DE20301323U1

DE20301323U1 - Einsatzstoff für die Aufbereitung von sauren Bergbauwässern

Info

Publication number: DE20301323U1
Application number: DE20301323U
Authority: DE
Original assignee: ETA AG; Ebauchesfabrik ETA AG
Current assignee: Eta AG Engineering De; Lmbv Lausitzer- und Mitteldeutsche Bergbau-Ver De
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2013-01-30

Description

Einsatzstoff für die Aufbereitung von sauren Bergbauwässern

Die Erfindung bezieht sich auf die Aufbereitung von sauren belüfteten und/oder unbelüfteten Gruben- und Bergbauwässern, insbesondere von im Rahmen des Braunkohleabbaus entstandenen und entstehenden eisen- und sulfathaltigen Gruben- und Bergbauwässern.

Während des offenen Bergbaus zur Braunkohlegewinnung und für gewisse Zeiträume der Sanierung der entstehenden Tagebaue muss das Grundwasser großflächig abgesenkt werden. Das gewonnene Grundwasser enthält auf Grund der Verwitterung von Pyrit (FeSa) gelöste Eisen- und Sulfationen und ist in der Regel schwach sauer. Bei Belüftung und Oxydation der Fe²⁺ - Ionen und Bildung von Eisenhydroxyd wird weitere Säure freigesetzt. Der pH-Wert fällt dabei auf Werte bis < 3. Das Nach Einstellung des offenen Bergbaus und der damit verbundener Einstellung der allgemeinen Grundwasserabsenkung durchströmt das wieder in Erscheinung tretende Grundwasser die vom Bergbau hinterlassenen Kippen. Insbesondere aufgrund der o.g. Pyritverwitterung im offenen Bergbau sind diese Kippen oft mit einem hohen Säurepotential angereichert. Das führt zur Versauerung der entstehenden Tagebaurestseen mit pH-Werten bis auf < 3. Saure Zuströmungen mit dem Grundwasser führen ebenfalls zur Versauerung von bereits gefluteten oder neutralisierten Bergbaurestseen.

Vor Einleitung der gehobenen Grundwässer und der sauren Tagebauwässer in die Vorflut oder vor der Nutzung zur Flutung von entstehenden Tagebauseen werden diese Wässer neutralisiert. Vor Einleitung in die Vorflut wird im Rahmen der Neutralisation Eisen ausgefällt und der entstehende Eisenhydroxydschlamm separat gewonnen und einer Entsorgung zugeführt.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Kalkhydrat, Kalkmilch oder Branntkalk zur Neutralisation einzusetzen. Diese Produkte haben den Nachteil, dass es infolge der hohen Sulfatanteile im Wasser von bis zu > 2000 mg/1 zur Gipsbildung, zur Vergriesung und damit zu geringen Wirkungsgraden bis zu einem Unwirksamwerden dieser Substanzen kommt. Eine weitere Auflösung und Reaktionsentfaltung wird behindert und der Produkteinsatz wird uneffektiv gestaltet. Diesem Problem wird entgegengewirkt, in dem neutrales oder sulfatarmes Wasser zur Anmaischung oder Herstellung einer verdünnten Suspension mit erhöhtem Aufwand zugeführt wird. Im entstehenden Eisenhydroxydschlamm ist der Anteil der Neutralisationsmittel mit entsprechendem Überschuss enthalten.

Weiter sind Untersuchungen bekannt geworden, saure Bergbauwässer durch Zusatz von fein gemahlener getrockneter Kreide zu neutralisieren. Der großtechnische Einsatz erfolgte nicht, da die Untersuchungen ergaben, dass die erforderliche Produktmenge die theoretisch berechnete Menge deutlich überschritt, und damit der Einsatz unwirtschaftlich wird. Zusätzlich kommt es zu einer überproportionalen Erhöhung der zu entsorgenden Anfallschlammmenge

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen wirtschaftlichen, effektiven und einfach anwendbaren Einsatzstoff für die Neutralisation von sauren belüfteten und/oder unbelüfteten Gruben- und Bergbauwässern, insbesondere mit erhöhten Sulfatgehalten zur Einstellung eines pH-Wertes von s 6 bis 8 zu finden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in saure belüftete und/oder unbelüftete Gruben- und Bergbauwässer mit einem pH-Wert von < 6,0, als Einsatzstoff für die Neutralisation gebrannter Dolomit mit einem Anteil von > 40 % CaO und > 25 % MgO, bei einem Gesamtanteil von CaOMgO von > 80 %, in einer Körnung von < 0,2 mm mit einem Anteil von > 90 % und mit einer Schüttdichte von > 0,8 t/m³ als Feststoff oder in einer Suspension mit Wasser eingebracht wird.

In Technikumversuchen wurde überraschend festgestellt, dass beim Einsatz von feinkörnigem gebranntem Dolomit mit einem Anteil von > 40 % CaO und > 25 % MgO, in einer Körnung von < 0,2 mm mit einem Anteil von > 90 % eine schnellere und effektivere Neutralisationsreaktion erreicht wird, als im Vergleich mit den bisher bekannten Produkten. Ein wesentlicher Vorteil des besseren Wirkungsgrades in Kombination mit dem erhöhten Neutralisationspotential, bezogen auf eine vergleichbare Masse, ist die ermittelte Verringerung der erforderlichen Einsatzstoffmenge um bis zu 30 Masse-% für die Einstellung eines pH-Wertes von 7,0 für eine vergleichbare saure Rohwasserprobe. Zusätzlich verbessert sich die Wirtschaftlichkeit und verringern sich die Gesamtkosten durch Verringerung des Transportaufwandes infolge des geringeren Massebedarfes pro Mol Säureäquivalent sowie zusätzlich weiter durch den halben bzw. noch weiter verringertem Transportvolumenbedarf gegenüber verdünnter Kalkmilch sowie auf Grund der höheren Schüttdichte von feinkörnigem gebranntem Dolomit im Vergleich zu Weißkalkhydrat.

Der einzusetzende feinkörnige gebrannte Dolomit kann in saure sulfathaltige Gewässer als Feststoff oder in einer Suspension mit Wasser in einem Anteil bis 45 % eingebracht werden.

Vorteilhaft ist für den gefundenen Einsatzstoff, dass beim Einsatz des feinkörnigen gebrannten Dolomits in einer Suspension als Suspensionsflüssigkeit das zu behandelnde saure belüftete und/oder unbelüftete sulfathaltige Gruben- und Bergbauwasser verwendet werden kann, ohne dass Vergriesungserscheinungen infolge von Gipsbildung eintreten. Dadurch kann auf die aufwendige Zuführung von Wasser in verbesserter Qualität verzichtet werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Verringerung der kostenpflichtig zu entsorgenden Schlammanfallmenge als Abfall, durch die mit dem neuen Einsatzstoff mögliche Verringerung der Einsatzstoffmenge.

Der vorgeschlagene Einsatzstoffe weist erdkrustenähnliche Eigenschaften auf, ist physiologisch unbedenklich und verursacht keine Umwelteinwirkungen hinsichtlich Schwermetalle, KWS, Trübung u.a.

Bei Anwendung des gefundenen Einsatzstoffes erfolgt eine Herstellung der Gruben- und Bergbauwässer in Ausleitungsqualität für öffentliche Gewässer mit pH-Werten von > 6 - 8 bei gleichzeitiger Anregung der biologischen Selbstregulierung in diesen bisher lebensfeindlichen Gewässern.

Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Nutzung von lebensfeindlichen sauren Gruben- und Berg bau wässern, wie beispielsweise in sauren Tagebaurestseen zur Erholung, Bewirtschaftung und als Zwischenspeicher auf einfache Weise mit wirtschaftlichem Aufwand ermöglicht.

Das Prinzip der Erfindung soll im folgenden an einem Beispiel näher erläutert werden.

In einer Grubenwasserreinigungsanlage werden stündlich 2000 m³ Grubenwasser aufbereitet. Das Grubenwasser hat im Zulauf folgende wesentliche Qualitätsparameter:

pH-Wert: 3,2

Eisen gelöst: 50 mg

Sulfatgehalt: 1200 mg/l
Kb-7,0 Wert: 2,5 mmol/l

Dieses Grubenwasser fließt in einem Gerinne und wird durch Einbauten zusätzlich belüftet. Mittels Dosieranlage wurden bisher für eine Einstellung des pH-Wertes auf 7,0 stündlich 250 kg Weißkalkhydrat mit einem Volumen von 0,625 m³ über einen Einspüldisperser, in dem mit Brauchwasser eine 10 %ige Suspension hergestellt wird, in das Gerinne zudosiert.

Für den neuartigen Einsatzstoff gebrannter Dolomit mit einem Gesamtanteil von Ca-OMgO von 85 %, in einer Körnung mit einem Anteil < 0,2 mm mit 95 % und vergleichbaren Kosten bezogen auf die Masse werden für die Neutralisation des o.g. Grubenwassers bis auf einen pH-Wert von 7,0 lediglich 175 kg/h mit einem Volumen von 0,2 m³/h benötigt. Somit erfolgt bei insgesamt verbesserter Reaktion eine Mengeneinsparung um 30 % und eine Volumeneinsparung um ca. 70 %. Damit werden die erforderlichen Betriebskosten für die Anlage erheblich reduziert. Zusätzlich werden das erforderliche Transport- und Lagervolumen deutlich verringert und somit weitere Kosten vermieden. Das insgesamt verringerte Einsatzvolumen führt weiter zu einer merklichen Verringerung der Schlammanfallmenge und somit der Entsorgungskosten für den anfallenden Eisenhydroxydschlamm.

Das mit dem vorgeschlagenen Einsatzstoff behandelte Gewässer besitzt Ausleitungsqualität in öffentliche Gewässer bei gleichzeitiger Anregung der biologischen Selbstregulierung im Gewässer.

Mit Hilfe des vorgeschlagenen Einsatzstoffes wird die Nutzung von lebensfeindlichen sauren Gruben- und Bergbauwässern zur Erholung, Bewirtschaftung und als Flutungswasser auf einfache und verbesserte Weise mit deutlicher Kostensenkung ermöglicht.

Claims

1. Einsatzstoff für die Aufbereitung von sauren Bergbauwässern, die belüftete und/oder unbelüftete Gruben- und Bergbauwässer sein können und die als Feststoff oder in einer Suspension mit Wasser in die zu behandelnden Wässer eingebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zur Neutralisation dieser Wässer, dass der Einsatzstoff gebrannter Dolomit mit einem Anteil von > 40% CaO und > 25% MgO, bei einem Gesamtanteil von CaOMgO von > 80% ist und eine Körnung von < 0,2 mm für die Neutralisation mit einem Anteil von > 90% und eine Schüttdichte von > 0,8 t/m³ aufweist.

2. Einsatzstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil in der einzubringenden Suspension bis zu 45% beträgt.

3. Einsatzstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspensionsflüssigkeit Gruben- und/oder Bergbauwasser ist.