren und in welcher Konzentration im Verhältnis zum Gehalt im Ausgangsschlamm. Umgekehrt können die Einspülparameter so ausgelegt werden, dass eine Sedimentation in einem vorgegebenen Bereich herbeigeführt wird. Beim Anlegen einer Anlage aus Rückstandshalden R kann berechnet werden, bei welchem Fließwinkel α und welcher Fließbreite φ sich in welcher Entfernung von den Dämmen D die Absetzteiche T befinden müssen und wie die Verteilung der Festphase auf den Aufspülflächen A und in den Absetzteichen T sein wird.A mathematical description of the flushing processes makes it possible to make a prediction about a very specific sedimentation process and thus to create especially narrow-banded deposits of sludges, which have specifically enriched certain valuable particles, taking into account the predetermined flow angle .beta. It can be calculated how much solid phase sediments and where the particles of certain shape, size and density sediment within the sedimentation and in which concentration in relation to the content in the initial sludge. Conversely, the Einspülparameter can be designed so that a sedimentation in a given range is brought about. When creating an installation from residues R, it can be calculated at which flow angle α and which flow width φ at which distance from the dams D the settling ponds T have to be and how the distribution of the solid phase will be on the scavenging areas A and T in the settling ponds.

Sind sämtliche Partikel des Gemischs gleicher Dichte, so fraktioniert sich die Wertstoffablagerung hydraulisch nach der Korngröße, ist die Korngröße gleich, aber es liegen Minerale verschiedener Dichte vor, so tritt eine Klassierung nach der Dichte ein. Besteht der Schlamm sowohl aus unterschiedlich großen Partikeln als auch aus verschiedenen Mineralien, so überlagern sich beide Effekte, die am besten experimentell und zielgerichtet nach Wertstoffpartikeln untersucht werden.If all the particles of the mixture are of the same density, then the recycling of waste material is fractionated hydraulically according to the grain size, the grain size is the same, but there are minerals of different densities, then a classification according to the density occurs. If the sludge consists both of particles of different sizes and of different minerals, then both effects are superimposed, which are best investigated experimentally and purposefully for valuable particles.

Der Schlamm S strömt in Pfeilrichtung entlang der Aufspülflächen A in Richtung der Absetzteiche T. Die Sedimentationsbereich B der phosphatischen Partikel beginnen in Abhängigkeit der vorhandenen Neigung α der Aufspülfläche A, der eingestellten Eingangs-Durchflussmenge q und des Fließwinkels β beispielsweise bei einer Mindestentfernung von 50 m unterhalb der Ausflussstellen des Schlamms und endet bei 55 m Abstand. Im Falle einer anlagenspezifischen maximalen Entfernung von der Ausflussstelle wird zwischen 85 und 95 m Abstand sedimentiert. Der Bereich B hat also eine Länge von 10 m. Die Formen des Schlammstroms und der Konzentrationsverteilung der Phosphatteilchen sind bei mittiger Anordnung des Ausflussrohrs V_R und gleicher Neigung der Aufspülfläche A achssymmetrisch. Die Anfangsneigung der Aufspülfläche beträgt zum Beispiel 0,5%. Bei nicht völlig identischen Aufspülflächen A, was in der Praxis aufgrund von Geländeabweichungen häufiger vorkommen kann, lassen sich die Schlammströme mittels der Einspülparameter immer noch so steuern, dass die Sedimentationsbereiche annähernd in einer Linie liegen.The sludge S flows in the direction of the arrow along the washing surfaces A in the direction of the settling ponds T. The sedimentation B of the phosphatic particles begin depending on the existing slope α of the Aufspülfläche A, the set input flow rate q and the flow angle β, for example, at a minimum distance of 50 m below the outflow points of the mud and ends at 55 m distance. In the case of a plant-specific maximum distance from the outflow point is sedimented between 85 and 95 m distance. The area B thus has a length of 10 m. The shapes of the sludge stream and the concentration distribution of the phosphate particles are axisymmetric in the central arrangement of the outflow pipe V _R and the same slope of the Aufflülfläche A. The initial slope of the rinsing surface is for example 0.5%. With not completely identical rinsing surfaces A, which may occur more frequently in practice due to terrain deviations, the sludge streams can still be controlled by means of Einspülparameter so that the sedimentation are approximately in line.

Beim Einspülen von Phosphatschlamm lassen sich beispielsweise folgende Ergebnisse erzielen: Der Festphasengehalt an Phosphat (P₂O₅) im Schlamm S beträgt im Beispiel beim Einspülen ca. 10%. Im angereicherten Bereich B beträgt die Konzentration an Phosphatpartikeln in einer mittleren Zone der Sedimentbereiche B bis zu 40% und an den Rändern noch ca. 16% vom Sediment.When flushing in phosphate sludge, for example, the following results can be achieved: The solid phase content of phosphate (P ₂ O ₅ ) in the sludge S is about 10% in the example during the flushing. In the enriched area B, the concentration of phosphate particles in a middle zone of the sediment areas B is up to 40% and at the edges about 16% of the sediment.

Obwohl das Ausführungsbeispiel sich auf die Anreicherung von Phosphat aus Phosphatschlamm bei gleichzeitiger Abreicherung von Calciumoxid bezieht, die bei der Nassaufbereitung von Phosphaterz in großen Mengen anfallen, ist sie doch nicht darauf beschränkt. Die Erfindung kann überall dort im Bergbau und der Industrie angewendet werden, wo gering werthaltige Schlämme eingespült werden, um die Wertstoffe effektiv aus Rückstandshalden mit beispielsweise einem Löffelbagger zurück zu gewinnen. Beispielsweise entstehen bei der Verbrennung von Stein- und Braunkohle in Kraftwerken schwermetallhaltige Rauchgase und Filterstäube, bei deren Reinigung schlammartige schwermetallhaltige Suspensionen anfallen. Ebenso bei der Reinigung von Abgasen aus der Eisenherstellung. Auch Galvanikanstalten scheiden schwermetallhaltige Schlämme aus. Die Kontaminationsgefahr von Schwermetallen ist ein wichtiges Umweltproblem, weshalb schon aus diesem Grunde eine ökologische und ökonomische Aufarbeitung dieser Schlämme oder deren Salze dringlich ist.Although the embodiment relates to the accumulation of phosphate from phosphate sludge with concomitant depletion of calcium oxide, which occurs in the wet processing of phosphate ore in large quantities, it is not limited thereto. The invention can be applied everywhere in mining and industry, where low-value sludge are flushed to effectively recover the recyclables from debris with, for example, a backhoe back. For example, in the incineration of hard coal and lignite in power plants, heavy metal-containing flue gases and filter dusts are produced, during their purification sludge-like suspensions containing heavy metals are produced. Likewise in the purification of waste gases from iron production. Galvanikanstalten excrete heavy metal-containing sludge. The risk of contamination of heavy metals is an important environmental problem, which is why, for this reason, an ecological and economic processing of these sludge or its salts is urgent.

Als Nebeneffekt sedimentieren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren außerhalb des mit einer Wertstoffkomponente angereicherten Bereichs B stark abgereicherte Sande und Tone, die zum Beispiel im Baugewerbe bedenkenlos verwendet werden können. Bei einem Betrieb mit mehreren Einspülstellen lassen sich auf diese Weise nacheinander die separaten Einspülstellen ausbaggern, wodurch das Volumen der Rückstandshalden minimiert wird, da die ursprüngliche Neigung α der Aufspülfläche A immer wieder hergestellt wird bzw. sich im Betrieb so geringfügig verändert, dass er in das Berechnungsmodell genau so wie die Fließbreite φ als Konstante eingehen kann.As a side effect, sedimented in the inventive method outside of enriched with a valuable component area B heavily depleted sands and clays that can be used without hesitation, for example, in the construction industry. In an operation with multiple Einspülstellen can be dredged in this way, the separate Einspülstellen successively, whereby the volume of the tailings is minimized, since the original inclination α of the Aufflülfläche A is repeatedly made or changed so slightly in operation that he in the Calculation model just as the flow width φ can be a constant.

Wenn auch der Festphasengehalt des einzuspülenden Schlamms als konstant betrachtet werden kann, wovon bei Industrieschlamm auszugehen sein sollte, so lässt sich allein durch eine Variation des Einspülparameters Eingangs-Durchflussmenge q am Auslassrohr V_R die Sedimentation kontrollieren. Die Eingangs-Durchflussmenge q wiederum lässt sich unter Berücksichtigung eines konstanten Ausflussrohrdurchmessers allein durch eine Variierung der Pumpendrehzahl steuern oder regeln, wobei zu beachten ist, dass die mittlere Durchflussmenge des Schlamms S durch die Aufspülfläche A zusätzlich auch von der Menge und damit Neigung der bereits vorhandenen Ablagerungen beeinflusst wird.Although the solid phase content of the sludge to be injected can be regarded as constant, which should be assumed for industrial sludge, the sedimentation can be controlled solely by a variation of the initial flow rate q on the outlet pipe V _R. The input flow rate q in turn can be controlled or regulated taking into account a constant Ausflußrohrdurchmessers solely by a variation of the pump speed, it should be noted that the average flow rate of the sludge S through the Aufspülfläche A in addition to the amount and thus inclination of the already existing Deposits is influenced.

Claims (10)

Anlage zur technogenen Sedimentation gering werthaltiger Schlämme, aufweisend mindestens eine Einspülstelle (R) mit einem Damm (D) oder einer Böschung, einer begrenzten, geneigten Aufspülfläche (A) und einem Absetzteich (T), dadurch gekennzeichnet, dass ein einem Einspülregime unterworfener Schlammstrom (S), wobei das Einspülregime mindestens die Eingangs-Durchflussmenge (q) des Schlamms kontrolliert, so kanalisiert ist, dass in Strömungsrichtung sich V-förmig spreizende Begrenzungswände (M) dem Schlammstrom (S) eine f1ießwegabhängige F1ießbreite (φ) vorgeben.Plant for the technogenic sedimentation of low-grade sludges, comprising at least one Einspülstelle (R) with a dam (D) or an embankment, a limited, inclined Aufspülfläche (A) and a Absetzteich (T), characterized in that a one flushing regime subjected sludge stream ( S), wherein the Einspülregime controls at least the input flow rate (q) of the mud, is channeled so that in the flow direction V-shaped expanding boundary walls (M) the sludge stream (S) specify a f1slaufabhängiges F1ießbreite (φ). Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gegenläufig angereihte Einspülstellen (R) durch angrenzende V-förmige Begrenzungswände (M) abgeteilt sind.Installation according to claim 1, characterized in that a plurality of counter-aligned Einspülstellen (R) by adjacent V-shaped boundary walls (M) are divided. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspülstellen (R) im Wesentlichen Areale in Form gegensinnig angereihter, gleichschenkliger Dreiecke ausbilden.Installation according to claim 2, characterized in that the Einspülstellen (R) essentially form areas in the form of oppositely lined, isosceles triangles. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmigen Begrenzungswände (M) einen Spreizwinkel (β) zwischen 30° und 90° für den Schlammstrom (S) vorgeben.Installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the V-shaped boundary walls (M) define a spread angle (β) between 30 ° and 90 ° for the sludge stream (S). Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ergebnis des kontrollierten Einspülregimes, berücksichtigend die Einspülparameter: Eingangs-Festphasengehalt, Eingangs-Durchflussmenge (q) und Neigung (α) der Ablagerungen eines gering werthaltigen Schlammes sich auf den Aufspülflächen (A) quer zu den Schlammströmen (S) Sedimentationsbereiche (B) aufkonzentrierter Wertstoffe einstellen.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that as a result of the controlled flushing regime, taking into account the Einspülparameter: input solid phase content, input flow rate (q) and slope (α) of the deposits of a low-value sludge on the Aufwülflächen (A) across to the sludge streams (S) set sedimentation areas (B) of concentrated recyclables. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenläufig angeordneten Einspülstellen (R) so angelegt und kontrolliert betrieben sind, dass die mit Wertstoffen ein und desselben Schlamms aufkonzentrierten Sedimentationsbereiche (B) der einzelnen Einspülstellen (R) im Wesentlichen in einer Flucht quer zu den Strömungsrichtungen des Schlamms liegen.Installation according to claim 5, characterized in that the counter-spaced Einspülstellen (R) are operated and operated in a controlled manner that concentrated with recyclables one and the same sludge sedimentation areas (B) of the individual Einspülstellen (R) substantially in alignment across the Flow directions of the mud lie. Anlage nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände (M) im Bereich der mit Wertstoffen aufkonzentrierten Sedimentationsbereiche (B) Durchlässe aufweisen.Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that the boundary walls (M) have passages in the region of the sedimentation areas (B) concentrated with recyclables. Anlage nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Dammseite eine Verteilungsleitung (V) für den einzuspülenden Schlamm liegt, von der aus zu jeder anliegenden oberen Aufspülfläche (A) ein Einspülrohr (V_R) abzweigt.Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that on each dam side a distribution line (V) for the einzuspülenden sludge is, from which to each adjacent to the upper Aufwülfläche (A) a Einspülrohr (V _R ) branches off. Anlage nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, auf jeder Dammseite eine Sammelleitung für Standwasser (W) liegt, von der aus in jeden anliegenden Absetzteich (T) ein Saugrohr (W_R) abzweigt.Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that on each dam side a collecting pipe for standing water (W) is located, from which branches off in each adjacent settling pond (T), a suction pipe (W _R ). Anlage nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen phosphathaltigen Schlamm.Plant according to at least one of the preceding claims, characterized by a phosphate-containing sludge.

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