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Verfahren zur Aufbereitung von Bentonit
Bentonit wird häufig im Tief- und Bergbau und auch bei Tiefbohrungen verwendet. Bentonitsuspensionen werden beispielsweise im Tief- und Bergbau bei der Schachtabteufung verwendet, um Schachtwände zu sichern, ferner bei der Herstellung von wasserdichten Wänden und Schürzen sowie auch bei der Erzeugung von Erdbeton zur Herstellung von wasserdichten Erdkernen usw. Bentonitsuspensionen dienen auch zur Stützung der Wände eines Bohrloches vor Einbringung der Verrohrung. Im Tiefbau und Bergbau werden die Bentonitsuspensionen hiebei häufig zum Zwecke der Abdichtung injiziert, während in der Tiefbautechnik Bentonit oft als Zusatzmittel zur Spülflüssigkeit verwendet wird.
Die Aufbereitung von Bentonit erfolgte bisher fabriksmässig, wobei zumeist der naturnasse Kalziumbentonit getrocknet und vermahlen wird. Hierauf wird das Aktivierungsmittel, nämlich Alkalisalze, insbesondere Natriumsalze,, dem vermahlenenKalziumbentonit beigemischt und diese Mischung versandfertig verpackt. Das Aktivierungsmittel dient dazu, den Kalziumbentonit in den quellfähigeren Natriumbentonit zu verwandeln.
Es ist jedoch auch bereits bekanntgeworden, rohen Kalziumbentonit aufzuschlämmen, mit Soda zu versetzen und hierauf das Wasser durch eine Trocknung der Substanz wieder zu entfernen. Die getrocknete Substanz wird dann vermahlen, verpackt und abgelagert.
Gemäss einem andern bekannten Verfahren wird grubenfeuchter Kalziumbentonit mit trockener Soda gemischt, hierauf getrocknet und schliesslich vermahlen, verpackt und abgelagert.
Diese bekannten Aufbereitungsarten sind nicht nur hinsichtlich der mit der Trocknung verbundenen Kosten nachteilig, da beim Erhitzen und insbesondere bei einem Überhitzen der Kalziumbentonit einen Teil seines Kristallwassers verliert, wodurch eine Qualitätsverminderung des Bentonits entsteht und die Quellfähigkeit des Bentonits sowie die Thixotropie und Stabilität der aus dieser Mischung bereiteten Suspension verringert wird. Da Bentonit, insbesondere nach Zusatz der Aktivierungsmittel, stark hygroskopisch ist, kann ferner. durch eindringende Feuchtigkeit ein teilwcises Aktivieren des Bentonits bereits vorzeitig während des Transports erfolgen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung des Bentonits und zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass der Kalziumbentonit an der Baustelle unter Vermeidung einer vorangehenden Trocknung nass, gegebenenfalls in naturnassem Zustand, vermahlen und noch nass mit den Alkalisalze, insbesondere Natriumsalzen, aktiviert und verwendet wird. Dadurch wird jegliche Trocknung des Bentonits bzw. der Mischung Bentonit-Alkalisalze vermieden, da ja einerseits der Zusatz der Alkalisalze am Ort der Verwendung der Bentonitsuspension zum nassen, ungetrockneten Beri- tonit erfolgt und anderseits die Vermahlung des nassen Bentonits, ebenfalls ohne Zwischenschaltung einer Trocknung, an der Baustelle erfolgt. Dadurch wird jegliche Qualitätsverminderung des Bentonits, welche bei den bekannten Verfahren durch die Trocknung desselben auftritt, mit Sicherheit vermieden.
Ausserdem wird erreicht, dass die Bentonitsuspension bei ihrer Einbringung an der Verwendungsstelle mit Sicherheit noch ein grösseres Quellvermögen besitzt als die nach den bekannten Verfahren aus fabriksmässig aufbereitetem Bentonit hergestellte Bentonitsuspension, so dass beim Einbringen der Suspension in Hohlräume diese besser ausgefüllt werden. Um diesen Effekt zu vergrössern, kann gemäss der Erfindung der Zusatz der Aktivierungsmittel erst nach dem Einbringen der Bentonitsuspension an der Verwendungsstelle erfolgen. Damit wird die gesamte Quellfähigkeit des Bentonits ausgenutzt, um Hohlräume, in welche diese Bentonitsuspension eingebracht wird, vollständig auszufüllen.
Dies hat beispielsweise Vorteile, wenn
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durch die Bentonitsuspension eine gute Abdichtung erreicht werden soll, da durch die erst an der Verwendungsstelle verstärkt auftretende Quellung bewirkt wird, dass die Bentonitsuspension auch in feine und feinste Spalte tief eindringt. Dies wird dadurch begünstigt, dass nun wasserreiche und somit dünnflüssige Bentonitsuspensionen verwendet werden können, die mit relativ geringen Drücken an die Verwendungsstelle gefördert werden können. Die relativ geringen Förderdrücke bringen hiebei den weiteren Vorteil mit sich, dass Bodenaufwerfungen, wie sie bisher sehr häufig waren, nicht mehr zu befürchten sind, und damit auch bei Arbeiten in verbauten Gebieten, beispielsweise bei Tunnelbauten, erhöhte Sicherheit gegeben ist.
Wenn der Zusatz der Aktivierungsmittel erst nach dem Einbringen der Bentonitsuspension an der Verwendungsstelle erfolgt, dauert es lange, bis die Vermischung der Bentonitsuspension mit dem Aktivierungsmittel vollständig ist und damit auch volles Quellen des Bentonits eintritt. Es ist daher von Vorteil, wenn gemäss der Erfindung das Aktivierungsmittel der Bentonitsuspension während des Einbringens in die Verwendungsstelle zugeführt wird, da dann eine gute Vermischung des Aktivierungsmittels mit der Bentonitsuspension bereits in kurzer Zeit gewährleistet wird.
Eine solche Beimischung des Aktivierungsmittels zur Bentonitsuspension während des Einbringens kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bentonitsuspension durch eine Düse eingespritzt wird, wobei das Aktivierungsmittel der Bentonitsuspension in der Düse oder vor oder hinter der Düse zugesetzt wird.
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den Natriumbentonits, der wesentlich bessere thixotrope Eigenschaften, in Suspension eine höhere Stabi- lität und eine grössere Quellfähigkeit besitzt als Kalziumbentonit, in der Verwendungsstelle ablaufen zu lassen.
Wenn die Bentonitsuspension mit Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Beton, Kies od. dgl., vermischt werden soll, so kann gemäss der Erfindung die Vermischung mit diesen Zuschlagstoffen nach dem Nass- vermahlen, jedoch vor der Zugabe des Aktivierungsmittels, erfolgen.
Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren an Hand von Ausführungsbeispielen näher er- läutert : Beispiel l : Grubenfeuchter Kalziumbentonit wird an der Baustelle in einem Kollergang unter all- mählicher Zugabe von Wasser in einer Menge von 0,3 bis 0,5 l/kg Bentonit nassvermahlen, bis eine Fein- heit der Bentonitteilchen von 1000/0 kleiner als 0,2 mm, 991o kleiner als 0, 15 mm und 901o kleiner als 0, 09 mm erreicht ist.
Anschliessend erfolgt unter Vermeidung einer Trocknung die Aktivierung der erhal- tenen Bentonitsuspension durch Zugabe einer solchen Menge an 5-10% figer Sodalösung zur Suspension, dass die Sodamenge, bezogen auf die eingesetzte Menge an Bentonit, 5-8% beträgt. Gleichzeitig mit der Zu- gabe der Aktivierungsmittel oder nachher kann die zur Bereitung einer verwendungsfertigen Bentonitsus- pension erforderliche Menge Wasser zugegeben werden.
Es kann durch Zugabe von Wasser beispielsweise eine Suspension von f11/0 Bentonit in Wasser hergestellt werden, die 0, eo Soda, bezogen auf die Suspensionsmenge, enthält. Eine solche Suspension ist sehr dünn- flüssig und kann ohne nennenswerte Verdickung durch Quellung, für welche Quellung etwa 1-3 h je nach
Konzentration der Suspension, der Temperatur derselben und dem PH-Wert derselben erforderlich sind, mit geringen Förderdrücken an die Verwendungsstelle gebracht werden, in welcher der grösste Teil der
Quellung abläuft. Die an der Verwendungsstelle anlangende und noch stark quellfähige Bentonitsuspension ist in der Lage, vorhandene Hohlräume vollständig auszufüllen.
Beispiel 2 : Eine 10% igue Suspension von Kalziumbentonit wird durch ein Injizierrohr unter einem
Druck von 3 atü an die Verwendungsstelle gefördert. Nach Einbringen der erforderlichen Menge an Kal- ziumbentonitsuspension wird durch dasselbeInjizierrohr eine solche Menge an Sodalösung eingepresst, dass i rechnerisch sich insgesamt eine Suspension an aktiviertem Bentonit der im Beispiel 1 angegebenen Zu- sammensetzung von o Bentonit und 5% Soda, bezogen auf Bentonit, ergibt. Nach dem Einbringen der
Aktivierungslösung wird der Druck 24 h gehalten.
Im Laufe dieser Zeit findet eine ausreichende Vermi- schung der Kalziumbentonitsuspension und der Sodalösung durch Diffusion statt, so dass, wie durch einen
Druckanstieg gegen Ende der angegebenen Zeit angedeutet wird, die Hohlräume an der Verwendungsstelle 'vollständig ausgefüllt sind.
Beispiel 3 : Durch zwei unmittelbar nebeneinander liegende Injizierrohre mit unmittelbar neben- einander liegenden Austrittsöffnungen wird einerseits eine Kalziumbentonitsuspension und anderseits eine
Sodalösung an die Verwendungsstelle gefördert, wobei das Mengenverhältnis der Kalziumbentonitsus- pension und der Sodalösung so gewählt wird, dass sich rechnerisch eine aktivierte Suspension der im Beii spiel 1 angegebenen Zusammensetzung, nämlich mit einem Gehalt von Wo Bentonit und 5% Soda, be- zogen auf Bentonit, ergibt. Der Förderdruck beträgt 5 atü. Nach leichtem Druckanstieg wird die Förderung
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abgeschaltet und der Druck 3 h aufrecht erhalten.
Nach Ablauf dieser Zeit ist der Quellvorgang der aktivierten Suspension abgeschlossen, wie durch weiteren leichten Druckanstieg festgestellt werden kann.
Dieser Druckanstieg ist weiters ein Zeichen dafür, dass alle auszufüllenden Hohlräume ausgefüllt worden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufbereitung von Bentonit zu stark quellfähigem Bentonitsuspensionen, wobei Kalziumbentonit mit Alkalisalze, insbesondere Natriumsalzen, aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalziumbentonit an der Baustelle unter Vermeidung einer vorangehenden Trocknung nass, gegebenenfalls in naturnassem Zustand, vermahlen und noch nass mit den Alkalisalze, insbesondere Natriumsalzen, aktiviert und verwendet wird.