AT317072B

AT317072B - Verfahren zum Herstellen eines Zuschlagstoffes für Beton oder Mörtel unter Verwendung von Abfallstoffen

Info

Publication number: AT317072B
Application number: AT277272A
Authority: AT
Original assignee: Thermocrete Baupatente Verwert
Priority date: 1972-03-30
Filing date: 1972-03-30
Publication date: 1974-08-12

Description

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gegebenenfalls unter Zugabe von Schmelzhilfen, wie Kalk, oder von andern, zur Einstellung der gewünschten Schlackenzusammensetzung dienenden Zusatzmaterialien, wie Quarzsand, Eisenoxydabfälle od.dgl. aufge- schmolzen werden.

Die Beseitigung des in Siedlungsballungsräumen in immer grösser werdenden Mengen anfallenden Mülls ist ein Problem von ständig zunehmender Bedeutung. Es ist heute vielfach kein zur Ablagerung von Müll geeigneter
Raum vorhanden. Auch die Müllablagerung im Meer wird bald nicht mehr möglich sein, da die Verschmutzung des Meerwassers schon heute ein gefährliches Ausmass erreicht hat. Aus diesen Gründen und da die Zerstörung der Landschaft und die Verschmutzung des Grundwassers durch Müllablagerungen nicht mehr länger in Kauf ge- nommen werden können, werden in zunehmendem Masse Müllverbrennungsanlagen errichtet.

Es ist in diesem Zusammenhang vorgeschlagen worden, die Rückstände aus der Verbrennung des Mülls, die sogenannte Müllschlacke bzw. Müllasche, ohne weitere Aufbereitung als Baustoff, vor allem als Zusatz zu Beton, zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese unaufbereitete Müllschlacke als Betonzusatz praktisch unbrauchbar ist, da sie viele unverbrannte Bestandteile, wie Schwefel und Chlor, enthält, welche im fertigen Beton zu Ausblühungen führen. Ausserdem können in der Asche weitere betonschädliche Bestandteile wie z. B. Flaschenglas enthalten sein, die zu einer ungleichmässigen Zusammensetzung und zu einer Ver- ringerung der Festigkeit des Betons führen.

Es ist weiters bekannt, die Müllschlacke zu zerkleinern und mit Staubkohle gemischt zu sintern. Für das
Sintern werden dabei sehr grosse Mengen an Staubkohle benötigt. Das anfallende Sintermaterial, das an- schliessend gebrochen wird, weist eine grobporige Oberfläche, verschiedenste Kornformen, eine uneinheitliche chemische Zusammensetzung und betonschädliche Bestandteile, wie Glasbruch, auf, so dass es nur zum Her- stellen von solchem Beton brauchbar ist, an den keine hohen Anforderungen gestellt werden. Durch das Sintern ist auch kein vollständiges Vermischen der Bestandteile möglich, so dass die Festigkeit und die Wärmedäm- mungseigenschaften des Sinters häufig zu wünschen übrig lassen.

Schliesslich ist es auch bekannt, die Rückstände aus Industriemüllverbrennungsanlagen einzuschmelzen. Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Schmelz- bzw. Flammkammeröfen vorgeschlagen worden, mit denen eine ablagerungsfähige Schmelzschlacke erzeugt wird. Für das Aufschmelzen der Rückstände werden dabei grosse Mengen an Zusatzbrennstoff benötigt. Die Schmelzschlacke, die zumeist in Form von Bruchstücken vor- liegt, wird sodann unaufbereitet abgelagert oder als Füllstoff für den Wegebau verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Verwertung von Abfall- stoffen zu schaffen, bei dem der Verbrauch an Zusatzbrennstoff gering ist und der Aufwand für den Zusatzbrenn- stoff durch die Gewinnung des Zuschlagstoffes für Baumaterial zumindest weitgehend kompensiert wird.

Dies wird gemäss der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die leichtflüssige Schmelze, beispielsweise durch Rotationsbewegung, durchgemischt bzw. umgewälzt und sodann abgeschreckt wird, wobei glasige Granulate entstehen, die durch Brechen, z. B. in einer Walzmühle, derart zerkleinert werden, dass das gebrochene Granulat eine maximale Korngrösse von 3 bis 7 mm aufweist und der
Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse unter 0, 06 mm 3 bis 25 Gew. -0/0, vorzugsweise 5 Gel.-%, der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse unter 0, 2 mm 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 15 Gew.-%, und der
Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse von 0, 2 bis 1 mm 30 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 40 Gew.-%, be- trägt.

Auf diese Weise wird ein Material mit homogenem Gefüge und mit gleichmässigen chemischen sowie phy- sikalischen Eigenschaften gewonnen, das als Zuschlagstoff für Beton und Mörtel verwendbar ist. Durch das Ab-
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wodurch sich ausgezeichnete Wärmedämmungseigenschaften ergeben. Dieses Material ist in Verbindung mit den verschiedensten Bindemitteln auch zum Herstellen von tragenden Bauteilen, oder für den Strassenbau, verwendbar. Die betonschädlichen Bestandteile des Mülls wie Chlor, Schwefel und Glasbruch, werden durch das Aufschmelzen entfernt bzw. unschädlich gemacht. Durch die glasige Erstarrung löst sich gegebenenfalls im Müll enthaltenes Metall von der Schlacke ab und kann nötigenfalls, beispielsweise durch Magnetscheidung, abgetrennt werden.

Der - nur in geringer Menge notwendige-Zusatzbrennstoff kann den Abfallstoffen in Form von Kohle zugegeben werden. In der Verbrennungszone können ein oder mehrere Gas- oder Ölbrenner angeordnet werden, die der Zündung des gegebenenfalls mit Kohle gemischten Mülls dienen und während des Dauerbetriebes abgeschaltet oder nötigenfalls mit kleiner Flamme betrieben werden. Es genügt, wenn Verbrennungstemperaturen im Bereich des Schmelzpunktes von beispielsweise etwa 12000C erreicht werden, bei denen die Schlacke nicht schmelzflüssig aber durchgehend teigig ist.

Zum Einstellen der gewünschten Schlackenzusammensetzung und zum Herabsetzen der Schlackenschmelztemperatur können dem Abfallstoff vor dem Verbrennungsvorgang Zuschlagstoffe, wie z. B. Quarzsand, Kalk oder Eisenoxydabfälle, zugegeben werden. Dadurch kann die jahreszeitlich stark schwankende Müllzusammen-

setzung ausgeglichen und ein Produkt gleichmässiger Qualität hergestellt werden.

Das Abschrecken kann in bekannter Weise durch Eingiessen bzw. Einlaufenlassen der schmelzflüssigen
Schlacke bzw. durch Einbringen der teigigen Schlacke in ein Wasserbad durchgeführt werden. Das so gewonnene
Granulat kann wie es anfällt oder nach Brechen und Klassieren als Zuschlagstoff verwendet werden. Durch das i Brechen mit beispielsweise einer Walzen-, Hammer- oder Rohrmühle wird ein glasiger Sand mit hoher Druck-
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dämmungseigenschaften des daraus hergestellten Baumaterials.

Das Abschrecken kann auch durch Schäumen der schmelzflüssigen Schlacke mittels Wassereinspritzung durchgeführt und derart Schlackenbims hergestellt werden. Dieses Material stellt - wie es anfällt oder ge-
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beton sehr wertvoll ist. Im Fall der Herstellung von Schlackenbims kann die Schäumbarkeit der Schlacke durch Schlackenzusätze bzw. durch Beigabe von Sulfitablauge zum Schäumwasser verbessert werden.

Zum Einschmelzen der Abfallstoffe wird zweckmässigerweise ein Drehrohrofen vorgesehen, an dessen Austragsseite ein Brenner angeordnet ist, wobei unterhalb der Austragsöffnung ein Wasserbad zum Abschrecken der Schlacke vorgesehen ist, dem gegebenenfalls eine Zerkleinerungseinrichtung für das Granulat nachgeschaltet ist. Durch die-an sich bekannte - Verwendung des Drehrohrofens für die Verbrennung der Abfallstoffe kann der ausgezeichnete thermische Wirkungsgrad dieses Aggregats genutzt werden, d. h. eine gewisse Menge an Ver-
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wendet, so dass nur mehr wenig Abwärme anfällt. Der Aufwand für den Abhitzekessel und der Verbrauch an
Zusatzbrennstoff sind dementsprechend gering.

Bei kleinen Anlagen kann-wenn die Verbrennungswärme der
Abgase zum Vorwärmen der Abfälle (beispielsweise auch im Aufgabebunker) optimal genutzt wird-auf den Abhitzekessel verzichtet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt.

In der Zeichnung ist bei --1-- eine von oben beschickbare Müllbunkeranlage und bei --2-- eine Müllaufgabeeinrichtung angedeutet. Mit --3-- ist ein Drehrohrofen, mit --4-- eine Schlackengranuliereinrichtung und mit --5-- ein Walzenbrecher zum Zerkleinern des Granulats bezeichnet.

Die Müllaufgabeeinrichtung --2-- besteht aus einem Zufuhrtunnel--6--, der mit einem Raupenförderer - zur Müllbeförderung ausgestattet ist, und aus einem Zufuhrtrichter --8--, der sowohl an den Tunnel - als auch an das Eingangsende des Drehrohrofens --3-- dichtend angeschlossen ist. Der Drehrohrofen der mit Schamottesteinen und in der am meisten beanspruchten Zone mit Magnesitsteinen feuerfest ausgekleidet ist, ist bei --9, 10 und 11-- drehbar gelagert und bei--12-- durch einen Elektromotor über einen Stirnradantrieb angetrieben. Am Ausgangsende des Drehrohrofens, an dem die flüssige Schlacke ausläuft, ist ein regelbarer Ölbrenner --13-- angeordnet, der die zum Beginn der Verbrennung nötige Zündungswärme und die zum Aufschmelzen der Schlacke bzw.

Asche benötigte Zusatzwarme liefert. Das austragsseitige Ende des Drehrohrofens --3-- ist durch einen feststehenden Deckel verschlossen, der mit nicht dargestellten Öffnungen regelbarer Grösse zur Zufuhr von zweckmässig vorgewärmter Verbrennungsluft für die Müllverbrennung versehen ist, die durch die Injektorwirkung des Brenners --13-- angesaugt wird. Der Deckel weist ausserdem ein mit - angedeutetes Abstichloch für die flüssige Schlacke auf.

Unterhalb des austragsseitigen Endes des Drehrohrofens --3-- ist die Schlackengranuliereinrichtung--4-angeordnet, die aus einem Wasserbad --15-- und einer als Plattenband ausgebildeten Fördereinrichtung --16-besteht. Unterhalb des Austragsendes dieser Fördereinrichtung ist der Walzenbrecher-5-angeordnet, bei dem das fertige Schlackengranulat anfällt.

Mit --17-- ist schliesslich eine Filteranlage, bei --18-- ein Absauggebläse für die Verbrennungsgase und bei --19-- ein Abgasschlot bezeichnet.

Im folgenden ist die Wirkungsweise der Vorrichtung erläutert. Der beispielsweise durch Magnetscheidung und/oder Windsichtung von Metallabfällen befreite Müll wird von der Bunkeranlage --1-- mittels einer (nicht dargestellten) in bekannter Weise ausgebildeten regelbaren Austragseinrichtung, beispielsweise mittels eines Schneckenförderers, auf den Raupenförderer --7-- im Tunnel --6-- aufgegeben ; der Raupenförderer --7--
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und die Rotation des Drehrohrofens wird der Müll in Richtung zum austragseitigen Ende des Drehrohrofens fortgewälzt und während dieses Transports verbrannt und die anfallende Asche bzw. Schlacke auf Schmelztemperatur erhitzt, die je nach der Schlackenzusammensetzung 1450 bis 15500C beträgt. Die für das Aufschmelzen der Schlacke benötigte Wärme wird durch den Ölbrenner --13-- geliefert.

Das vom Ölbrenner über den Drehrohrofen --3-- und die Müllaufgabeeinrichtung--2-- bis zum Abgasschlot --19-- reichende System ist gegenüber der Atmosphäre weitgehend abgeschlossen, so dass schon im Tunnel--6-- eine Vorwärmung des Mülls möglich ist. Im Tunnel --6-- herrscht leichter Unterdruck, so dass nur wenig Falschluft aus der Bunkeranlage --1-- in den Tunnel --6-- einströmen kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperatur des Mülls beim Eintritt in den Drehrohrofen --3-- bei über 1000C zU halten, d. h. im Tunnel --6-- wird der Müll voll-
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der Feuchtigkeit aus demselben verwendet werden.

Die Verbrennungsrückstände des Mülls werden in der dem Ölbrenner vorgeordneten und etwa bis zur halben
Länge des Drehrohrofens3-- reichenden Schlackenzone allmählich auf Schmelztemperatur aufgeheizt und ver- flüssig. Die flüssige Schlacke wird durch die Rotation des Drehrohrofens durchgemischt und zum Austragsende i des Drehrohrofens fortgewälzt, wo sie kontinuierlich durch das Abstichloch --14-- am austragsseitigen Ende des
Drehrohrofens --3-- in das Wasserbad --15 einläuft Hiebei entsteht ein glasiges Granulat, das durch das
Plattenband --16-- aus dem Wasserbad --15- herausbefördert und in den Walzenbrecher --5-- eingebracht wird, wo es auf die erwünschte Korngrösse gebrochen wird.

Wenn Schlackenbims hergestellt werden soll, kann die Granuliereinrichtung durch ein Schäumbett ersetzt werden, wie es beispielsweise zum Schäumen von Hochofenschlacke bekannt ist.

Dem Müll können im Bunker zum Einstellen der gewünschten Schlackenzusammensetzung und zum Herab - setzen der Schlackenschmelztemperatur Zuschlagstoffe, wie z. B. Eisenzunder zugegeben werden. Es ist auch
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Ölbrenners können selbstverständlich ein oder mehrere Kohlenstaub- oder Gasbrenner vorgesehen werden.

Der in der Filteranlage --17-- anfallende Staub kann als Rückgut wieder der Müllbunkeranlage --1-- zu- geführt werden.

Durch Brechen erhält das glasige Granulat folgende Korngrössenverteilung :
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<tb>
<tb> Anteil <SEP> unter <SEP> 0,06 <SEP> mm <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 25 <SEP> Gew.-%, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb> Anteil <SEP> unter <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 40 <SEP> Gew.-%, <SEP> insbesondere <SEP> 12 <SEP> bis <SEP> 15 <SEP> Grew.-%
<tb> Anteil <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 43 <SEP> bis <SEP> 80 <SEP> Gew.-%, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> 50 <SEP> Gew.-%
<tb> Anteil <SEP> zwischen <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> und <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 60 <SEP> Gew.-%, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> 40 <SEP> Gew.-%
<tb> maximale <SEP> Korngrösse <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 7 <SEP> mm.
<tb>
Die chemische Zusammensetzung des Granulats ist hiebei folgende :

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Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Herstellen eines Zuschlagstoffes fUr Beton oder Mörtel unter Verwendung von überwiegend EMI3.4 stoff verbrannt und unmittelbar darauf die unverbrennlichen Anteile der Abfallstoffe, gegebenenfalls unter Zugabe von Schmelzhilfen, wie Kalk, oder von andem, zur Einstellung der gewünschten Schlackenzusammen- setzung dienenden Zusatzmaterialien, wie Quarzsand, Eisenoxydabfälle od. dgl. aufgeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die leichtflüssige Schmelze, beispielsweise durch Rotationsbewegung, durchgemischt bzw. umgewälzt und sodann abgeschreckt wird, wobei glasige Granulate entstehen, die durch Brechen, z.

B. in einer Walzenmühle, derart zerkleinert werden, dass das gebrochene Granulat eine maximale Korngrösse von 3 bis 7 mm aufweist und der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse unter 0, 06 mm 3 bis 25 Gew. -0/0, vorzugsweise 5 Gew.-%, der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse unter 0, 2 mm 5 bis 40 Gew. -0/0, vorzugsweise 12 bis 15 Gew.-%, und der Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse von 0, 2 bis 1 mm 30 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 40 Gew. -0/0. beträgt.