DE4429781C2 - Verfahren und Anlage zum Entsorgen von Flugasche - Google Patents
Verfahren und Anlage zum Entsorgen von FlugascheInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsorgen von Flugasche, die einen, insbeson
dere vergleichsweise hohen, Gehalt an CaO sowie Gehalte an latent-hydraulischen
Stoffen aufweist, insbesondere Flugasche einer Braunkohlefeuerung, wobei die Flug
asche in einer ersten Stufe mit Wasser vermischt wird, gelagert wird, dann in einer
zweiten Stufe mit weiterem Wasser vermischt wird und daraufhin verarbeitet wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren ist aus der DD-PS 247 890 bekannt. Dort ist vorgeschlagen, aus
Filterasche von Kraftwerken, Zuschlagstoffen und Wasser einen Mörtel hoher Gefüge
dichte herzustellen, der anstelle von reinem Zementmörtel zum Verbinden von Bautei
len und zum Verputzen verwendet werden soll. Die Lagerung ist zwecks Erhöhung der
Mörtelgeschmeidigkeit bis zu 1 Tag vorgesehen, konkreter bis zum Erreichen der Kon
sistenz "V1". Dieser zunächst z. B. mit 1 Raumteil Wasser auf 1 Raumteil Filterasche
hergestellte, durch die Lagerung angesteifte Mörtel wird anschließend unter Zugabe
von z. B. 0,3 Raumteilen Wasser bis zum Erreichen der gewünschten Konsistenz ein
zweites Mal gemischt.
Aus der DD-PS 244 472 ist die Herstellung eines gefügedichten Mörtels auf Basis Fil
terasche aus Braunkohle-Kraftwerken bekannt, der z. B. zur Herstellung von Deck
schichten verwandt werden soll. Zur Verminderung der Langzeitreaktionen und zur
Optimierung des Gefüges sind bestimmte, auf die Dichte und die Haufwerksporosität
des Zuschlags abgestimmte Mengenverhältnisse vorgesehen.
Die DD-PS 245 001 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Gewässergrundab
dichtungen unter Verwendung von Braunkohlefilteraschen. Es wird eine Wasser-Asche-
Suspension auf den Gewässergrund aufgebracht, die mit einem Wasser-Asche-Faktor
(Masseverhältnis) von 0,4 bis 1 unter nachfolgender Einmischung eines wasserbinden
den, die Dichtheit und Standfestigkeit beeinflussenden Stoffes mit oder ohne Erhär
tungseigenschaften hergestellt wurde, z. B. weitere Asche, Zement oder Textil
schnitzel. Die Trockenasche soll vor der Suspensionsbildung ggf. zur Aktivierung
angefeuchtet und gelagert werden. In einem Beispielsfall wird sie im Prozeß ihres
Anfallens im Braunkohlekraftwerk in einen erdfeuchten Zustand gebracht. Die
Verladung der erdfeuchten Masse erfolgt umweltfreundlich in offene Waggons; es sind
keine geschlossenen Spezialwaggons erforderlich. Während eines z. B. zweitägigen
Zeitraums im erdfeuchten Zustand im Freigelände erhält die Masse eine Aktivierung,
wodurch die gewünschten Festigkeiten und Undurchlässigkeiten schneller erzielt
werden.
Die nachveröffentlichte ältere deutsche Patentanmeldung P 43 35 642 hat ein Verfah
ren zur Herstellung von dichten betonähnlichen Baumaterialien zum Inhalt, bei dem 5
bis 9,8 Anteile Braunkohlenfilterasche und 0,2 bis 5 Anteile Steinkohlenfilterasche mit
2 bis 6 Anteilen Anmachwasser bezogen auf 10 Anteile Trockensubstanz in der
Anfangsphase intensiv zwangsgemischt und danach zu einem fertigen Gemisch verar
beitet werden. Für den Deponiebau werden im Beispiel nach der eingetretenen
Gemischverflüssigung (i. d. R. zwischen 2 und 5 Minuten) nacheinander Bauschutt
recyclingmaterial und Portlandzement zugegeben und homogenisiert; der Wasser
anspruch des Zements ist hierbei im Anmachwasser bereits enthalten. Dieses Gemisch
wird vor Ort in einer Stärke von ca. 150 mm ausgebracht und mechanisch verdichtet.
Um Flugasche zu deponieren, muß bisher, wenn sie lösliche Schwermetallsalze oder
andere Schadstoffe enthält, zunächst eine dichte Tonschicht von mindestens 1,5 m
Dicke gelegt werden, die das Einsickern der auf die Dauer aus der Flugasche heraus
gelösten Salze in das Grundwasser verlangsamt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flugasche kostengünstiger ohne Bela
stung der Umwelt zu entsorgen.
Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck in der Weise erfüllt, daß die Flugasche in der
ersten Stufe mit 10 bis 25% Wasser vermischt wird, mindestens 1 Stunde bei einer
Temperatur von 50 bis 130°C bis zum Entstehen eines Trockenstoffes reagieren
gelassen wird, dann in der zweiten Stufe mit 25 bis 35% Wasser vermischt wird und
daraufhin deponiert wird.
Auf diesem Wege läßt sich mit der Flugasche selbst unter Verdichtung eine unterste
Schicht an der Basis wie an den Flanken der Deponie herstellen, die nach 28 Tagen
zwischen 7 und 10 Nmm2 Druckfestigkeit und einen Durchlässigkeitsbeiwert von nur
10-9 m/s aufweist. Die Schicht hat aufgrund der durch alkalische Anregung durch das
CaO gebildeten Hydratationsprodukte der latent-hydraulischen Stoffe, wie gefritteter
Tone und Schluffe, kugeliger Partikel von Aktivglas usw., betonähnliche Qualität.
Soweit darin der nach der ersten Vermischung mit Wasser in der nachfolgenden Reak
tionszeit auf unter 2% verminderte freie Kalk Ca(OH)2 und mit gleichfalls in der
Flugasche enthaltenem Anhydrit oder mit sulfatischen Wässern des Bodens sowie mit
ebenfalls vorhandenem Aluminat Ettringit bildet, führt dies nur noch zu weiterer Ver
dichtung, aber keinen Treiberscheinungen unter Zerstörung des Betons.
Das gilt auf jeden Fall bei Einhaltung der bevorzugten Parameter, daß die Flugasche 3
bis 20 Stunden bei über 60°C reagieren gelassen wird, bevor sie noch einmal mit etwa
30% Wasser vermischt wird und dann deponiert wird.
Weitere wie beschrieben behandelte Flugasche kann dann ohne Verdichtung darüber
abgelagert werden. Auch diese Ablagerung verfestigt sich teils durch hydraulische
Abbindung und teils durch Carbonatisierung des Ca(OH)2.
Körnige Grobasche kann bei alledem mit eingelagert werden. Das kann unmittelbar
geschehen; sie bedarf dafür keiner Zwischenlagerung und keiner Behandlung.
Bei einer außerdem vorgenommenen Entschwefelung der Rauchgase anfallenden REA-
Gips wird man in der gleichen Deponie getrennt von der Flugasche ablagern.
Eine erfindungsgemäß vorgesehene Antage zum Entsorgen der Flugasche kennzeichnet
sich durch ein auf eine Entladestation folgendes Puffersilo, einen dieser nachgeschalte
ten, die Flugasche mit 15 bis 25% Wasser vermischenden Mischer, mindestens ein die
Mischung aufnehmendes Silo mit einer Austragseinrichtung für Trockenmaterial, einen
dieser nachgeschalteten, das Trockenmaterial erneut mit Wasser vermischenden weite
ren Mischer und eine von diesem zur Verkippung führende Fördereinrichtung.
Jedenfalls der erstgenannte Mischer, vorzugsweise auch der zweite, ist bzw. sind nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein im Schleuder- bzw. Wirbelverfahren
arbeitender Mischer.
Das Verfahren ist an sich bekannt: In einem horizontalen zylindrischen Behälter rotieren
wandnah Schaufeln, deren Form und Umfangsgeschwindigkeit derart gewählt sind,
daß sie den Feststoff aus dem Gutbett in den freien Mischraum schleudern und die
Flüssigkeit entgegenwirkend von der Trommelwand abheben. Das so auf
mechanischem Wege erzeugte Wirbelbett bewirkt mit ständiger Erfassung der
gesamten Mischgutmenge eine intensive Vermischung bei hohen Durchsätzen und
kurzen Verweilzeiten.
An sich kommen jedoch auch Zwangsmischer und Paddelmischer sowie sonstige
Intensivmischer in Betracht.
Für das Silo bzw. die Silos sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Austrags
einrichtung wasserdicht gekapselte Austragsschnecken und Räumradzellenschleusen
vorgesehen.
Von der naß in das Silo eingefüllten Flugasche-Wasser-Mischung kann so nichts in die
Austragseinrichtung eindringen, sich darin festsetzen und dann zu Störungen führen.
Erst nach der Umwandlung des freien CaO in Ca(OH)2, die das eingemischte Wasser
verbraucht und wieder einen Trockenstoff entstehen läßt, wird zum Austragen dieses
Trockenstoffs die Kapselung geöffnet.
Die Wasserzugabe in den ersten Mischer wird so bemessen, daß sie zum Löschen des
freien CaO bis auf einen Restanteil von freiem CaO unter 2% ausreicht. Es soll kein
Wasser zur Verfügung stehen, das bereits zu Verfestigungsreaktionen führen kann. In
dem vorgesehenen Reifeprozeß entsteht ein pulverförmiges Produkt.
Für die Verweilzeit in dem Silo sollte, wie weiter ermittelt wurde, eine Dauer von
mindestens 3 bis 5 Stunden angestrebt werden.
In dieser Beziehung wird als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ein
Betrieb der Anlage derart vorgeschlagen, daß das Silo bzw. die Silos in den ersten
Stunden einer Frühschicht entleert und bis zum Ende der folgenden Spätschicht wieder
gefüllt wird bzw. werden.
Damit stehen über die Nacht hinweg immer mehr als 12 Stunden Verweilzeit zur Ver
fügung.
Nach der Reifung in dem Silo gelangt das Material in der Anlage vorzugsweise über ein
Förderband, das mit einer die Wasserzufuhr in dem weiteren Mischer steuernden
Bandwagen versehen ist, in den weiteren Mischer und unmittelbar anschließend weiter
auf die Deponie.
Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung im folgenden weiter verdeutlicht.
Die Zeichnung stellt eine Anlage zum Behandeln von Flugasche für die Deponierung im
Schema dar.
Ausgangsmaterial ist eine Filterasche aus einer Mühlenfeuerung mitteldeutscher Braun
kohle (Modellkohle Profen). Die Asche enthält über die in der nachstehenden Tabelle
angegebenen Mineralien hinaus etwa 11 bis 16% Aktivglas, 2 bis 3% röntgenamor
phen Metakaolin, etwa 2% Periglas, 2 bis 3% Hämatit sowie als Bestandteile von
"Metakalk" Al2O3, Fe2O3 und MgO. Als Spurenelemente sind Ba, V, Cr, Co, Pb, Cu,
Zn, Cd zu nennen.
Die Ergebnisse mit dieser Asche durchgeführter Versuche sind in der nachstehenden
Tabelle zusammengestellt. Jeweils vermerkt sind Wasserzugabe, Reaktionszeit
(Reifedauer) und Reaktionstemperatur. In drei Fällen ist der Fortgang der Reaktion in 28 Tagen
Lagerung angegeben.
Für die technische Durchführung ausgewählt wurde die Behandlung 80°C/12 Std/15%
H2O mit der Abwandlung einer längeren Reaktionszeit.
Die in einem Silofahrzeug 1 angelieferte Flugasche wird an einer Entladestation 2 ent
laden und in ein Puffersilo 3 überführt.
Die aus dem Puffersilo 3 dosiert ausgetragene Flugasche gelangt in einen Mischer 4,
dem aus einem Tank 5 dosiert Wasser zugeführt wird. Der Mischer 4 arbeitet in der
oben erwähnten Weise im Schleuder- bzw. Wirbelverfahren.
Ein Trogkettenförderer 6 bringt das Material dann zu einer Batterie von Silos 7. Die
dargestellten Silos repräsentieren eine Zahl von sechs tatsächlich vorhandenen.
Die Silos 7 werden mittels oben bereits beschriebener Austragseinrichtungen entleert
auf ein Förderband 8. Das Förderband 8 ist zwischen dem letzten Silo 7 und einem
weiteren Mischer 9 mit einer bei 10 angedeuteten Einrollenbandwaage versehen.
In den weiteren Mischer 9 wird aus einem Tank 11 entsprechend der von der Einrollen
bandwaage 10 festgestellten Materialzufuhr dem Mischer 9 Wasser zugeführt. Es wird
eine Mischung mit etwas 30% Wasser hergestellt.
Diese Mischung wird von einem Förderband 12 zu einer Deponie gebracht.
In der Frühschicht werden innerhalb 6 Stunden alle Silos 7 der Reihe nach entleert.
Sobald das erste Silo leer ist, wird der Mischer 4 in Betrieb gesetzt und nachgefüllt. Bis
zum Ende der Spätschicht sind alle Silos wieder gefüllt. Das Material kann über Nacht
reifen. Es steht eine Reaktionszeit von 14 bis 20 Stunden zur Verfügung.
Zusammen mit der behandelten Flugasche kann dem Förderband 12 durch ein Last
fahrzeug 13 angelieferte Grobasche aufgegeben werden.
Durch ein Lastfahrzeug 14 angelieferter REA-Gips kommt zunächst auf ein Zwischen
lager 15. Er wird im Wechsel mit der behandelten Flugasche auf das Förderband 12
und von diesem zur Deponie gebracht.
In ähnlicher Weise kann man auf dem Förderband 12 verschiedenste zu entsorgende
Materialien in die erzeugte Mischung einlagern, in der sie gebunden werden. In Betracht
kommen aufbereiteter Bauschutt, kontaminierte Stäube und vieles andere.
Claims (11)
1. Verfahren zum Entsorgen von Flugasche, die einen, insbesondere vergleichsweise
hohen, Gehalt an CaO sowie Gehalte an latent-hydraulischen Stoffen aufweist,
insbesondere Flugasche einer Braunkohlefeuerung, wobei die Flugasche in einer
ersten Stufe mit Wasser vermischt wird, gelagert wird, dann in einer zweiten Stufe
mit weiterem Wasser vermischt wird und daraufhin verarbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flugasche in der ersten Stufe mit 10 bis 25% Wasser vermischt wird,
mindestens 1 Stunde bei einer Temperatur von 50 bis 130°C bis zum Entstehen
eines Trockenstoffes reagieren gelassen wird, dann in der zweiten Stufe mit 25 bis
35% Wasser vermischt wird und daraufhin deponiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flugasche 3 bis 20 Stunden bei über 60°C reagieren gelassen wird, dann
mit etwa 30% Wasser vermischt wird und dann deponiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine unterste Schicht des Materials von mindestens 3.20 cm Dicke in der
Deponie verdichtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß, vorzugsweise nach der genannten zweiten Stufe, in das Material andere zu
entsorgende Materialien eingelagert werden.
5. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch ein auf eine Entladestation (2) folgendes Puffersilo (3), einen
dieser nachgeschalteten, die Flugasche mit 10 bis 25% Wasser (5) vermischenden
Mischer (4), mindestens ein die Mischung aufnehmendes Silo (7) mit einer Aus
tragseinrichtung für Trockenmaterial, einen dieser nachgeschalteten, das Trocken
material erneut mit Wasser (11) vermischenden weiteren Mischer (9) und eine von
diesem zur Verkippung führende Fördereinrichtung (12).
6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erstgenannte Mischer (4) ein im Schleuder- bzw. Wirbelverfahren arbeiten
der Mischer ist.
7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Fördermittel zwischen dem erstgenannten Mischer (4) und dem Silo bzw.
den Silos (7) ein Trogkettenförderer (6) vorgesehen ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Austragseinrichtung des bzw. der Silos (7) wasserdicht gekapselte Aus
tragsschnecken und/oder Räumradzellenschleusen vorgesehen sind.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Silo bzw. den Silos (7) und dem weiteren Mischer (9) ein För
derband (8) mit einer die Wasserzufuhr (11) in dem weiteren Mischer (9) steuern
den Bandwaage (10), vorzugsweise Einrollenbandwaage (10), angeordnet ist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der genannte weitere Mischer (9) ein im Schleuder- bzw. Wirbelverfahren
arbeitender Mischer (9) ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
gekennzeichnet durch eine Steuerung derart, daß das Silo bzw. die Silos (7) in den
ersten Stunden einer Frühschicht entleert und bis zum Ende der folgenden Spät
schicht wieder gefüllt wird bzw. werden.
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