DE3429506A1 - Process for the ceramisation of tailings - Google Patents

Abstract

The invention relates to a process and equipment for the ceramisation of tailings, arising in coal production, in a fluidised bed at temperatures of 700-1000 degree centigrade. In order to improve the mechanical stress tolerance and hence the possible uses of ceramicised tailings, the moisture content of the tailings moist from washing is to be reduced before the ceramisation.

Description

Verfahren zum Keramisieren von WaschbergenProcess for ceramizing wash mountains

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Keramisieren von bei der Kohlegewinnung anfallenden Waschbergen in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 700 - 1000 Grad Celsius.The invention relates to a method for ceramizing in the Coal extraction accumulating wash mountains in a fluidized bed at temperatures of 700 - 1000 degrees Celsius.

Bei Waschbergen handelt es sich allgemein um tonig-sandige Sedimente von quarzfreiem Schieferton bis zum quarzreichen Sandstein mit Restheizwert. Herkömmlich wird das Bergematerial auf Halden deponiert. Wegen der damit verbundenen Kosten bemüht man sich seit längerer Zeit, das Bergematerial einer wirtschaftlichen Verwertung zuzuführen. Dazu muß das Bergematerial aber mechanisch oder thermisch oder chemisch aufbereitet werden. Die thermische Aufbereitung kann durch Sintern, Blähen oder Keramisieren erfolgen. Je nach Art der Aufbereitung erhält man unterschiedliche Produkte. Keramisiertes Bergematerial eignet sich insbesondere als Baustoff oder Bauzuschlagstoff.Wash mountains are generally clayey-sandy sediments from quartz-free slate to high-quartz sandstone with residual calorific value. Conventional the tailings are deposited on heaps. Because of the cost involved Efforts have been made for a long time to exploit the tailings economically to feed. For this, however, the tailings must be mechanical or thermal or chemical be processed. The thermal processing can be by sintering, expanding or Ceramizing take place. Depending on the type of preparation, different ones are obtained Products. Ceramized tailings are particularly suitable as a building material or Construction aggregate.

Besonders günstig ist das Keramisieren von Waschbergen in einer Wirbelschicht, weil die feuchten und z.T. schlammartigen Waschberge dadurch in einen raumstabilen Zustand überführt werden können, wobei die Restkohlenstoffgehalte insbesondere im Fein- und Feinstkornbereich der Waschberge eine selbstgängige Umwandlung des grünen Bergematerials durch Keramisieren ermöglichen. Üblicherweise wird das wäschefeuchte Bergematerial einem Wirbelschichtofen aufgegeben. Bei wäschefeuchter Aufgabe erfolgt infolge schneller Verdampfung ein Aufblähen senkrecht zu den Sedimentationsschichten bzw. ein Zerspringen der Körner im Bergematerial. Dadurch entsteht schließlich ein Produkt mit relativ niedriger Schüttdichte und geringer mechanischer Beanspruchbarkeit.The ceramization of wash mountains in a fluidized bed is particularly beneficial, because the damp and partly muddy mountains of puddles thus become spatially stable State can be transferred, the residual carbon content in particular in the Fine and very fine grain area of the wash mountains a self-moving transformation of the green Enable tailings through ceramization. Usually this is damp Tailings fed into a fluidized bed furnace. If the task is damp, it takes place swelling perpendicular to the sedimentation layers as a result of rapid evaporation or a cracking of the grains in the tailings. This eventually creates a Product with a relatively low bulk density and low mechanical strength.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schüttdichte und die mechanische Beanspruchbarkeit und damit den Einsatzbereich von keramisierten Waschbergen unterschiedlichen Anforderungen anzupassen.The object of the invention is the bulk density and the mechanical Resilience and thus the area of application of ceramized wash mountains is different To adapt to requirements.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Feuchtigkeitsgehalt der wäschefeuchten Waschberge vor dem Keramisieren verringert wird.This object is achieved in that the moisture content of the laundry damp wash piles is reduced before ceramizing.

Wird den wäschefeuchten Waschbergen vor der thermischen Behandlung in der Wirbelschicht die Feuchtigkeit teilweise oder ganz entzogen, dann läßt sich dadurch der Expansionsprozeß und damit auch die Schüttdichte bzw. die mechanische Beanspruchbarkeit der keramisierten Waschberge steuern. Je nachdem, bis zu welchem Grad die Waschberge vorgetrocknet werden, lassen sich keramisierte Bergematerialien mit unterschiedl ichen Eigenschaften erzeugen. Bei geringer Vortrocknung können keramisierte Bergemiterialien mit Schüttdichten von 1 kg/dm3 erzeugt werden, die bei der Herstellung von Leichtbeton und dergleichen Einsatz finden können. Bei weitergehender bzw. vollständiger Trocknung bzw. vollständiger Vortrocknung der Waschberge können keramisierte Bergematerialien mit Schüttdichten von ca. 1,65 kg/dm3 erzeugt werden, die als Schwerzuschlagstoffe bzw. Ersatz für Kies, Split und Schotter eingesetzt werden können. Bei der thermischen Behandlung für den letztgenannten Verwendungszweck sollten die Waschberge vorzugsweise bei Temperaturen von bis zu 300 Grad Celsius getrocknet werden, um Gefügeveränderungen zu verhindern.Is applied to the damp washing mountains before the thermal treatment in the fluidized bed the moisture is partially or completely withdrawn, then can thereby the expansion process and thus also the bulk density or the mechanical Control the strength of the ceramized wash mountains. Depending on which one At the degree the wash mountains are pre-dried, ceramized tailings can be used with different properties. With little pre-drying you can ceramized mountain materials with bulk densities of 1 kg / dm3 are produced, which can be used in the production of lightweight concrete and the like. With further or complete drying or complete pre-drying of the washing mountains ceramized tailings with bulk densities of approx. 1.65 kg / dm3 are produced, which are used as heavy aggregates or as a substitute for gravel, grit and crushed stone can be. In thermal treatment for the latter use the wash mountains should preferably be used at temperatures of up to 300 degrees Celsius be dried to prevent structural changes.

Das Verfahren wird vorzugsweise in einem Wirbelschichtofen durchgeführt, dem ein Trockner vorgeschaltet ist. Da im Wirbelschichtofen bei Verbrennung des Restkohlenstoffgehaltes der Waschberge Wärme entsteht, kann der Trockner mit Abwärme aus dem Wirbelschichtofen oder einem diesem nachgeschalteten Festbettreaktor beheizt sein. Ein Festbettreaktor wird dem Wirbelschichtofen nachgeschaltet, wenn der restlose Ausbrand des Kohlenstoffes gewährleistet sein soll.The process is preferably carried out in a fluidized bed furnace, which is preceded by a dryer. Since in the fluidized bed furnace when the Residual carbon content of the washing mountains heat is generated, the dryer can use waste heat heated from the fluidized bed furnace or a downstream fixed bed reactor be. A fixed bed reactor is connected downstream of the fluidized bed furnace if the complete Burnout of the carbon should be guaranteed.

Im übrigen kann der Trockner eine Einrichtung zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes der zu behandelnden-Waschberge aufweisen. Dabei kann es sich um eine Temperatursteuerung oder um eine Steuerung der Verweilzeit der wäschefeuchten Waschberge im Trockner handeln.In addition, the dryer can have a device for controlling the moisture content of the wash mountains to be treated. This can be a temperature control or a control of the dwell time of the laundry moist washing mountains in the dryer Act.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Anlage zum Keramisieren von bei der Kohlegewinnung anfallenden Waschbergen.In the following an embodiment shown in the drawing is shown the invention explained; the single figure shows a schematic representation Block diagram of a plant for ceramizing from coal production Wash mountains.

Die dargestellte Anlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Wirbelschichtofen 1 mit vorgeschaltetem Trockner 2 und diesem vorgeschalteter Gutaufgabe 3. Dem Wirbelschichtofen 1 ist ein Festbettreaktor 4 und-diesem ein Kühler 5 nachgeschaltet.The system shown consists in its basic structure a fluidized bed furnace 1 with upstream dryer 2 and this upstream Good task 3. The fluidized bed furnace 1 is a fixed bed reactor 4 and this is a cooler 5 downstream.

Die zu keramisierenden Waschberge mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 20 % gelangen aus der Gutaufgabe 3 in den Trockner 2. Im Trockner 2 werden sie auf Temperaturen bis 300 Grad Celsius aufgeheizt und auf einen vorbestimmten Restfeuchtegehalt oder vollständig getrocknet, bevor sie dem Wirbelschichtofen 1 aufgegeben werden. Im Wirbelschichtofen werden die vorgetrockneten Waschberge bei Temperaturen zwischen 750 und 800 Grad Celsius keramisiert. Da die Verweilzeit im Wirbelschichtofen 1 begrenzt ist und insbesondere bei größeren Körnern über etwa 20 mm Korngröße nicht zur vollständigen Stabilisierung ausreicht, wird das zu behandelnde Gut anschließend in den Festbettreaktor 4 überführt und dort bis zur vollständigen Keramisierung gehalten.The wash mountains to be ceramized with a moisture content of 10 to 20% get from feed 3 into dryer 2 they are heated to temperatures of up to 300 degrees Celsius and a predetermined one Residual moisture content or completely dried before being put into the fluidized bed furnace 1 to be abandoned. In the fluidized bed furnace, the pre-dried washing mountains are added Ceramized at temperatures between 750 and 800 degrees Celsius. Since the dwell time in the Fluidized bed furnace 1 is limited and especially with larger grains over about 20 mm grain size is not sufficient for complete stabilization, it will be treated Well then transferred to the fixed bed reactor 4 and there until complete Ceramization held.

Das keramisierte Bergematerial wird nach Abkühlung im Kühler 5 einem Klassierer 6 übergeben und kann danach einem Verbraucher 7 zu geführt werden, gegebenenfalls nach Zwischenlagerung.The ceramized tailings are after cooling in the cooler 5 a Classifier 6 passed and can then be passed to a consumer 7, if necessary after intermediate storage.

In der Zeichnung ist dargestellt, daß die zur Aufrechtertung der Wirbelschicht im Wirbelofen 1 erforderlichen Trägergase nach Verlassen des Wirbel schi chtofens 1 einen Wärmetauscher 8 passieren, bevor sie in einen Entstauber 9 und von dort ins Freie gelangen oder einer weiteren Verwendung zugeführt werden. Die im Entstauber anfallende Flugasche wird bei 10 gesammelt und kann ebenfalls einem Verbraucher zugeführt werden. Bei der Flugasche handelt es sich um ein Material mit latent hydraulischen Eigenschaften, die noch verbessert werden können, wenn das Aufgabematerial zur Einbindung von Schwefel mit Kalkmehl versetzt wird.In the drawing it is shown that the for erecting the fluidized bed in the vortex furnace 1 required carrier gases after leaving the vortex furnace 1 pass through a heat exchanger 8 before entering a dust extractor 9 and from there get into the open air or be used for other purposes. The one in the deduster Incidental fly ash is collected at 10 and can also be a consumer are fed. The fly ash is a material with latent hydraulic properties Properties that can be improved if the feed material is incorporated sulfur is mixed with lime powder.

Die im Wärmetauscher 8 anfallende Wärmeenergie kann einem Verbraucher 11 zugeführt werden. Zumindest ein Teil davon wird jedoch dem Trockner 2 zugeführt, der damit von Fremdenergie weitgehend unabhängig wird.The thermal energy occurring in the heat exchanger 8 can be used by a consumer 11 are supplied. However, at least part of it is fed to the dryer 2, which is thus largely independent of external energy.

Auch die im Festbettreaktor 4 und im Kühler 5 anfallende Überschußenergie wird in einem Wärmetauscher 12 gesammelt und dem Trockner 2 zugeführt. Der Trockner 2 weist im übrigen eine Einrichtung zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes der zu behandelnden Waschberge auf. Bei der Einrichtung zur Steuerung kann es sich um eine Temperatursteuerung oder um eine Steuerung der Verweilzeit der Waschberge im Trockner 2 handeln.Also the excess energy occurring in the fixed bed reactor 4 and in the cooler 5 is collected in a heat exchanger 12 and fed to the dryer 2. The dryer 2 also has a device for controlling the moisture content of the ponds to be treated. The device for controlling it can be a temperature control or a control of the dwell time of the wash mountains in the Acting on dryer 2.

Bezugszeichenliste 1 Wirbelschichtofen 2 Trockner 3 Gutaufgabe 4 Festbettreaktor 5 Kühler 6 Klassierer 7 Verbraucher 8 Wärmetauscher 9 Entstauber 10 Sammler 11 Verbraucher 12 Wärmetauscher - Leerseite - LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 fluidized bed furnace 2 dryer 3 material feed 4 Fixed bed reactor 5 cooler 6 classifier 7 consumer 8 heat exchanger 9 deduster 10 collectors 11 consumers 12 heat exchangers - blank page -

Claims (6)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Keramisieren von bei der Kohlegewinnung anfallenden Waschbergen in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 700 bis 1000 Grad Celsius, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Feuchtigkeitsgehalt der wäschefeuchten Waschberge vor dem Keramisieren verringert wird. Claims 1. A method for ceramizing in coal production accumulating wash mountains in a fluidized bed at temperatures of 700 to 1000 Degrees Celsius, d u r c h e -k e n n n e i c h n e t that the moisture content of the wash-damp piles of washing before ceramizing is reduced. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Waschberge getrockent werden.2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the wash mountains are being dried up. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Waschberge bei Temperaturen bis zu 300 Grad Celsius getrocknet werden.3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the wash mountains dried at temperatures of up to 300 degrees Celsius will. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3 mit einem Wirbelschichtofen, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Wirbelschichtofen (1) ein Trockner (2) vorgeschaltet ist.4. Device for performing the method according to one of the claims 1 - 3 with a fluidized bed furnace that the fluidized bed furnace (1) is preceded by a dryer (2). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Trockner (2) mit Abwärme aus dem Wirbelschichtofen (1) oder einem diesem nachgeschalteten Festbettreaktor (4) beheizt ist.5. Apparatus according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the dryer (2) with waste heat from the fluidized bed furnace (1) or a this downstream fixed bed reactor (4) is heated. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Trockner (2) eine Einrichtung zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes der zu behandelnden Waschberge aufweist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the dryer (2) has a device for controlling the moisture content of the wash mountains to be treated.