DE102005010718A1

DE102005010718A1 - Verfahren zur Behandlung eines wässrigen Gesteinsschlamms, insbesondere eines Schlamms aus Tunnelbaumaßnahmen

Info

Publication number: DE102005010718A1
Application number: DE200510010718
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg Simon
Original assignee: SRS DEPONIEBAU GmbH
Current assignee: SRS DEPONIEBAU GmbH
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-14

Abstract

Bei der Behandlung eines wässigen Gesteinsschlamms, insbesondere eines Schlamms aus Tunnelbaumaßnahmen, wird der Gesteinsschlamm entwässert. Dabei ist vorgesehen, dass der Gesteinsschlamm durch Zugabe eines aushärtenden Bindemittels, zum Beispiel eines Zements, vorbehandelt wird, das innerhalb einer vorgegebenen Warte- oder Reaktionszeit zumindest teilweise abbindet und zumindest teilweise aushärtet, woraufhin der so vorbehandelte Gesteinsschlamm zu einem Baustoff weiterverarbeitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines wässrigen Gesteinsschlamms, insbesondere eines Schlamms aus Tunnelbaumaßnahmen, wobei der Gesteinsschlamm entwässert wird.
Der wässrige Gesteinsschlamm kann insbesondere aus dem Tunnelbau, aus dem Betonbau, aus der Gesteinsbearbeitung, beispielsweise Naturstein-Sägearbeiten, aus der Gesteins- bzw. Erzaufbereitung, beispielsweise als Flotationsschlamm aus dem Bergbau oder aus der Kiesgewinnung und einer Bodenwäsche stammen. Im Folgenden wird beispielhaft von einem aus dem Tunnelbau stammenden Gesteinsschlamm ausgegangen, jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt.
Im Tunnelbau werden heutzutage üblicherweise zwei unterschiedliche Vortriebsverfahren eingesetzt. Einerseits ist der sogenannte Sprengvortrieb bekannt, bei dem das Tunnelausbruchmaterial überwiegend aus groben Gesteinsfragmenten besteht. Andererseits werden für einen kontinuierlichen Vortrieb große Tunnelbohrmaschinen eingesetzt, die in Abhängigkeit von dem natürlich anstehenden Gestein ein zum Teil sehr feinkörniges Bohrgut produzieren, dem verfahrensbedingt teilweise noch Wasser und gegebenenfalls Konditionierungsmittel (insbesondere Tenside und Stützsuspensionen) zugesetzt werden müssen, falls es nicht ohnehin durch den Zutritt von Bergwasser eine weiche bis breiige bzw. schlammige Konsistenz annimmt.
Während die beim Sprengvortrieb entstehenden groben Gesteinsfragmente zu einem überwiegenden Teil nach einer gängigen Aufbereitung bautechnisch wiederverwendet werden können, ist der beim Bohrvortrieb entstehende Schlamm aus Tunnelbaumaßnahmen ohne vorherige Behandlung teilweise nicht wiederzuverwerten und lässt sich auch nicht unmittelbar deponieren. Des weiteren fallen bei beiden Vortriebsarten Abwässer an, die Gesteinsschlamm enthalten. Häufig kommt auch noch eine umwelttechnische Problematik hinzu. Durch den Einsatz einer aufwändigen Maschinentechnik in Form einer großen Tunnelbohrmaschine, die einen Durchmesser von über 10 Metern und eine Gesamtlänge von über 400 Metern aufweisen kann, kann es beim Betrieb der Tunnelbohrmaschine häufig zu Undichtigkeiten und Funktionsstörungen kommen, die zu einer Verunreinigung des Tunnelausbruchs durch Kohlenwasserstoffe (Hydraulik- und Motorenöle sowie Fette) führen. Zusätzlich dazu können beispielsweise durch Metallabrieb, Betonarbeiten oder durch Konditionierungsmittel zusätzlich Schadstoffe eingetragen werden, bei denen es sich zum Beispiel um Schwermetalle, insbesondere Chromat, handeln kann, oder aber das ausgebrochene Gestein selbst kann natürliche Schadstoffe (geogene Belastungen) enthalten.

Zur Entsorgung eines derartigen Gesteinsschlamms ist es bekannt, den Gesteinsschlamm zu entwässern und anschließend zu deponieren. Die Entwässerung erfolgt entweder durch na türliche Drainage und/oder durch Auspressen in einer Presse, insbesondere einer Kammerfilterpresse. Der zumindest teilweise entwässerte Gesteinsschlamm wird dann auf eine Deponie gebracht und dort abgelagert. Eine derartige Entsorgung ist insbesondere wegen der hohen Deponiekosten sehr teuer und benötigt viel Deponieraum, der in dicht besiedelten Gebieten für andere Abfälle benötigt wird. Außerdem ist der entwässerte Schlamm bautechnisch schwierig einzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung eines wässrigen Gesteinsschlamms, insbesondere eines Schlamms aus Tunnelbaumaßnahmen, zu schaffen, mit dem der Gesteinsschlamm effizient und kostengünstig aufbereitet und einer wirtschaftlich sinnvollen Verwendung zugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der Gesteinsschlamm durch Zugabe eines Bindemittels vorbehandelt wird, das innerhalb einer vorgegebenen Warte- bzw. Reaktionszeit zumindest teilweise abbindet und zumindest teilweise aushärtet, woraufhin der so vorbehandelte Gesteinsschlamm zu einem Baustoff weiterverarbeitet wird.

Erfindungsgemäß wesentlich ist es, dass in den Gesteinsschlamm ein zumindest teilweise aushärtendes Bindemittel, zum Beispiel ein Zement, eingearbeitet wird und dass dann vor einer Weiterverarbeitung des Gesteinsschlamms der einsetzende Abbindeprozess über eine definierte Wartezeit, üblicherweise von zumindest 2h abgewartet wird. Je nach Zusammensetzung und Beschaffenheit des zu behandelnden Gesteinsschlamms kann die Wartezeit im Bereich von Minuten bis über 24h und insbesondere im Bereich von 2h bis 6h liegen. Am Ende der Wartezeit weist der Gesteinsschlamm vor zugsweise eine krümelige oder zumindest nicht mehr weichbreiige Struktur auf und kann dann vor Erreichen der Endfestigkeit in einfacher Weise weiterverarbeitet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu können auch weitere wasserbindende Substanzen, z. B. Kalk, Flugasche, Papierasche, dem Gesteinsschlamm zugegeben bzw. in diesen eingearbeitet werden.

Die Einarbeitung beispielsweise des Kalks kann auch zusammen mit einem hydraulischen Bindemittel, z. B. einem Zement mittels geeigneter Geräte, beispielsweise einer Bodenfräse oder eines Schaufelseparators erfolgen. In den Geräten wird der Gesteinsschlamm mit dem Zement und gegebenenfalls dem Kalk sehr gut durchmischt.

Zusätzlich zu der Zugabe des aushärtenden Bindemittels, durch das das Wasser im Gesteinsschlamm chemisch gebunden wird, können auch weitere Maßnahmen zur Entwässerung des Gesteinsschlamms vorgeschaltet werden, um einerseits die Verarbeitbarkeit für die nachfolgende Weiterbehandlung zu verbessern und um andererseits eine bessere Transportfähigkeit des Gesteinsschlamms zu erreichen. Die zusätzliche Entwässerung kann mittels einer bekannten Presse, insbesondere einer Kammerfilterpresse, oder auch durch geeignete Drainagemaßnahmen erfolgen.

Während der Wartezeit, in der das aushärtende Bindemittel, z. B. der Zement, abbindet und zumindest teilweise aushärtet, kann der mit dem Bindemittel durchmischte Gesteinsschlamm zwischengelagert werden und somit ruhen. In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Gesteinsschlamm während der Wartezeit gleichzeitig transportiert wird.

Der Gesteinsschlamm und insbesondere auch der Schlamm aus Tunnelbaumaßnahmen werden häufig mit einem Förderband von der Anfallstelle abtransportiert. Die dafür notwendige Transportzeit kann in Weiterbildung der Erfindung in die Wartezeit zur Reaktion des Bindemittels integriert werden. Zu diesem Zweck wird das Bindemittel, beispielsweise der Zement, am Beginn des Transportweges dosiert auf den zu transportierenden wässrigen Gesteinsschlamm aufgebracht und insbesondere aufgestreut. Während der Dauer des Transports wird somit einerseits eine erste Reaktion des Gesteinsschlamms mit dem Bindemittel ermöglicht, andererseits kommt es an Übergabestellen des Förderbandes und insbesondere an der Abwurfstelle zwangsläufig zu einer weiteren Vermischung zwischen dem Gesteinsschlamm und dem hydraulischen Bindemittel, so dass im Idealfall sogar auf weitere Mischprozesse verzichtet werden kann.

Alternativ ist es auch bekannt, den Transport des Gesteinsschlamms mit herkömmlichen Beförderungsfahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen, vorzunehmen. In diesem Fall kann das Bindemittel vor dem Verladen auf den zu verladenden Gesteinsschlamm aufgebracht und insbesondere aufgestreut werden. Durch den Verladevorgang beispielsweise mit Hilfe eines Baggers oder eines Radladers und durch das spätere Abladen und insbesondere Abkippen kommt es zu einer Durchmischung des Gesteinsschlamms mit dem hydraulischen Bindemittel, so dass auch hier im Idealfall auf weitere Mischprozesse verzichtet werden kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Weiterverarbeitung des erfindungsgemäß vorbehandelten Gesteinsschlamms eine Immobilisierung der gegebenenfalls vorhandenen Schadstoffe in einer Mischanlage umfasst. Zu diesem Zweck werden dem vorbehandelten Gesteinsschlamm in der Mischanlage weitere Zuschlagstoffe zur Verfestigung und Immobilisierung zugegeben, deren Art und Menge von der Zusammensetzung des Gesteinsschlamms und der darin enthaltenen Schadstoffe abhängig ist. Vorzugsweise wird der zu immobilisierende Gesteinsschlamm nochmals mittels Zement und/oder anderer geeigneter Bindemittel/Reagenzien/Additive wie z. B. Hüttensand und/oder Puzzolan hydraulisch gebunden bzw. verfestigt. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es jedoch auch möglich, weitere Zuschlagstoffe vorzusehen, wobei es sich beispielsweise um Kalk und/oder Gips und/oder (Flug-)Aschen und/oder Schlacken, Nährstoffe, Bentonit, Tonmehle, Wasserglas, Emulsionen, Wachse, Harze, Kunststoff, z. B. Polyethylen und Polypropylen, Sulfide, Sulfate, Zeolithe, Aktivkohle oder Reststoffe aus dem Metall-Recycling handeln kann, die jeweils allein oder in unterschiedlichen Kombinationen zugegeben werden.

Der auf diese Weise verfestigte und/oder immobilisierte Gesteinsschlamm wird dann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung als Dichtbaustoff im Deponiebau verwendet. Alternativ ist es auch möglich, das Material als Baustoff im Hoch- oder sonstigen Tiefbau, z. B. im Verkehrwegebau oder im Landschaftsbau einzusetzen.

Claims

Verfahren zur Behandlung eines wässrigen Gesteinsschlamms, insbesondere eines Schlamms aus Tunnelbaumaßnahmen, wobei der Gesteinsschlamm entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesteinsschlamm durch Zugabe eines Bindemittels vorbehandelt wird, das innerhalb einer vorgegebenen Warte- bzw. Reaktionszeit zumindest teilweise abbindet und zumindest teilweise aushärtet, woraufhin der so vorbehandelte Gesteinsschlamm zu einem Baustoff weiterverarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesteinsschlamm während der Wartezeit zwischengelagert wird und insbesondere ruht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesteinsschlamm während der Wartezeit transportiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit im Bereich von Minuten bis über 24h und insbesondere im Bereich von 2h bis 6h liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtende Bindemittel ein Zement ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesteinsschlamm am Ende der Wartezeit eine krümelige oder zumindest nicht mehr weichbreiige Struktur aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung des abgebundenen Gesteinsschlamms eine Verfestigung und/oder Immobilisierung in einer Mischanlage umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem abgebundenen Gesteinsschlamm in der Mischanlage Zuschlagstoffe zur Verfestigung und/oder Immoblilisierung zugeben werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verfestigte und/oder immobilisierte Gesteinsschlamm als Dichtbaustoff im Deponiebau verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verfestigte und/oder immobilisierte Gesteinsschlamm als Baustoff im Verkehrswege- und Landschaftsbau verwendet wird.