DE3939513A1 - Verfahren zur aufbereitung von bohrschlamm - Google Patents

Description

Beim geologischen Tiefbohren werden häufig Bentonitsus­ pensionen als Schmier- und Spülmittel für die Bohrwerkzeuge ein­ gesetzt, und zwar je nach Verwendungszweck als Süßspülungen (mit Süßwasser aufbereitete Bentonitsuspensionen) oder Solespülungen (mit Salzsole aufbereitete Bentonitsuspensionen) und in Extrem­ fällen auch in Form von ölhaltigen Spülungen. Bei dem Bohrvorgang vermischt sich die Spülung mit Boden- und Gesteinsbestandteilen. Durch Sieben und Zentrifugieren der so verunreinigten Spüllösung kann man einen großen Teil der Boden- und Gesteinsbestandteile abtrennen und die so gereinigte Spüllösung beim Bohrvorgang wie­ der einsetzen. Die abgetrennten Boden- und Gesteinsbestandteile bilden den Bohrschlamm. Ihm haftet noch restliche Spüllösung an, die außer dem Bentonit (und ggfs. anderen, aus der Bohrung stam­ menden Tonen) noch chemische Zusätze wie chemische Leime (z. B. Carboxylzellulose), Salzsole oder auch Öle enthalten kann.

Bohrschlämme sind deshalb als Spezialabfall klassifi­ ziert und werden unter Aufsicht der zuständigen oberen Bergbehör­ den nach dem Abfallbeseitigungsgesetz in extra dafür angelegten Deponien (Schlammteichen) entsorgt. Dabei handelt es sich um Erd­ becken, die mit Folie ausgekleidet sind. Nach dem Auffüllen dieser Becken mit Bohrschlamm läßt man die festen Bestandteile sedimentieren und pumpt anschließend die Sole ab, die gesondert entsorgt werden muß. Die Problematik dieser Schlammbecken liegt darin, daß der Bentonit ein stark wasserhaltiges Tonmineral ist, das eine hohe Quell- und Adsorptionsfähigkeit besitzt und seine Feuchtigkeit nur sehr langsam abgibt, so daß die Schlammbecken nicht begehbar sind. Man würde in ihnen wie in einem Moor versin­ ken. Die Bemühung, die Schlammteiche nach längerer Standzeit mit Hilfe von Reisig und Erde zu kultivieren, ist sehr kostspielig und langwierig, da - wie gesagt - der Bentonit seine Feuchtigkeit sehr langsam abgibt. Stark ölhaltige Bohrschlämme werden in Son­ dermülldeponien entsorgt oder in Spezialanlagen verbrannt.

Diese Art der Entsorgung von Bohrschlämmen ist aus umwelttechnologischer Sicht und aus ökonomischen Gründen sehr un­ zulänglich.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat die Aufgabe, die Entsorgung der Bohrschlämme zu verbessern.

Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Bohrschlamm Zement als Bindemittel und ggfs. Wasser und/oder Zuschlagstoffe beigemengt und die so entstandene Betonmischung zur Abbindung gebracht wird.

Der Einsatz von Zement als Bindemittel bei der Aufar­ beitung von Bohrschlämmen (selbst bei salzhaltigen Bohrschlämmen) führt zu einem Beton als nutzfähiges Produkt. Wenn man bedenkt, daß der im Bohrschlamm enthaltene Bentonit viel Feuchtigkeit ge­ bunden hat, die er nur schwer wieder abgibt und u. a. auch noch Zusätze wie Sole enthält, so ist es erstaunlich, daß das Abbinden der Betonmischung zu einem Produkt mit betonüblicher Festigkeit nicht beeinträchtigt wird. Dieser Beton ist auch nicht mehr che­ misch auswaschbar, was besonders überraschend ist, weil Versuchs­ reihen mit dem Ziel, den Bohrschlamm durch Zugabe von gebranntem Kalk (CaO) aufzubereiten, fehlschlugen. Sie führten zu einer festen Erde, die chemisch noch auswaschbar und somit nicht depo­ niefähig war, also immer noch als Spezialabfall entsorgt werden mußte.

Mit der Erfindung ist es also gelungen, aus dem Spezi­ alabfall Bohrschlamm einen neuen Stoff (Beton) herzustellen, der einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden kann.

Dieser Beton kann als Nicht-Konstruktionsbeton überall dort eingesetzt werden, wo Baustoffnormen keine Herstellungsvor­ aussetzungen darstellen oder in Bauschuttdeponien entsorgt wer­ den, wenn keine Nachfrage nach Beton besteht.

Der Bohrschlamm muß nicht mehr in teuren umweltbela­ stenden Schlammteichen entsorgt werden, sondern wird als Aus­ gangsmaterial für Beton verwendet. Selbst ölhaltige Bohrschlämme können eingesetzt werden, wenn ihr Ölgehalt z. B. durch Dampfex­ traktion gesenkt wird.

Man kann durch Variation der Mengenverhältnisse von Bohrschlamm : Zement : Wasser : Zuschlagstoff Einfluß auf die Festig­ keit und Dichte des Endproduktes nehmen. Je nach Höhe des Zement­ anteils erhält man unterschiedlich feste Betone: Ein großer Zementanteil liefert einen festen Beton, ein geringer Zementan­ teil einen weniger festen Beton. Da der Bohrschlamm häufig konti­ nuierlich anfällt, also keine saisonalbedingte Höhe oder Tiefe aufweist, muß er auch ständig aufgearbeitet werden. Die Nachfrage für Beton kann aber saisonbedingt sein. In Zeiten geringer Nach­ frage bietet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglich­ keit an, durch Verringerung des Zementanteils aus dem Bohrschlamm einen "Magerbeton" herzustellen, den man auf einer Bauschuttdepo­ nie, also ohne irgendwelche Auflagen, entsorgen kann.

Für einen deponiefähigen Beton benötigt man 120-200 kg Zement pro Tonne Bohrschlamm.

Nicht-Konstruktionsbetone z. B. für Wegbefestigungen, Stützmauern, Dichtungsschichten oder Beckenauskleidungen an Depo­ nien haben einen Zementanteil von 200-400 kg pro Tonne Bohr­ schlamm. Ein Zementgehalt von 400-600 kg pro Tonne Bohrschlamm führt zu einem brechbaren Material, das z. B. für die Schotter­ herstellung verwendet werden kann.

Besonders feste Produkte, z. B. für eine Straße oder die Hofpflasterung eines Fabrikgeländes, werden durch Ausmagern des Tonanteils im Bohrschlamm erzielt, indem man den Anteil von Zement und Zuschlagstoffen wie Sand, Kies oder Splitt erhöht. Für Beckenauskleidungen oder Dichtungsschichten in Deponien benötigt man ein besonders undurchlässiges, dichtes Material. Dies erhält man durch einen hohen Tonanteil.

Ob der Mischung Wasser zugesetzt werden muß oder nicht, richtet sich nach dem Trockenheitsgrad des Bohrschlamms. Durch die Zugabe von Sand, Kies oder Splitt wird nicht nur die Festig­ keit des Betongemischs bestimmt, sondern auch eine bessere Misch­ barkeit der Einzelkomponenten miteinander gewährleistet.

Die Erfindung bietet also eine besonders kostengünstige und ökologisch sinnvolle Lösung des Problems der Entsorgung von Bohrschlamm.

Die Vermischung der Einzelkomponenten der Erfindung kann auf konventionelle Weise geschehen. Bevorzugt unter Einsatz hoher Mischungsenergie.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben:

Beispiel für die erfindungsgemäße Mischung eines Wegebetons

1000 kg Bohrschlamm mit ca. 300-320 l Feuchtigkeit
995 kg Kies mit der Korngröße 8-16 mm
320 kg Portlandzement 35 F.

Von den ca. 320 l Feuchtigkeit werden 110 l für den Hydrationsprozeß des Zements verbraucht. Die restliche Feuchtig­ keit bleibt im Tonbestandteil gebunden, so daß der Beton an der Oberfläche trocknet, aber im Inneren die Feuchtigkeit behält.

Claims (7)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Bohrschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bohrschlamm Zement zugesetzt und die so entstandene Betonmischung zur Abbindung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrschlamm durch Zugabe von Wasser auf den für die Betonie­ rung erforderlichen Wassergehalt eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Bohrschlamm übliche Zuschlagsstoffe, vorzugsweise Kies, Sand oder Splitt zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß pro Tonne Bohrschlamm 120-600 kg Zement zugesetzt werden.

5. Verwendung des nach Anspruch 1, 2 oder 3 aufgearbeite­ ten Bohrschlamms mit einem Gehalt von 120-200 kg Zement pro Tonne Bohrschlamm als Material für Bauschuttdeponien.

6. Verwendung des nach Anspruch 1, 2 oder 3 aufgearbeite­ ten Bohrschlamms mit einem Gehalt von 200-400 kg Zement pro Tonne Bohrschlamm als Nicht-Konstruktionsbeton.

7. Verwendung des nach Anspruch 1, 2 oder 3 aufgearbeite­ ten Bohrschlamms mit einem Gehalt von 400-600 kg Zement pro Tonne Bohrschlamm zur Herstellung von brechbarem Material, vor­ zugsweise Schotter.