DE19517595A1 - Verfahren zur Herstellung eines physiologisch unbedenklichen Zwischenproduktes aus zu entsorgenden Faser-Bindemittel-Kombinationswerkstoffen mit Asbest als Armierungsfaser und Portland-Zement als Bindemittelmatrix im Hinblick auf seine Verwendung als Sekundärrohstoff in der Zementindustrie - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines physiologisch unbedenklichen Zwischenproduktes aus zu entsorgenden Faser-Bindemittel-Kombinationswerkstoffen mit Asbest als Armierungsfaser und Portland-Zement als Bindemittelmatrix im Hinblick auf seine Verwendung als Sekundärrohstoff in der ZementindustrieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines physiologisch unbedenklichen
Zwischenproduktes aus zu entsorgenden Faser-Bindemittel-Kombinationswerkstoffen mit Asbest als
Armierungsfaser und Portland-Zement als Bindemittelmatrix im Hinblick auf seine Verwendung als
Sekundärrohstoff in der Zementindustrie.
Es ist bekannt, daß allein die in Deutschland in den letzten 40 Jahren eingebauten Asbest-
Bindemittelbaustoffe in Form von Platten eine Fläche von 1,0 bis 1,3 Milliarden m² ausmachen. Ihre
Entsorgung fällt nach etwa 50 Jahren an, was einer jährlichen Entsorgung von 20 bis 22 Mio. m²
entspricht. Für ein Deponieren bedeuten dies das Verbringen von ca. 400 bis 450 kt/a oder 600.000 bis
800.000 m³ Asbest-Bindemittelbaustoffe (Bornemann, P. Demontage von Asbestzement nach TRGS
519. Tagungsband VDI/DIN-Kolloquium Faserförmige Stäube, Fulda, 6.-9. September 1993, S. 100
-105). Um derartige Asbestzement-Erzeugnisse als potentiellen Sekundärrohstoff an
Naturkreisläufen sich orientierenden Wirtschaftskreisläufen nutzen können, soll für die
Zementherstellung ein aus Asbestzement mit seiner weitgehend konstanten chemischen
Zusammensetzung ein Zwischenprodukt zur Verfügung gestellt werden, das frei von
gesundheitsgefährdenden Faserstoffen ist und damit ohne jegliche physiologische und ökologische
Belastung als Rohstoff bei der Zementherstellung eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Asbest enthaltendes Abfallmaterial
in Form des aus dem Wirtschaftskreislauf herausgenommenen Faser-Bindemittel-
Kombinationswerkstoffs "Asbestzement" als potentieller Sekundärrohstoff verstanden wird, einem
thermischen Prozeß unterworfen wird, der die Umwandlung der Asbeste bedingt und unmittelbar
daran einem schroffen Temperaturwechsel ausgesetzt wird. Eine asbestfreie und mineralisch
schwach gebundene Masse wird so erfindungsgemäß gebildet.
Die thermisch initiierte Zerstörung der Asbestfasern vermindert zu einem die mechanische Stabilität
beträchtlich. Aber insbesondere durch einen daran sich unmittelbar anschließenden schroffen
Temperaturwechsel wird die Härte und Biegebruchfestigkeit des Materials im Hinblick auf die
Schaffung eines leicht zu brechenden Stoffes, wie es das für die Zementindustrie vorgesehene
Zwischenprodukt sein soll, in sehr vorteilhafter Weise beeinflußt. Diese erzeugte asbestfreie Masse
als Zwischenprodukt kann in der Zementindustrie bei der Rohmehlherstellung für den Klinkerbrand,
dem Klinkerbrennprozeß direkt und/oder als Zumahlstoff dem gebrannten Klinker zugeführt werden.
Durch die Behandlung der asbestfreien Masse bei Temperaturen <500°C in Verbindung mit
einem schockartigen Temperaturwechsel wird mit einem vergleichsweise geringen technischen
Aufwand für eine thermisch-mechanische Aufbereitung des Materials ein in jeder Hinsicht günstiges
offenporiges Zwischenprodukt gebildet.
Wird z. B. Chrysotil-Asbest, welcher im Vergleich zu anderen Asbestvarietäten zu etwa 90
Prozent in der Industrie verwendet wurde, eingesetzt, so kommt es bei Behandlungstemperaturen ab
500°C zu intermediären amorphen Zwischenphasen mit OH-Defekten und O2--Zentren, was anhand
RAMAN-spektroskopischer Untersuchungen ermittelt wurde. Durch chemische Zusätze (z. B.
Fluoride, FeCl₃) lassen sich die mit Asbest ablaufenden Prozesse hinsichtlich einer verringerten
Behandlungstemperatur und Beschleunigung der Zersetzungsreaktionen beeinflussen.
Als Reaktoren zur Bildung des asbestfreien Zwischenproduktes geringer mechanischer
Festigkeit sind beispielsweise Kammeröfen, Tunnelöfen, Rohröfen, Drehrohröfen geeignet. Der
schockartige Temperaturwechsel kann mit Hilfe eines der Temperaturbehandlung unmittelbar
nachgeschalteten Kühlaggregates etwa in der Art des Klinkerkühlers oder einfach durch Eintrag des
asbestumgewandelten Produktes in Wasser erreicht werden. Wird der Temperaturwechsel mit Hilfe
von Luft vorgenommen, so ist das Zwischenprodukt frei von chemisch und physikalisch gebundenem
Wasser, was von Vorteil sein kann im Hinblick auf einem sich erneut anschließenden thermischen
Prozeß (Klinkerherstellung).
Die Bildung eines in seinen mechanischen Eigenschaften beeinträchtigten bzw. zerkleinerten
asbestfreien Zwischenproduktes kann aber auch in der Weise vorgenommen werden, daß der
Asbestzement eine schockartige Temperaturbehandlung erfährt, was insbesondere auf die Freisetzung
des im Zementstein und in der Asbestfaser gebundenen Wassers zurückzuführen ist.
Eine Asbestzement-Wellplatte wird 24 Stunden im Kammerofen bei 1050°C getempert. Die dem
Ofen entnommene Platte wird anschließend unmittelbar in eine mit kaltem Wasser gefüllte Wanne
befördert. Das nach dem Abschrecken dem Wasser entnommene Produkt hat eine mechanische
Festigkeit, wie man sie beispielsweise von der Backware "Keks" kennt und ist mit einer dem
Portland-Zement ähnlichen chemischen Zusammensetzung völlig frei von Chrysotil-Asbestfasern.
Eine Asbestzement-Probe (alle Angaben in Gew.-%) mit einem Glühverlust von 23,7 und einer
chemischen Zusammensetzung der Festmasse von 5,9 MgO; 5,8 Al₂O₃; 23,9 SiO₂; 4,4 SO₃; 0,09
K₂O; 57,0 CaO; 2,1 Fe₂O₃ und 0,35 TiO₂ wird 24 Stunden bei 780°C thermisch behandelt und
anschließend mit einer Luftdusche abgeschreckt.
Das asbestfreie Produkt hat eine deutlich geringere mechanische Festigkeit als das Ausgangsmaterial,
ist jedoch nicht so "weich", wie das nach Beispiel 1 hergestellte Produkt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Behandlung von zu entsorgenden Faser-Bindemittel-Kombinationswerkstoffen mit
Asbest als Armierungsfaser und Portland-Zement als Bindemittelmatrix, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Behandlungstemperaturen <500°C die Kristallstruktur der Armierungsfaser durch einen
kontrolliert gesteuerten Dehydroxylierungsprozeß zerstört und infolge dessen die irreversible Bildung
einer reaktiven, intermediären, amorphen Zwischenphase mit OH-Defekten und O2--Zentren initiiert
wird, in Verbindung mit einem unmittelbar sich anschließenden extremen Temperaturwechsel, so daß
dadurch schließlich ein physiologisch unbedenkliches, asbestfreies Zwischenprodukt zementähnlicher
chemischer Zusammensetzung mit dem Charakter eines Sekundärrohstoffes für die Zementindustrie
oder eines Precursors für andere technische Anwendungen/Prozesse entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung einer reaktiven,
intermediären amorphen Zwischenphase mit OH-Defekten und O2--Zentren der Asbestzement-
Abfallstoffe allein oder im Gemisch mit anderen Komponenten in thermischen Reaktoren, wie
Kammeröfen, Tunnelöfen, Rohröfen, Drehrohröfen, vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung bei
Temperaturen <500°C erfolgt, ohne daß es dabei zur Bildung von nicht erwünschten stabilen
kristallinen Phasen oder von glasigen Materialien in nennenswerten Umfange kommt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das asbestfreie, zur Herstellung von
Zementrohmehl geeignete, thermisch behandelte Material unmittelbar nach Verlassen des Ofens mit
Luft oder Wasser abgeschreckt wird, so daß dadurch die mechanische Festigkeit besonders stark
gemindert oder ganz aufgehoben wird.
5. Zwischenprodukt, hergestellt nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es in der
Zementindustrie als Bestandteil zur Bereitung der Rohmehlmischung für die Klinkerproduktion
und/oder als Zementzumahlstoff Verwendung findet.
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