DE3219197C2 - Baumaterial für den untertägigen Bergbau - Google Patents
Baumaterial für den untertägigen BergbauInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur Entsorgung einer auf nassem Wege und auf Kalkbasis arbeitenden Rauchgasentschwefelungsanlage, bei der große Mengen von Kalziumsulfatdihydrat (REA-Gips) als Abfallstoff anfallen, beruht darauf, daß von äußerer Feuchtigkeit, nicht aber von Kristallwasser befreiter REA-Gips mit Zement vermischt bei Wasserzusatz abbindet und auch bei Temperaturen über 43 ° C gute Festigkeitseigenschaften erlangt. Ein Gemisch aus Zement, REA-Gips ggf. mit Zusätzen von Flugasche, dient daher als Baumaterial zur Herstellung von Dämmen und Pfeilern im untertägigen Bergbau, insbesondere zur Herstellung von Streckenbegleitdämmen und Ausbaupfeilern im Steinkohlenbergbau.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Baumaterial für den untertäglgen Bergbau, insbesondere zur Herstellung
von Streckenbegleitdämmen und Ausbaupfeilern, welches als Hauptbestandteile aus auf Kalkbasis betriebenen
Rauchgasentschwefelungsanlagen stammenden Gips, Zement und ggf. Flugasche enthält.
Rauchgasentschwefeiungsanlagen, die auf Kalkbasis betrieben werden, produzieren große Mengen von nassem
Gibs (Calclumsulfat-Dihydrat), der neben dem freien Wasser auch noch Calciumchlorid, Ruß, Flugasche u. a.
als Verunreinigung enthält.
In der DE-OS 31 09 879 Ist ein Verfahren zur Beseitigung und Verwertung von Kraftwerksabfallprodukten, Insbesondere als Flugasche und Gips, beschrieben, bei dem der als Calclumsulfat-Dihydrat anfallende Gips vor der Weiterverwendung getrocknet und zu Halbhydrat umkristallisiert, d. h. von einem zunächst toten zu einem abbindefäh'gen Material umgewandelt wird. Das erhaltene Halbhydrat wird dann In Mischung mit Flugasche und Zement als Dammbau- und/oder Hinterfüll- bzw. Streckenkonsllidlerungsmaterial im untertäglgen Bergbau verwendet.
In der DE-OS 31 09 879 Ist ein Verfahren zur Beseitigung und Verwertung von Kraftwerksabfallprodukten, Insbesondere als Flugasche und Gips, beschrieben, bei dem der als Calclumsulfat-Dihydrat anfallende Gips vor der Weiterverwendung getrocknet und zu Halbhydrat umkristallisiert, d. h. von einem zunächst toten zu einem abbindefäh'gen Material umgewandelt wird. Das erhaltene Halbhydrat wird dann In Mischung mit Flugasche und Zement als Dammbau- und/oder Hinterfüll- bzw. Streckenkonsllidlerungsmaterial im untertäglgen Bergbau verwendet.
Aus der DE-OS 28 33 382 Ist ein Verfahren zur Verwertung von Rauchgasentschwefelungsglps bekannt, bei
dem sich ebenfalls teilweise oder vollständig dehydratlsierter Rauchgasentschwefelungsglps In Mischung mit
dehydratlsiertem Naturgips unter anderem auch als Baumaterial zum Errichten von Mauern und Dämmen Im
untertäglgen Bergbau verwendet werden soll.
Bei der praktischen Anwendung derartiger Mischungen Im Untertageberelch ergeben sich jedoch erhebliche
Schwierigkeiten bei der Verarbeitung. Da die Baustoffe mit Calclumsulfathalbhydrat sehr schnell versteifen und
eine relativ hohe Frühfestigkeit aufweisen, wachsen ständig die Transport- und Austragrohre sowie die entsprechenden
Pumpen und Maschinenaggregate zu. Darüber hinaus lassen sich keine dichten Dämme errichten und
der Rückprall bei der Verarbeitung wird zu groß. Auch führen die bekannten Materlallen zu erheblichen Staubbelästigungen
bei der Verarbeitung.
«ο Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Baumaterial der eingangs genannten Art zu entwickeln, das
sich auch Im Untertageberelch einfach und problemlos verarbeiten läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gips ohne vorherige Umkristallisation als Calciumsulfatdlhydrat
(CaSO4 ■ 2HjO) eingesetzt wird.
Der nasse, verunreinigte Gips (Calclumsulfat-Dihydrat) aus der Rauchgasentschwefelungsanlage wird dabei
« vor der Vermischung mit Zement soweit getrocknet, daß praktisch nur das freie Wasser, nicht aber das Kristallwaser
entfernt wird, wonach das getrocknete Produkt mit Zement und ggf. mit anderen Zuschlagstoffen und
Wasser vermischt wird.
Überraschenderwelse hat sich nämlich gezeigt, daß Gips (Calclumsulfat-Dihydrat) aus Rauchgasentschwefelungsanlagen
mit Zement einen Baustoff bildet, der gute mechanische Eigenschaften aufweist. Dieser quarzarme
Baustoff härtet auch bei Temperaturen oberhalb 42° C aus und eignet sich In vorteilhafter Welse für den Einsatz
Im Bergbau zur Herstellung von Dämmen, zum Verfüllen von Hohlräumen u. ä. Aufgrund der langsamen
Abbindegeschwindigkeit läßt sich der Baustoff äußerst einfach und problemlos verarbeiten. Staubbildung und
Verstopfungen der Transport- und Austragrohre werden vermieden.
Als vorteilhaft hm es sich erwiesen, wenn als Hauptbestandteile etwa 20 bis 80 Gew.-96, vorzugsweise etwa 50
bis 75 Gew.-96, Calciumsulfatdlhydrat, etwa 25 bis 50 Gew.-% Zement und ggf. etwa 20 bis 60
Gew.-% Flugasche zur Anwendung kommen. Insbesondere durch den Flugascheanteil werden hohe Endfestigkelten
sowie eine gute Wasserbeständigkeit erreicht.
Die Mengenanteile von Zement, Gips, Flugasche und Wasser, ggf. noch andere Zusätze, richten sich dabei
nach Art des verwendeten Zementes und dem vorgesehenen Verwendungszweck.
b0 Zweckmäßigerwelse wird das Calciumsulfatdlhydrat ungereinigt bzw. grob vorgereinigt eingesetzt. Insbesondere
das Im Calciumsulfatdihydrat enthaltene Calciumchlorid wirkt sich bei dem erfindungsgemäßen Baumaterial
vorteilhaft auf das Abbindeverhalten und die erreichbaren Festigkeiten aus. Gleichzeitig wird dabei das Calciumchlorid
in einfacher und vorteilhafter Welse entsorgt. Bei einer Umkristallisation des Calclumsulfatdihydrates
zu Halbhydrat oder Anhydrit wäre eine sorgfältige Reinigung des Calclumsulfatdlhydrates unbedingt erfor-
""' derllch. wobei dann das Calciumchlorid seineiselts wieder aus dem Abwasser abgetrennt und entsorgt werden
müßte.
Als (iips für die nachfolgende offenbarte Versuchsserie wurde ein nur grob vorgereinigter Gips aus der
Rtiichgasentschwelelungsanlagc eines Steinkchleknifiwcrkes mit folgender Zusammensetzung verwendet:
| 32 19 197 | |
| Chemische Analyse (Angaben | In Gew.-%) |
| Krislallwasser: | 20.9 |
| CaSO4: | 72,9 |
| CaCO3: | 0,38 |
| CaCl2: | 2,50 |
| CaF2: | 0,32 |
| freies CaO: | 0,001 |
| MgO: | 0,19 |
| Fe2O3: | 0,34 |
| MnO: | 0,001 |
| SlO2: | 0,097 |
| Al2O3 + TlO2: | 0,43 |
| SrSO1: | 0,03 |
| K2O: | 0,02 |
| Na2O: | 0,11 |
| C (Ruß, Kohle): | 0,14 |
Fünf Betspitle mit unterschiedlichen Anteilen von Tonerdeschmelzzement, grob vorgereinigtem Rauchgasentschweielungsgips
und Wasser sind In der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt (Beispiel 1 bis 5):
Beispiel Zusammensetzung des Mörtels
Tonerde- grob vorgereinigter Wasser/
schmelzzement Rauchgas-Ent- FeststofT-Wert
schwefelungsgips
(Gew.-0/.) (Gew.-%)
Festigkeitseigenschaften
nach 24 Stunden Feuchtlagerung
(daN/cm2
Biegezugfestigkeit Druckfestigkeit
| 1 | 60 | 40 | 0,239 |
| 2 | 40 | 60 | 0,243 |
| 3 | 20 | 80 | 0,246 |
| 4 | 10 | 90 | 0,248 |
| 5 | 5 | 95 | 0,249 |
598
332
332
77
21
Durch die Zugabe von Elektrofllterasche zur Mischung aus Gips und Tonerdeschmelzzement können nicht
nur hohe Früh- und EndfestlgkelUn erreicht, sondern auch die Wasserbeständigkeit des Baustoffes vorteilhaft
verbessert werden.
Beispiele von Mischungen mit einem zusätzlichen Anteil an Flugasche (Elektrofllterasche) enthält die
Tabelje 2 (Beispiele 6 bis 10):
| Vct- | Zusammensetzung ."•'ststoffmischung (Gew.-%) Tonerde- Flug schmelz- asche zement |
0 | der grob ge reinigter REA-Gips |
Wasser/ Fest stoff- Wert |
Drucl· nach 100% |
[festigkeit (daN/cm einer Standzeit bei rel. Feuchte von . Tagen 1 3 7 |
67 | 2) ar. 28 |
Längenänderung (%) der feuchtgelagerten Prismen bezogen auf die Länge der 24 Std. alten Prismen nach Tagen 3 7 28 |
3,27 | Wasser beständigkeit |
| 22,2 | 19,45 | 77,80 | 0,246 | 0,25 | 66 65 | 160 | 56 | 1,07 1,89 | 1,02 | ||
| 6 | 22,2 | 38,90 | 58,35 | 0,230 | 19,5 | 100 121. | 266 | 161 | 0,497 0,710 | 0,621 | ungenügend |
| 7 | 22,2 | 58,35 | 39,90 | 0,213 | 62 | 165 219 | 315 | 279 | 0,121 0,208 | 0,205 | ausreichend |
| 8 | 22,2 | 77,60 | 19,45 | 0,198 | 97 | 248 292 | 213 | 342 | 0,011 0,043 | 0,125 | befriedigend |
| 9 | 22,2 | 0 | 0,180 | 147 | 174 174 | 241 | -0,014 -0,011 | gut | |||
| 10 | 58 | sehr gut |
Insbesondere die Beispiele 8 bis 9 zeigen die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften bei gleichen Zementanteilen
In der Feststoffmischung, wenn Gemische aus Gips und Elektrofllterasche verwendet werden.
Eine hinsichtlich Preis und Festlgkeltselgenschaften günstige Feststoffmischung, die zur Entsorgung großer
Mengen an Elekrofllterasche benutzt werden kann, hat folgende Zusammensetzung:
79 Gew.-% Llckrofllterasche
9 Gew.-% REA-Gips
12 Gew.-% Tonerdeschmelzzement
12 Gew.-% Tonerdeschmelzzement
Mit dieser Mischung werden folgende Festigkeitseigenschaften erhalten:
Standzeit
Druckfestigkeit
6h
24 h
28 d
24 h
28 d
50 daN/cm2 100 daN/cm^
200 daN/cm^
Die für die Beispiele verwendete Elektröfilterasche ergab folgende Analysenergebnisse (in Gew.-%):
SiO2:
Al2O3:
Fe2O3:
CaO:
MgO:
MnO:
K,O:
Na2O:
SO3:
P2O5:
H2O:
50,1 30,6 5,7 2,5 3,0 0,11 3,9 0,57 0,63 0,19 2,1 0,5
Verwendet man Portlandzement (z. B. EP 35 F) oder sulfatresistenten Zement (z. B. Sulfadur) anstelle von
Tonerdeschmelzzement oder entsprechenden Kalclumalumlnaten, so werden sehr wasserstabile und quarzarme
Baustoffe erhalten, deren Festigkeitseigenschaften unter anderem bei gleichem Zementanteil durch Variation
des Verhältnisses der Anteile von Flugasche zu Rauchgasentschwefelungsgips gesteuert werden können. Die
Verwendung von sulfatreslstentem Zement ist In der folgenden Tabelle 3 gezeigt:
| Bei spiel |
Zusammensetzung FeststofFm i schung (Gew.-%) sulfat- Flug- resistenter asche Zement 45 FHS |
0 | der grob ge reinigter REA-Gips |
Was ser/ Fest stoff- Wert |
Druckfestigkeit (daN/cm! nach einer Standzeit bei einer ca. rel. Feuchte von . . . Tagen 0,25 0,5 1 3 7 |
142 | n. b. | 207 | 265 | 327 | 100% 28 |
Längenänderung (%) der feuchtgelagerten Prismen bezogen auf die Länge der Proben 24 Std. nach der Herstellung nach . . . Tagen 3 7 28 |
Wasser beständig keit |
| 11 | 54,9 | 11,3 | 45,1 | 0,253 | 44 | 136 | n. b. | 212 | 290 | 362 | 381 | -0,009 -0,009 -0,039 | gut |
| 12 | 54,9 | 22,6 | 33,9 | 0,244 | 34 | 127 | n. b. | 237 | 321 | 397 | 487 | -0,021 -0,008 -0,032 | gut |
| 13 | 54,9 | 33,9 | 22,6 | 0,234 | 20 | 101 | n. b. | 239 | 330 | 412 | 562 | -0,032 -0,007 -0,019 | gut |
| 14 | 54,9 | 45,1 | 11,3 | 0,225 | 14 | weich 43 | 252 | 458 | 584 | 593 | -0,009 -0.004 -0,042 | sehr gut | |
| 15 | 54,9 | 0 | 0 | 0,215 | 30 | 91 | n. b. | n. b. | 800 | -0,012 -0,021 -0,027 | sehr gut | ||
| 16 | 41,1 | 0 | 58,9 | 0,252 | 14 | 38 | n. b. | n. b. | n. b. | n. b. n. b. n. b. | n. b. | ||
| 17 | 27,4 | 0 | 72,6 | 0,252 | 5 | 12 | n. b. | n. b. | n. b. | n. b. n. b. n. b. | n. b. | ||
| 18 | 13,7*) | 0 | 86,3 | 0,251 | 9 | 65 | 130 | 174 | n. b. | n. b. n. b. n. b. | n. b. | ||
| 19 | 54,9 *) | = nicht bestimmt | 45,1 | 0,257 | 290 | 0,054 0,164 0,247 | gut | ||||||
| n. b. | ·) EPZ 35 P | ||||||||||||
Die Zusammensetzung der Baustoffmischung kann durch an sich bekannte Zuschläge, wie z. B. Abbindebeschleuniger,
Abbindeverzögerer, Verflüssiger, Haftverbesserer u. a. modifiziert werden. Ebenso können In an
sich bekannter Weise die Abbindeeigenschaften des Zementanteiles durch Mischungen verschiedener Zementarten
wie Tonerdeschmelzzement, Portland- oder Eisenportlandzement, Sulfathüttenzement u. a. zur Beschleunigung
des Abbindevorganges verändert werden. Ferner können auch die In der Glpslndustiie üblichen Zusätze,
z. B. solche zur Artverbesserung, eingesetzt werden.
Claims (3)
1. Baumaterial für den untertäglgen Bergbau, Insbesondere zur Herstellung von Streckenbegleitdämmen
und Ausbaupfeilern, welches als Hauptbestandteile aus auf Kalkbasis betriebenen Rauchgasentschwefelungsanlagen
stammender Gips, Zement und ggf. Flugasche enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gips ohne vorherige Umkristallisation als Calciumsulfatdlhydrat (CaSO4 2H2O) eingesetzt wird.
2. Baumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptbestandteile etwa 20 bis 80
Gew.-96, vorzugsweise etwa 50 bis 75 Gew.-96, Calciumsulfatdlhydrat, etwa 25 bis 50 Gew.-96 Zement und
ggf. etwa 20 bis 60 Gew.-% Flugasche zur Anwendung kommen.
3. Baumaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumsulfatdihydrat ungereinigt
bzw. nur grob vorgerelnigi eingesetzt wird.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3219197A DE3219197C2 (de) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | Baumaterial für den untertägigen Bergbau |
| FR8308408A FR2527107A1 (fr) | 1982-05-21 | 1983-05-20 | Procede de traitement des dechets ou sous-produits provenant d'installations de disulfuration de gaz effluents et une utilisation comme materiaux de construction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3219197A DE3219197C2 (de) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | Baumaterial für den untertägigen Bergbau |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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-
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