DE20301323U1 - Neutralization additive for residual mining water comprises finely divided calcined dolomite of specified characteristics in solid or aqueous suspension form - Google Patents
Neutralization additive for residual mining water comprises finely divided calcined dolomite of specified characteristics in solid or aqueous suspension formInfo
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Abstract
Description
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. The invention relates to the treatment of acidic aerated and/or non-aerated pit and mining waters, in particular iron- and sulfate-containing pit and mining waters that have been and are being produced during lignite mining.
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.During open mining for lignite extraction and for certain periods of remediation of the resulting opencast mines, the groundwater must be lowered over large areas. The extracted groundwater contains dissolved iron and sulfate ions due to the weathering of pyrite (FeSa) and is generally slightly acidic. When the Fe 2+ ions are aerated and oxidized and iron hydroxide is formed, further acid is released. The pH value falls to values of < 3. After open mining has ceased and the general lowering of the groundwater level has ceased, the groundwater that reappears flows through the dumps left behind by mining. Due in particular to the above-mentioned pyrite weathering in open mining, these dumps are often enriched with a high acid potential. This leads to the acidification of the resulting opencast mining residue lakes with pH values of as low as < 3. Acidic inflows with the groundwater also lead to the acidification of mining residue lakes that have already been flooded or neutralized.
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.Before the raised groundwater and the acidic open-cast mining water are discharged into the receiving water or before they are used to flood the resulting open-cast mining lakes, these waters are neutralized. Before they are discharged into the receiving water, iron is precipitated during the neutralization process and the resulting iron hydroxide sludge is extracted separately and disposed of.
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.It is known from the state of the art to use hydrated lime, milk of lime or quicklime for neutralization. These products have the disadvantage that the high sulfate content in the water of up to > 2000 mg/l leads to the formation of gypsum, grittiness and thus to low levels of effectiveness, even to the point where these substances become ineffective. Further dissolution and reaction development are hindered and the use of the product is made ineffective. This problem is counteracted by adding neutral or low-sulfate water to mash or produce a diluted suspension at increased expense. The resulting iron hydroxide sludge contains the proportion of the neutralizing agent with a corresponding excess.
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 AnfallschlammmengeFurthermore, studies have been carried out to neutralize acidic mining water by adding finely ground dried chalk. This was not used on a large scale because the studies showed that the required amount of product significantly exceeded the theoretically calculated amount, making the use uneconomical. In addition, there is a disproportionate increase in the amount of sludge to be disposed of.
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.The object of the invention is to find an economical, effective and easily applicable feedstock for the neutralization of acidic aerated and/or non-aerated pit and mining waters, in particular with increased sulfate contents, to adjust a pH value of s 6 to 8.
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.According to the invention, the object is achieved in that burnt dolomite with a proportion of > 40% CaO and > 25% MgO, with a total proportion of CaOMgO of > 80%, in a grain size of < 0.2 mm with a proportion of > 90% and with a bulk density of > 0.8 t/m 3 as a solid or in a suspension with water is introduced into acidic aerated and/or non-aerated pit and mining waters with a pH value of < 6.0 as a feedstock for the neutralization.
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. In pilot plant tests, it was surprisingly found that when using fine-grained burnt dolomite with a proportion of > 40% CaO and > 25% MgO, in a grain size of < 0.2 mm with a proportion of > 90%, a faster and more effective neutralization reaction is achieved than in comparison with previously known products. A significant advantage of the better efficiency in combination with the increased neutralization potential, based on a comparable mass, is the determined reduction in the required amount of input material by up to 30% by mass for setting a pH value of 7.0 for a comparable acidic raw water sample. In addition, the economic efficiency is improved and the overall costs are reduced by reducing the transport effort due to the lower mass requirement per mole of acid equivalent and additionally by half or even further reduced transport volume requirement compared to diluted milk of lime and due to the higher bulk density of fine-grained burnt dolomite compared to white lime hydrate.
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.The fine-grained burnt dolomite to be used can be introduced into acidic sulphate-containing waters as a solid or in a suspension with water in a proportion of up to 45 %.
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.The advantage of the found feedstock is that when the fine-grained burnt dolomite is used in a suspension, the acidic aerated and/or non-aerated sulphate-containing pit and mining water to be treated can be used as the suspension liquid without causing grittiness as a result of gypsum formation. This means that the costly supply of water of improved quality can be dispensed with.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Verringerung der kostenpflichtig zu entsorgenden Schlammanfallmenge als Abfall, durch die mit dem neuen Einsatzstoff mögliche Verringerung der Einsatzstoffmenge.Another significant advantage is the reduction in the amount of sludge that has to be disposed of as waste at cost, due to the reduction in the amount of input material that is possible with the new input material.
Der vorgeschlagene Einsatzstoffe weist erdkrustenähnliche Eigenschaften auf, ist physiologisch unbedenklich und verursacht keine Umwelteinwirkungen hinsichtlich Schwermetalle, KWS, Trübung u.a.The proposed feedstock has properties similar to those of the earth's crust, is physiologically harmless and does not cause any environmental impacts in terms of heavy metals, hydrocarbons, turbidity, etc.
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.When the found input material is used, the pit and mining water is produced in discharge quality for public waters with pH values of > 6 - 8, while at the same time stimulating biological self-regulation in these previously hostile waters.
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.The proposed method enables the use of life-threatening acidic mine and mining waters, such as those in acidic open-cast mining lakes, for recreation, management and as intermediate storage in a simple and economical manner.
Das Prinzip der Erfindung soll im folgenden an einem Beispiel näher erläutert werden.The principle of the invention will be explained in more detail below using an example.
In einer Grubenwasserreinigungsanlage werden stündlich 2000 m3 Grubenwasser aufbereitet. Das Grubenwasser hat im Zulauf folgende wesentliche Qualitätsparameter:In a mine water treatment plant, 2000 m 3 of mine water are treated every hour. The mine water inlet has the following essential quality parameters:
pH-Wert: 3,2pH value: 3.2
Eisen gelöst: 50 mgIron dissolved: 50 mg
Sulfatgehalt: 1200 mg/l
Kb-7,0 Wert: 2,5 mmol/lSulphate content: 1200 mg/l
Kb-7.0 value: 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.This pit water flows in a channel and is additionally aerated by fittings. To adjust the pH value to 7.0, 250 kg of hydrated lime with a volume of 0.625 m 3 were previously metered into the channel every hour using a dosing system via a disperser in which a 10% suspension was produced with process water.
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.For the new feedstock of burnt dolomite with a total Ca-OMgO content of 85%, in a grain size with a content of < 0.2 mm with 95% and comparable costs in relation to the mass, only 175 kg/h with a volume of 0.2 m 3 /h are required to neutralize the above-mentioned mine water to a pH value of 7.0. This results in a quantity saving of 30 % and a volume saving of around 70% with an overall improved reaction. This significantly reduces the required operating costs for the plant. In addition, the required transport and storage volume is significantly reduced, thus avoiding further costs. The overall reduced volume used also leads to a noticeable reduction in the amount of sludge produced and thus the disposal costs for the iron hydroxide sludge produced.
Das mit dem vorgeschlagenen Einsatzstoff behandelte Gewässer besitzt Ausleitungsqualität in öffentliche Gewässer bei gleichzeitiger Anregung der biologischen Selbstregulierung im Gewässer.The water treated with the proposed feedstock has discharge quality into public waters while simultaneously stimulating biological self-regulation in the water body.
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.With the help of the proposed feedstock, the use of life-threatening acidic pit and mining water for recreation, management and as flooding water is made possible in a simple and improved manner with significant cost reduction.
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| R071 | Expiry of right | ||
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