DE3733334A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von flugaschen - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind das Verfah­ ren und die Vorrichtung zur Aufbereitung von Flugaschen aus Verbrennungsanlagen, insbesondere von problemati­ schen Flugaschen aus Schmelz-, Trocken- und Rostfeue­ rungen für Stein- und Braunkohlen mit hohen Anteilen an Restkohlenstoff, Sulfaten und sonstigen Beimengungen.

In braunkohle- und steinkohlebefeuerten Kraftwerken fallen erhebliche Mengen von Flugasche an, die nach dem Abfallbeseitigungsgesetz versuchsweise zunächst verwer­ tet werden sollen und nur notfalls deponiert werden dürfen. Die Entsorgung von Flugaschen wird dadurch er­ schwert, daß im zunehmenden Maße Trockenfeuerung an­ stelle Schmelzfeuerung zum Einsatz kommt und dadurch steigende Flugaschemengen anfallen, die nicht immer, wie das Granulat aus Schmelzfeuerung, ohne weiteres im Freien zwischengelagert oder endgelagert werden dürfen. Durch die Erhöhung der Mindestzementgehalte im bewehr­ ten Beton in Außenbauteilen geht die Verwertung der Flugasche als Betonzusatz weiter zurück. Weiterhin ist bekannt, daß nur gewisse Flugaschen überhaupt beton­ technologisch einsetzbar sind. Nur ein Teil der verwer­ teten Flugaschen besitzt daher ein Prüfzeichen als Be­ tonzusatzstoff. Weitere Probleme entstehen dadurch, daß die Flugaschequalität in erheblichem Maße von den Feue­ rungstypen sowie der Fahrweise mit Vollast und Teillast abhängt. Schließlich hängt die Flugaschequalität in erheblichem Maße von der eingesetzten Kohle ab.

Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß betontech­ nologisch insbesondere solche Flugaschen problematisch sind, die einen relativ hohen Anteil an unverbrannten oder teilverbrannten Kohlepartikeln enthalten sowie nicht unerhebliche Mengen poröser silikatischer Sinter­ partikel.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbeson­ dere derartige betontechnologisch kritische Flugaschen zu verwerten bzw. betontechnologisch zu standardisie­ ren. Weiterhin hat sich die Erfindung die Aufgabe ge­ stellt, aus den Flugaschen möglichst viele wertvolle und verwertbare Bestandteile abzutrennen und zur Ver­ fügung zu stellen.

In der deutschen Patentanmeldung P 37 21 252.4 der An­ melderin ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Absorbermaterialien vorgeschlagen worden, bei welchem Flugaschen aus braunkohle- oder steinkohlebefeuerten Kraftwerken einer pneumatischen Flotation, gegebenen­ falls unter Zusatz von Säure, unterworfen werden, wobei Aktivkohle und/oder Aktivkoks abgetrennt werden und dann gegebenenfalls einer Windsichtung und/oder Auf­ trennung im Hydrozyklon unterworfen werden, wobei porö­ se, silikatische Sinterpartikel abgetrennt werden.

Weitere Untersuchungen an verschiedenen Flugaschen ver­ schiedener Herkunft und Zusammensetzung aus den ver­ schiedensten Arten von Verbrennungsanlagen haben ge­ zeigt, daß es generell möglich ist, aus diesen Flug­ aschen problematische und/oder wertvolle Bestandteile abzutrennen und dadurch große Anteile der Flugaschen zu verwerten und unproblematisch einzusetzen. Diese erfin­ dungsgemäße Aufbereitung von Flugaschen erfolgt da­ durch, daß die Aschen je nach Herkunft und Zusammenset­ zung nacheinander in beliebiger Reihenfolge mindestens zwei der folgenden Trennverfahren unterworfen werden: Flotation, Auftrennung im Hydrozyklon, nasse und/oder trockene Magnetabscheidung, Windsichtung, nasse und/ oder trockene Siebung, Sink-Schwimm-Scheidung, worauf gewünschtenfalls eine Entwässerung, Eindickung und Trocknung erfolgt, wobei die trockene Magnetabschei­ dung, trockene Siebung und Windsichtung entweder vor dem nassen Trennverfahren oder nach der Trocknung er­ folgen, worauf gewünschtenfalls eine Mahlung erfolgt.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens be­ steht aus der in beliebiger Reihenfolge nacheinander schaltbaren Kombination von mindestens einer Flotati­ onsanlage, eines Hydrozyklons, eines nassen und/oder trockenen Magnetabscheiders, eines Windsichters, einer nassen und/oder trockenen Siebanlage, eines Sink- Schwimm-Scheiders, einer Entwässerung, Eindickung und Trocknung sowie gegebenenfalls einer Mühle. Zusätzlich besteht eine derartige Vorrichtung aus einem Silolager für die verschiedenen Rohprodukte sowie Silos für die verschiedenen Fraktionen trockener Produkte, Silos für die Lagerung feuchter Produkte sowie einer Abwasserauf­ bereitungsanlage.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Flota­ tion insbesondere unverbrannte oder teilverbrannte Koh­ lepartikel abgetrennt. Diese bei der Flotation anfal­ lenden Kohlepartikel haben die Eigenschaften von Aktiv­ kohle und/oder Aktivkoks und können deshalb ausgezeich­ net als Absorbermaterialien verwendet werden. Weiterhin werden bei der Flotation poröse, silikatische Sinter­ partikel abgetrennt, die anschließend im Hydrozyklon oder nach vorheriger Entwässerung, Eindickung und Trock­ nung durch Windsichtung aufgetrennt werden können. Ge­ wünschtenfalls kann diese Fraktion poröser, silikati­ scher Sinterpartikel weiterfraktioniert werden durch Sink-Schwimm-Scheidung und/oder Sieben. Es hat sich gezeigt, daß diese Fraktionen unterschiedliche, aber ausgezeichnete Absorbermaterialien darstellen.

Der verbleibende, kohlenstoffarme Rest, von dem auch die porösen, silikatischen Sinterpartikel abgetrennt sind, kann beispielsweise nach Filtration und Trocknung als gewaschener Flugaschefüller verwendet werden, der je nach Herkunft der Flugasche arm an Schwermetallen, Sulfaten und Chromat sein kann.

Bei der Auftrennung im Hydrozyklon erhält man im Hydro­ zyklonüberlauf vor allen Dingen die in der Flugasche enthaltenen Hohlkugeln (Cenosphäre), die als leichtma­ chendes Füllmaterial einsetzbar sind.

Sowohl bei der Windsichtung als auch bei der nassen und/oder trockenen Siebung erhält man grobkörnige, mit­ telkörnige und feinkörnige Fraktionen, die verschiede­ nen Verwendungsmöglichkeiten zugeführt werden können. Sofern insbesondere für die feinstkörnigen Fraktionen erhöhter Bedarf besteht, kann man gewünschtenfalls die gröberkörnigen Fraktionen einer Mahlung unterwerfen und erneut fraktionieren. Die feinstteiligen Fraktionen sind insbesondere betontechnologisch gut einsetzbar.

Es gibt jedoch auch direkte Verwendungsmöglichkeiten der verschiedenen Fraktionen, beispielsweise als Fein­ kornfüller oder gröbere Füller.

Durch die trockene und/oder nasse Magnetabscheidung können insbesondere magnetische Anteile wie Fe₃O₄ abge­ trennt werden. Diese Anteile sind interessant als Schwerfüller und enthalten oftmals angereichert seltene Erdmetalle. Diese magnetisch abgeschiedene Fraktion kann somit gut vermarktet werden und entfernt aus dem Rest der Flugasche betontechnologisch bedenkliche Be­ standteile.

Die Flotation und die übrigen nassen Trennschritte er­ folgen im einfachsten Falle mit Wasser. In einigen Fäl­ len kann es jedoch von Vorteil sein, die wäßrigen Sus­ pensionen zu neutralisieren oder schwach anzusäuern. Damit wird das oftmals vorhandene puzzolanische Abbin­ devermögen gewisser Bestandteile der Flugaschen inakti­ viert, so daß es nicht während des Verfahrens zu uner­ wünschten Abbindereaktionen und Verklumpungen kommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Flugaschen mit einem relativ hohen Gehalt an unver­ brannten oder teilverbrannten Kohlepartikeln, einem hohen Gehalt an porösen, silikatischen Sinterpartikeln, einem hohen Gehalt an Hohlkugeln, einem hohen Gehalt an magnetisch abscheidbaren Teilen sowie Flugaschen mit einem breiten Spektrum der Korngrößenverteilung.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den nassen Trennstufen anschließend Abwasser anfällt und dieses dann im allgemeinen Bestandteile enthält, die nicht ohne Aufbereitung abgeleitet werden dürfen, erfolgt im allgemeinen auch eine Abwasseraufbereitung. Bei dieser Abwasseraufbereitung können gegebenenfalls gelöste oder feinstsuspendierte Anteile abgetrennt werden, die ih­ rerseits wertvolle Bestandteile enthalten und/oder ei­ ner gesonderten Verwertung zugeführt werden können.

Im allgemeinen können nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren aus verschiedenen Flugaschen folgende Fraktionen und/oder Bestandteile abgetrennt werden: Kohlenstoff­ reiche Fraktionen mit einem hohen Gehalt an Aktivkohle und/oder Aktivkoks, kohlenstoffarme Flugasche, die be­ freit ist von porösen, silikatischen Sinterpartikeln und Hohlkugeln sowie Fraktionen der restlichen Flug­ asche in Teilchengrößen kleiner als 10 µm, Teilchengrö­ ßen von 10 bis 40 µm, Teilchen mit einer Größe von über 40 µm.

Nahezu jede dieser Fraktionen kann einer gesonderten Verwendung zugeführt werden und dabei problemlos ver­ wertet werden, während die eingesetzten Flugaschen als problematische Reststoffe gelten, für die es keine di­ rekte Verwendung gibt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Flugaschen aus Verbren­ nungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aschen je nach Herkunft und Zusammensetzung nacheinander in be­ liebiger Reihenfolge mindestens zwei der folgenden Trennverfahren unterworfen werden: Flotation, Auftrennung im Hydrozyklon, nasse und/oder trockene Magnetabscheidung, Windsichtung, nasse und/ oder trockene Siebung, Sink-Schwimm-Scheidung, worauf gewünschtenfalls eine Entwässerung, Eindickung und Trocknung erfolgt, wobei die trockene Magnetabschei­ dung, trockene Siebung und Windsichtung entweder vor dem nassen Trennverfahren oder nach der Trocknung er­ folgen, worauf gewünschtenfalls eine Mahlung erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, bestehend aus der in beliebiger Reihenfolge nacheinander schaltbaren Kombination von mindestens einer Flotationsanlage, eines Hydrozyklons, eines nas­ sen und/oder trockenen Magnetabscheiders, eines Wind­ sichters, einer nassen und/oder trockenen Siebanlage, eines Sink-Schwimm-Scheiders, einer Entwässerung, Ein­ dickung und Trocknung sowie gegebenenfalls einer Mühle.