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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mineralstoffhaltigen
Gemischs.
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Mineralstoffhaltige
Gemische werden insbesondere im Bauwesen zur Herstellung von Unterbauschichten
im Straßenbau, zur Bauwerkshinterfüllung und Hohlraumverfüllung
aber auch als Tragwerksschichten für den Wasser-, Kanal-
und Leitungsbau verwendet.
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Zur
dauerhaften Sicherstellung ihrer Funktion müssen die mineralhaltigen
Gemische bestimmte Anforderungen erfüllen, die in einschlägigen
Regelwerken statuiert sind. Beispielsweise müssen die Gemische
witterungsbeständig sein und dürfen nur geringe
Mengen an Bestandteilen enthalten, die sich lösen oder
chemisch umsetzen können. Das heißt, die Gemische
müssen stabilisiert und damit für die Umwelt ungefährlich
sein. Darüber müssen die Gemische mechanisch hoch
belastbar sein, resistent gegen Oberflächenabrieb und Verschleiß sowie
eine für den speziellen Anwendungszweck ausreichende Rohdichte,
d. h. ausreichend verfestigt sein, aufweisen.
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Aus
dem Stand der Technik sind bereits Mineralstoffgemische und Verfahren
zu ihrer Herstellung vorbekannt, die im Wesentlichen in Trockengemische
und Nassgemische klassifiziert werden können.
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Die
DE 10213396 A1 offenbart
ein Mittel und ein Verfahren zur verdichtungslosen Verfüllung
und Verfestigung von Leitungsgräben und Kanälen,
Hohlräumen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen, Gründungs-
und Tragschichten, Deponiebauten u. ä. durch ein fließfähiges,
pumpfähiges und selbsterhärtendes Boden-Zement-Gemisch
einfacher Zusammensetzung. Kennzeichnend für diese Erfindung
ist, dass zum Zwecke der Herstellung des Gemischs ein natürlicher
oder aufbereiteter Boden einer bestimmten Körnung mit Wasser
und Zement in der Regel ohne weitere Zusätze zu einem Zement-Bodenmörtel vermischt
wird, der in einen zu verfüllenden Graben o. ä.
eingebracht wird und sich dort drucklos ausbreitet, kontrolliert
erhärtet und zur anforderungsgerechten dauerhaften Stabilisierung
und Verfestigung des Bereiches ohne Verdichtungsarbeit führt.
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Der
DE 19914573 A1 liegt
das Problem zugrunde, eine zentrale Mischplatzanlage und ein Verfahren
zur kontinuierlichen Herstellung von Bodenmörtel zu schaffen.
Die zentrale Mischplatzanlage zur Herstellung von Bodenmörtel
besteht aus mindestens einem runden Mischbehälter, einem
Frischwassertank und einem Kondensattank. Die vorgenannten Reservoire
sind untereinander mit einem Rohrsystem einschließlich
integrierter Schieber verbunden. Über eine Mischdüse
kann Bentonit aus einem Vorratsbehälter mittels einer Pumpenanlage beim
Pumpen des Wassers abgesaugt werden. Der so hergestellte Plastifikator
kann über ein Abgangsrohr zu einer Mischanlage gepumpt
werden. In der Mischanlage wird ebenfalls mittels eines Rohrsystems,
enthaltend eine Pumpenanlage und eine Mischdüse, der Stabilisator
aus einem Vorratsbehälter abgesaugt. An einer Übergabeeinheit
erfolgt die Befüllung des Fahrmischers mit dem Plastifikator- und
Stabilisatorgemisch und parallel dazu die Zugabe von Feststoff mittels
einer Feststoffzuführung.
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In
der
DE 19851256 C2 wird
ein Verfahren zum Verfestigen schadstoffhaltiger, kontaminierter staubförmiger
bis grobkörniger Anfallstoffe, Erdstoffe oder dergleichen
Materialien unter Verwendung von Tonmineralien und hydraulischen
Bindemitteln beschrieben. Kennzeichnend für diese Erfindung
ist, dass zunächst in einem intensiven Mischprozess eine
wässrige Suspension, enthaltend Tonmehl, gebildet wird.
Die Anfallstoffe werden im Anschluss mit der Suspension vermischt.
Während oder vor dem Mischprozess wird der Mischung oder
einer Komponente ein anorganisches, hydraulisches Bindemittel zum
Verfestigen zugegeben. Durch den intensiven Mischprozess bei der
Suspensionsherstellung und den damit einhergehenden Energieeintrag
werden die Schichtzwischenräume der Tonmineralien der Suspension
vergrößert, so dass sich Schadstoffe hier anlegen
können bzw. eingebunden werden.
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In
der
DE 19909817 C2 ist
ein Verfahren zum Verfestigen schadstoffhaltiger, kontaminierter
flüssiger bis pastöser Anfallstoffe, Erdstoffe
oder dergleichen Materialien beschrieben, wobei zunächst
die Anfallstoffe energieeintragend intensiv mit einem Tonmehl vermischt
werden. Unmittelbar im Anschluss oder zeitlich beabstandet wird
dann dieser Mischung ein anorganisches Bindemittel zum Verfestigen
zugegeben. Durch den intensiven Mischprozess und den damit einhergehenden
Energieeintrag werden die Schichtzwischenräume der Tonmineralien
vergrößert, so dass sich die Schadstoffe hier
einlagern können bzw. eingebunden werden.
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Die
signifikanten Nachteile der als Weimarer Bodenmörtel bekannten
Bentonitsuspensionen sind, dass zwei Einzelkomponenten zu ihrer
Herstellung notwendig sind, womit ein erhöhter Logistikaufwand hinsichtlich
der Herstellung, Beschaffung und Vorhaltung, beispielsweise sind
zwei komplette Siloanlagen notwendig, einhergeht. Zudem ist die
Herstellung einer gesättigten Bentonitsuspension nur durch
einen intensiven Mischprozess, z. B. unter Verwendung eines Kolloidal-Mischers,
möglich. Durch den Mischprozess erzielt das Bentonit nur
eine plastifizierende Wirkung im Gesamtgemisch und keine zusätzliche stabilisierende
Wirkung.
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Die
DE 19717763 C3 offenbart
eine Verfüllmasse, bestehend aus recycelten Baustoffen,
wie Beton, Mauerwerk, Mörtel und Dachziegeln, die mit Wasser,
einem Ton-Soda-Gemisch und hydraulischen Bindemitteln vermischt
werden, so dass eine fließfähige Verfüllmasse
entsteht, welche, nachdem sie an ihrem Wirkort als Gründung,
Hinterfüllung oder Überschüttung von
Bauwerken, Leitungs- oder Kabelschächten, für
Auffüllungen, für Straßen und Wege sowie
für die Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen
und Kabeln eingebracht worden ist, sich selbständig verfestigt.
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Aus
der
DE 1020005056568
A1 ist ein Trockengemisch vorbekannt. Das zur Herstellung
eines selbstverfestigenden Verfüllbaustoffs vorgesehene Trockengemisch
besteht aus lokalem Bodenaushub und trockenem, quellfähigen
Ton. Der quellfähige Ton ist hierbei als Bentonit oder
als Gemisch aus Bentoniten ausgebildet. Die wesentlichen Nachteile
dieser Erfindung bestehen darin, zwei Einzelkomponenten zur Herstellung
des Trockengemischs, verbunden mit einem erhöhten Logistikaufwand
bezüglich der Vorhaltung von zwei Siloanlagen erforderlich
sind. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer großen
Staubentwicklung beim Einmischen der Einzelkomponenten in den Bodenaushub,
wodurch gegebenenfalls hohe Mengenverluste entstehen können.
Außerdem haftet dieser Erfindung der Nachteil an, dass
zum Einmischen der zwei Einzelkomponenten in den Bodenaushub und
zum homogenen Vermischen der Trockenkomponenten mit Wasser eine
längere Mischdauer notwendig ist, was die Effizienz des
Verfahrens deutlich verringert.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Verfahren zur Herstellung
eines mineralstoffhaltigen Gemischs vorzuschlagen, welches die einzelnen
Mischungskomponenten sowohl stabilisiert als auch miteinander verfestigt,
besonders effizient hergestellt werden kann sowie mit dem die gewünschten
Endeigenschaften in hohem Maße beeinflusst werden können.
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Erfindungsgemäß umfasst
das Verfahren zur Herstellung eines mineralstoffhaltigen Gemischs, welches
aus einem Gemischträger und einem Compound gebildet wird,
die Verfahrensschritte:
- – Bereitstellung
eines trockenen Compounds aus anorganischem, hydraulischem Bindemittel,
Erdalkali-Smektiten und einem anorganischen Ionentauscher,
- – Herstellung einer wässrigen Suspension durch Zugabe
von Wasser und Mischen mit dem trockenen Compound und
- – Vermischen der wässrigen Suspension des Compounds
mit dem aus mineralischen Primärrohstoffen sowie Anfallstoffen
aus Bautätigkeiten und industriellen Prozessen bestehenden
Gemischträgers zur Bildung eines mineralstoffhaltigen Gemischs.
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Als
hydraulische Bindemittel sind im Sinne der Erfindung Kalk und/oder
Zement zu verstehen.
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Besonders
vorteilhaft auf einen effizienten Verfahrensablauf hat sich erwiesen,
wenn die Herstellung der wässrigen Suspension des Compounds und
das Vermischen des Gemischträgers mit der wässrigen
Suspension des Compounds gleichzeitig, d. h. parallel, durchgeführt
wird.
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Gegenüber
dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß weniger
Staub während des Verfahrens zur Herstellung des mineralstoffhaltigen
Gemischs erzeugt, wodurch sich die Arbeitsbedingungen wesentlich
verbessern und der logistische Aufwand verringert wird.
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Während
des Herstellungsverfahrens wird eine zeitweise fließfähige
Mischung aus dem das trockene Compound bildenden anorganischem,
hydraulischem Bindemittel, Erdalkali-Smektiten, dem anorganischen
Ionentauscher und Wasser gebildet.
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Das
zunächst trockene Compound wird in einem einfachen Mischprozess
in eine wässrige Suspension überführt,
die ohne Verweildauer direkt den Ausgangsstoffen zugeführt
wird. Die vorgenannten Komponenten werden folglich zur Bildung des
trockenen Compounds werkseitig bereitgestellt und mit Wasser zu
einer Suspension vermischt.
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Die
wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass durch eine
Variation der Inhaltsstoffe des Compounds entsprechend den Anforderungen
an die Stabilisierung und Verfestigung der Inhaltstoffe Stoffe vielfältige
Möglichkeiten der Beeinflussung gewünschter temporärer
oder finaler Eigenschaften bestehen. In Abhängigkeit der
zu erzielenden Endeigenschaften des mineralstoffhaltigen Gemischs
ist der Anteil des Gemischträgers und der Anteil der wässrigen
Suspension des Compounds, respektive das Mischungsverhältnis,
vor dem Mischprozess unter Verwendung einer Waage und einer Steuerung
veränderbar.
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Ferner
ist der geringe technologische Aufwand zur Herstellung einer Suspension
zu nennen, der gegenüber den Verfahren gemäß dem
Stand der Technik zu einer kostengünstigen Herstellung
des mineralstoffhaltigen Gemischs führt.
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Durch
die Verwendung des als Suspension vorliegenden Compounds mit dem
Gemischträger kann zudem ein schnelleres Vermischen zur
Bildung des mineralstoffhaltigen Gemischs erfolgen.
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Die
Herstellung der wässrigen Suspension des Compounds und
das Vermischen des Gemischträgers mit der wässrigen
Suspension des Compounds erfolgt vorzugsweise gleichzeitig, d. h.
parallel.
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Das
mineralstoffhaltige Gemisch besteht erfindungsgemäß aus
einem Gemischträger und einem Compound. Der Gemischträger
besteht dabei aus mineralischen Primärrohstoffen sowie
Anfallstoffen aus Bautätigkeiten und industriellen Prozessen.
Das Compound hingegen besteht aus einem anorganischem, hydraulischem
Bindemittel, Erdalkali-Smektiten und einem anorganischen Ionentauscher.
Durch den erfindungsgemäßen anorganischen Ionentauscher
werden die Schadstoffe besonders gut stabilisiert bzw. immobilisiert.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Erdalkali-Smektiten
aktiviert sind.
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Nach
der Konzeption der Erfindung sind als Ionentauscher Zeolithe, Tonmaterialien
oder Aluminiumoxid vorgesehen.
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Mittels
des auf Basis eines Ein-Komponentensystems hergestellten Compounds
verringern sich die Logistikkosten signifikant, da nur noch ein
Silosystem vorgehalten werden muss.
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Die
signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber
dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:
- – Herstellungsprozess
des mineralstoffhaltigen Gemischs lässt sich gegenüber
dem Stand der Technik wesentlich schneller realisieren, da durch die
Vermischung des Suspension des Compounds mit dem Gemischträger
eine schnellere Vermischung zur Bildung des mineralstoffhaltigen Gemischs
erzielt wird,
- – Mit der Variation der einzelnen Anteile der Komponenten
des Compounds ergeben sich entsprechend den Anforderungen an die
Stabilsierung/Verfestigung vielfältige Möglichkeiten
bezüglich der Beeinflussung temporärer oder finaler
Eigenschaften des mineralstoffhaltigen Gemischs,
- – Herstellung des Suspension des Compounds erfolgt
unter nur geringem technologischem Aufwand,
- – Geringerer logistischer Aufwand, da nur ein einziges
Silosystem zur Aufnahme des werkseitig angelieferten trockenen Compounds
benötigt wird und
- – Flexiblere und kostengünstigere Compoundlieferungen
auf Basis eines Ein-Komponenten-Systems.
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Die
Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem
Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der
hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen
der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen
und zu bewerten, von denen zeigen:
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1:
einen Prozessablaufplan eines ersten Verfahrens zur Herstellung
eines Mineralstoffgemischs gemäß dem Stand der
Technik,
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2:
einen Prozessablaufplan eines zweiten Verfahrens zur Herstellung
eines Mineralstoffgemischs gemäß dem Stand der
Technik und
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3:
einen Prozessablaufplan des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung eines Mineralstoffgemischs.
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Die 1 zeigt
einen Prozessablaufplan eines ersten Verfahrens zur Herstellung
eines Mineralstoffgemischs gemäß dem Stand der
Technik. Bei diesem Verfahren werden der Gemischträger 1,
das anorganische, hydraulische Bindemittel 2 und die Erdalkali-Smektiten 3 einzeln
der Fördereinrichtung 6 zugeführt, welche
in eine Mischeinrichtung 4 mündet. Diese Mischeinrichtung 4 kann
ein stationärer Mischer oder ein Transportfahrzeug mit
Mischtrommel sein. Die Mischeinrichtung 4 ist außerdem
mit einem Wasserzulauf 5 gekoppelt. In der Mischeinrichtung 4 werden
die einzelnen trockenen Komponenten 2, 3 mit Wasser 5 zur
Bildung eines mineralstoffhaltigen Gemisches sehr zeitaufwändig
vermischt.
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Die 2 illustriert
einen Prozessablaufplan eines zweiten Verfahrens zur Herstellung
eines Mineralstoffgemischs gemäß dem Stand der
Technik. Die zur Bildung des mineralstoffhaltigen Gemisches verwendeten
Komponenten, nämlich der Gemischträger 1,
das anorganische, hydraulische Bindemittel 2 und die Erdalkali-Smektiten 3 entsprechen
im Wesentlichen denen des Verfahrens gemäß 1.
Der wesentliche Unterschied gegenüber dem Verfahren gemäß 1 besteht
jedoch darin, dass die Erdalkali-Smektiten 3 in einer Vormischeinrichtung 8 unter Verwendung
von Wasser 5 bereits vorgemischt werden, wodurch sich der
eigentliche Mischvorgang zur Bildung des mineralstoffhaltigen Gemischs
gegenüber dem Verfahren gemäß 1 verkürzt.
Der Mischeinrichtung 4 werden folglich der Gemischträger 1,
das anorganische, hydraulische Bindemittel 2 und die Suspension
der Erdalkali-Smektiten 3 zugeführt und dort unter
weiterer Zugabe von Wasser 5 abschließend vermischt.
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Die 3 zeigt
einen Prozessablaufplan des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung eines Mineralstoffgemischs. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass ein trockenes und werkseitig hergestelltes Compound 2, 3, 7,
umfassend ein anorganisches, hydraulisches Bindemittel 2,
Erdalkali-Smektiten 3 und ein anorganischer Ionentauscher 7 unter Zugabe
von Wasser 5 vermischt wird. Die dabei entstehende Suspension
des Compounds 2, 3, 7 wird ebenso wie
der Gemischträger 1 der Fördereinrichtung 6 zugeführt
und in der Mischeinrichtung 4 zur Bildung eines mineralstoffhaltigen
Gemischs miteinander vermischt. Zum Bevorraten des werkseitig gelieferten
Compounds 2, 3 7 wird nur noch ein einziges Reservoir
benötigt. Damit verringert sich der logistische Aufwand
nicht nur unerheblich gegenüber den vorbekannten Verfahren
aus dem Stand der Technik. Darüber hinaus verringert sich
der zeitliche Aufwand des eigentlichen Mischvorgangs, da mit dem
Vorliegen einer Suspension des Compounds 2, 3 7 das Einmischen
in den Gemischträger 1 wesentlich vereinfacht
wird.
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- 1
- Gemischträger,
mineralische Primärrohstoffe
- 2
- anorganisches,
hydraulisches Bindemittel
- 3
- Erdalkali-Smektite
- 4
- Mischeinrichtung
- 5
- Wasser
- 6
- Fördereinrichtung
- 7
- Anorganischer
Ionentauscher
- 8
- Vormischanlage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10213396
A1 [0005]
- - DE 19914573 A1 [0006]
- - DE 19851256 C2 [0007]
- - DE 19909817 C2 [0008]
- - DE 19717763 C3 [0010]
- - DE 1020005056568 A1 [0011]