DE1594815B2

DE1594815B2 - Verfahren zum umhuellen von pulverigen bis koernigen feststoffen mit bituminoesen bindemitteln

Info

Publication number: DE1594815B2
Application number: DE19671594815
Authority: DE
Inventors: Emile Muntzer Paul Straßburg Muntzer (Frankreich)
Original assignee: Wibau Westdeutsche Industrie und Strassenbau Maschinen 6461 Rothenbergen GmbH
Current assignee: Muntzer Emile Muntzer Paul Dr 67000 Strasbour
Priority date: 1966-12-02
Filing date: 1967-10-21
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CH511053A; YU236367A; DE1594815C3; NO122874B; BE707335A; SE343314B; DE1594815A1; DK141821C; DK141821B; YU32283B; FI52749B; FR1516830A; FR92194E; AT291843B; FI52749C; GB1209449A; NL6716147A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umhüllen von pulverigen bis körnigen Feststoffen mit verflüssigtem bituminösem Bindemittel zur Herstellung von Heißmischgut für den Straßenbau.

Als pulverige bis körnige Feststoffe werden Feststoffe mineralischen Ursprungs umhüllt, während als verflüssigtes bituminöses Bindemittel ein Bindemittel auf Erdöl- oder Kohlen-Basis in Frage kommt, wobei das Bindemittel gegebenüber auch in Emulsionsform vorliegen kann.

Es sind bereits Verfahren zum Umhüllen von pulverigen bis kömigen Feststoffen mit bituminösem Bindemittel bekanntgeworden, die sich in folgende zwei Gruppen einteilen lassen:

1. Verfahren, bei denen die Feststoffe getrocknet und erhitzt werden, bevor das bituminöse Bindemittel, ebenfalls erhitzt und dadurch verflüssigt, zugegeben wird. Als Beispiel hierzu seien die zum Stand der Technik gehörenden Methoden zur Herstellung von Heißasphalt für den Straßenbau mit Bitumen als Bindemittel, von Steinkohlen-Brikettiergut mit Pech als Bindemittel und von Teermagnesit für feuerfeste Aus

kleidungen mit Teer als Bindemittel genannt.

Die vorherige Trocknung der Feststoffe ist erforderlich, um den Feststoffen, die im allgemeinen leicht mit Wasser, aber nur schwer mit bituminösen Bindemitteln, also Kohlenwasserstoffen, benetzbar sind, eine ausreichende Benetzbarkeit mit solchen Bindemitteln zu vermitteln.

Diesen Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Feststoffe, die nach der Trocknung bis etwa auf die Verarbeitungstemperatur des jeweiligen Bindemittels erhitzt werden müssen, im getrockneten Zustand einem mehr oder minder starken Abrieb ausgesetzt sind und daß — bei der meist angewendeten direkten Trocknung — das Heizmedium sich mit Feinstoffen belädt, die anschließend wieder in geeigneten Entstaubungsanlagen abgeschieden werden müssen.
2. Verfahren, bei denen die Feststoffe ungetrocknet und kalt mit ebenfalls kaltem bituminösem Bindemittel vermischt werden, wobei diese Bindemittel entweder durch Zugabe eines organischen Lösungsmittels — z.B. bei Verschnittbitumen — oder durch Dispergierung in Wasser — z.B. bei Bitumenemulsionen — künstlich so dünnflüssig gemacht werden, daß sie auch bei Umgebungstemperatur verarbeitbar sind (vgl. hierzu »bitumen- und asphalt-Taschenbuch« 3. Auflage 1964).

Hierbei erweist sich als nachteilig, daß bei den verschnittenen Bindemitteln die angestrebten Mischguteigenschaften erst dann vorliegen, wenn das gesamte Lösungsmittel aus dem Mischgut ausgedunstet ist. Ferner ist es erforderlich, dem Mischgut haftverbessernde Zusätze zuzugeben, um eine ausreichende Bindung zwischen ungetrocknetem Feststoff und Bindemittel zu erhalten. Bei Verwendung von Emulsionen muß nach der Verarbeitung des Mischgutes die vollständige Trennung des Bindemittels vom Wasser und die Verdunstung dieses Wassers erfolgen, d.h. die Verarbeitung des nach dieser Methode hergestellten Mischgutes muß erfolgen, bevor Lösungsmittel bzw. Wasser verdunstet sind. Es ist daher eine nachträgliche Wärmezufuhr zum verarbeiteten Mischgut in den meisten praktischen Anwendungsfällen nicht mehr möglich.

Darüber hinaus ist z. B in der französischen Patentschrift 859 586 ein Verfahren beschrieben, bei dem ebenfalls bituminöse Bindemittel, die auch Emulsionsform haben können, mit ungetrockneten mineralischen Feststoffen vermischt werden, wobei jedoch eine Vorbehandlung dieser feuchten Mineralstoffe mit oberflächenaktiven Substanzen, vorzugsweise mehrwertigen Schwermetallsalzen in Verbindung mit wasserunlöslichen Metallseifen, erforderlich ist, mit dem Ziel, die Hafteigenschaften des bituminösen Bindemittels auf den Gesteinsoberflächen zu verbessern. Diesen Metallseifen haftet, wie allen organischen Verbindungen, der Nachteil an, daß ihre geringe Temperaturbeständigkeit eine allgemeine Verwendung bei der Asphalt-Herstellung erschwert, da die vorgeschriebenen Asphalttemperaturen häufig über den Zersetzungstemperaturen derartiger Verbindungen liegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umhüllen von pulverigen

bis körnigen Feststoffen mit bituminösen Bindemit- Bitumenemulsion, der Borax und eine wäßrige Fortein zur Herstellung von Heißmischgut für den Stra- maldehydlösung zugesetzt sind, kalt vermischt und ßenbau anzugeben, das die Vorteile beider oben an- nachträglich bei einer Temperatur bis etwa 160° C geführter Verfahrens-Gruppen in sich vereinigt, ohne getrocknet. Denn es hat sich als zweckmäßig erwiedie jeweiligen Nachteile aufzuweisen. 5 sen, daß zur Überstabilisierung der Bitumenemulsion

Die Lösung der Aufgabe besteht nach der Erfin- dieser hydrolisierte Proteinverbindungen zugesetzt

dung darin, daß die nicht getrockneten Feststoffe mit werden. Ebenso stellte es sich als sinnvoll heraus,

dem verflüssigten bituminösen Bindemittel vermengt daß der Bitumenemulsion außerdem Borax und wäß-

und anschließend unter starker Erwärmung ver- fige Formaldehydlösung zugesetzt werden,

mischt werden. io Durch die Verwendung einer solchen Emulsion

Zur Anwendung des neuen Verfahrens im Stra- werden die sich normalerweise bei Temperaturen

ßenbau bietet sich in der Praxis an, den noch nicht über 25° C, insbesondere über 40° C, einstellenden,

getrockneten, mineralischen Feststoffen, die nor- dem Fachmann bekannten Schwierigkeiten, beispiels-

malerweise einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis weise des vorzeitigen Brechens, praktisch ausgeschal-

5°/o H₂O aufweisen, in einem Mischer, vorzugsweise 15 tet, ohne daß die Mengen an Aktivierungsmittel er-

über Zerstäubungsorgane, das Bindemittel zuzufüh- höht werden müssen. Der Zusatz von Borax zu der

ren, so daß eine ausreichende statische Verteilung basischen Chromsalzlösung macht die Emulsion im

dieses Bindemittels auf den Oberflächen der Minera- praktischen Arbeitsbereich temperaturunempfindlich,

lien gegeben ist. Nach erfolgter Zugabe und Errei- Ebenso wurde der günstige Einfluß des Zusatzes

chung des gewünschten Mischungszustandes wird das 20 einer wäßrigen Formaldehydlösung auf das Brech-

Gemenge — bei diskontinuierlichem Betrieb über verhalten der Emulsionen in praktischen Versuchen

einen Ausgleichsbehälter und eine Abzugsvorrich- unter Beweis gestellt. Durch nachträgliche Erhitzung

rung — kontinuierlich einem Trockner, vorzugsweise bis etwa 160° C erhält man ein hochwertiges Heiß-

Trommeltrockner, zugeführt und in diesem bei star- mischgut.

ker Erwärmung bis auf die dem jeweiligen Mischgut 25 Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung

bzw. Bindemittel entsprechende vorgeschriebene der Emulsion können z.B. Mineralgemische auch

Mischtemperatur vermischt. ohne Sand und Füller umhüllt werden, ohne daß,

Eine Anwendungsform des Verfahrens nach der selbst bei hohen Emulsionsdosierungen, ein Abflie-

Erfindung sieht vor, daß die nicht getrockneten Fest- ßen der Emulsion zu befürchten ist. Umgekehrt wer-

stoffe unter Zugabe einer relativ kleinen Menge eines 30 den die kornabgestuften mineralischen Haufwerke

Chromsalzes oder von Bariumsulfid mit dem Binde- vom feinsten bis zum gröbsten Korn einschließlich

mittel vermengt und bei einer über 80° C liegenden Pulvern, wie Eisenoxyd, Kalkstein- oder Quarzfüller,

Temperatur vermischt werden. Kalk oder Zement, individuell und vollständig um-

Hierbei kommt es zu einem gleichzeitigen Zusam- hüllt, ohne daß während dieses Umhüllungsvorganmenwirken des Bindemittels, einer Wassermenge, die 35 ges die Emulsion bricht und ohne daß eine Verdünsich auf die im Mineralgerüst bzw. an der Feststoff- nung der Emulsion mit Wasser erforderlich ist.
oberfläche vorhandene natürliche Feuchtigkeit be- Es wurde festgestellt, daß man alle klassischen schränken kann, und der relativ kleinen Menge von Asphaltgemische einschließlich Bitukies (Trag-Chromsalz oder Bariumsulfid, vorzugsweise in wäß- Schichtmischungen) anstatt heiß zu mischen, bei gleiriger Lösung, in der Weise, daß die Feststoffpartikel 40 chen Mineral- und Bindemittelmengen durch Verwährend des Trocknungs- und Mischprozesses zu- wendung der beschriebenen Emulsion kalt mischen nächst das ihnen anhaftende Wasser abstoßen, um kann, wobei bei nachträglichem Trocknen, das ledigsich unmittelbar anschließend mit dem Bindemittel, lieh durch Sonneneinstrahlung an der Luft oder auch hervorgerufen durch die Wirkung der Adhäsions- mit Temperaturen bis etwa 160° C erfolgen kann, kräfte, schon bei relativ niedrigen Temperaturen zu 45 ein bituminöses Mischgut entsteht, das sich äußerlich umhüllen. Dieser Vorgang wird als Aktivierung be- von in konventioneller Weise heiß gemischtem zeichnet. Bereits bei Überschreitung der 80° C- Mischgut nicht unterscheidet, das aber bisher nicht Schwelle tritt der Aktivierungsprozeß ein, d. h. die bekannte Eigenschaften aufweist: die Haftfestigkeit, Chromsalz- oder Bariumsulfidlösung verdrängt das ganz besonders auch auf sauren Gesteinsarten wie den Mineraloberflächen anhaftende und in den Po- 50 Quarz- oder Siliziumgestein, wird so erheblich verren eingelagerte Wasser und macht die einzelnen bessert (Riedel-Weber-Test: Note 10), daß das Mate-Mineralpartikel bleibend wasserabweisend. Im Ge- rial ein kalt lagerfähiges und schüttfähiges, aber dengensatz zu vielen bekannten Haftmittelzusätzen wird noch bei Temperaturen von 10 bis 30° C einbaufädabei die Wirkung der Chromsalze durch hohe Tem- higes Mischgut darstellt. Damit werden zwei in der peraturen nicht beeinträchtigt. 55 Praxis immer wieder zu verzeichnende Mängel besei-

Die auf diese Weise vorbereiteten Feststoffoberflä- tigt, nämlich einmal die schlechte Haftfestigkeit des

chen binden durch Aktivierung der Adhäsionskräfte Bindemittels auf verschiedenen Mineralien, insbeson-

das Bindemittel und bewirken gleichzeitig mit der in dere quarzhaltigen Mineralien, und zum anderen die

der Trocken- und Mischvorrichtung stattfindenden Unbrauchbarkeit von heiß gemischtem, aber vor dem

zusätzlichen Umwälzung des Gutes eine vollkom- 60 Einbau erkaltetem bituminösem Mischgut.

mene Umhüllung der einzelnen Mineralpartikel. Das Mischgut nach dem oben beschriebenen Ver-

Eine weitere Abwandlung des neuen Verfahrens fahren bleibt, wie erwähnt, in einem korngetrennten,

sieht die Herstellung von Heißmischgut durch Bin- jedoch verdichtungsfähigen Zustand,

dung der Feststoffe durch eine Emulsion vor. Hierbei Es wurde weiter ermittelt, daß das mit diesen

werden die nicht getrockneten Feststoffe unter Zu- 65 Emulsionen kalt hergestellte Mischgut für offene

gäbe einer relativ kleinen Menge eines Chromsalzes oder geschlossene Bauweisen mit oder ohne Zusatz

oder von Bariumsulfid mit einer durch hydrolysierte von Zementen, Kalken oder sonstigen Füllstoffen, an

Proteinverbindungen überstabilisierten alkalischen der Luft oder durch direkte oder indirekte Erhitzung

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getrocknet, insofern einen kritischen Zustand durch- genden, industriellen Ballungszentren, Naturschutzläuft, als nach Verdampfung von 80 bis 90 % des gebieten u. dgl., für die die Einhaltung noch tragba-Wassers sich die Steine bei der Bewegung progressiv rer Immissionswerte vorgeschrieben sind, nicht mehr vom Bindemittel enthüllen. Diese Erscheinung ver- gegeben ist.

schwindet rasch wieder mit ansteigender Temperatur 5 Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und fortschreitendem Trocknungsgrad bei gleichzeiti- sind demgegenüber insbesondere darin zu sehen, daß ger, weiterer Bewegung des Mischgutes. Ein Track- die Umhüllung von Feststoffen mit bituminösen Binnen mit oder ohne Erhitzung eines auf der Basis die- demitteln ohne die Abscheidung von Feinstpartikeln, ser Emulsion hergestellten bituminösen Mischgutes d. h. ohne ein Auftreten von Staub erfolgt,
ohne Bewegung des Materials erlaubt ebenfalls die io Wie bereits vorstehend erläutert, stellt das Verfahvöllige Umhüllung der Feststoffe, sobald über 90% ren praktisch eine Umkehrung des klassischen Heißdes Wassers verdampft sind, ohne daß ein Durchlau- mischprozesses dar. Denn es wird beim erfindungsgefen der oben geschilderten kritischen Enthüllungs- mäßen Verfahren zunächst im Mischer das feuchte phase stattfindet. Mineral zusammen mit dem Bindemittel und gegebe-

Wird das Verfahren unter Zusatz eines Chromsal- 15 nenfalls den genannten Zusätzen vermengt und zes durchgeführt, so erzielt man optimale Ergebnisse durchläuft anschließend erst die Trockentrommel, dadurch, daß als Chromsalz ein basisches Chromsul- Da hierbei auch die dem Mineral anhaftenden bzw. fat verwendet wird. Hinsichtlich der erforderlichen zugesetzten Feinstpartikeln bereits mitBindemitteln in Zusatzmengen wurde gefunden, daß etwa 125 g basi- Berührung gekommen sind, werden sie in der Troksches Chromsulfat pro Tonne Mischgut zugesetzt ao kentrommel nicht mehr vom Heißgasstrom mitgeriswerden sollen. Es ist darüber hinaus möglich, daß sen und ausgetragen, so daß sich die bisher unverden genannten Schwermetallsalzen lösliche Eisen- meidlichen, kostspieligen Entstaubungsanlagen erübsalze zugesetzt werden. rigen. Dies bedeutet, daß ohne aufwendige Ände-

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht rungsarbeiten die vorhandenen, nach dem Heißdarin, daß das noch warme Mischgut unter Bewe- 25 mischverfahren arbeitenden Mischanlagen auf das gung auf eine unter 60° C liegende Temperatur ab- erfindungsgemäße Verfahren umgestellt werden köngekühlt wird, wodurch ein lager- und rieselfähiges, nen. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, daß jedoch bei Außentemperaturen ab 10° C verdichtba- bei Verwendung von Drehtrommeltrocknern die res Gemisch entsteht. Trommel mit Schleppketten ausgestattet wird, die

Das erfindungsgemäße Verfahren wird für die 30 einmal die Mineralbewegung fördern und zum ande-Herstellung von Heißasphalt unter Verwendung ren die Trommel vor Verunreinigung bewahren,
eines kornabgestuften Mineralstoffgemenges als Fest- Zur Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bei der

stoff für den Straßenbau angewandt, ohne daß hier- staublosen Herstellung von Heißasphalt ist zu bemerbei die sonst übliche Staubentwicklung, d. h. ein Aus- ken, daß selbst bei der Forderung größter Haftfestigtrag der Feinstpartikel während des Trocknungspro- 35 keit Zusätze nur in geringen Mengen benötigt werzesses der Feststoffe, stattfindet. den. So genügen z. B. für ein quarzhaltiges, füllerar-

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung bitu- mes Mineral 0/12 mm 125 g basisches Chromsulfat, minösen Mischgutes für den Straßenbau, wird das gelöst in 375 cm³ Wasser, pro Tonne Mischgut. Dieauf einen geringen Restwassergehalt von etwa 0,5 °/o ser Zusatz genügt, um eine absolute Wasserunempgetrocknete und meist auf 160 bis 200⁰C erhitzte 40 findlichkeit des Mischgutes zu erreichen.
Mineral, vorzugsweise klassiert, über eine Gattie- Ein nach dem beschriebenen Verfahren durch Zu-

rungswaage dem Mischer zugeführt und hier mit bi- gäbe von basischem Chromsulfat und dünnsten Bintuminösem Bindemittel umhüllt. Voraussetzung für demittelschichten aktivierter Feststoff gestattet überdie Umhüllung ist, wie bereits vorstehend erwähnt, raschenderweise zusätzlich die Lösung interessanter V die thermische Vorbehandlung des Minerals, bei der 45 Probleme, von denen in diesem Zusammenhang eine Trennung der dem körnigen Gut anhaftenden eines besonders erwähnt werden soll. Es handelt Feinstpartikel und deren Aufnahme durch den sich um die Zusammenführung dieser aktivierten Trocknungsgasstrom unvermeidlich ist. Um den Ab- Feststoffe, vorzugsweise Sande, mit Mineralölen, gasstrom von seiner Staubbelastung zu befreien und sonstigen Ölen oder ölhaltigen Substanzen, wobei diesen Staub dem Mischgut, in dem er eine wichtige 50 eine dauernde Bindung zwischen den Mineralstoffen Funktion ausübt, wieder zuführen zu können, sowie und den Ölen entsteht. Durch das Bestreuen mit aktieine unzulässig hohe Staubimission zu verhindern, sind viertem Sand bzw. Auf schleudern von aktiviertem oft aufwendige technische Mittel, wie Zyklone, Naß- Sand kann beispielsweise auf dem Wasser schwimwäscher, Filter usw. in einem solchen Umfange er- mendes Mineralöl dauernd versenkt werden (Tankforderlich," daß eine wirtschaftliche Aufbereitung 55 schiffunfälle), wie praktische Versuche gezeigt haeines solchen Mischgutes, insbesondere in Wohnge- ben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umhüllen von pulverigen bis körnigen Feststoffen, mit verflüssigtem bituminösem Bindemittel zur Herstellung von Heißmischgut für den Straßenbau, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht getrockneten Feststoffe mit dem verflüssigten Bindemittel vermengt und anschließend unter starker Erwärmung vermischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht getrockneten Feststoffe unter Zugabe einer relativ kleinen Menge eines Chromsalzes oder von Bariumsulfid mit dem Bindemittel vermengt und bei einer über 80° C liegenden Temperatur vermischt werden.

3. Abänderung des Verfahrens zur Herstellung von Heißmischgut nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht getrockneten Feststoffe unter Zugabe einer relativ kleinen Menge eines Chromsalzes oder von Bariumsulfid mit einer durch hydroiysierte Proteinverbindungen überstabilisierten alkalischen Bitumenemulsion, der Borax und eine wäßrige Formaldehydlösung zugesetzt sind, kalt vermischt werden und nachträglich bei einer Temperatur bis etwa 160° C getrocknet werden. ■

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder

3, dadurch gekennzeichnet, daß als Chromsalz ein basisches Chromsulfat verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß lösliche Eisensalze zusammen mit den genannten Metallsalzen verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend das warme Mischgut unter Bewegung auf eine unter 60° C liegende Temperatur abgekühlt wird.

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