DE69524208T2

DE69524208T2 - Verfahren zum konditionieren von schlämmen

Info

Publication number: DE69524208T2
Application number: DE69524208T
Authority: DE
Inventors: Michel Legal
Original assignee: Individual
Current assignee: Chekroun Alain Hauterive Fr
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2015-02-01
Also published as: EP0742784A1; ES2169122T3; DK0742784T3; FR2715589A1; FR2715589B1; ATE209618T1; DE69524208D1; AU1582395A; PT742784E; EP0742784B1; WO1995020552A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Konditionieren von Schlämmen, um sie bearbeitbar und verwendbar zu machen, beispielsweise in der Landwirtschaft.
Diese Schlämme stammen, allgemein gesprochen, aus der Behandlung von industriellen Abwässern, von Wässern und Rückstandsprodukten von industrieller oder landwirtschaftlicher Herkunft, aus dem Haushalt oder aus anderen Quellen.
Sie werden gebildet aus festen Elementen im Gemisch mit einer flüssigen Phase, im allgemeinen mit Wasser, und weisen variierende Konsistenzen auf, flüssig, pastös oder in Form von Magmen.
Die Manipulationsschwierigkeiten, die unter anderem auf den klebrigen Charakter der Schlämme zurückzuführen sind, ergeben sich insbesondere dann, wenn die Schlämme pastös sind oder in Form von Magmen vorliegen.
Es sind verschiedene Behandlungsmethoden vorgeschlagen worden, um sie manipulierbar zu machen. Im wesentlichen beruhen diese Methoden auf der Zugabe von organischen oder mineralischen Bindemitteln, die zum Absorbieren oder Sequestrieren des Wassers befähigt sind, das die Schlämme enthalten.
So wird in zahlreichen Veröffentlichungen die Verwendung von Calciumsulfat in verschiedenen Formen als Bindemittel beschrieben.
Bekanntlich kristallisiert das Calciumsulfat in seiner natürlichen Form, als Gips bezeichnet, mit zwei Molekül Wasser, entsprechend der Formel CaSO&sub4;·2H&sub2;O. Es findet sich auch in Form des Dihydrats in den Rückstandsgipsen, das sind Abfälle aus der Herstellung verschiedener chemischer Produkte, wie der Phosphorsäure, der Zitronensäure, des Titanoxids und weiterer Produkte.
Das Calciumsulfat kommt auch in Form von Anhydriten vor.
Kristallisiert mit einem halben Molekül Wasser pro Sulfatmolekül (CaSO&sub4;·1/2H&sub2;O), wird es im großen Umfang zur Herstellung von Gipsputz verwendet und mit dem Ausdruck Halbhydrat bezeichnet.
Es gibt zwei kristalline Formen von Halbhydrat, die α-Form und die β-Form.
In Anwesenheit von Wasser kristallisiert das Halbhydrat in Form des Dihydrats, entsprechend der Gleichung
CaSO&sub4;·1/2H&sub2;O + 3/2H&sub2;O → CaSO&sub4;·2H&sub2;O
Diese Hydratisierungsreaktion wird unter bestimmten physikalischen und mechanischen Bedingungen von der Ausbildung eines festen, undeformierbaren Materials begleitet, das zum Zeitpunkt seiner Bildung und vor jeglicher natürlicher oder künstlicher Trocknung eine bestimmte Feuchtigkeit aufweist und im trockenen Zustand mechanische Eigenschaften zeigt, die mit seinen Bildungsbedingungen variierbar sind.
Der wesentliche Parameter dieses Vorganges ist der Anmachgrad, der das Gewichtsverhältnis von Wasser zum vorliegenden Halbhydrat bezeichnet.
Die industriellen Anwendungen von Halbhydrat entwickelten sich meistens unter Anwendung von Anmachgraden unter 0,8.
In diesen Fällen liegt das Gemisch aus Wasser und Halbhydrat in Form einer mehr oder weniger dicken Paste vor, deren Konsistenz aufgrund des Fortschreitens des Abbindephänomens ansteigt, bis ein festes Material entsteht, das die oben angesprochene Feuchtigkeit aufweist.
Der Grenzanmachgrad τ, von dem in der folgenden Beschreibung die Rede sein wird, entspricht jenem Anmachgrad, von dem aus eine Trennung in zwei Phasen und eine Sedimentierung des Halbhydratanteils im. Verlauf des Abbindens und des gebildeten Dihydrats erfolgt. Für das α-Halbhydrat liegt der Wert von τ bei 0,7.
Die Verwendung von Halbhydraten zur Behandlung von Verschmutzungen wie Erdöl oder Restwässern ist beispielsweise in der europäischen Patentveröffentlichung 0 006 776 Tillie beschrieben worden. Das insbesondere in der α-Form eingesetzte Halbhydrat wird in die zu behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich eingerührt oder damit vermischt, während ein Becken mit dem Schlamm gefüllt wird.
Nach der Zersetzung und Dekantierung des Suspension wird das von den sequestrierten, am Boden in einem verfestigten Kuchen angesammelten Teilchen befreite Wasser gewonnen und der Kuchen wird entfernt.
Es werden Anmachgrade in der Größenordnung von 0,3 empfohlen.
Diese Methode weist den Nachteil auf, den Einsatz großer Mengen an Halbhydrat zu erfordern, und im gegebenen Fall die Anwendung von speziellen Mischvorrichtungen, nämlich beispielsweise von starken Mischwerken.
Für die häufigsten Schlämme mit einem Trockengehalt von 0,03 erfordert diese Methode einen Verbrauch an Halbhydrat in der Größenordnung vom 50- bis 200-fachen der im Schlamm enthaltenen Trockenmasse.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu überwinden, indem ein Verfahren zum Konditionieren von Schlämmen durch Mischen mit α-Halbhydrat zur Verfügung gestellt wird, worin der Verbrauch an α-Halbhydrat gegenüber den bisher vorgeschlagenen Methoden erheblich verringert wird.
Der Ausdruck Halbhydrat, wie er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezeichnet ausschließlich das α- Halbhydrat, soferne nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Dieses Verfahren ist auf Schlämme mit jeglichem Trockengehalt anwendbar, wobei der Trockengehalt eines Schlammes sein Gehalt an Trockenmaterial ist, ausgedrückt in Prozent, bezogen auf die Masse des Schlammes, oder ausgedrückt in einer Zahl.
Zur Bewertung der Schlämme gemäß der Erfindung werden sie definiert durch das Vermögen des sie ausbildenden Trockenmaterials (Feststoff), einen Teil der wäßrigen Phase (im allgemeinen Wasser), die sie enthalten, zurückzuhalten.
Ein Schlamm B&sub0; mit einem Trockengehalt s&sub0; wird somit ebenfalls charakterisiert durch eine mit dem Buchstaben "ρ" bezeichnete Zahl und durch die Menge Wasser, die vom Trockenmaterial des Schlammes zurückgehalten wird (das ist e), nach Ausführung einer Behandlung, die darauf abzielt, den Schlamm zu konzentrieren (das heißt, einen Teil des darin enthaltenen Wassers abzutrennen, beispielsweise Dekantieren, Filtrieren, ...), entsprechend
e = ρ·so.
Ab dem Zeitpunkt, wo die Schlämme immer den gleichen Bedingungen unterworfen werden, um einen Teil ihres Wassers abzutrennen, wird diese Eigenschaft für den getesteten Schlamm spezifisch, was dem Techniker einen quantitativen Vergleich mehrerer Schlämme untereinander ermöglicht.
Das Verfahren zum Konditionieren eines Schlammes gemäß der Erfindung, das ein Vermischen des zu behandelnden Schlammes mit α-Halbhydrat umfaßt, zeichnet sich dadurch aus, daß man in der Mischstufe eine Masse P an α-Halbhydrat verwendet, die, bezogen auf die Masseeinheit des Schlammes, wenigstens jener entspricht, die durch die Beziehung
P = km·s
gegeben ist, worin s den Trockengehalt des Schlammes darstellt und km die Mindestmenge an Halbhydrat bedeutet, wobei diese Menge durch Messen des Rückhaltegrades ρ des Wassers des Schlammes unter gewählten Druckbedingungen und unter Anwendung der Beziehung
km = ρ/0,7
erhalten wird, wobei die Halbhydratmenge, je Einheit im Schlamm enthaltenem Trockenmaterial, unter 10 liegen muß und die Zeit zwischen dem Inkontaktbringen des Schlammes mit dem α-Halbhydrat beim Mischen und dem Ende des Verfahrens unter der Abbindezeit des Halbhydrats liegt,
- das homogene Gemisch aus Halbhydrat und Schlamm, wie vorstehend definiert, in eine Anlage injiziert, die wenigstens eine Verdichtungskammer umfaßt, worin auf das eingebrachte Gemisch ein Druck aufgebracht und Wasser abgeführt werden kann,
- ein Druck aufgebracht wird, um das Gemisch zu verdichten und Wasser auszutreiben, wobei vorteilhaft unter den zur Bestimmung von ρ angewandten Bedingungen gearbeitet wird,
- das durch das Verdichten in Form gebrachte Produkt gewonnen wird,
wobei die Zeit zwischen dem Inkontaktbringen des Schlammes mit dem Halbhydrat beim Mischen und dem Ende des Verdichtens unter der Abbindezeit des Halbhydrats liegt.
Der Wert von 0,7 in der Beziehung km = ρ/0,7
entspricht dem Grenzanmachgrad des α-Halbhydrats, wie vorstehend erläutert.
Der vorstehend gegebene Hinweis auf die Zeit des Endes des Abbindens des Halbhydrats muß im Bezug auf die Bedingungen verstanden werden, unter denen sich das Halbhydrat befindet, die die chemischen Bedingungen zufolge von modifizierenden Effekten des Abbindens, die gegebenenfalls durch die Bestandteile hervorgerufen werden, selbst wenn diese in geringen Anteilen vorliegen, des behandelten Schlammes, sowie die Temperaturbedingungen umfassen (eine Temperaturerhöhung hat eine Verlangsamung das Abbindephänomens des Halbhydrates zur Folge).
Der in der Mischstufe eingesetzte Schlamm weist einen mehr oder weniger flockigen Charakter auf, gegebenenfalls erhalten durch Zugabe von Produkten mit flockulierenden oder koagulierenden Effekten.
Das erhaltene Endprodukt liegt in Form von Preßlingen oder Tabletten vor, somit fest, starr, leicht handhabbar und lagerfähig. Interessanterweise liegt es auch im Feuchtigkeitsgleichgewicht mit dem Außenmilieu vor, sein Feuchtigkeitsgehalt beträgt etwa 10%.
Darüber hinaus stellt man fest, daß das Verfahren zur Gewinnung dieses Produktes in vorteilhafter Weise nur Werkzeuge und Vorrichtungen benötigt, die auf dem Gebiet der granulierten Materialien üblich sind.
Entsprechend den für das Endprodukt gewünschten mechanischen Eigenschaften wird man das α-Halbhydrat in leichtem Überschuß gegenüber der oben definierten Mindestmenge anwenden.
Ausgehend von einem Schlamm mit einem Rückhaltegrad ρ (und beliebigem Trockengehalt) wird man zur Erzielung eines Produktes mit gleichen mechanischen Eigenschaften eine umso geringere und nahe zur theoretischen Mindestmenge (definiert durch km) gelegene α-Halbhydratmenge verwenden, je größer der Wasserrückhaltegrad des Halbhydrats ist und somit je länger die Zeit ist, die den Zeitpunkt des Mischens des Halbhydrats von der Druckanwendung trennt.
All dies unter der Bedingung, daß das Gemisch seine Homogenität beibehalten hat (beispielsweise aufrechterhalten durch ein permanentes mildes Bewegen), um ein Abbinden in der Masse des Magmas zu vermeiden, was dem Gemisch eine ausreichende Steifigkeit verleiht, um sich der Wirkung des aufgebrachten Drucks zu widersetzen, der dazu bestimmt ist, das Wasser abzutreiben, gerade in dem Maße, daß das Wasser des im Zuge der Hydratation befindlichen Halbhydrats zurückgehalten wird.
In vorteilhafter Weise wird das Halbhydrat in einem Überschuß verwendet, der einem Wert von k entspricht, der bis zum 1,5- fachen des Wertes von km betragen kann.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird das Halbhydrat in Form einer Pulpe verwendet, das heißt eines Schlammes, der von Halbhydrat und Wasser gebildet wird.
In diesem Falle ist es bekannt, daß dann, wenn man dem Sulfat seine Halbhydratform aufrechterhalten möchte, diese Pulpe bei einer Temperatur über 100ºC gehalten werden muß oder seiner Hydratation Rechnung getragen werden muß, die allerdings sehr langsam bleibt, soferne die Temperatur nicht unter mittlere Werte in der Größenordnung von 50 bis 60ºC abfällt.
Es ist somit möglicht, das Gemisch Halbhydrat-Schlamm zu realisieren, indem zu dem Schlamm eine Halbhydratpulpe zugemischt wird, die vor dem Mischen auf eine Temperatur gebracht worden ist, die ihr eine an den Misch-Verdichtungsprozeß angepaßte Abbindekinetik verleiht (was eine zusätzliche Einwirkungsmöglichkeit auf die Abbindekinetik des Gemisches ergibt, die insbesondere eine Verlängerung der "Wartezeit" des Gemisches vor dem Kompaktieren gestattet).
Gemäß einer weiteren Variante werden von Abfallgipsen stammende Halbhydrate verwendet, wie Phosphorsäuregips, Zitronensäuregips, Titanoxidgips und andere, was den Vorteil bietet. Industrieabfälle zu verwenden, die Ursache für Verunreinigungen sein können.
Nach dem Abtreiben von Wasser entwickelt sich das Anfangssystem Halbhydrat-Schlamm zu einem Endstadium, das zu einem Mörtel verarbeitbar ist, worin die Magmakörner des Halbhydrats im Verlaufe der Hydratation rasch erstarren und ein Aggregat ausbilden, das durch das Dihydrat gebunden ist, das durch den vorliegenden Überschuß an Halbhydrat gebildet wird.
Das Ganze führt somit zu einem noch in Entwicklung befindlichen Material (bis zum Abbindeende des Halbhydrats), das wie ein Mörtel im Abbindezustand konstituiert ist und rasch ausreichende mechanische Eigenschaften annimmt, um wie ein festes Produkt gehandhabt und manipuliert zu werden.
Es wird ein Material erhalten, dessen Aggregatteile deutlich sichtbar und individualisierbar sind, die untereinander durch ein bröckeliges Bindemittel vom Gipstyp leicht gebunden sind. In vorteilhafter Weise kann dieses Material leicht zerbröckelt werden.
Die so erhaltenen Produkte sind zur Amelioration und/oder Düngung von Böden verwendbar. Sie stellen Kalk- und/oder Sulfatameliorationsmittel dar, die zufolge ihres Gehaltes an organischem und/oder stickstoffhaltigem Material ein Ergänzungsmittel mit Düngecharakter enthalten, eingebracht durch das Trockenmaterial des Ausgangsschlammes.
Sie können Verdünnungsträger für aktive Wirkstoffe darstellen, die beispielsweise den Gemischen im Laufe der Behandlung zugesetzt werden. Als aktive Wirkstoffe können Kalium und Oligoelemente angeführt werden. Auf diese Weise werden dotierte Produkte erhalten, das heißt solche Produkte, die mit nützlichen Elementen angereichert sind.
Die zerbröckelbare Natur dieser Produkte führt zu einer erleichterten Absorption im Boden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind aus den nachfolgenden Beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren 1 und 2 ersichtlich, die in schematischer Form eine Vorrichtung zum Bestimmen des Wasserrückhaltegrades ρ der Schlämme bzw. eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung darstellen.

Beispiel 1

Bestimmung des Wasserrückhaltegrades ρ eines Schlammes

Es wird die nachstehende, in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung verwendet: Ein Stahlblock (1), durchsetzt von einem zylindrischen Loch, bildet einen Zylinder, worin ein Kolben (2) gleiten kann, und auf den ein Druck aufgebracht (und gemessen) werden kann, beispielsweise mit einem hydraulischen Arbeitszylinder.
Der Block 1 ruht auf einer Grundplatte (3) auf, die eine Scheibe aus einem porösem Material (4) trägt, welche Scheibe in der Masse der Grundplatte eingesetzt ist.
Dieses Material muß von Wasser durchsetzt werden können, nicht aber von festen Teilchen mit einer über einem Mindestdurchmesser gelegenen Größe. Beispielsweise wird gesinterter rostfreier Stahl verwendet, oder Sinterbronze oder ähnliche Materialien, wie das von der Firma PECHINEY unter der Marke PORAL® vertriebene Material. Die Grundplatte weist auch einen Stutzen (5) auf, der zur Abführung des Wassers bestimmt ist.
Die Grundplatte ist außerdem mit einer zylindrischen Öffnung (6) mit einem Durchmesser, der etwas größer ist als derjenige des Zylinders, versehen, um den Inhalt des Zylinders, wenn der Block 1 richtig gegenüber dieser Öffnung positioniert worden ist, durch die Verschiebung des Zylinders ausstoßen zu können.
Die Messung erfolgt in der nachstehenden Weise:
1. Bestimmung des Trockengehaltes: An einem repräsentativen Muster des Schlammes (genügende Schlammmasse, Homogenisierung durch Bewegen) wird eine Probe von ungefähr 100 g gezogen, wobei P die Masse dieser Probe bezeichnet. Die Probe wird auf eine zuvor getrocknete Waagschale gebracht. Das Gesamtgewicht beträgt P&sub0;. Die Probe (in der Waagschale) wird in einen auf ungefähr 70ºC erhitzten Ofen eingebracht. Die Probe wird solcherart getrocknet und das Trocknen wird fortgesetzt, bis die Gesamtheit aus Waagschale und Probe eine konstante Masse beibehält. Diese konstante Masse ist P&sub1;.
Der Trockengehalt s&sub0; ist
2. Entfernen des Wassers: In den Zylinder 1 wird eine vom Muster gezogene Probe mit der Masse P&sub0; eingebracht (wobei stets darauf geachtet wird, daß sie homogen ist, jegliche vorhergehende Sedimentierung muß vermieden werden).
Auf den Kolben wird ein vorbestimmter Druck aufgebracht (3 · 10&sup7; Pa oder darüber, entsprechend den mechanischen Eigenschaften der Vorrichtung); das Wasser wird durch den Stutzen (5) ablaufen gelassen und durch Verlängerung des Weges des Kolbens (2) wird das Magma des komprimierten Schlammes ausgestoßen. Dieses Magma wird gewogen. Seine Masse beträgt P&sub1;.
Dieses Magma besteht aus dem Trockenmaterial des Schlammes, entsprechend s&sub0; je Masseeinheit des getesteten Schlammes B&sub0;, und aus dem unter den Meßbedingungen zurückgehaltenen Wasser, entsprechend ρ s&sub0;. Es ergibt sich somit:
P&sub1; = P&sub0;s&sub0;(1 + ρ)
und daraus
Für Schlämme aus Abwasserreinigungsstationen mittels biologischer Behandlung ergeben sich somit Rückhaltewerte, die im allgemeinen von 2 bis 6 reichen, manchmal aber auch darüber liegen.

Beispiel 2

Konditionierung von Schlämmen, die von Abwässern stammen

Dieser Prozeß umfaßt drei aufeinanderfolgende Phasen (Stufen 2, 3 und 4), die zwingend innerhalb der Abbindezeit des Halbhydrats ausgeführt werden müssen.

1. Bestimmung der einzusetzenden Menge an α-Halbhydrat

Ein Schlamm mit einem Trockengrad s = 0,03 und einem Wasserrückhaltegrad ρ = 3,44 (aufgebrachter Druck 7 · 10&sup7; Pa) wird behandelt.
Der Mindestwert für die Halbhydratmenge, wie vorstehend angegeben, ergibt sich aus der Beziehung
km = ρ/0,7 = 4,9
Die Zugabe des α-Halbhydrats muß somit wenigstens das 4,9- fache des Gehaltes an Trockenmaterial des Schlammes betragen.
Der behandelte Schlamm mit einem Ausgangstrockengehalt s = 0,03 erfordert somit in diesem Falle einen theoretischen Mindestverbrauch von 4,9 Tonnen Halbhydrat je Tonne Trockenmaterial des Schlammes, entsprechend 0,147 Tonnen Halbhydrat je Tonne Schlamm (4,9 · 0,03).
Der gleiche Schlamm, dessen Trockengehalt beispielsweise auf 0/06 gebracht worden ist, würde 4,9 · 0,06 = 0,294 Tonnen Halbhydrat je Tonne Schlamm nach einem Eindicken erfordern.
Um ein Endprodukt zu erhalten, das spezielle mechanische Eigenschaften aufweist, kann es erforderlich sein, eine α- Halbhydratmenge zu verwenden, die durch einen Wert von k definiert ist, der über dem Mindestwert km liegt.
Man führt somit mehrere Versuche durch, beispielsweise drei Versuche, die mit Hilfe der in Beispiel 2 beschriebenen Vorrichtung zur Bestimmung von ρ ausgeführt werden können, indem Werte angewendet werden, die vom 1/5- bis zum 1,3-fachen des Wertes von km reichen und indem die Zeit zwischen dem Zeitpunkt des Mischens und dem Zeitpunkt der Druckanwendung auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß der Wasserrückhaltegrad des Halbhydrats t' entspricht.
Eine Abtrennzeit von beispielsweise 40 oder 25 Minuten ergibt einen Wert t' von 0,20 bzw. 0,10.
Die mit t' = 0,1 vorgenommenen Versuche führen zur Wahl von k' = 7,52 in diesem Beispiel (k' ist der Wert von k für t = t').
Berechnung von k'&sub2;
worin τ den Grenzanmachgrad von α-Halbhydrat darstellt und 0,7 beträgt, k' die für den Vorgang gewählte Halbhydratmenge ist, ρ der Wasserrückhaltegrad des Schlammes ist und t' die Wasserretention des Halbhydrats bedeutet.
Indem jedes Symbol durch die Werte ersetzt wird, die sie darstellen, erhält man:
Berechnung von k&sub1;
k&sub1; = k' - k'&sub2; = 7,52 - 3,04 = 4,48
ρ&sub1; = k&sub1;τ = 3,136
ρ&sub2; = k'&sub2;t' = 0,304 = c
Verifizierung ρ&sub1; + ρ&sub2; = 3,44
Eine derartig geregelte Anlage ermöglicht eine Wartezeit von 56 Minuten und somit die Erreichung eines Wertes t = 0,25.
k&sub2; wird somit entsprechend k&sub2;t = k'&sub2;t' = c berechnet, worin
k&sub2; = c/t,
was k&sub2; = 0,304/0,25 = 1,216 ergibt.
k&sub1; wird berechnet:
k&sub1; = k' - k'&sub2; = 7,52 - 3,04 = 4,48
und man findet somit die einzusetzende Menge k des Halbhydrats.
k = k&sub1; + k&sub2; = 4,48 + 1,216 = 5,696, somit k = 5,7.
In diesem Beispiel wird man zu dem Schlamm das α-Halbhydrat in einer solchen Menge zusetzen, daß k = 5,7 beträgt.
Wenn der Schlamm einen Trockengehalt s, bei der Masseneinheit des Schlammes, aufweist, wird man eine Halbhydratmasse entsprechend
P = 5,7 s
zumischen, das heißt, wenn der Trockengehalt des Schlammes s&sub1; = 0,03 ausmacht, wird man 5,7 · 0,03 = 0,171 Tonnen α-Halbhydrat auf eine Tonne Schlamm zusetzen, und wenn der Trockengehalt des Schlammes s&sub2; = 0,05 beträgt, wird man auf eine Tonne Schlamm 5,7 · 0,05 = 0,285 Tonnen α-Halbhydrat zusetzen.
Das Gemisch aus Schlamm und Halbhydrat muß zwingend in einem homogenen Zustand gehalten werden, wobei die festen Bestandteile, im speziellen die Halbhydratkörner, gleichmäßig in der Masse des Gemisches verteilt bleiben müssen.
Jegliches Risiko einer Sedimentierung des Gemisches muß vermieden werden, damit der Hydratationsbeginn des Halbhydrats erfolgt, ohne stellenweise und zufällig in der Masse erstarrte Magmen hervorzurufen.
Gleichzeitig ermöglicht diese Homogenisierung des Gemisches, das Risiko einer Verstopfung von Anlagenelementen zu vermeiden (Rohrknie, Ventile, Pumpen, usw.).
Das Gemisch muß somit einem leichten Rühren unterworfen Werden.

2. Injizieren des Gemisches

Das Gemisch wird in die Verdichtungskammer(n) in Warteposition injiziert, das heißt zum maximal verfügbaren Volumen.
Die injizierte Menge des Gemisches ist im Volumen dem maximalen Nutzvolumen der Kompaktierungskammern gleich. Die Behandlungskapazität einer Kompaktierungskammer, berechnet auf die Masse des den Schlamm ausbildenden Trockenmaterials, hängt somit vom Trockengehalt des behandelten Schlammes ab.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird stromauf zur Anlage ein Schlammeindicker verwendet. Die Obergrenze des Trockengehaltes wird in der Tat von dem für das Gemisch zulässigen minimalen Fließvermögen, nach einer als Maximum gewählten Wartedauer, gegenüber den Manipulationseinrichtungen des Gemisches begrenzt (Rohrsystem, Pumpen, Ventile, usw.).

3. Verdichten durch Druckaufbringen

Der Druck wird unmittelbar nach diesem Injizieren aufgebaut, was nur eine kurze Zeit in der Größenordnung eines Bruchteils einer Sekunde erfordert.
Der Druck wird beibehalten, bis das Austreiben des Wassers angehalten wird. Der aufgebrachte Druck und die mechanischen Vorkehrungen sind derart, daß dieses Austreiben des Wassers eine möglichst kurze Zeit erfordert, in der Größenordnung von 1 bis 2 Sekunden.
In diesem Stadium wird das Endprodukt konstituiert, geformt durch die Verdichtungskammern, in ihrer Position entsprechend der Position des Kolbens, in Gegenwart des Produktes in den Kammern, unter dem Anwendungsdruck. Das solcherart in Form gebrachte Produkt wird gewonnen.
Es wurde beobachtet, daß eine Vergrößerung der Zeit zwischen dem Zeitpunkt des Mischens und dem Aufbringen des Drucks eine Abnahme der Menge an verbrauchtem Halbhydrat zur Folge hat, um eine gleiche Leistung an mechanischen Eigenschaften des Endproduktes zu erzielen, somit bei gleicher Qualität der Konditionierung.
Diese Wartezeit ist jedoch begrenzt:
- Durch das Eindicken des Gemisches: Dieser Effekt kann durch eine Verminderung des Trockengrads des behandelten Schlammes korrigiert werden, das heißt beispielsweise ein Vor eindicken vor dem Mischen, das gegebenenfalls weniger weit geht; diese Auswahl wird durch wirtschaftliche Überlegungen bestimmt
- und, auf jeden Fall, durch das Abbindeende des Halbhydrats.
Das Verdichten, das heißt das Aufbringen von Druck auf das Gemisch Halbhydrat-Schlamm, muß somit zwingend während des Hydratationsvorganges des Halbhydrats ausgeführt werden, und zwar vor dessen Abbindeende.
Für eine gute Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist es daher zweckmäßig, daß das Verdichten in der längsmöglichen Zeit nach dem Vermischen ausgeführt wird, wobei man jedoch unterhalb jener Zeit bleibt, zu deren Ende das Fließvermögen des Gemisches Schwierigkeiten in der Handhabung schaffen würde, und jedenfalls unterhalb des Abbindeendes des Halbhydrats.

4. Gewinnung des Endproduktes und Austreiben von Wasser

Unmittelbar nach dem Aufbringen des Drucks werden die Verdichtungskammern auf der sie stützenden Grundplatte oberhalb von Öffnungen in Position gebracht, die einen geringfügig größeren Durchmesser als denjenigen des Endproduktes aufweisen und in Form einer Tablette geformt sind.
Die Tablette wird somit durch die Fortsetzung des Kolbenhubes ausgestoßen, in gleicher Weise wie beim Verdichten durch eine Druckanwendung gesteuert.
Zur Erläuterung der vorstehenden Angaben wird in der Folge auf Anwendungsbeispiele des Verfahrens der Erfindung bezug genommen, die mit Hilfe der schematisch in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ausgeführt worden sind.
Diese Vorrichtung weist solche Verdichtungskammern auf, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind. Zur Bezeichnung der gleichen Elemente werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Diese Verdichtungskammern sind Teil einer Gesamtanlage, die einen Mischbehälter (7), ausgerüstet mit einem langsam laufenden Rührsystem (8), umfaßt, um jegliches Sedimentieren zu vermeiden und die Homogenität des Gemisches und die gleichförmige Verteilung des Halbhydrates sicherzustellen.
Dieser Mischer wird aus einem System (9) mit Halbhydrat und aus einem Eindicker (10), der an ein Schlammzuführsystem (11) angeschlossen ist, mit Schlamm versorgt.
Die Anwendung eines Eindickers ist nicht zwingend und muß jedenfalls auf die Erzielung von Trockengehalten von höchstens etwa 0,09 beschränkt werden.
Im Zuge des Verfahrens, beispielsweise im Zeitpunkt des Eintritts in den Eindicker, können, falls dies gewünscht ist, mit Hilfe eines Zuführsystems (12) Additive eingebracht werden, die dazu befähigt sind, dem Schlammmaterial besondere Eigenschaften zu verleihen.
Das Gemisch aus Schlamm und Halbhydrat wird dann mit Hilfe von Pumpen (13) in die Verdichtungskammern injiziert.
Das injizierte Gemisch (14) wird mit Hilfe der Kolben 2 verdichtet und die gebildeten Preßkörper werden durch die Öffnungen in der Grundplatte (siehe Fig. 1) ausgestoßen, indem der Block 1 verschoben wird, daß er mit diesen Öffnungen übereinstimmt.
Die mit Hilfe dieser Vorrichtung ausgeführten Versuche wurden unter den folgenden Bedingungen realisiert:
- Druck: 630 · 10&sup5; Pa,
- Verdichtungskammern: 16 mm Durchmesser, mit einem maximalen Nutzvolumen von 12 cm³,
- α-Halbhydrat, erhalten durch Herstellung im Autoklaven, mit einem Abbindebeginn von 25 Minuten und einer Korngröße von unter 1 mm,
- Wartezeit (Herstellung) von 45 Minuten,
- Wasserretention des Halbhydrats 0,25 bis 50 Minuten.
In jedem Falle werden Tabletten mit fester Konsistenz erhalten, die somit leicht manipulierbar sind.

Beispiel 3

Verwendung von Halbhydrat in Pulpenform im Verfahren der Erfindung

Aus Gründen einer leichten Handhabung wird eine α- Halbhydratpulpe mit einer Konzentration von ungefähr 700 g/l verwendet.
Um eine Halbhydratzugabe in einer Menge entsprechend einer Masseneinheit vorzunehmen, wird man einfach eine Masse der Pulpe, berechnet unter Berücksichtigung der Dichte der Pulpe bei der Halbhydratkonzentration zusetzen, das heißt für eine Konzentration von 700 g/l etwa 1,85 Masseeinheiten Pulpe pro Masseeinheit Halbhydrat.
Die Zugabe des Halbhydrats in Form von Pulpe hat gegenüber der Ausführung des Gemisches unter Einsatz des Produktes als trockenes Pulver eine Verringerung des Gehaltes an Trockenmaterial des Gemisches (Trockenmaterialien des Schlammes und des Halbhydrats) zur Folge.
Es kann daher wünschenswert sind, den Schlamm in geeigneter Weise zuvor einzudicken.
Um eine Verringerung der Einheits-Behandlungskapazität der Verdichtungskammern zu vermeiden, wird man, da die behandelten Gemische weniger reich an Trockenmaterial sind, vorteilhaft das maximale Nutzvolumen der Behandlungskammern vergrößern. Im Falle der Anwendung einer Pulpe mit 700 g/l Halbhydrat, verwendet zur Behandlung eines Schlammes mit einem Trockengehalt von 0,06 mit k = 4, muß das maximale Nutzvolumen der Kammern beispielsweise um etwa 1, 2 vervielfacht, werden, um die Einheitskapazität der Behandlung bei Einsatz von Halbhydrat in Pulverform beizubehalten.

Claims

1. Verfahren zum Konditionieren von Schlämmen, umfassend die Anwendung von Calciumsulfat-α-hemihydrat, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:

- Mischen des zu behandelnden Schlammes mit einer Masse P an α-Hemihydrat, die, bezogen auf die Masseeinheit des Schlammes, wenigstens jener entspricht, die durch die Beziehung

P = kms

gegeben ist, worin s den Trockengehalt des Schlammes darstellt und km die Mindestmenge an Hemihydrat bedeutet, wobei diese Menge durch Messen des Rückhaltegrades ρ des Schlammes bei einem zu Vergleichszwecken gewählten Druck, beispielsweise von 3 · 10&sup7; Pa oder darüber, und unter Anwendung der Beziehung

km = ρ/0,7

erhalten wird, wobei die Hemihydratmenge unter dem Zehnfachen des Gewichtes des im Schlamm enthaltenen Trockenmaterials liegen muß und die Zeit zwischen dem Inkontaktbringen des Schlammes mit dem α-Hemihydrat beim Mischen und dem Ende des Verfahrens unter der Abbindezeit des Hemihydrats liegt,

- Injizieren des homogenen Gemisches aus Hemihydrat und Schlamm in eine Anlage, die wenigstens eine Verdichtungskammer umfaßt, worin auf das eingebrachte Gemisch ein Druck aufgebracht und Wasser abgeführt werden kann,

- Aufbringen eines Drucks zum Verdichten des Gemisches und Austreiben von Wasser, wobei vorteilhaft unter den zur Bestimmung von ρ angewandten Bedingungen gearbeitet wird,

- Gewinnen des durch das Verdichten in Form gebrachten Produktes, wobei die Zeit zwischen dem Inkontaktbringen des Schlammes mit dem Hemihydrat beim Mischen und dem Ende des Verdichtens unter der Abbindezeit des Halbhydrates liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das α-Hemihydrat in geringem Überschuß, bezogen auf die Mindestmenge km, verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch Gekennzeichnet, daß man das Hemihydrat in einem Überschuß verwendet, der einem Wert von k entspricht, der bis zum 1,5-fachen des Wertes von km betragen kann.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hemihydrat in Form einer Pulpe verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine von Abfallgips stammende Hemihydratpulpe verwendet.