DE2906630C2 - Verfahren und Anlage zur Saugfilter-Entwässerung von Schlamm, insbesondere bei der Aufbereitung von Kohle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Saugfilier-Entwässerung von Schlamm, insbesondere bei der Aufbereitung von Kohle, wobei der Schlamm mittels Fliehkrafteindickung in eine Feinstkorn enthallende Übcrlauffraktion und eine Feinkorn enthaltende Unterlauffraktion getrennt wird, wobei die Unterlauffraktion zum Saugfilter geführt wird und die Überlauffraktion vor Zuleitung zum Saugfilter über einen weiteren Eindicker geführt wird.

Bei der Aufbereitung von Kohle, insbesondere bei der Steinkohlenaufbereitung, müssen zum Abschluß der Kette von Aufbereitungsschritten die anfallenden Mengen an Grob- und Feinkohle entwässei ί werden. Dabei bereitet das Entwässern des Grobkornes wegen der relativ geringeäi Oberfläche im Verhältnis zur Masse der einzelnen Kohlestücke und wegen der relativ gi jßen Zwischenräume zwischen diesen Stücken keine nennenswerten Schwierigkeiten. Diese treten erst auf. wenn Feinkohle unter 10 mm und besonders unterhalb 1 mm Korngröße entwässert werden soll. Denn hierbei binden starke Absorptionskräfte das Wasser an relativ große Oberflächen, wobei zusätzlich infolge der Benetzbarkeit sowie Quellfähigkeit der Berge und hydrophiler Eigenschaften gewisser Tone erhebliche Wassermengen festgehalten werden.

Der Stand der Technik sieht zur Entwässerung des Kohlsfeinkornes unter anderem Schwemmsumpfanlagen, Abtropftürme,, Schleuderwäsch.en und Filter vor. Beispielsweise wird in der Fachzeitschrift des deutschen Kohlebergbaus »Glückauf«, Jahrgang 91. (1955). Heft 17/18, Seiten 452 bis 456: »Wege und Ziele der Entwässerung von Fein- und Feinstkorn bei der Aufbereitung von Steinkohle« der Stand der Technik ausführlich behandelt, und hiervon ausgehend in einer Schlußbetrachtung festgestellt:

»die Entwässerung der Körnung 10 bis 0 mm wird bei der fortwährenden Verschlechterung der Rohstoffeigenschaften und der Erhöhung seitens der Kokereien eine Kette von Arbeitsgängen erfordern, die auf jeden Fall wesentlich langer, umständlicher und teurer wird als das Sortieren oder irgendein anderer Verfahrensgang«.

Entsprechend diesen Überlegungen ergeben sich in der Praxis eine Vielzahl von Verfahre* and Vorrichiun gen zur Entwässerung von Fein- und Feinstkohle, die je nach Feinheitsgrad sowie Art und Qualität der Kohle von Fall zu Fall verschieden sind.

Die dadurch bedingte Vielfalt von Verfahren und Vorrichtungen wird jedoch als ein erheblicher Nachteil empfunden. Insbesondere beruht dieser Nachteil neben den hohen Investitions- und Betriebskosten darin, daß jedes der voneinander unterschiedlichen Verfahren unter ganz besonderen, möglichst konstant gehaltenen Bedingungen im Bestpunkt gefahren werden muß. um die installierte Anlagenkapazität in sinnvoller Weise zu nutzen, was nur mit einem hohen Maß an Maschineneinsat/ und Personalkosien zu bewerkstelligen ist.

Aus »Aufbereitung der Steinkohle II«. Band 5 des Sammelwerkes »Der Deutsche Steinkohlenbergbau«. (1966), Seiten 68 und 113. Abbildung 3. ist zum Beispiel ein Wasserstammbaum einer Schwemmsumpfwiische mit Schlammfilterung bekannt. Hierbei wird ein Eindickzyklon mit Feinschlamm aus einem Feinschlammsumpf einer Steinkohlen-Waschwasserklarung beschickt, worin der Feinschlamm in zwei, eine gröbere und eine feinere Kornklasse enthaltende Anteile klassiert wird. Der Unterlauf des Zyklones mit dem gröberen Anteil wird über ein Aufgaberührwerk direkt einem Filter aufgegeben, während der Überlauf mn dem feine ren Anteil vorerst in einen Eindicker gelangt. Der Feinstschlamm aus dem Eindicker wird hiernach in das Aufgaberührwerk geleitet, von wo er. vermischt mit dem gröberen Anteil des Zyklonurtcrlaufcs. ebenfalls

auf dem Schlammfilter abgefiltert wird.

Nachteilig hierbei ist, daß der eingedickte Feinstschlamm wieder mit dem gröberen Anteil aus dem Zyklonunterlauf vermischt wird und gemeinsam mit diesem in den Fihertrog gelangt. Eine nachgeordnete selektive Filterung des Feinstschlammes auf einem einzigen Schlammfilter ist hierbei nicht möglich.

Auf der Seite 68 der obengenannten Veröffentlichung ist zwar eine Maßnahme beschrieben, die eingedickten Waschwasserschlämme aus den Klärspitzen den Einrichtungen zur Feinkohlen-Entwässerung'zuzuführen, indem man sie zum Beispiel auf Baumsche Entwässerungsbänder oder in die Schwemmsümpfe wieder aufgibt und die zu entwässernde Feinkohle als natürliches Filter benutzt. Diese einfachste Art der Feinstkorn-Entwässerung ist aber vom Jahre 1925 ab schrittweise in allen deutschen Steinkohlenbezirken durch dynamische Verfahren verdrängt worden.

Diese Maßnahme führte daher vom Erfindungsgegenstand weg. eine Anwendung bei der Saugfilter-Entwässerung ist nicht nahegelegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Entwässerung von anfallendem Schlamm, insbesondere bei der Aufbereitung von Kohle, auf möglichst einfache und wirtschaftliche Weise durchzuführen. Insbesondere sollen dabei vielschichtige Verfahrensgänge sowie der Einsatz eines aufwendigen Maschinenparks sowie technische Risiken vermieden werden.

Die Lösung der Aufgabe gelingt yerfahrensmäßig mit der Erfindung dadurch, daß die Überlauffraktion der Fliehkrafteindickung dem bei der Saugfilterentwässerung der Unterlauffraktion entstehenden Filterkuchen aufgelagert und mit diesem zusammen entwässert wird. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß auf ein und demselben Filterapparat sowohl das Feinkorn als auch das erheblich schwieriger zu entwässernde Feinstkorn mit verhältnismäßig hohen Durchsatzraten entwässert werden kann, indem durch eine sinnvolle Kombination an sich bekannter Einzelmaßnahmen optimale Verhältnisse für die Filtrierentwässerung geschaffen werden.

Infolgedessen entfällt die bisher von der Fachwelt für unerläßlich gehaltene Diversifikation der Verfahrensgänge und die hieraus resultierende Anwendung einer entsprechenden Vielzahl unterschiedlicher Maschinen und/oder Apparate.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens besieht darin, daß die Fliehkrafteindickung der Trübe bei einem Trennschnitt zwischen 250 und 60 Mikron, vorzugsweise bei ca. 100 Mikron vorgenommen wird. Mit der Waiil des Trennschnittes innerhalb der angegebenen Grenisn vermag dei Fachmann in vorteilhafter Weise aufgrund seiner Erfahrung und nach Maßgabe von Qualität und Körnungsbereich der Kohle sowie der Verunreinigungen die für den jeweiligen Betriebsfall optimalen Bedingungen für die Entwässerung der Fein-Lind Fcinstkohle einzustellen.

(line weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Gehalt an Feststoffen je VoIuineneinheit in der Trübe zwischen 300 und 1300 g/l, vorzugsweise zwischen 500 und 800 g/l eingestellt wird. Hierdurch wird sehr vorteilhaft erreicht, daß der Schlamm zu einer Trübe mit annähernd gleichbleibendem Gehalt an Feststoffen je Volumeneinheit aufbereitet wird.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäQcn Verfan rns ist vorgesehen, daß die iiberlauffraktion der Füchkrafteindickung vor Aufgabe auf das Saugfilter nochmals eingedickt wird. Mit dieser an sich bekannten Maßnahme wird hierbei sehr vorteilhaft erreicht daß der das Filtrationsverhalten beeinflussende Feststoffgehalt des die feinere Kornklasse enthaltenden Trübeanteils unabhängig von der Betriebsweise des Zyklons, auf einen Bestwert eingestellt werden kann. Hingegen kann der Zyklon seinerseits, ebenfalls unabhängig von der Menge des Feststoffanteiles im Überlauf, im Bestpunkt gefahren werden. Hierdurch

ίο wird mit Vorteil eine hinderliche Koppelung der unterschiedlichen Betriebszustände vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Überlauffraktion der Fliehkrafteindickung auf einen Feststoffgehalt zwischen 400 und 1000 g/l, vorzugsweise zwischen 500 und 800 g/l eingedickt wird. Hierdurch wird sehr vorteilhaft ein Teil des Wassers entfernt und die Filtrierentwässerung auf dem Filter weiter verbessert. Die eingedickte Trübe wird vorzugsweise mit Hilfe einer gezackten Überlaufrinne im Saugbereich des Filters aufgegeben. Durch diese an sich bekannte Maßnahme wird erreicht. ά.Λ der die Filterschicht für das Feinstkorn bildende Filterkuchen aus dem körnigen Gut keinen mechanischen Einwirkungen ausgesetzt wird, wie dies beispielsweise bei Anordnung eines Aufgabetroges zwangsläufig der Fall sein würde.

Die nJt der Erfindung vorgesehene Einstellung eines annähernd abgegrenzten Trennschnittes im Schlammbereich der Kohle ist eine wesentliche Voraussetzung für die optimale Abstimmung der Fein- und Feinstbestandteile und richtet sich nach Art und Qualität der Kohle, wie zum Beispiel Aschegehalt, Bergeanteil etc.

Dabei ergibt sich mit der Erfindung, insbesondere durch die Verwendung des Hydrozyklons als Klassierapparat der Vorteil, daß mit relativ einfachen und unkomplizierten Mitteln eine übersichtliche und wirtschaftliche Entwässerung von Fein- und Feinstkorn bei der Aufbereitung von Steinkohle erzielt wird, weil die Voraussetzung einer exakt kontrollierbaren Klassierung in Feingut und Feinstgui annähernd optimal gegeben ist.

Im folgenden wird das Verfahren gemäß der Erfindung anhand einer im Blockschaltbild als Ausführungsbeispiel gezeigten Anlage näher erläutert:

Die Anlage besteht aus einem Fliehkrafte-ndicker 8 mit Überlauf 9 und Unterlauf 11. einem Rührwerk 2 und einem Schlammfilter 13. wobei zwischen dem Fliehkrafteindickerüberlauf 9 und dem Schlammfiher 13 ein weiterer Eindicker 16 zwischengeschaltet ist. und wobei der Fliehkrafteindicker 8 ein Hydrozyklon ist. dessen Unterlauf 11 in den Trog 12 eines Trommelfilters 13 mündet, während cer Überlauf 9 mit einer Feinstschlammaufgabe 15 in Form einer gezackten Überlaufrinne verbunden ist, weiche etwa über dem Scheitelpunkt der Filtertrommel 13 angeordnet ist. Der Fliehkrafteindicker 8 kann zweckmäßigerweise auch als Zentrifuge ausgebildet sein.

Dem Fliehkrafteindicker 8 ist zweckmäßigerweise ein Trübeaufbereitungsgefäß 1 mit einem Rührwerk 2 und einer Meßeinrichtung 3 für den Feststoffgehalt der Trü-

bo be vorgeschaltet. In das Trübeaufbereitungsgeiäß 1 führt eine Schlammleitung 4 und eine Wasserleitung 5. Der Fliehkrafteindicker 8 steht mit dem Trübeaufbercitungsgefäß 1 über eine Leitung mit Pumpe 7 in Verbindung. Direkt unter dem Fliehkrafteindicker 8 ist in der Trübeleitung 11 eini Drossel 10 der Unterlaufdüse angeordnet. Die Trübeleitung Jl führt in den Trog 12 des Trommelfilters 13. Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Überlauf 9 des Fliehkrafteindickers 8 und dem

Trommelfilter 13 ein weiterer Eindicker 16 zwischengeschaltet. Der Wasserüberlauf des Eindickers 16 wird durch die Leitung 17 abgeführt, der eingedickte Unterlauf des Eindickers 16 führt in die Trübeleitung 14 und die gezackte Überlaufrinne 15 über dem Trommelfilter 13.

In dem Aufbereitungsgefäß 1 mit Rührwerk 2 sowie der Meßeinrichtung 3 zur Kontrolle des Feststoffgehaltes in der Trübe wird durch die Leitung 4 Schlamm und durch die Leitung 5 Wasser in einem vorher bestimmten konstanten Verhältnis gemischt und dadurch eine Trübe mit annähernd gleichbleibendem Gehalt an Feststoffen je Volumeneinheit hergestellt.

Im vorliegenden Beispiel ergeben sich aus 311 mVh Wasser und 328 l/h Feststoff 545 mVh Trübe mit 602 g/l Feststoff. Diese Trübe wird mit konstantem Druck und konstanter Menge pro Zeiteinheit, symbolisiert durch die Pumpe 7, dem Hydrozyklon 8 aufgegeben. Dieser ist durch entsprechende Bemessung seiner Stromungsquerschnitte sowie Einstellung der Tauchtiefe des Überlaufrohres 9. sowie Drosselung der Unterlaufdüse 10 so eingestellt, daß sein Trennschnitt bei annähernd 100 Mikron liegt. Daher trägt der Zyklon 8 im Unterlauf einen Trübeanteil mit Feinkohle aus. deren Teilchengröße überwiegend im Körnungsbereich zwischen 0,1 und 1,0 mm liegen.

Die Trübe enthält 153 m Vh Wasser, 246 t/h Feststoffe und enthält bei einem Volumen von insgesamt 328 m/h durchschnittlich 750 g Feststoff pro Liter. Der Überlauf des Zykiones dagegen enthält die Feinstbestandteile. Dessen Austrag setzt sich zusammen aus 158 mVh Wasser. 82 t/h Feststoffen, woraus sich ein Trübevolumen von 217 mVh ergibt mit einem Gehalt an Feststoffen von 378 g/l.

Während nun der die gröbere Kornklasse enthaltende Anteil der Trübe durch die Leitung 11 dem Aufgabetrog 12 des Trommeivakuumiüicfs 13 aufgegeben wird, wird der die feinere Kornklasse enthaltende Anteil der Trübe durch die Leitung 14 und die gezackte Überlaufrinne 15 annähernd im Zenith des Vakuumtrommelfilters 13 derart aufgegeben, daß der beim Betrieb des Filters 13 im Hindurchwandern durch den Aufgabetrog 12 gebildete Filterkuchen aus gröberem Feingut, der nun seinerseits als Filterschicht fungiert, von dem Feinstgut bei dessen Entwässerung überschichtet wird. Indem der erste Filterkuchen als Filterschicht wirkt, schützt dieser somit das Filtergewebe des Filterapparates vor dem Verstopfen und andererseits vor dem Durchtritt von Feinstkorn durch die im Verhältnis zu diesem relativ weiten Entwässerungsspalte im Filtergewebe.

Wie bei der Erfindung als zweckmäßige Maßnahme vorgesehen ist. wird der Überlauf 9 des Hydrozyklones 8 mit Hilfe eines Eindickers 16 eingedickt. Die Eindikkung kann zweckmäßigerweise auch mit Hilfe eines Eindickzyklones vorgenommen werden. Die zweckmäßige Wahl des verwendeten Klärapparates steht im Ermessen des Fachmannes und richtet sich insbesondere nach den Möglichkeiten und technischen Gegebenheiten sowie der Ausstattung des Gesamtbetriebes.

Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, daß aus dem Überlauf 9 mit Hilfe dieses Eindickers 16 annähernd 65 mVh Wasser entfernt werden, wie dies durch den Pfeil 17 angedeutet ist. Demnach enthält die eingedickte restliche Trübe 93 m-Vh Wasser und 82 t/h Feststoffe, v/oraus sich ein Trübevolumen von 152 mVh mit einem Feststoffgehalt von 535 g/l ergibt.

Der Unterlauf des Zykiones 8 enthielt bei einem praktisch durchgeführten Beispiel mit Steinkohle Jos RuI kohle-Bergbaues Kornanteile gemäß Tabelle I. w;i rend der Überlauf 9 des Zykiones 8 ein Körnungsbai entsprechend Tabelle 2 aufwies.

Tabelle 1

mm	Gew.-"',.
+ 1.0 1,0 - 0.5 0,5 -0.125 0,125 - 0,063 0,063-	9.3 24.0 53.3 8.0 5.4
Tabelle 2
mm	Cic« .-1Vo
+ 0,125 0,125 - 0.063 0.063 -	28.0 10.7 61.3
Hierzu 1 Blatt	Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Saugfilter-Entwässerung von Schlamm, insbesondere bei der Aufbereitung von Kohle, wobei der Schlamm mittels Fliehkrafteindikkup.g in eine Feinstkorn enthaltende Oberlauffraktion und eine Feinkorn enthaltende Unterlauffraktion getrennt wird, wobei die Unterlauffraktion zum Saugfilter geführt wird und die Überlauffraktion vor Zuleitung zum Saugfilter über einen weiteren Eindicker geführt wird, dadurch gekennzeichne t. daß die Überlauffraktion der Fliehkrafteindikkung dem bei der Saugfilterentwässerung der Untcrlauffraktion entstehenden Filterkuchen aufgelagen und mit diesem zusammen entwässert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkrafteindickung der Trübe bei einem Trennschnitt zwischen 250 und 60 Mikron, vorzugsweise bei ca. 100 Mikron vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Feststoffen je Volumeneinheit in der Trübe zwischen 300 und 1300 g/l, vorzugsweise zwischen 500 und 800 g/l eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlauffraktion der Fliehkrafteindickung vor Aufgabe auf das Saugfilter nochmals eingedickt wird.

5. Verfahre: nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlauffraktion der Fliehkrafteindickung auf einen Feststoffgehalt zv/ischen 400 und 1000 g/l, vorzugsweise zwischen 500 und 800 g/l eingedickt wird.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einem Fliehkrafteindicker mit Überlauf und Unterlauf, einem Rührwerk und einem Schlammfilter, wobei zwischen dem Fliehkrafteindickerüberlauf und dem Schlammfilter ein weiterer Eindicker zwischengeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkrafteindikker ein Hydrozyklon (8) oder eine Zentrifuge ist, dessen beziehungsweise deren Unterlauf (11) in den Trog (12) eines Trommelfilters (13) mündet, während der Überlauf (9) mit einer Feinstschlammaufgabe (15) verbunden ist, welche etwa über dem Scheitelpunkt der Filtertrommel angeordnet ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fliehkrafteindicker (8) ein Trübeaufbereitungsgefäß (1) mit einem Rührwerk (2) und einer Meßeinrichtung (3) für den Feststoffgehalt der Trübe vorgeschaltet ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Überlauf (9) des Fliehkrafteindickers (8) und dem Trommelfilter (13) ein weiterer Eindicker (16) zwischengeschaltet ist.