FLY ASHES IN STORABLE FORM AND PRODUCTION PROCESS

Abstract: 1. A storable granular material on the basis of fly ashes and a hydraulic mixture of a bonding agent containing cement and gypsum, mixed under admixture of water and brought into granular shape, characterized in that the fly ashes are of any origin, and that the bonding agent mixture contains carbide sludge and, optionally, additives, and in that for every 100 parts by weight of fly ashes there are 8 to 12 parts by weight of cement, 7 to 11 parts by weight of gypsum, and 6.5 to 8.5 parts by weight of calcium carbide.

Description: Flugasche in lagerfähiger Form und Verfahren zur Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Flugasche in lagerfähiger Form und/oder zur Vervendung als Zuschlagstoff und/oder PUllstoff, insbesondere für die Bauindusfrie, Als Verbrennungsrückstand inohlekraftwerken fällt Flugasche an, die sich aus unterschiedlichen Gehalten an Restkohlenstoff und anderen chemischen Stoffen zusammensetzt, Seit langem sind Vorschläge bekannt, Flugasche so aufzubereiten, dass sie als Zuschlagstoff für die Bauindustrie nutzbar gemacht werden kann. Es ist etwa bekannt, Flugasche mit Abfallkalkschlämmen, wie sie bei der Zersetzung von Calciumkarbid entstehen, zu vermischen (DE-PS 859 426). Ein anderes bekanntea Verfahren zur Herstellung eines Zuschiagstoffes aus Abfallstaub braunkohlebeheizter Anlagen sieht vor, dass ein Gemisch aus Staub und Zusätzen granuliert wird und die Granalien nach einer Vorwärmung gesintert werden (DE-PS 2 018 221). Es ist auch bekannt, zur Herstellung eines Plug- asche-Granulats den Staub aus dem Trockenabscheider eines Sohlekraftwerks mit dem getrockneten oder gebrannten Rückstand der Schwefelwäsche (Calciumsulfatrückstände) zu vermischen. Das daraus sich bildende steinartige Granulat wird ggf. gemahlen. Alle bekannten Verfahren haben mindestens einen, zumeist zwei Nachteile. Sie sind zu wenig wirtschaftlich, um Eingang in die Praxis zu finden. So ist etwa ein Sinterprozess mit einem zu hohen Einsatz an Energiekosten verbunden. Andererseits sind die in der Flugasche enthaltenen Schadstoffe nicht so gebunden, dass ein umweltfreundlicher Einsatz gewährleistet ist. Vielmehr besteht die Gefahr, dass die schädlichen Substanzen ausgewaschen werden und den Boden belasten. Dieser Nachteil ist bei einer Ablagerung auf Deponien und beim Einsatz als Zuschlagstoff etwa im Strassen- und Wegebau gleichermassen gegeben. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den bei der Verbrennung in Kohlekraftwerken anfallenden Flugaschestaub in eine Form zu bringen, die eine umweltfreundliche Ablagerung erlaubt. Diese Ausgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Flugaschestaub beliebiger Herkunft mit einem Gemisch der hydraulischen Bindemittel Zement, Gips und Karbidschlamm unter Beimengung von Wasser und ggf. Zusatzstoffen homogen gemischt und in eine körnige Form überführt wird. Es hat sich gezeigt, dass die gemeinsame Verwendung von Flugasche mit Zement, Gips und garbidschlamm zu einem Flugasche-Fertigprodukt führt, das sich durch gute Lagerfähigkeit auszeichnet. Die Vexiiischung mit den drei Bindemitteln führt zu einem körnigen Gut, dessen Kerner sich durch ausreichende Festigkeit und Wider standsfähigkeit gegenüber einem Auslaugen bei Wasserlagerung bzw. Berührung mit Grundwasser auszeichnen0 Schwermetalle und andere die Umwelt belastende Substanzen bleiben gleichwohl fest eingebunden. Eine alkalische Reaktion der Zuschlagstoffe mit der Umwelt wird ebenfalls weitgehend vermieden. Bei Verwendung als Zuschlagstoff für die Bauindustrie ist das erfindungsgemässe Produkt ebenfalls gut geeignet. Es zeichnet sich durch eine ausreichende Festigkeit und Frostbeständigkeit aus. Ferner entfällt Jegliche Aggressivität gegenüber Eisen- bzw0 Stahlkonstruktionen,wenn sie als Zuschlagstoff oder Füllstoff verwendet werden. Das Verhältnis von Flugaschestaub zum hydraulischen Bindemittel beträgt vorzugsweise 3/4 zu 1/4. Besonders ausgezeichnete Ergebnisse Lassen sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch folgende Mischung erzielen: Auf 100 Gewichtsanteile Flugasche 8 bis 12 Gewichtsanteile Zement, 7 bis 11 Gewichtsanteile Gips 6,5 bis 8,5 Gewichtsanteile Calciumkarbid0 Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass weitere umweltbelastende Substanzen umweltfreundlich eingebunden werden. Gips ftiller fällt etwa bei der Rauchgasentschwefelung an. Karbidschlamm ist ein Abfallprodukt bei der Herstellung von Acetylen. Es wird vorzugsweise mindestens 14 Tage abgelagert, bevor es als Binde mittolkomponente Verwendung findet. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, wenn mindestens ein Zusatzstoff* wie ein Härtungs beschleuniger, ein Verzögerer, ein Porenbildner, ein Pelletierhilfsmittel oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Stoffe zugesetzt wird. Es können irgendwelche hierfür bekannten Stoffe verwendet werden. Bovorzugt werden als Beschleuniger Sulfatbeschleuniger wie Alaun, Natriushydrogensulfat; als Verzögerer Phosphate wie Natriumphosphat oder Na2HPO; als Porenbildner verseiftes Naturharz, insbesondere verseiftes Wurzelharz; und als Pelletierhilfsmittel ein Kunstharz mit reaktiven Gruppen, vorzugsweise ein Bcryl-homo- oder -copolymerisat mit sauren Gruppen, wie Carboxyl gruppen. Der Anteil derartiger Zusätze beträgt etwa 1,5% bzw. etwa 2 Gewichtsanteile auf 100 Anteile Flugasche. Der Härtungsbeschleuniger führt dazu, dass die Granalien innerhalb relativ kurzer Zeit abbinden uns sich verfestigen, wobei zu berücksich- tigen ist, dass auch bereits der zuge setzte Gips als Härtungs- beschleuniger dient. Ein Verzögerer trägt dazu bei, dass der Abbindevorgang durch die ganze Masse gleichmässig verläuft0 Der Porenbildner begünstigt den Wasseraustritt und das Pelletierhilfsmittel den Anfall möglichst gleichmäi3iger Pellets. Bei der Herstellung des Produktes wird Anmachwasser eingesetzt. Die Menge des Anmachwassers hängt naturgemäss von dem Feuchtigkeitsgehalt des Einsatzmaterials ab, nämlich ob die Flugasche trocken oder feucht ist und der Elektrofiltergips trocken oder als Schlamm anfällt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung soll auf 10 4 Flugasche, Bindemittelgemisch und Zusatzstoffe zwischen 10 und 32% Änmachwasser verwendet werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flugaschekörper mit Flugaschestaub gepudert sind0 Die Bepuderung bewirkt, dass die vorhandene Oberflächenfeuchtigkeit weitgehend gebunden wird.Dadurch wird die Trocknung der Oberfläche gewährleistet und ein Zusammenbacken der Granalien im weiteren Verarbeitungsgang nahezu ausgeschlossen. In den Wintermonaten wird überdies eine Vereisung durch nicht gebundenes Oberflächenwasser verhindert0 Vorzugsweise wird eine Menge Flugaschestaub zugegeben, die annähernd 8 bis 14% Oberflächenfeuchtigkeit bindet. Ein Verfahren zur Herstellung von Flugasche-Fertigprodukten der oben beschriebenen Art sieht erfindungsgemäss vor,dass Flugaschestaub und hydraulisches Bindemittelgemisch unächst torgemischt werden. Erst anschliessend werden Anmachwasser und ggf. Zusatzstoffe zugesetzt. In einem Spezial-Zwangsmischer wird das Gemisch in granulatartige Form gebracht. Die Vormischzeit beträgt etwa 30 Sekunden. Sie ist jedoch von der Konsistenz der einzelnen Stoffe abhängig sowie davon, welche Feuchtigkeit sie aufweisen. Vorzugsweise kommt ein Mischer zum Einsatz, der neben einem Rührwerk einen Wirbler enthält, der die Erzeugung einer homogenen granulatartigen Substanz gewährleistet. Bei dem Mischprozess ist entscheidend, dass die Masse homogen vermischt wird. Zu diesem Zweck kommt es auf die exakte Wasserzugabe sowie auf die Umdrehungsgeschwindigkeit von Rührwerk und Wirbler entscheidend an. Die weiteren Zusatzstoffe wie Härtungsbeschleuniger und/oder Porenbildner werden vorzugsweise in flüssiger Form eingesetzt und zwar derart, dass sie in den Zulauf des Anmachwassers eingetragen werden. Auf diese Weise lässt sich eine Vormischung der Zusatzstoffe mit dem Wasser erreichen. Es wurde bereits erwähnt, dass es ausserordentlich vorteilhaft ist, die Frischgranalien zu bepudern.In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das granulatartige Gut annähernd gleichmässig verteilt aus geringer Fallhohe auf ein Förderband ausgetragen wird und in einer Puderstation Flugasche über die Breite des Förderbandes ausgeblasen wird. Das Austragen der Granalien auf das Förderband muss so vorsichtig erfolgen, dass sie nicht zerstört werden. Die Breite und die Geschwindigkeit des Förderbandes ist so gewählt, dass die Granalien fläcnenartig auf dem Förderband angeordnet sind, so dass eine gleichmässige Bepuderung in der Puderstation vorgenommen werden kann. Obwohl durch das Bepudern mit Flugaschestaub die Oberflächenrestfeuchte der Granalien gebunden werden soll, besteht gleichwohl die Gefahr des Verklumpens oder Verbackens, wenn die Granalien kegelartig geschüttet werden. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das granulatartige Gut gleichmässig verteilt abgelagert wird. Dies kann etwa erreicht werden durch ein sehr breites Abwurfband oder durch ein pendelndes Förderband über eine sogenannte Bundhaldenbeschickung. Es erweist sich ferner als zweckmässig, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das granulatartige Gut nach einer Lagerzeit nach Korngrössen gesiebt wird. Die Feinsiebe sind vorzugsweise mit Rüttlern auszurüsten, um ein Zukleben der Siebe auszuschliessen. In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass während des Absiebevorgangs ein Nachpudern mit Flugaschestaub erfolgt. Besonders bei kalter Witterung wird daher ein Zusammenbacken der Granalien verhindert. Nach einer weiteren Lagerzeit, von zum Beispiel 5 Tagen, erreichen dann die Granalien eine ausreichende Transportfestigkeit bzw. Einbaufestigkeit. Die Granalien haben dann die Möglichkeit, während und nach der Einbauzeit sich weiter zu verfestigen, ähnlich wie dieses bei Beton und anderen Zuschlagstoffen mit hydraulischen Bindemitteln der Fall ist. Bei einer Deponieablagerung ist wie auch in anderen Einsatzfällen gewähr leistet, dass die gebundenen Schwermetalle bei Wasserlagerung bzw. Berührung mit Grundwasser nicht ausgewaschen werden. Ferner ist sichergestellt, dass die abschlämmbaren Bestandteile die für Xiepi und Sand gültigen Normen nicht überschreiten. Auch ist eine ausreichende alkalische Resistenz gewährleistet und damit der Einsatz in der Bauindustrie bzw. das urweltfreund- liche Lagern auf einer Deponie. Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Formen zur Bildung der erfindungsgemässen Flugasche: Granalien Pellets Splitte Die Granalien werden ohne weiteres in geeigneter Form durch den erwähnten Zwangsmischer/Mischteller erzielt.Es ist ohne weiteres möglich,erfindungsgemässe Granalien als Füllmaterial im Strassen-,Deich und Wegeunterbau einzusetzen. Ein kontinuierlicher Kornaufbau gewährleistet eine günstige Verdichtung. Ein Zerplatzen während und nach dem Einbau ist weitgehend ausgeschlossen. Es ist ohne weiteres möglich, die frostunbeständigen Bestandteile unter 10% zu halten. Alternativ können Pellets hergestellt werden. Zu diesem Zwecke werden die Frischgranalien, aus dem Zwangsmischer kommend, einem Pelletierteller zugeführt. Der Grünling wird durch kontinuierliches Hinzufügen eines Gemisches aus Flugaschestaub, Zement, Gips, Xarbidschlamm und Anmachwasser über SprhdUsen in bekannter Weise pelletiert. Je nach Stellung des Mischtellers wird die Grösse der Pellets bestimmt. In bezug auf die Frostbeständigkeit derartiger Pellets sind die Forderungen der DIN 4226 erreichbar. Schliesslich können aus der Flugasche auch Splitte hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird die Mischzeit im Zwangsmischer verlängert, um etwa 40 Sekunden. Dadurch entstehen relativ grosse Granalien, die im übrigen in der oben beschriebenen Weise weiter verarbeitet werden. Bei grösseren Haldenhöhen beschleunigt die in der Halde auftretende Wärme den hydraulischen Abbindeprozess wesentlich und es entsteht ein unverhältnismässig fester Betonstein. Aufgrund der nicht zu vermeidenden Klumpenbildung wird das Material dann vorzugsweise anschliessend einem Backen- oder Kreiselbrecher zugeführt. Das gebrochene Korn kann dann wiederum gesiebt und entsprechend den Körnungen aufbereitet'und in den Einzelfraktionen aufgehaldet werden. Auch bei Splitten lassen sich die Anforderungen für den Beton und für den Einsatz im Strassenbau erfüllen, wobei auch hier die frostunbeständigen Bestandteile auf unter 4% gehalten werden können. Mit der Erfindung bzw. dem erfindungsgemässen Verfahren wird erstmals angegeben, wie Flugasche deponiefähig zu machen ist bzw. wie sie in der Bauindustrie eingesetzt werden kann. Der Aufwand zur Herstellung der erfindungsgemässen Flugasche ist relativ niedrig, vor allem der Energieeinsatz ist klein und beschränkt sich auf die Antriebsenergie. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf der Erfindung zur Herstellung von Flugaschegranalien. Fig. 2 zeigt schematisch die Herstellung von Flugaschepellets. Fig. 3 zeigt schematisch die Herstellung von Flugaschesplitten. Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten naher eingegangen wird, sei vorangestellt, dass jedes der beschriebenen oder gezeigten Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeutung ist. Die Bezugszeichen 1 bis 4 kennzeichnen eine Silogruppe, wobei im Silo 1 Flugasche und in den Silos 2 bis 4 hydraulische Bindemittel enthalten sind. ttber eine Rohstoffwaage 5 werden die Substanzen aus den Silos 1 bis 4 dosiert in einen Mischgranulator 6 eingetragen, der ein Rührwerk und einen Wirbler enthält. In Vorratsbehältern 8 bis 10 werden Zusatzstoffe gelagert, die in die WasserzuftihrunC 7 zum Mischgranulator 6 eingetragen und dadurch bereits vorgemischt werden. Die Frischgranalien aus dem Granulator 6 werden auf ein Förderband 11 ausgetragen und in einer Bepuderungsanlage gleichmässig bepudert. Von der Bepuderungsanlage 12 gelangen die bepuderten Granalien über ein Förderband 13 zu einer Rund*denbeschickungsanlage. Ein Förderband 15 transportiert die gehärteten Granalien von der Halde zu einer Siebanlage 16, in der eine Klassifizierung in Korngrössen zwischen 0 und 32 mm vorgenommen wird. Während des Absiebens kann ein weiteres Bepudern mit Flugaschestaub stattfinden, was hier nicht dargestellt ist. Von der Siebanlage 16 gelangt das abgesiebte Gut über ein Förderband 17 zu einer Halde 18, von wo es mit Hilfe eines Radladers und eines LKWs zur Deponie oder zu einem anderen Lagerort abgefahren werden kann. Bei der Absiebung entstehendes Mehl wird über eine Rückleitung in den Granulator 6 zurückbefördert. Fig. 2 gleicht im wesentlichen Fig. 1, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 2 ist ausserdem ein Pelletierteller lla dargestellt, der dem Granulator 6 nachgeordnet ist. Dem Pelletierteller lla wird, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet, ebenfalls Hasser zueführt. Fig. 3 zeigt wiederum eine ähnliche Anlage. wie Fig. 1. Daher sind wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Da mit der Anlage nach Fig. 3 Splitte hergestellt werden sollen, ist an das Förderband 15 eine Brechanlage 17b angeordnet, welche die relativ grossen und harten Flugaschebrocken zerkleinert. Durch Nutzung der Eigenxänne und Druck innerhalb der Halde wird der Abbinde-Prozess beschleunigt und es entstehen kleinere Brocken, die dann nach einem Brecher-Prozess als Splitt zur Verfügung stehen. Nachstehend wird ein Beispiel für eine Rezeptur, bezogen auf trockene Bindemittel-Zusatzstoffe angegeben: Bereich bevorzugte Zusammensetzungen Flugasche 75 bis 80 Gew.-% 77,5 Gew.-% 77,5 Gew.-% Zement 6,5 n 10 " 8 n 7 II Gipsfüller 5;5 I1 9 " 7 n 7 Karbidschla= 5 " 7 " 6 n 7 Zusatzstoffe 0 " 2,5 n 1.9 " 1,5 " 100,0 Gew.-% 100,0 Gew.-% Anmachwasser je nach Feuchtigkeitsgehalt der Zuschlagstoffe 10 bis 32%. Nachstehend Beispiele für ungünstige Ergebnisse: 1. Schlechte Frostbeständikeit (grundsätzlich bei hohem Kalkanteil) FA 60 % FA 70 % P235 10 % P235 2 % Carbid 20 k Carbid 20 % Gipsfüller 10 * Kalkhydrat 7 ffi keine Zusatzstoffe Schnell Erhärter 1 % 2. Schlechte Festigkeit (grundsätzlich bei hoher Wasserzugabe, also über 30% Anmachwasser) FA 70 % FA 70 % P235 2 % P235 3 % Feinstsand 18 % Carbid 7 % Carbid 10 % Kalkhydrat 10 % Feinstsand 10 %

Claims: A n s Q r u c h e 1. Flugasche in lagerfhiger Form und/oder zur Verwendung als Zuschlagstoff und/oder Füllstoff, insbesondere für die Bau industrie, dadurch gekennzeichnet, dass Flugaschestaub beliebiger Herkunft mit einem Gemisch der hydraulischen Bindemittel Zement, Gips und Xarbidschlamm unter Beimengung von Wasser und ggf. Zusatzstoffen homogen gemischt und in eine körnige Form überführt wird. 2. Flugasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Bindemittel etwa zu gleichen Anteilen zugegeben werden 3. Flugasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass etwa drei Viertel Anteile Flugasche und ein Viertel Anteil hydraulische Bindemittel verwendet werden. 4. Flugasche nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf 100 Gewichtsanteile Flugasche 8 bis 12 Gewichts anteile Zement, 7 bis 11 Gewichtsanteile Gips und 6,5 bis 8,5 Gewichtsanteile Calciumkarbid verwendet werden. 5. Flugasche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekeun zeichnet, dass als Zusatzstoffe ein Härtungsbeschleuniger, ein Verzögerer, ein Porenbildner, ein Pelletierhilfsmittel oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Stoffe verwendet werden. 6. Flugasche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Härtungsbeschleuniger ein Sulfat, als Verzögerer ein Phos phat, als Porenbildner verseiftes Wurzelharz und als Pelle tierhilfsmittel ein Acryl-homo- oder Copolymerisat, das saure Gruppen trägt, verwendet wird. 7. Flugasche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass auf 100% trockene Ausgangsstoffe zwischen 10 und 32% Anmachwasser verwendet wird. 8. Flugasche nach- einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Flugaschekörner mit Flugaschestaub gepudert sind. 9. Flugasche nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Menge Flugaschestaub, die annähernd 8 bis 14% Oberflächenfeuchtig keit bindet. 10. Verfahren zur Herstellung von Flugasche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Flugasche staub und die hydraulischen Bindemittel zunächst vorgemischt werden und erst anschliessend Anmachwasser und ggf. ein oder mehrere-Zusatzstoffe zugefügt werden und das Gemisch in einem Zwangsmischer in granulatartige Form gebracht wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischzeit etwa 30 Sekunden beträgt. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Härtungsbeschleuniger und/oder Porenbildner in flüssiger Form verwendet werden und in den Zulauf des Anmachwassers eingetragen werden. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass das granulatartige Gut annähernd gleichmässig verteilt aus geringer Fallhöhe auf ein Förderband ausge tragen und in einer Puderstation Flugaschestaub über die Breite des Förderbandes ausgeblasen wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das granulatartige Gut gleichmässig verteilt abgelagert wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das granulatartige Gut nach einer Lagerzeit nach Korngrössen gesiebt wird. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch eelcennzeicl:net, dass während des Absiebevorgangs ein Nachpudern mit Flugasche staub erfolgt' 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, dass das frische noch nicht abgebundene granulat artige Gut pelletiert wird. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling durch kontinuierliches Hinzufügen von Flue- aschestaub und Anmachwasser pelletiert wird. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche vor dem Vermischen mit den Bindemitteln und ggf. Zusatzstoffen angefeuchtet wird.

Inventors: BAATJER, KLAUS, Bäätjer, Klaus
Applicants: OTTO A. MULLER GMBH
Application year: 1983
Main classification: C04B18
IPC codes: C04B18, C04B28