Neuartige Gewinnung und Aufbereitung von Sedimenten aus Gewässern

Zusammenfassung

Zur Sicherstellung des Schiffverkehrs bei Flüssen ist es erforderlich, dass die Schifffahrtsrinnen eine ausreichende Wassertiefe aufweisen. Hierfür sorgen die jeweiligen Betreiber der Schifffahrtswege mit Erhaltungsbaggerungen. Die gebaggerten Sedimente werden dabei nicht aus dem System entnommen, sondern an dafür vorgesehenen Stellen wieder ins Gewässer verklappt.

In diesem Zusammenhang ist es dem Lehrstuhl für Fördertechnik und Konstruktionslehre der Montanuniversität Leoben gelungen, ein neuartiges Förder- und Aufbereitungsverfahren in Form eines „Aufbereitungspontons“ für Sedimente aus Gewässern zu entwickeln, das es den Betreibern ermöglicht, die hochwertigen Sedimente aus den Gewässern zu fördern, diese aufzubereiten und wirtschaftlich zu verwerten. Das Aufbereitungsverfahren wurde aufgrund des hohen Innovationsgehaltes bereits erfolgreich patentiert.

Im Zuge der Forschung konnten, aufbauend auf Materialanalysen der Gewässerproben, die Rohstoffe und ihre wirtschaftlichen Trennschnitte bestimmt sowie in weiterer Folge die Aufbereitungsanlagen und die erforderlichen Übergabesysteme in Form von Gurt-, Schwenk- und Kratzerförderern konstruiert und berechnet werden.

Ebenso musste die Anordnung aller Anlagen und Komponenten an Bord so gewählt werden, dass die Schwimmstabilität des Pontons für alle möglichen Betriebsszenarien garantiert werden konnte. Neben den technischen und wirtschaftlichen Aspekten mussten bei der Entwicklung auch ökologische Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Folglich wurde darauf geachtet, dass das sensible Ökosystem von Gewässern durch die Baggerungen nicht beeinträchtigt wird. Dementsprechend ermöglicht das Verfahren, dass Organismen, wie z. B. Krebse, Muscheln und Mikroorganismen, und pflanzliche Anteile vom Baggergut getrennt und an Ort und Stelle wieder ins Gewässer rückgeführt werden. Mit Hilfe dieses Förder- und Aufbereitungsverfahrens können 100m³ Sedimente pro Stunde gebaggert und aufbereitet werden, wodurch sich zwei entwässerte Produktfraktionen „Feinsand“ und „Schlick“ ergeben, welche mit Schwenkbändern auf Frachtschuten übergeben werden können und z. B. in der Zement- und Bauindustrie Verwendung finden.

Zurzeit arbeitet der Lehrstuhl an der Entwicklung einer zusätzlichen Separationsstufe zur Entfernung von Schwermetallen und Kohlenwasserstoffen aus dem Baggergut, wodurch umweltrechtliche Bestimmungen eingehalten und schadstofffreie Produkte garantiert werden. Des Weiteren ist die Separation von Wertmineralien, wie z. B. Lithium und Edelmetallen, aus den Flusssedimenten geplant.

Mit Hilfe dieses Verfahrens wird es zukünftig möglich sein, die Schifffahrtswege von Gewässern ökonomisch und ökologisch bzw. nachhaltig zu erhalten sowie die immer mehr zum Thema werdende Rohstoffknappheit von Bodenschätzen durch die nahezu unerschöpflichen Anschwemmungen von Sedimenten in Gewässern zu kompensieren.

Abstract

For safe river traffic, it is necessary to ensure a sufficient water depth. Therefore the alluvial sediments have to be periodically excavated from the riverbeds by the operators of waterways (maintenance excavating). The excavated sediments are then dumped again in the waters at fixed places, so they are not removed from the river system.

In this context, the Chair of Conveying Technology and Design Methods of the University of Leoben has developed a new material handling procedure as well as a conditioning process for sediments which are based on a specially designed “processing pontoon”. The pontoon allows the operators to extract, to process, and to use the high-quality sediments from the waters in a commercial way. The pontoon has already been patented due to the high innovation content.

In the course of research, the raw materials and their economically relevant separating cuts have been determined by an analysis of the water samples. Based on these findings, the processing plants and the required belt-, swivel- and scraper-conveyors were calculated and designed.

At the same time, the arrangement of all onboard systems and components had to be planned to guarantee the pontoon’s floating stability for all possible operating scenarios.

Apart from the technical and economic aspects, ecological aspects were also considered during the development. The focus was laid on avoiding a degradation of the sensitive water ecosystem by the dredging. Accordingly, the method is capable of separating organisms (e.g. shellfish, mussels and microorganisms) as well as vegetable portions from the dredged material so that they can be returned into the ecosystem.

The actual plant design has a dredging and processing performance of 100 m³ (sediment) per hour. Two different dewatered product fractions, namely “fine sand” and “finest sand”, are extracted at the end of the process. These products can be transferred with swivel conveyors on a barge and can then be used in the cement and construction industry.

Currently, the Chair is developing an additional separation step for removing heavy metals and hydrocarbons from the dredged material to meet the environmental regulations and to guarantee pollutant-free products. Furthermore, a separation of high-value minerals, such as lithium and precious metals, from river sediments is planned.

By using this advanced dredging method in future, the shipping lanes of waters can be maintained in an economical and ecological way. The additional processing of the nearly inexhaustible alluvial deposits is able to compensate the future scarcity of raw materials.