DE4429781C2 - Verfahren und Anlage zum Entsorgen von Flugasche - Google Patents

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.