DE19737584C2 - Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im Salinar - Google Patents
Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im SalinarInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im Sali
nar, welcher an der Luft versteift und dessen Endfestigkeit in weiten Grenzen zwischen
kittähnlich-plastisch bis steinartig-fest variiert werden kann.
Es sind eine Reihe von Füll- bzw. Versatzstoffmischungen für die Verfüllung untertägiger
salinarer Grubenhohlräume bekannt. Diese bestehen zumeist aus einem mineralischen
Bindemittel, wie Silikatzement, feinkörnigen, teils puzzolanisch erhärtenden Stoffen, wie
zum Beispiel Aschen oder Flugstäuben, und grobstückigen Zuschlagstoffen, die überwiegend
mineralischen Ursprungs sind. Als Anmischflüssigkeit wird in der Regel Wasser verwen
det. Solche Versatzstoffe sind beispielsweise in der DE 40 00 183 C1 beschrieben.
Auch der Einsatz von Versatzstoffmischungen auf der Basis von Magnesiabindern ist
bekannt. Hierbei erfolgt die Verwertung der bei der bergmännischen Kalisalzgewinnung
als Ablauge anfallenden hoch MgCl2-haltigen Lösung als Anmischflüssigkeit. Derartige
Verfahren werden in der DE 42 35 032 C1, in der DE 195 39 684 A1 und in der
DE 195 29 850 A1 beschrieben.
DE 35 07 625 A1 beschreibt ein Versatzmaterial für den untertägigen Bergbau, der mit
einer Calciumdichloridlösung, die mehr als 5% Calciumchlorid enthält, angemischt wird
und mit Hilfe dessen Rückstände aus Feuerungsanlagen in Grubenhohlräumen entsorgt
werden können.
Der Einsatz CaCl2-haltiger Komponenten als Erstarrungsbeschleuniger für zementge
bundene Systeme findet in geringen Konzentrationen in der Betontechnologie Anwen
dung.
Gemeinsam ist diesen Versatzstoffen, daß diese nur in zugängliche, lufterfüllte Gruben
baue eingebracht werden können, und daß der Flüssigkeitsanteil in diesen Stoff
mischungen, ähnlich wie bei Betonen, nur max. 10 bis 20% beträgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Füllstoff bereitzustellen, der zuverläs
sig an der Luft versteift, der pumpbar ist und der diese Eigenschaften für die technolo
gisch erforderliche Zeitdauer beibehält sowie anschließend an der Luft und unter MgCl2-
/MgSO4-haltigen Salzlösungen dauerhaft einen vorgegebenen Konsistenzgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen
im Salinar gelöst, der 50 bis 85 Gewichtsteile einer Salzlösung und 15 bis 50 Ge
wichtsteile eines mineralischen Bindemittels, ausgewählt aus CaO und Ca(OH)2, umfaßt
und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Salzlösung eine CaCl2-Salzlösung mit einen CaCl2-Gehalt von 250 g/l
oder mehr ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprü
chen angegeben.
Der Füllstoff wurde speziell für Sicherungsmaßnahmen in lufterfüllten salinaren Gruben
hohlräumen entwickelt. Er zeichnet sich besonders durch eine hohe Beständigkeit in
Bereichen mit niedriger Luftfeuchtigkeit aus und ist gegenüber konzentrierten
MgCl2-/MgSO4-haltigen Lösungen, wie zum Beispiel carnallitischen Grubenlaugen, beständig. Der
Füllstoff ist indifferent gegen alle üblicherweise vorkommenden Arten von Salzgesteinen
und unterbindet zuverlässig deren Auflösung durch migrierende MgCl2-/MgSO4-haltige
Fluide.
Durch Variation des Mischungsverhältnisses von Salzlösung und mineralischem Binde
mittel kann die nach Aushärtung an der Luft resultierende Konsistenz des Füllstoffes
dauerhaft in den Grenzen kittähnlich-plastisch bis steinartig-fest variiert werden. Der
Füllstoff kann zum Beispiel für Dammbau-, Stütz- und Abdichtungsmaßnahmen in lufterfüllten
salinaren Grubenbauen, Schächten, Kavernen usw. verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Füllstoff umfaßt 50 bis 85 Gewichtsteile einer CaCl2-Salzlösung
mit einem CaCl2-Gehalt von 250 g/l oder mehr und 15 bis 50 Gewichtsteile eines minera
lischen Bindemittels, ausgewählt aus CaO und Ca(OH)2. Mit diesem Stoffsystem werden
bei Bindemittelanteilen von 15 bis 25 Gewichtsteilen Füllstoffe mit einer kittartig
plastischen Konsistenz erhalten. Durch den Zusatz von 26 bis 35 Gewichtsteilen lassen
sich bevorzugt feste Systeme mit einer noch vorhandenen plastischen Verformbarkeit
realisieren. Bindemittelgehalte < 35 Gewichtsteilen führen zu einer steinartigen Erhär
tung des Systems. Als Bindemittel können vorzugsweise gebrannte und gelöschte Kalke
sowie gebrannte und gelöschte Dolomite eingesetzt werden.
Die verwendeten Bindemittel haben bevorzugt eine Körnung von bis zu 0,1 mm (vor
zugsweise < 0,01 mm) und unterliegen keinen besonderen Reinheitsanforderungen, da
beispielsweise weder Eisen- noch Aluminium-, noch Siliciumverbindungen störend wir
ken.
Der Füllstoff ist im Anmischzustand durch ausgeprägte thixotrope Eigenschaften ge
kennzeichnet. Das schnelle Ansteifen ermöglicht beispielsweise die Verarbeitung als
Spritzmörtel. Eine Verlängerung der Verarbeitungszeit wird durch den Zusatz von Abbin
deverzögerern auf der Basis organischer Leime oder Ca2+-sensitiver polymerer Verbin
dungen, das heißt polymerer Verbindungen, die sich durch eine besonders hohe Affinität zu
den Ca2+-Ionen auszeichnen, erreicht.
Die Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Füllstoffes liegen in der Verfül
lung und Abdichtung gegen Lösungseinwirkung von lufterfüllten Kammern, Strecken,
Rissen und Spalten in Salzformationen ozeanischen Ursprungs und der Durchführung
von Sicherungsmaßnahmen in lufterfüllten Salzgruben durch punktuellen Versatz, wie
zum Beispiel der Stabilisierung der Pfeiler sowie der Sicherung der Firste, und in der Vorbereitung
von Verwahrungsmaßnahmen durch Flutung von Carnallitgruben sowie im Einsatz als
Dammbau- und Versatzstoff in Untertagedeponie (UTD) und in Endlagern für atomare
Abfälle im Salinar.
Zur Modifizierung der Stoffeigenschaften des versteiften Füllstoffes werden dem System
Salzlösung/Bindemittel verschiedene mineralische Komponenten zugesetzt. Durch den
Zusatz von Gesteinsmehlen, wie zum Beispiel Schiefer-, Dolimit-, Anhydrit- oder Kalkmehl, oder
verschiedener Tonmineralien werden die plastischen Eigenschaften und die Bindung der
fluiden Phase verbessert.
Wesentliche Verbesserungen bezüglich der Festigkeitskennwerte werden durch die Ein
bindung inerter körniger Materialien, wie zum Beispiel Steinsalz und körnigen Komponenten der
Natursteinaufbereitung, erzielt.
Es werden Salzlösungen mit einem CaCl2-Gehalt ≧ 250 g/l eingesetzt, die zusätzlich bis
zu 50 g/l MgCl2 enthalten können. Alkalimetallchloride können in einer Menge bis zur
Sättigung in der Salzlösung enthalten sein.
Das Stoffsystem auf der Basis CaCl2-haltiger Lösungen ist aufgrund seiner hohen
Beständigkeit bei geringen Luftfeuchtigkeiten und Temperaturen bis < 40°C insbesonde
re für den Einsatz in Carnallit- und Steinsalzbergwerken geeignet.
Die Erfindung ermöglicht die Verwertung der vielfach als Nebenprodukte industrieller
Prozesse anfallenden CaO/Ca(OH)2- und CaCl2-haltigen Stoffe, wie zum Beispiel flüssige und
staubförmige Reaktionsprodukte und Filterstäube aus der Rauchgasreinigung von
Verbrennungsanlagen sowie Rückstände aus der Sodaproduktion.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
- a) 78 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
22 Gewichtsteile Löschkalk - b) 75 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
15 Gewichtsteile Löschkalk
10 Gewichtsteile Tonmineralien - c) 75 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
25 Gewichtsteile Dolomitkalkhydrat
- a) 70 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l,)
30 Gewichtsteile Löschkalk - b) 73 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l, NaCl gesättigt)
27 Gewichtsteile Löschkalk - c) 65 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l, NaCl gesättigt)
35 Gewichtsteile Dolomitkalkhydrat
- a) 65 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l, NaCl gesättigt)
35 Gewichtsteile Löschkalk - b) 50 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l)
25 Gewichtsteile Löschkalk
25 Gewichtsteile Steinsalz (Körnung: ≦ 6,3 mm) - c) 55 Gewichtsteile CaCl2-Lösung (CaCl2-Gehalt: 430 g/l,)
45 Gewichtsteile Dolomitkalkhydrat
Die in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Mischungen können in Intensivmischern so
wohl im Chargen- als auch im Durchlaufbetrieb dispergiert werden.
Die in einem Verarbeitungszeitraum von 30 bis 180 Minuten pumpfähigen Mischungen
werden vorteilhaft über eine Dickstoffpumpe und eine zum zu verfüllenden Hohlraum
führende Rohrleitung in an sich bekannter Weise verpumpt. Die funktionellen Füllstoffe
zur Hohlraumverfüllung breiten sich in dem zu verfüllenden Bereich selbstnivellierend
aus und nehmen nach ca. 1 bis 2 Stunden nach Ablauf des Verarbeitungszeitraumes die
vorbestimmte Konsistenz an.
Claims (7)
1. Füllstoff zum Auffüllen von Hohlräumen im Salinar, umfassend 50 bis 85 Gewichts
teile einer Salzlösung und 15 bis 50 Gewichtsteile eines mineralischen Bindemittels,
ausgewählt aus CaO und Ca(OH)2, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzlösung
eine CaCl2-Salzlösung mit einem CaCl2-Gehalt von 250 g/l oder mehr ist.
2. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein
mineralisches Bindemittel, ausgewählt aus MgO und Mg(OH)2, enthält.
3. Füllstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Binde
mittel eine Körnung von bis zu 0,1 mm hat.
4. Füllstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel
eine Körnung von weniger als 0,01 mm hat.
5. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die CaCl2-Salzlösung
weiterhin MgCl2 in einer Menge von bis zu 50 g/l enthält.
6. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die CaCl2-Salzlösung
bis zur Sättigung mindestens ein Alkalimetallchlorid enthält.
7. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin organische
Leime und/oder Ca2+-sensitive polymere Verbindungen enthält.
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