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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fluidablauffreier,
suspensionsstabiler Mischungen aus Anmischflüssigkeit und partikelförmigem Feststoff.
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Mischungen
aus einer Anmischflüssigkeit und
partikelförmigen
Feststoffen sind bekannt, und werden in vielen Bereichen eingesetzt,
so beispielsweise in der Form von Betonmischungen oder Abfallmischungen.
Diese Mischungen, die auch als Dickstoffsuspensionen bezeichnet
werden, zeichnen sich üblicherweise
dadurch aus, dass auf Grund der komplexen Suspensionsstruktur, wesentlich
hervorgerufen durch einen hohen Feststoffgehalt, die klassischen
Fließgesetze
nach Newton, Ostwald oder Bingham keine Anwendung finden können. Die
Dickstoffsuspensionen zeigen eine empfindliche Abhängigkeit
der Fließeigenschaften
vom Feststoffgehalt und den Schwankungen in der Zusammensetzung der
partikelförmigen
Feststoffkomponenten sowie deren Reaktionspotential, was übliche technische Dosier-
und Pumpeinrichtungen überfordert.
Die Dickstoffsuspensionen zeigen häufig ein thixotropes Verhalten
mit sehr hohen Fließgrenzwerten,
so dass in der Regel zur Förderung
dieser Dickstoffsuspensionen aufwendige Apparate, insbesondere sehr
starke Pumpen, eingesetzt werden müssen.
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Da
solche Dickstoffsuspensionen jedoch häufig über längere Strecken gepumpt werden
müssen,
beispielsweise bei der hydraulischen Verbringung von Abfällen in
untertägige
bergbauliche Hohlräume,
müssen
pumpfähige
Mischungen erhalten werden. In der Zeitschrift "Glückauf' 132 (1996) Nr. 7 werden
in diesem Zusammenhang insbesondere vier Problemkreise identifiziert.
Demnach müssen
die zu fördernden
Dickstoffsuspensionen die folgenden, teilweise konträren Anforderungen
erfüllen:
- 1. Die Dickstoffsuspension muss über einen
längeren
Zeitraum hinweg pumpfähig
gehalten werden.
- 2. Die Dickstoffsuspension darf nur eine geringe Sedimentationsneigung
aufweisen, da Sedimentation sehr schnell zu Rohrverstopfungen führen kann.
Eine Stabilisierung (d.h. Verringerung) der Sedimentationsneigung
kann insbesondere durch Reduzierung des Wassergehalts erreicht werden.
- 3. Die Dickstoffsuspension muss günstige Fließeigenschaften aufweisen, damit
sie mit möglichst geringem
Druckverlust und unter Einsatz von geringem apparativen Aufwand
gefördert
werden kann. Dies kann beispielsweise durch Erhöhung des Wassergehalts erreicht
werden.
- 4. Die Herstellung der Dickstoffsuspensionen muss so erfolgen,
dass kontrollierte und stetige Eigenschaften erreicht werden, insbesondere Fließeigenschaften.
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Dabei
wird im Stand der Technik insbesondere als problematisch erachtet,
dass die Fließeigenschaften
auf Grund der komplizierten Zusammensetzung von Abfallmischungen
häufig
nicht gezielt eingestellt werden können. Darüber hinaus zeigen die Dickstoffsuspensionen üblicherweise
keine klassischen Fließeigenschaften,
die sich mit den Gesetzen nach Newton, Ostwald oder Bingham beschreiben lassen.
Damit ist insbesondere eine automatische Steuerung der Anmisch-
und Pumpvorgänge
nicht möglich.
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Zur Überwindung
dieser Nachteile gibt es verschiedene Vorschläge im Stand der Technik. So wird
beispielsweise in der oben genannten Zeitschrift vorgeschlagen,
den partikelförmigen
Feststoff zunächst
mit Wasser vorzumischen, diese Mischung dann über mehrere Stunden hinweg
zu konditionieren, um beispielsweise alle reaktiven Stoffe ausreagieren
zu lassen, um dann erneut Wasser zuzugeben, so dass eine gewünschte Fließfähigkeit
erreicht wird. Darüber
hinaus muss die Auslegung der einzusetzenden Rohrleitungen angepasst
werden, was insbesondere hohe Investitionskosten verursacht.
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Die
DE 19717971 C1 beschreibt
ein ähnliches
Vorgehen zur Steuerung der Fließeigenschaften
von Abfallmischungen. Bei diesem Verfahren wird zunächst in Übereinstim mung
mit einem empirisch ermittelten Modell eine Mischung mit einer Flüssigkeitsmenge
1 und dem partikelförmigen
Feststoff hergestellt. Nach Messung der rheologischen Eigenschaften
der Mischung wird eine weitere Flüssigkeitsmenge 2 zugegeben.
Eine weitere Flüssigkeitsmenge
3 wird nach weiterer Konditionierung der Vormischung zugegeben,
um so eine pumpfähige
Mischung zu erhalten. Dieses Verfahren erfordert einen hohen Zusatz
an Flüssigkeit,
was insbesondere bei der Verbringung von partikelförmigem Feststoff
in untertägige
bergbauliche Hohlräume
nachteilig ist, da im Gegensatz zu den partikelförmigen festen Abfallstoffen,
die praktisch ohne Investitionsaufwand zu erhalten sind, ein hoher
Wassereinsatz stets mit hohen Verbrauchskosten verbunden ist. Weiterhin
erfordert die Förderung
der Dickstoffsuspensionen, hergestellt in Übereinstimmung mit der Offenbarung
der
DE 19717971 C1 ,
sehr hohe Pumpdrücke
von bis zu 160 bar.
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Die
DE 197 17 971 C1 offenbart
somit ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch förderbaren
Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches
mit dynamischer Anpassung des Gemisches gemäß den Forderungen der optimalen
Pumpbarkeit und der restflüssigkeitsfreien
Abbindung, wobei der Feststoff aus einem zu verbringenden Abfall-/Reststoff
mit oder ohne einem Bindemittel besteht, zur Endlagerung in untertägigen Hohlräumen.
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Die
DE 197 57 831 A1 beschreibt
die Herstellung von Ziegeln mittels einer Lehm-Ton-Wasser-Suspension.
Durch die Zugabe von Verflüssigern kann
ein Wassergehalt von ca. 30% erreicht werden, wobei ein zähflüssiger Tonschlicker
entsteht, der pump- und förderfähig ist.
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Die
DE 197 37 583 A1 offenbart
einen Füllstoff
zum Auffüllen
von Hohlräumen
im Salinar, der 85 bis 99 Gewichtsteile einer MgCl
2/MgSO
4-Salzlösung
und 1 bis 15 Gewichtsteile eines mineralischen Bindemittels, ausgewählt aus
CaO, Ca(OH)
2, MgO und Mg(OH)
2,
umfaßt.
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Die
DE 43 45 359 C2 offenbart
einen bei Raumtemperatur abbindenden, Kohlenstoff enthaltenden Dreikomponentenzement.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung
von fluidablauffreien und suspensionsstabilen Mischungen, die stabil
und sicher angemischt werden können
und anschließend
so lange stabil und pumpfähig
verbleiben, so dass ohne exzessiven apparativen Aufwand eine hydraulische
Verbringung in untertägige
bergbauliche Hohlräume
möglich
ist, zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das Verfahren gemäß Anspruch
1. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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1 und 2 zeigen
Flussdiagramme von bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das
Verfahren nach Anspruch 1 umfasst zwei Stufen.
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In
einer ersten Stufe wird zunächst
eine Vormischung aus Anmischflüssigkeit
und partikelförmigem
Feststoff hergestellt. Diese Vormischungsherstellung erfolgt in
kurzer Zeit, bevorzugt innerhalb von 1 bis 60 Sekunden, insbesondere
bevorzugt 15 bis 45 Sekunden, stärker
bevorzugt 20 bis 30 Sekunden, unter hohem Energieeintrag, so dass
eine homogene Suspension erreicht wird. Der Energieeintrag, ausgedrückt durch
die in der Aufbereitungstechnik angewendete, dimensionslose Leistungskennzahl
cP (Leistungskennzahl cP,
siehe Schubert, H: Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe,
Band II Sortierprozesse), sollte 1,0 bis 3 betragen, bevorzugt 1,5
bis 2,5. Diese Vormischung kann erhalten werden unter Einsatz von üblichen
Intensivmischern, die dem Fachmann bekannt sind, beispielsweise
Mischer, die mit zusätzlichen
Messerköpfen
ausgestattet sind. Die so hergestellte homogene Suspension besitzt
eine Fließgrenze
von mehr als 50 Pa und ist durch ausgeprägte thixotrope Eigenschaften
gekennzeichnet. Eine derartige homogene und thixotrope Suspension,
die gekennzeichnet ist durch eine innere Struktur (siehe Ullmann
Enzyklopädie
der technischen Chemie, vierte Auflage, Band 1, Seite 115), die
als dreidimensionales Netzwerk betrachtet werden kann, ist als solche
nur unter extremem apparativen Aufwand und großen Problemen bei der Förderung,
insbesondere bei Stillstandzeiten, förderbar.
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Daher
erfolgt erfindungsgemäß nach dem Erzeugen
der homogenen Suspension eine weitere Behandlung, die vorzugsweise
in einem Rührbehälter mit
Mischeinrichtungen erfolgt. Durch den Energieeintrag durch das Rühren, wobei
der Energieeintrag, wiederum ausgedrückt durch die in der Aufbereitungstechnik
angewendete, dimensionslose Leistungskennzahl cP,
0,5 bis 3, bevorzugt 1 bis 2 beträgt, kann ein Bruch der Struktur
der homogenen Suspension erreicht werden. Diese zweite Rührstufe
erfolgt bevorzugt innerhalb von 1 bis 6 Stunden, stärker bevorzugt
innerhalb von 2 bis 5 Stunden und insbesondere bevorzugt innerhalb
von 3 bis 4 Stunden. Dieser Strukturbruch ist dadurch gekennzeichnet,
dass das oben genannte dreidimensionale Netzwerk zusammenbricht,
was sich dadurch zeigt, dass der Fließgrenzwert, der nach dem Vormischen
noch mehr als 50 Pa betrug, sehr stark absinkt, je nach Verfahrensführung (Wassereinsatz,
Energieeintrag) auf Werte von weniger als 30 Pa, bevorzugt weniger
als 20 Pa, insbesondere bevorzugt auf von 5 bis 10 Pa. Weiterhin
wird durch den Strukturbruch erreicht, dass eine Mischung erhalten
wird, die mit dem Fließmodell nach
Bingham beschrieben werden kann. Das Bestimmtheitsmaß des Bingham-Modells,
das durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung erreicht
wird, liegt bevorzugt bei Werten oberhalb von 0,90, insbesondere
bevorzugt oberhalb von 0,95 und stärker bevorzugt noch oberhalb
von 0,97. Dies bedeutet, dass sich die Mischungen nach Erreichen
des Fließgrenzwertes
wie übliche
Fluide verhalten, wobei insbesondere keine starken thixotropen Effekte
mehr auftreten, die bei der Förderung
problematisch sind.
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Die
so erhaltenen Dickstoffsuspensionen sind fluidablauffrei und suspensionsstabil.
Weiterhin sind diese Dickstoffsuspensionen selbstverfestigend, was
insbesondere deren Einbringung in untertägige Hohlräume zur Stabilisierung derselben
ermöglicht.
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Obwohl
die nunmehr erhaltenen Mischungen prinzipell bereits gut förderbar
sind, da der Fließgrenzwert
so gering ist, dass kein großer
apparativer Aufwand mehr betrieben werden muss, und da weiterhin
durch den Strukturbruch eine Unterdrückung der thixotropen Eigenschaften,
die bei der Förderung problematisch
sind, erreicht wurde, erfolgt vorzugsweise noch der Zusatz eines
Verflüssigers.
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Der
Verflüssigerzusatz
erfolgt in üblicher Weise
in einer klassischen Mischeinrichtung. Der Verflüssigerzusatz führt dazu,
dass die Fließeigenschaften
der Mischung, die nach dem Strukturbruch erreicht werden, über einen
Zeitraum von mindestens 2 Stunden stabil bleiben bzw. der Fließgrenzwert noch
weiter absinkt. Überraschender
Weise hat sich gezeigt, dass der Verflüssigerzusatz erst nach Erreichen
des Strukturbruchs die erwünschte
Stabilisierung der Fließeigenschaften
ergibt. Zusatz der Verflüssiger
im ersten erfindungsgemäßen oder
im zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt
führt dagegen
nicht zu einer Stabilisierung der Fließeigenschaften.
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Durch
die erfindungsgemäße Verfahrensführung gelingt
es, Dickstoffsuspensionen herzustellen, die unter Einsatz relativ
geringen apparativen Aufwandes gut förderbar sind. Die Förderung
der Dickstoffsuspensionen, die auf Fließwerte im Bereich von 2 bis
20 Pa eingestellt sind, bevorzugt 5 bis 15 Pa, insbesondere bevorzugt
6 bis 10 Pa, kann durch Kreiselpumpen, Schraubenspindelpumpen oder Schraubenschneckenpumpen
erfolgen, die in üblicher
Weise ausgelegt sind, z.B. auf Pumpdrücke von bis zu 30 bar. Bevorzugt
erfolgt der Transport bei Pumpdrücken
von 10 bis 20 bar.
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Die
erfindungsgemäß hergestellten
Dickstoffsuspensionen weisen sich durch eine gute Fließfähigkeit
aus, wobei die Mischungen suspensionsstabil und fluidablauffrei
sind. Die erfindungsgemäß hergestellten
Dickstoffsuspensionen eigenen sich insbesondere zur hydraulischen
Verbringung in untertägige
bergbauliche Höhlräume, wobei
sich die Dickstoffsuspensionen dort zu verfestigen beginnen. Die
Verfestigung beginnt bei den erfindungsgemäß hergestellten Dickstoffsuspensionen
in der Regel nach 12 bis 15 Stunden. Üblicher Weise wird die geforderte Begehfestigkeit
von 5 N/cm2 im Regelfall nach spätestens
7 Tagen und lediglich in Ausnahmefälle erst nach 28 Tagen erreicht.
Der durch große
Hohlraumabmessungen und das Abfallaufkommen bedingte lagenweise
Einbau der Dickstoffsuspensionen und die grubensicherheitstechnische
Bewetterung begünstigen
den Verfestigungsprozess.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist gegenüber
vergleichbaren Herstellungsverfahren von hydraulisch förderbaren
Dickstoffsuspensionen die folgenden Vorteile auf:
- – Die erfindungsgemäß hergestellte
Dickstoffsuspension entspricht dem Fließgesetz nach Bingham auf einem
geringen Fließgrenzniveau,
was eine einfache Förderung
ermöglicht.
- – Der
Anmischflüssigkeitsbedarf
ist, verglichen mit den konventionellen, oben beschriebenen Verfahren
tendenziell verringert.
- – Durch
die Erzeugung des Strukturbruchs können niedrige Fließgrenzwerte
sicher eingestellt werden, die lange Verarbeitungszeiten bei Suspensionsstabilität und Fluidablauffreiheit
garantieren, was die Aufwendungen für Pumptechnik und Steuertechnik
auf einem deutlich reduzierten Kostenniveau ermöglicht.
- – Die
Möglichkeit,
den Fließgrenzwert
nach erfolgtem Strukturbruch durch den Zusatz der Verflüssiger weiter
herabzusetzen und zu kontrollieren, führt zu einem sehr hohem Stand
an Verfahrenssicherheit.
- – Reaktive
Inhaltsstoffe der eingesetzten partikelförmigen Feststoffe können während des
erfindungsgemäß erfolgenden
Rührschritts
zum Erreichen des Strukturbruchs freigesetzt und dann kontrolliert
aufgefangen werden, was insbesondere bei Verbringung des erfindungsgemäß hergestellten
Gemischs in untertägige
Hohlräume
auch aus grubensicherheitstechnischer Sicht einen positiven Nebeneffekt
darstellt.
- – Die
hergestellten Dickstoffsuspensionen sind in besonderer Weise, auf
Grund ihrer Suspensionsstabilität
und der nahezu selbstnivellierenden Ausbreitung geeignet nicht mehr
zugängliche oder
nur mit hohem Aufwand zugänglich
zu machende Hohlräume
zu verfüllen.
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Im
folgenden werden einige bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
beschrieben.
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Als
partikelförmiger
Feststoff, der im erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt wird, kann auch Feststoff in Form von Schlamm verwendet
werden, beispielsweise stichfester Schlamm aus industriellen Verfahren.
Der Wassergehalt des Schlammes wird dabei bei der Berechnung des
gesamten Wassergehaltes der herzustellenden Mischung berücksichtigt.
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Die
als partikelförmiger
Feststoff einsetzbaren stichfesten Schlämme werden bevorzugt vor dem Mischen
mit der Anmischflüssigkeit
einer Zerkleinerungseinrichtung zugeführt und in dieser mit Wasser als
Aufschlussmedium zu einer Schlammsuspension aufgearbeitet. Diese
Schlammsuspension, die bevorzugt 40 bis 55 Gew.Teile Wasser umfasst
und eine Fließgrenze
von 7 bis 12 Pa aufweist, kann dem Verfahren zugeführt werden, beispielsweise
nach Lagerung in einem Zwischenbehälter durch volumetrische Zudosiertung.
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Die
erfindungsgemäß einzusetzenden
Feststoffe sind bevorzugt Abfallmischungen, insbesondere mineralischen
Ursprungs, wie fein- und feinstkörnige
CaCl2-reiche Stäube und Filterstäube und
Aschen aus Müllheizkraftwerken,
Müllverbrennungsanlagen, Sonderabfallverbrennungsanlagen,
Produkte aus Klärschlammverbrennungsanlagen,
Stäube
aus industriellen Prozessen und industrielle Schlämme.
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Die
erfindungsgemäß einzusetzenden
partikelförmigen
Feststoffe können
eine Korngröße von bis
zu einem Zentimeter aufweisen, bevorzugt bis zu 8 mm.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
werden bevorzugt 55 bis 60 Gew.Teile partikelförmiger Feststoff und 40 bis
45 Gew.Teile Anmischflüssigkeit
gemischt. Insbesondere bevorzugt sind 55,5 bis 58 Gew.Teile partikelförmiger Feststoff
und 42 bis 44,5 Gewichtsteile Anmischflüssigkeit.
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Als
Anmischflüssigkeit
bevorzugt ist Wasser, üblicherweise
in Form von Brauchwasser. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind auch Salzlösungen
als Anmischflüssigkeit
geeignet, beispielsweise Lösungen
von CaCl2, NaCl oder Na2SO4. Durch Einsatz dieser Lösungen in entsprechend ausgeführten Rezepturen
können
betont Bindemittelreaktionen eingestellt werden, die zu erhöhten Festigkeiten
der abgelagerten Abfallmischungen führen. Solche Reaktionen können hydratischer
Natur (z.B. Gipsbildung oder Bildung von Calziumhydroxychloriden)
oder Rekristallisationsreaktionen (Auskristallisieren von NaCl oder
anderen Salzen) sein.
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Darüber hinaus
kann beispielsweise für
kritische Bereiche im Salinar, wie sie carnallitische Feldesteile
darstellen, die Lösereaktivität des Wirtsgesteins
im Kontakt mit der Abfallmischung, die Lösungen von CaCl2,
NaCl oder Na2SO4 enthält, deutlich gesenkt
werden.
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Der
in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung eingesetzte Verflüssiger
ist vorzugsweise ein Verflüssiger,
der auch in der Technik als Betonverflüssiger bzw. Fließmittel
(auch Superverflüssiger)
bekannt ist. Bevorzugte Beispiele dieser Verflüssi ger sind Sulfonate und Polycarboxylate,
insbesondere aus der Gruppe der Ligninsulfonate, der Melaminharze,
der Naphtalinsulfonate und der Polycarboxylate, die auch als Builder
bekannt sind. Die Naphtalinsulfonate sind bevorzugt Alkylnaphtalinsulfonate
oder Salze der mit Formaldehyd kondensierten Naphtalinsulfonsäure. Diese
sind in der Technik bekannt, beispielsweise als Dispergiermittel
für feinteilige
Feststoffe und auch als Fließmittel
für Zement. Bevorzugt
einzusetzende Polycarboxylate sind die oben genannten, insbesondere
Homo- und Copolymere der Akrylsäure.
Solche Verflüssiger
sind kommerziell erhältlich.
Bevorzugt einzusetzende Verflüssiger
sind ein Melaminsulfonat und ein modifiziertes Polycarboxylat. Das
oben genannte Melaminsulfonat wurde auch in Beispiel 4 eingesetzt.
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Die
in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung eingesetzten Verflüssiger
werden üblicher
Weise in einer Menge von maximal 2,5 kg/m3 Dickstoffsuspension
eingesetzt, bevorzugt in einer Menge von maximal 1,8 kg/m3 Dickstoffsuspension.
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Der
hergestellten Dickstoffsuspension kann ggf. noch ein Bindemittel
zugegeben werden, bevorzugt ausgewählt unter mineralischen Bindemitteln, insbesondere
bevorzugt Branntkalk, Branntdolomit, Zement oder Abfällen mit
hohem Anteil an den oben genannten Bindemitteln. Durch diesen Zusatz
an Bindemittel kann in den abgebundenen Dickstoffsuspensionen eine
höhere
Endfestigkeit erreicht werden. Diese Bindemittel, die in Mischung
verwendet werden können,
werden bevorzugt in einer Menge von 20 bis 100 kg/m3 der
Suspension zugegeben, insbesondere bevorzugt in einer Menge von
40 bis 80 kg/m3 Dickstoffsuspension. Die
Zugabe des Bindemittels erfolgt, bevorzugt unmittelbar vor der Verbringung
der Dickstoffsuspension an den endgültigen Einsatzort, z.B. unmittelbar
vor Einbringung in einen untertägigen
Hohlraum.
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Die
hergestellten Dickstoffsuspensionen eignen sich insbesondere zur
Einbringung in untertägige Hohlräume. Durch
die erreichte geringe Fließgrenze kann
die Förderung
der Dickstoffsuspension in stabiler Weise mit geringem apparativen
Aufwand erreicht werden, beispielsweise mit den oben beschriebenen Pumpen.
Die dabei aufgebrachten Drücke
sind ausreichend zur Überwindung
von übertägigen Transportstrecken
von der Mischanlage bis zur Schachtfallleitung, durch die die hergestellte
Dickstoffsuspension unter Tage gefördert wird. Die Förderung
in die untertägigen
Einlagerungskammern, mit Entfernungen von bis zu 2,5 km im Grubenfeld,
kann mit den hergestellten Dickstoffsus pensionen sicher erfolgen. Dabei
wird üblicherweise
in der Schachtfallleitung die Förderung
im turbulenten Bereich durchgeführt,
zur Vermeidung von Ablagerungen. Bei doppelter Auslegung von Fallleitungen,
womit flexibel auf das hergestellte Suspensionsvolumen reagiert
werden kann, kann mit Strömungsgeschwindigkeiten
von 2,5 bis 3,5 m/s gefördert
werden, so dass beispielhaft bei einem Nenndurchmesser von 100 mm
der Fallleitung sicher 60 bis 90m3/h transportiert
werden können,
bei einem Nenndurchmesser von 125 mm sogar 100 bis 140m3/h.
Die Fallleitungen, die bevorzugt doppelt ausgelegt sind, können dann
einen gleichen oder unterschiedliche Nenndurchmesser aufweisen.
Die dazu notwendigen Vorrichtungen und Prozesssteuerungsanlagen
sind dem Fachmann bekannt. Die hergestellten Dickstoffsuspensionen
lassen sich dabei gut bei den oben genannten Fließgeschwindigkeiten von
2,5 bis 3,5 m/s fördern,
im Re-Bereich von 3000 bis 9000.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert. Diese sind lediglich
zur Illustration der Erfindung angegeben und dienen nicht als Beschränkung.
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Beispiel 1
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32
Gewichtsteile fein- und feinstkörniger CaCl2-reicher Stäube und 25 Gewichtsteile überwiegend
inerter Filterstäube
werden mit 43 Gewichtsteilen Wasser entsprechend 1 in
einem Intensivmischer (1) vermischt, in einen Rührbehälter (2)
gegeben und zur Erzielung des Strukturbruchs der thixotropen Suspension
im Mittel über
einen Zeitraum von 4 Stunden intensiv gerührt. Nach 4 Stunden Rührzeit wurde
die Fließgrenze τo auf
5–10 Pa
abgesenkt (Messung mit (3)).
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Das
Bestimmtheitsmaß des
Bingham-Modells beträgt
0,97 ± 0,015.
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Die
Suspension kann mit diesen rheologischen Eigenschaften durch Schraubenspindel- oder Kreiselpumpen
(5, 6) durch eine Rohrleitung (7) unter Kontrolle
der Fließgrenze
(8), der Dichtekontrolle (9) und des Durchsatzes
(10) in die untertägigen
Hohlräume
(11) verpumpt werden.
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Beispiel 2
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27
Gewichtsteile fein- und feinstkörnige CaCl2-reicher Stäube, 22 Gewichtsteile überwiegend inerter
Filterstäube
und 15 Gewichtsteile eines als Suspension beispielhaft aufbereiteten
Metallhydroxidschlammes mit einer Suspensionsdichte von 1,25 g/m3 werden mit 36 Gewichtsteilen Wasser entsprechend 1 in
einem Intensivmischer (1) vermischt, in einen Rührbehälter (2)
gegeben und zur Erzielung des Strukturbruchs der thixotropen Suspension über einen
Zeitraum von 4 Stunden intensiv gerührt. Nach 4 Stunden Rührzeit wurde
die Fließgrenze τo auf 8–12 Pa abgesenkt,
Messung mit (3).
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Das
Bestimmtheitsmaß des
Bingham-Modells beträgt
0,99 ± 0,002.
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Die
Suspension kann mit diesen rheologischen Eigenschaften durch Schraubenschnecken- oder
Kreiselpumpen (5, 6) durch eine Rohrleitung (7) unter
Kontrolle der Fließgrenze
(8), der Dichtekontrolle (9) und des Durchsatzes
(10) in die untertägigen Hohlräume (11)
verpumpt werden.
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Beispiel 3
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33
Gewichtsteile einer Klärschlammverbrennungsasche
sowie 6 Gewichtsteile eines industriellen Filterstaubes und 21 Gewichtsteile
einer Holzasche werden entsprechend 2 mit 40
Gewichtsteilen einer hochkonzentrierten CaCl2-Lösung mit
einer Dichte von 1,35 g/m3 in einem Intensivmischer
(1) vermischt, in einen Rührbehälter (2) gegeben und
zur Erzielung des Strukturbruchs im Mittel über einen Zeitraum von 4 Stunden
gerührt.
Nach 4 Stunden Rührzeit
wird die Fließgrenze τo auf
10–15
Pa abgesenkt, Messung mit (3).
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Das
Bestimmtheitsmaß des
Bingham-Modells beträgt
0,97 ± 0,0018.
Die Suspension kann mit diesen rheologischen Eigenschaften durch
Schraubenschnecken- oder Kreiselpumpen (5, 6)
durch eine Rohrleitung (7) unter Kontrolle der Fließgrenze
(8), der Dichtekontrolle (9) und des Durchsatzes
(10) in die untertägigen
Hohlräume
(11) gepumpt werden.
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Beispiel 4
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Analog
Beispiel 1, 2 erfolgt, wie in 1 dargestellt,
die vorgegebene Mischung (1) der Komponenten, die im Rührbehälter (2)
intensiv im Mittel 4 Stunden bis zum Strukturbruch gerührt werden.
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Nach
4-stündiger
Rührzeit
wird die Fließgrenze τo im
Rührbehälter mit
18 Pa ermittelt (3), möglicherweise
verursacht durch überdurchschnittlich
hohe Gehalte an reaktiven Stoffen. Über eine Steuereinheit wird
Verflüssiger
in Form von Melaminsulfonat (4) aus einem Vorratsstapel
in einer Menge von zunächst
max. 1,8 kg/m3 Suspension in die Pumpenvorlage
(5) zugefahren und nach Erreichen des τo-Sollwertes < 10 Pa (Messeinrichtung
(8) in der Rohrleitung (7)) programmgemäß zurückgenommen.
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Die
so eingestellte Suspension wird mit der Schraubenspindelpumpe (6) über die
Rohrleitung (7) und unter ständiger Kontrolle des Fließgrenzwertes (8),
der Dichte (9) und des Durchsatzes (10) in den untertägigen Hohlraum
(11) transportiert.
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Beispiel 5
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Analog
Beispiel 1, 2, 3 oder 4 wird entsprechend 2 die vorgegebene
Mischung hergestellt (1) und im Rührbehälter (2) intensiv
im Mittel 4 Stunden gerührt.
Die Suspension wird mit einer Fließgrenze τo von
10 Pa (3) mit einer Schraubenschnecke (5, 6) über Rohrleitungen
(7, 11) bei Überwachung
des Fließgrenzwertes
(8), der Dichte (9) und des Durchsatzes (10)
verpumpt. Vor dem freien Auslauf in den Einlagerungsbereich (14)
wird die Suspension in eine Misch-Pumpeinheit (sog. Rachenpumpe)
(12) geleitet und 40 bis 80 kg Bindemittel pro m3 Suspension (13) in Form von gebranntem
Kalk oder Dolomit über eine
Dosierschnecke zugesetzt. Durch die Rachenpumpe wird die bindemittelgestützte Suspension
auf kurzem Wege in den Einlagerungsbereich (14) gefördert. Durch
den Bindemittelzusatz kann bei Bedarf die Festigkeit des abgebundenen
Körpers
auf Werte von 0,5 MPa und mehr angehoben werden.