DE1771406A1 - Verfahren zur Verwertung von Verbrennungsrueckstaenden aus Dampferzeugungsanlagen,insbesondere zur Herstellung von Baustoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verwertung von VerbrennungsrückgtkAdb;? V aus Dampferzeugungsanlageng insbesondere zur Herstellung von Baustoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Verbrennungsrüokst ändeng insbesondere Elektrof ilterascheng aus Dampferzeugungsanlagen. Unter Verwendung von Zuschlagstoffen werden Baustoffe, Verfüllmassen und Zuschlagstoffpellets hergestellt oder damit Erdstoffe verfestigt (Bodenstabilisat ion).
• Aschen können in Abhängigkeit von ihren Entstehungsbedingungen sowie von der Art und Qualität ihrer Ausgangsbrennstoffe hydraulischeng latenthydraulischen oder puzzolanisehen Charakter aufweisen. Sie stellen demzufolge Mörtelstoffe dar, die bereits beim Anmachen mit Wasser ähnlich dem Portlandzement erhärten bzw. bei denen sich der Erhärtungsprozeß bei Anwesenheit eines oder mehrerer Zusatzstoffe vollzieht. Aschen mit einem Gehalt an Ca0 über 8 % in Form von freiem und an Silikate und Aluminate gebundenem Kalk zeigen nach Anmachen mit Wasser ein mehr oder weniger starkes Erhärtunäsvermögen. Daß die zuletzt genannten Aschen im Anfallzustand als Bindemittelkomponente zur Herstellung von Mauer- und Putzmörtel, betonartigen Erzeugnissen sowie zur Durchführung von Bodenstabilisationen eingesetzt werden können, ist bekannt. Dies gilt auch für Betonzuschlagstoffe, die durch Granulieren solcher Aschen, z. B. auf Drehtellern, mit nachfolgender Eigenerhärtung der Granalien bei normaler Temperatur erhalten werden. Einer derartigen Verwendung von Aschen im Anfallzustand haften jedoch bekanntermaßen zahlreiche Mängel ans die immer wieder zu Rückschlägen bei der Verwertung des in größtem Umfang zur Verfügung stehenden Industrieanfallstoffs Elektrofilterasche führten. Diese Schwierigkeiten werden durch die von Anfallstelle zu Anfallstelle und auch in Abhängigkeit von der Zeit oft stark wechselnden chemiseh-mineralogisehen, physikalischen und demzufolge auch bindemittelteohnischen Eigenschaften der Aschen bedingt. Der unterschiedliche Mineralbestand der eingesetzten Brennstoffe und die keineswegs gleichbleibenden Entstehungsbedingungen der Aschen in der Feuerung (EinfluB von Temperatur, Atmosphäreg Abkühlungsgeschwindigkeit USW.) verursachen diese Schwankungen. So ist bekannt, dafl sich Filteraschen selbst annähernd gleicher analytischer Zusammensetzung aus einem bestimmten Dampferzeuger hinsichtlich der Eigenschaft des selbständigen Abbindens mit Wasser von Tag zu Tag wesentlich ändern können. Unter Verwendung von Flugaschen hergestellte Baumaterialien sowie stabilisierte Böden können zu Treib- und Zerfallserscheinungen neigen und sind Wasser gegenüber oftmals unzureichend beständig. Bei der Herstellung von Bauelementen treten infolge zu geringer Frühfestigkeit ökonomisch nicht vertretbare Entschalungszeiten auf. Die Abbindezeiten der Asohebinder und die mit letzteren erreichbaren Festigkeitswerte schwanken aus den dargelegten Gründen in weiten Grenzen. Für die Filteraschen eines mit Rohbraunkohle gefeuerten Kraftwerkes wurde z. B. der Erstarrungsbeginn in den Grenzen 5 bis 170 min nach dem Anrühren und die 28-Tage-Druckfestigkeit zu 13 bis 129 kp/em2 bestimmt. Es hat nicht an Versuchen gefehltg die dargelegten Nachteile der Aschen durch physikalische oder chemische Maßnahmen abzuschwächen und nach Möglichkeit zu beseitigen. Es ist bekannt, den Gebrauchswert der Aschen durch Mahlen, Homogenisieren größerer Mengen oder durch Auswahl besonders geeigneter Chargen aus dem Gesamtanfall zu steigern. Ferner werden den Aschen bekannte Bindemittel,.latent -hydraulische und inerte Stoffe zur Stabilisierung ihrer Eigenschaften zugemischt oder zugemahlen (Mischbindemittel). Auch wurde zur Verbesserung der bindemitteltechnischen Eigenschaften der Aschen selbst oder ihrer Mischungen ein Zusatz von KOH9 NaOH9 Ba09 Na 2C 039 Na2S049 H2S 039 HC1t Aluminiumpulver, NaHC 0, A1 2(S04)3 oder auch C8C12 (1 bis 4 96) zum Bindemittel oder Anmaohwasser vorgeschlagen. Durch den Einsatz derartiger Chemikalien sollten die angeführten Nachteile der Aschen (stark sehrankende bindemitteltechnische Eigenschaften) beseitigt und damit ihr Einsatz in der Baupraxis ermöglicht werden. Es zeigte sich jedoch, daß ein bestimmter Zusatz nur bei der Asche für die er empirisch erprobt worden warg in gewünschter Richtung wirkte. Es gelang nicht, das Bindemittelverhalten der Aschebinder durch die genannten Chemikalien entscheidend zu vergleichmäßigen und zu verbessern. Zu einer anhaltenden Verwendung von Aschebindern in der Baupraxis kam es daher nicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dargelegten Mängel beim Einsatz von Kohlen- und Ölschieferaschen im Anfallzustand als Bindemittel bei der Herstellung von Baustoffeng Mörtelni Verfüllmassen und bei der Bodenstabilisation zu vermeiden; insbesondere sollen geregeltes Abbinden, Raum-, Wasser- und Frostbeständigkeit, Frühhochfestigkeit und im Vergleich zum Stand der Technik absolut gesteigerte Druck- und Biegezugfestigkeit der aus Aschen hergestellten Materialien erzielt werden. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, daß sich die erheblichen Eigenschaftsschwankungen der Aschen nicht mehr in solchem Umfang auf die Güte der erzeugten Materialien auswirken, daß deren Qualität in Frage gestellt wird. 'Schwankungen der Abbindezeit und Festigkeit müssen daher erheblich eingeschränkt werden.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daB Aschen verwendet werdeng deren mittlerer Gehalt an freiem Ca0 mindestens 3 und höchstens 15 % beträgt, wobei das Gewichtsverhältnis von hydrolysierbaremg d. h. an hydrolysierbare Silikate und Aluminate gebundenem Ca0 zu freiem 0a0 in den Grenzen von 195 bis 6 liegt.
• Die Aschen bestimmter Dampferzeugungsanlagen liegen über lange Zeiträume in den angegebenen Schwankungsbereichen andere lassen sich durch Zusatz von gemahlenem Branntkalk oder beim Abbindeprozeß bekannte CaO-Mengen aufnehmenden Stoffen entsprechender Feinheit, wie z. B. Aschen anderen Typst oder hydrolysierbares Cao enthaltenden Substanzen auf den angegebenen qualltätsbereioh einstellen.
• Aschen oder korrigierte Aschen mit geforderter Qualität lassen sich als Bindemittel einsetzen! wenn im Inmaohwasser auf 1 kg Asche 10 bis 100 g, vorzugsweise 30 bis 50 g U9C12 oder Mischungen dieser beiden Salze enthalten sind. Aus ökonomischen Gründen werden hierfür vorzugsweise Ablaugen der Kali-- und Soda-Industrie eingesetzt. Es lassen sich auch Aschebinder herste.lleng die wie bekann- te Bindemittel behandelt und verarbeitet werden können.
• In diesem Fall sind den Aschen im Anfallzustand oder den korrigierten Aschen MgC12 und/oder CaC12 in angegebener Menge zuzumischen oder zuzumahlen. Die Verarbeitung der- artiger MgC12/C&C12 enthaltender Asohebinder erfolgt mit Wasser wie bei bekannten Bindemitteln. Die erf indungsgemäß ausgewählten und verarbeiteten Aschen eignen sich insbesondere zur Erzeugung von leicht-! schwer-und holzbetonartigen Baustoffen! steinholzartigen Massen und Wärmedämmstoffen. Hierbei kommen bekannte anorganische bzw. organische Zuschlagstoffe zum Einsatz, auch nicht selbst mit Wasser abbindende Aschen und Schlacken aus Dampf- erzeugungsanlagen. Diese Aschen können weiterhin zur Her- stellung von Verfüllmassen und Betonzuschlagstoffen sowie bei der Stabilisation von Erdstoffen zur Anwendung gelangen. Im allgemeinen werden die Aschen in natürlicher Feinheit angewendet. Der Erstarrungsbeginn der wie dargelegt verarbeiteten Aschen liegt zwischen 30 und 70 mini das Erstarrungsende zwischen 60 und 130 min. Dabei werden Druckfestigkeiten naoh 1 Tag im Mittel von 180 kp/cm2 (ohne ggC12/C&C12-Zueatz nur 9 kp/om )t nach 28 Tagen im .Mittel von 320 kp/om (ohne MgC12/CaC12-Zusatz 200 kp/em2) erzielt. Die sich in Mischung mit Prüfsand II im Verhältnis 3 Teile (1 Teil) Aschebinder zu 1 Teil (3 Teile) Sand ergebenden Druckfestigkeiten liegen tgx 1 Mttel bei 100 kp/cm2 (40 kp/om2) und nach 28 f#gep .im Mittel bei 300 kp/cm2 (220 kp/om2). Die unter , iye:rlgendung von MEC12 bzw. CaC12 oder deren Mischungen (bg,, Endlaugen)s Aschen der genannten Qualität und Zugphlagstoffen hergestellten Erzeugnisse sind raumbestän-44, ihre Wasser- und Frostbeständigkeit tritt 2 bis 5 fege nach ihrer Herstellung ein. Durch die Erfindung v.rd eine technisoh-ökonomisch vorteilhafte Verwertung von Industriean±allstoffen in großem Umfang ermöglicht. Die Erfindung soll nachstehend durch Ausführungsbeispiele erläutert werden. @sftihrun@@@eis@aiel 1 Aeehebet an a einem Zwangsmischer wurden 75 kg Braunkohlenf ilterasche (8iebrüokstand auf dem 0,09 mm-Sieb 13,36 %) der chemisohen Zusammensetzung: SiQ2 - 25913 Gev. % ; Fe203 - 8994 ; A1203 - 16931 ; (a0 - 33s48 % ; Mg0 - 6,94 ; S03 - 7t77 96 ; Ca0 (frei) 8.42 % ; 0a0 (hydrolysierbar) - 23.80 % ; 25 kg Kiessand (57s46 % Feinsands 29982 96 Grobsands 12972 9b giee) und 30 1 verdünnte Kaliendlauge der Dichte 1908 g/om2 (das entspricht einer Zugabe von 40 g N8012 pro Kilogramm Asche) gemisch4 in Formen gefüllt und mit einem Vibrator verdichtet. Die Formen wurden nach 24 h eptsehalt und nach 1t 39 7 und 28 Tagen Lagerung auf Druck- und Biegezugfestigkeit geprüft:

  1 Tag, 3 Tage 7 Tage 28 Tage

  Druckfestigkeit in kp/cm2 108 148 202 267

  Biegezugfestigkeit in kp/cm2 18 28 41 49

  Die Bauelemente sind raumbeständig und nach einer Lagerseit von 5 Tagen nasser- und frostbeständig. Die Anmaohflüssigkeit der Dichte 1908 g/om3 wurde durch Verdünnen einer technischen Ablauge (Dichte j032 0/0m3 in g/1 MgO 16291; C80 3g,1; K20 598; Ng20 5 9; 8t0 26#Z C17 27395) hergestellt. Ausführungsbeispiel 2 Asche-Holzbeton In einem Zwangsmischer wurden 80 kg Brau«akohlenfitterasohe der im Beispiel 1 genannten Qualität! 20 kg späne (1 Tag vor Mischen des Betonsemit 2(' 1 Nal1epd1au0e der Dichte 1908 g/em3 angefeuchtet) und 33 1 Kaliendlauge der Dichte 1908 g/om3 (das entspricht einer Zugabe von 70 g MgC12 pro Kilogramm Asche) gemischt, in Formen Soge- ben und durch Stampfen verdichtet. Die Formen wurden mit feuchten Tüchern abgedeckt und nach 24 h entsehalt. Nach einer Lagerzeit von 28 Tagen wiesen dis Formkörper eine Rohdichte von 1300 kg/m3t eine Druckfestigkeit von 150 kp/om2 und eine Biegezugfestigkeit von 80 kp/om2 auf. Ausführungsbeispiel 3 Asehebinder In einer Kugelmühle wurden gemeinsam 100 kg Braunkohleaf ilterasche der im Beispiel 1 genannten Qualität und 4#0 kg Magnesiumehlorid (technisch) kurzzeitig vermahlen. Das Mahlprodukt wurde in Plastesäcken abgefüllt. In einem Zwangsmischer wur- den 75 kg dieses Bindemittels mit 25 kg Prüfsand II und 30 1 Wasser gemischt, in Formen gefüllt und mit einem Vibrator verdichtet. Die Formen wurden mit feuchten Tüchern abgedeckt. Die Formkörper wurden nach 24 h entschalt und nach 19 39 7 und 28 Tagen Lagerung auf Druck- und Biegeaugfestigkeit geprüft.

  1 Tag 3 Tage 7 Tage 28 Tage

  Druckfestigkeit in kp/cm2 114 165 254 322

  Biegezugfestigkeit.in kp/om2 54 71 85 97

  Die Bauelemente sind raumbeständig und nach einer Lagerzeit von 5 Tagen Wasser- und frostbeständig.

Claims (3)

1. Fatentans rp ttche 1. Verfahren zur Verwertung von Verbrennungsrückständen, Insbesondere Elektrofilterascheng aus Dampferzeugungsanlagen als Bindemittel vorzugsweise zur Herstellung von Baustoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugaschen zusammen mit rAgC12- bzw. CaC12 haltigen Ablaugen der Industrie oder den daraus hergestellten Salzen verarbeitet werden, wobei die Flugaschen einen mittleren Gehalt an freiem Ca0 von 3 - 15 °% und ein Gewichtsverhältnis von hydrolysierbarem Ca0 zu freiem Ca0 von 1,5 bis 6 aufweisen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugaschen durch Zusatz von gemahlenem Branntkalk oder beim Abbindeprozeß Ca0 aufnehmende Stoffex sowie durch Aschen anderen Typs oder hydrolysierbares Ca0 enthaltende Substanzen auf den angegebenen Qualitätsbereioh eingestellt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 29 dadurch gekennzeichnet, daß auf 1 kg Flugasche 10 bis 100 gy vorzugsweise 30 bis 50 g M9C12 oder CaC12 oder Mischungen beider Salze eingesetzt werden. 4.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Flugaschen im Anfallzustand bzw. den nach Anspruch 2 korrigierten Aschen vor ihrer Verarbeitung lbSC12 und/oder C aC12 zugemischt oder zugemahlen wird und die Flugaschen in derartig aufbereiteter Form als fertiges Bindemittel mit Wasser zur Verarbeitung gelangen.