DE2909986C2 - Verfahren zur Lagerung von Bauxitaufbereitungsabfällen und Aufnahmebecken hierfür - Google Patents
Verfahren zur Lagerung von Bauxitaufbereitungsabfällen und Aufnahmebecken hierfürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung von Bauxitaufbereitungsabfällen entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, daß die Beseitigung von Abfällen der Bauxitverarbeitung, wie sie beispielsweise nach dem
bekannten Bayerverfahren vorgenommen wird, immer ein lästiges Problem bei der Aluminiumherstellung
bildete, und zwar vor allem wegen der sehr hohen Menge an Abfallmaterial, des beispielsweise das
Dreifache des erzeugten Aluminiumoxids ist.
Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Vorschläge für die Verwendung der Rückstände sowohl
hinsichtlich Entfernens von industriell wichtigen Verbindungen als auch ihrer Verwendung als Baumaterialien
vorgeschlagen. Bisher wurden jedoch keine zufriedenstellenden Resultate hierdurch erzielt.
Daher beseitigt die Industrie derzeit die erschöpften Bauxite vorzugsweise derart, daß sie ins Meer oder ins
Oberflächenwasser, auf den Boden oder Untergrund gekippt werden.
Das Einleiten in Wasser, das in jedem Fall kostspielig ist, führt jedoch zu ökologischen Problemen mit
Ausnahme von morphologisch geeigneten Bereichen, während das Ablagern auf dem Boden auf geologisch
und klimatisch geeigneten Böden und in jedem Falle entfernt von menschlichen Siedlungen und frei von
Einrichtungen vorgenommen werden muß, was jedoch bisher nicht zu Auffüllungen mit zufriedenstellenden
Verfestigungseigenschaften ohne ungünstige Folgen für die Umgebung aufgrund der Natur und der Zusammensetzung
der abgelagerten Schlämme geführt hat. So wurde gemäß der nicht vorveröffentlichten DE-OS
28 49 636 versucht, den nach der Filtration als Filterkuchen anfallenden Rotschlarnm unter Druck
weiter zu entwässern und zu kompaktieren, um ein stapelbares Endprodukt mit einer vorgegebenen Mindestfestigkeit
zu erhalten. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und erfordert zusätzliche Transport- und
Umlademaßnahmen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Unterbringung von Bauxitaufbsreitungsabfäilen zu
schaffen, das die obengenannten Nachteile ausschaltet 5 oder wesentlich reduziert und zu spezifischen Vorteilen
vom funktionellen und ökonomischen Gesichtspunkt her führt
Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen
kennzeichnenden Merkmalen gelöst Diese Lösung hat den Vorteil, daß nach der Zurückgewinnurg der in den
Bauxitsuspensionsschlämmen enthaltenen Soda die in den Filterkuchen vorhandenen Rückstände an kaustischer
Soda durch die Reaktion mit den im Meerwasser enthaltenen Magnesiumsalzen neutralisiert werden,
wobei sich Magnesiumhydroxid und Sodasaize mit neutralem pH-Wert bilden. Durch die Zugabe von
Sandresten und die Einstellung eines bestimmten Feststoffgehaltes wird eine pumpfähige Suspension
erzielt die aufgrund ihrer Kornzusammensetzung bei der Ablagerung in einem Entwässerungsbecken aufgrund
der hierdurch gegebenen Durchlässigkeit sehr viel schneller als bisher zu einer festen Ablagerung führt
Da die Ablagerungen vollständig inert und neutralisiert sind, werden die Anforderungen des Umweltschutzes
und der Ökologie erfüllt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher geeignet, die grundlegenden
Nachteile des bereits bekannten Unterbringens durch Lagerung auf dem Boden und insbesondere diejenigen,
jo die mit der Sodawiedergewinnung aus dem Entwässerungs- und Dekantierwasser der Ablagerungsbecken
verbunden sind, zu eliminieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß aufgrund der Neutralisation der Sodareste in
der Suspension der Abfallschlämme weniger korrosive j5 Substanzen vorhanden sind, die die nachgeschalteten
Rohrleitungen angreifen würden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Aufnahmebecken zur Ablagerung der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren aufbereiteten Bauxitabfälle, das durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet ist.
Der Aufbau und die Anordnung des Aufnahmebekkens sind derart, daß sowohl die Unterbringung der
Bauxitaufbereitungsabfälle für den gesamten vorgesehenen Produktionszyklus als auch die Möglichkeit
gewährleistet wird, eine Landgewinnung und industrielle Entwicklung von vorher marschigen oder tiefliegenden
Bereichen für industrielle oder städtische Siedlungen zu realisieren.
Die morphologischen Eigenschaften des Installationsbereichs für das Aufnahmebecken müssen allerdings im
allgemeinen die notwendigen Bedingungen für eine schnelle Entwässerung der Schlämme erfüllen und
insbesondere einen sandigen Boden ohne zutagetreten von Felsen oder einer steinhaltigen Formation garantieren,
wobei die wesentlichen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Aufnahmebeckens in der Verwendung
einer Einführung der Schlämme in das Aufnahmebecken an verschiedenen Punkten ist, um eine gleichmäßigere
Verteilung und Verdunstung zu erhalten, wobei ein Dammbau mit trapezförmigem Querschnitt gewählt
wird, wobei der Damm aus einem bequem durchlässigen Sandkern gebildet wird, der mit gebrochenen Steinen
bekleidet ist, die von einer trockenen Schicht aus zyklopischen Felsen bedeckt ist, während eine Dränageschicht
vorgesehen ist, die die statische Höhe gegenüber der äußeren Basis des Dammes verringert, wodurch der
Effekt des Verbreiterns an der Außenfläche vermieden wird.
Dieser Aufbau, der sehr verschieden von üblichen Erddämmen ist, vermeidet die Nachteile der bekannten
Aufnahmebecken, die bisher für die Lagerung von Bauxitabfällen auf dem Boden verwendet wurden,
wobei ermöglicht wird, daß die feste Phase der Schlämme dauerhaft zurückgehalten und cie Entwässerung
der flüssigen Phase begünstigt wird.
Unter den spezifischen Vorteilen eines derartigen Verfestigens muß neben der Schnelligkeit des Trocknens
der Schlämme auf die gleichmäßige Festigkeit des Füllbereichs und der hohen Leistungsfähigkeit des
Beckens hingewiesen werden, die eine Reduktion des Volumens des eingeführten Schlamms auf etwa 1A in der
vorgesehenen Periode der Anlagenlebensdauer ermöglicht. Nach dem voi liegenden Verfahren wird eine
Trocknung bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 75 bis 80% erreicht.
Die Aufnahmebecken, vorzugsweise drei an der Zahl, sind, wie vorstehend ausgeführt wurde, auf sandigem
G rund mit hoher Durchlässigkeit gebaut.
Vorzugsweise ist die Schicht aus grob gebrochenen Steinen etwa 1 m dick und die Felsblöcke für die äußere
Bedeckung, beispielsweise Trachytblöcke, wiegen 1 bis 3 t.
Ein derartiger Aufbau ist besonders geeignet, um die Hauptprobleme der Lagerung von erschöpftem Bauxit
zu lösen, nämlich:
1. auf flachem Boden den festen Bestandteil der erschöpften Bauxite zu lagern, indem ein Becken- jd
damm durch einen stabilen Aufbau gebildet wird, der sich bis zu 10 m über die Bodenhöhe erhebt und
für den flüssigen Teil der Schlämme durchlässig ist,
2. die Füllfläche gleichmäßig in der kürzesten Zeit zu verfestigen, indem ein Mittel von 1,5 kg/cm2
Flächenbelastung erhalten wird, und
3. die Ablagerung von 30 Millionen m3 Schlamm enthaltend erschöpfte Bauxite mit einem mittleren
Feststoffgehalt von etwa 30Gew.-% und einer mittleren Dichte von etwa 1,25 t/m3 zu bewerkstelligen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den beigefügten Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch die Filtrierung der Schlämme
gemäß der Erfindung.
F i g. 2 zeigt im Schnitt den Dammaufbau für ein erfindungsgemäßes Aufnahmebecken.
Fig.3 zeigt im Schnitt den oberen Teil des Aufbaus
von F i g. 2.
Gemäß Fig. 1 ist eine Gruppe von rotierenden Filtern 2 vorgesehen, in denen die roten Schlämme von
erschöpften Bauxiten behandelt werden, die gegebenenfalls zusammen mit einer geringen Menge ai. weißen
Schlämmen (Oxalaten) durch eine Leitung 1 in den Behäiter der Filtriergruppe 2 gegeben werden. Die
Filter drehen sich mit einer Geschwindigkeit zwischen 20 und 162 U/h, was entsprechend der geforderten
Kapazität der Filtration variiert und durch die so Füllstandshöhe im Filtrierbehälter steuerbar ist. Das
Waschen des Filterkuchens wird mit Wasser vorgenommen, das über eine Leitung 10 zugeführt und mit dem
sowohl Niederdrucksprüheinrichtungen a, die auf dem oberen Teil der Filtergruppe 2 angeordnet sind, als auch
Hochdrucksprüheinrichtungen (nicht dargestellt), die den Filterkuchen waschen, sobald er gebildet wird,
versoret werden. Soda und Salzsäure, die durch eine Leitung 12 zugeführt werden, werden ebenfalls in den
Behälter der Filtergruppe 2 gegeben. Ein nicht dargestelltes Waschen des Filtertuchs mit Wasser wird
ebenfalls diskontinuierlich mittels eines Zeitschalters vorgenommen.
Meerwasser in einem konstanten Verhältnis zur Menge des Schlamms (etwa 0,25 m3 Meerwasser pro
I m3 Schlamm) wird über eine Pumpe b durch Leitungen
II und 7 einem Schneckenförderer 4 zugeführt, in den
der Filterkuchen 3 abgegeben wird.
Der in dem Schneckenförderer 4 geknetete, zu Brei verwandelte Schlamm, der mit Meerwasser verdünnt ist,
wird vom Überlauf des Schneckenförderers 4 abgegeben und durch eine Leitung 8 in eine von zwei
Homogenisiereinrichtungen 5 gefördert, in den eine Suspension 6 von Sand mit Meerwasser, die von
Verflüssigungstanks (Leitung 11) unter der Wirkung einer Pumpe c kommt, gegeben wird. Die Schlämme
werden dann von der Homogenisiereinrichtung 5 abgegeben und zu einem Füllbassin mittels einer Pumpe
d durch eine Leitung 9 gefördert. Säurerückstände aus dem Verarbeiiungsprozeß der Bauxite werden ebenfalls
in die Homogenisiereinrichtungen 5 durch eine Leitung 17 gegeben. Die Füllstandskontrolle in den Homogenisierungsbehältern
5 wird durch Änderung der Umdrehungszahl der Schlammförderpumpe durch direkte Steuerung des Gleichstrommotors für die Pumpe
vorgenommen.
Der Zusatz (nicht dargestellt) von weiterem Meerwasser zum Einstellen der Dichte des Schlamms auf
einen gewünschten Wert (etwa 1,3 kg/1) ist ebenfalls vorgesehen.
Der pH-Wert des behandelten Schlamms wird kontinuierlich mit einem pH-Meter gemessen, das an
einer Ableitung der Leitung 9 für die Schlämme zu den Aufnahmebassins angeordnet ist. Das Filtrat, das vom
Boden des Behälters der Filtriergruppe 2 stammt, wird in zwei Filtrataufnehmer 10' durch flüssigkeitsdichte
Fallrohre und von dort in einen Filtratsammler 14 durch eine Pumpe e nach dem Sammeln in einem Filtratreservoir
13 gefördert.
Die Füllstandskontrolle in dem Filtratsammler 14 wird durch Drosseln der Förderung der Filtratpumpen
vorgenommen. Drei Filtratsammler 14 werden verwendet, die parallel arbeiten, d. h. den Gleichgewichtszusammenhang
nicht stören; dieser Zusammenhang wird nur im Falle der Wartung eines der beiden Filtrataufnehmer
10' gestört.
Ein Vakuumsystem besteht aus einem Sammler (nicht dargestellt), der die Luft sammelt, die von den
Separatoren der einzelnen Filter kommt, und zwei Tröpfchenseparatoren 15, die aus der Luft das
mitgeführte Wasser abtrennen, um ein Verunreinigen der Vakuumpumpen zu vermeiden, und fördern das
abgetrennte Wasser über eine Pumpe /"und eine Leitung
16 in den Filtratsammler 14. Das im Filtratsammler 14 gesammelte Filtrat, das Behandlungswasser und das
schlechte Kondensat, die durch Leitungen 18,19 bzw. 20 zugeführt werden, werden danach durch eine Leitung 21
entfernt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wurde gefunden, daß eine Schlammbehandlungseinheit der
vorstehend beschriebenen Art in der Lage war, eine Menge von 207 t/h an roten Schlämmen zu behandeln,
die folgende Eigenschaften aufwiesen:
Feststoffgehalt: 28 Gew.-%
Dichte: 1,24 t/mJ
Dichte: 1,24 t/mJ
aus durchlässigem Sand besteht, die mit einer Entwässerungsschicht
23 aus roh gebrochenen Steinen von etwa I m Dicke bekleidet und durch I bis 31 schwere
Trachytblöcke bekleidet ist, die mosaikartig angeordnet sind und das Äußere des Damms bilden. Eine
horizontale Drainageschicht 25 ist auf dem Boden vorgesehen, damit ein Verbreitern durch Ausschwemmen
an den Außenflächen des Damms durch Reduzierung der statischen Höhe zum Boden auf der
Außenseite des Damms hin verhindert wird. Der Dammkörper endet im oberen Teil (s. insbesondere
F i g. 3) mit einer oberen Straßenstruktur 26, in der die Zuführleitungen (nicht gezeigt) für die Schlämme
angeordnet sind. Die maximale Höhe 27 der Schlämme in dem inneren Teil fa^des Bassins ist wenig niedriger als
die Höhe des Damms, Eine Umzäunung 28 von der Außenseite 6 des Damms her ist auf der oberen
Straßenstruktur 26 vorgesehen.
Sodakonzentration:9.7 g/l
Temperatur: 80'C
Temperatur: 80'C
Der Sand, der nach dem Zusatz von Seewasser zugesetzt wurde, hatte folgende Eigenschaften:
Durchflußleistung: 26 t/h
Dichte: 1.11 t/mJ
Feststoffgehalt: 15 Gew.-%
Temperatur: Raumtemperatur
Dichte: 1.11 t/mJ
Feststoffgehalt: 15 Gew.-%
Temperatur: Raumtemperatur
Normalerweise sind sechs rotierende Fiter vorhanden,
von denen vier in Betrieb sind, während zwei zum Garantieren der Kontinuität der Behandlung beigestellt
sind.
Aus den Fig. 2 und 3 ist der Aufbau des trapezförmigen Querschnitts des Begrenzungsdamms
des Füllbassins ersichtlich, der aus einer Innenschicht 22
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Lagerung von Bauxitaufbereitungsabfällen, bei dem die als Suspension von einer
Dekantieranlage abgezogenen Abfallschlämme zunächst filtriert und der Filterkuchen auf dem Filter
mit heißem Wasser kontinuierlich gewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der vom
Filter abgenommene Filterkuchen mit Meerwasser verflüssigt und neutralisiert und daß die inerte und
neutralisierte Schlammsuspension mit Sandresten aus der Bauxitverarbeitung gemischt, auf einen
Feststoffgehalt von 35 bis 40% eingestellt und in ein Aufnahmebecken gefördert wird.
2. Aufnahmebecken zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, das im Schnitt trapezförmige
Dämme aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämcie eine Innenschicht (22) aus durchäässigem
Sand aufweisen, der mit grobgebrochenem Steinmaterial (23) bekleidet ist, das durch große Steinplatten
(24) bedeckt ist, und wobei am oberen Teil des Dammes die an verschiedenen Stellen in das
Aufnahmebecken einmündenden Verteilungsleitungen für die zu entwässernde Suspension angeordnet
sind und der Damm im Bodenbereich mit einer Dränageschicht (25) versehen ist.
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