DE3020006C2 - Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus dem Flugstaub von Kraftwerksfeuerungen und/oder Heizwerksfeuerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Formkörpern aus dem Flugstaub von Kraftwerksfeuerungen und/oder Heizwerksfeuerungen, wobei der (z.B. mittels Elektrofilter abgeschiedene) Flugstaub mit einem wäßrigen Bindemittel sowie unter Verwendung von Mineralöl vermischt, die Mischung zu Grünlingen geformt sowie die Formkörper getrocknet und gebrannt werden. Anstelle des Ausdruckes Flugstaub wird in der Praxis auch der Ausdruck Flugasche verwandt.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen (DE-OS 24 56 230) wird der Flugstaub mit einem wäßrigen Bindemittel aus Calciumligninsulfonatpulver, weniger als 15 % Wasser und mindestens 5 % Mineralöl angemacht. Die Druckfestigkeit liegt bei 10 N/mm². Selbst bei Dampfhärtungen von 28 Tagen bei 8 bzw. 16 atü werden nur Druckfestigkeiten von 22 bzw. 28 N/mm² erreicht. Bei der Herstellung der Grünlinge werden die Staubpartikel mehr oder weniger in das pastöse Bindemittel eingebettet und hauptsächlich durch dessen Klebefähigkeit zusammengehalten. Die angegebene Druckfestigkeit der so hergestellten Formkörper reicht für viele Verwendungszwecke nicht aus. So können die Grünlinge nach dem Brennen nicht als Zuschlagstoff für Beton hoher Güteklasse und Druckfestigkeit eingesetzt werden. Noch fehlt eine Lehre zum technischen Handeln, mit der auf einfache Weise aus dem Flugstaub von Kraftwerksfeuerungen, Heizwerksfeuerungen und dergl. Formkörper hoher Druckfestigkeit hergestellt werden können.

Andererseits fallen allein in der BRD zur Zeit 6 Mio. Jahrestonnen Steinkohlenverbrennungsrückstände (z.B. Flugstaub) in Kraftwerksfeuerungen und/oder Heizwerksfeuerungen an. Diese Menge wird sich alsbald verdoppeln. Der Flugstaub kann dann nur im geringen Umfang einer weiteren Verwertung zugeführt werden und belastet die Umwelt. Eine andere Umweltbelastung resultiert aus der Tatsache, daß in erheblichem Maße Mineralölabfälle in Form von Altöl und dergl. anfallen, die zur Zeit nur durch Verbrennung beseitigt werden können - und oft ohne Nutzung der Verbrennungswärme verbrannt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie auf einfache Weise aus dem Flugstaub von Kraftwerksfeuerungen, Heizwerksfeuerungen und dergl. Formkörper hoher Druckfestigkeit hergestellt werden können, die z.B. als Zuschlagstoffe für Beton hoher Güteklasse und Druckfestigkeit, für Auffüllungen, isolierenden Unterbau von Verkehrswegen, beim Bau von Drainagen, für Grobfilter, beim Anlegen von Hydrokulturen im Gartenbau, zur Bodenverbesserung in der Landwirtschaft, für die Herstellung von Wärmedämmsteinen und Wärmedämmplatten sowie für Hohlraumausfüllungen im Hoch- und Industriebau eingesetzt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Flugstaub mit einem Bindemittel, bestehend aus einer Mineralöl-Wasser-Emulsion, welche 0,5 bis 5 Gew.-% Mineralöl enthält, vermischt, die Mischung zu Grünlingen einer ausreichenden Festigkeit geformt sowie die so geformten Grünlinge getrocknet und unter Ausbrennen des Mineralöls zu den Formkörpern gebrannt werden. Die so hergestellten Formkörper sind wegen ihrer hohen Festigkeit für die angegebenen Verwendungszwecke ohne weiteres einsetzbar. Sie sind aber auch als Grünlinge hinreichend fest und manipulierbar. Das gilt insbesondere dann, wenn sie gemäß bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bei einer Temperatur von über 100°C getrocknet werden. Sie können danach z.B. ohne weiteres im Drehrohrofen gebrannt werden, und zwar praktisch ohne Abrieb. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann ein Bindemittel, dessen Mineralölanteil aus Mineralölabfall, insbesondere Altöl, besteht, verwendet werden. Der Mineralölanteil in der Mischung und damit in den Grünlingen kann unterschiedlich hoch sein. Er richtet sich grundsätzlich nach der Klebkraft in den Grünlingen. Handelt es sich um das üblicherweise in der Technik anfallende Altöl, so ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Flugstaub mit einer Mineralöl-Wasser-Emulsion, welche 1 - 2 Gew.-% Mineralöl aufweist, vermischt wird. Dabei ist es im allgemeinen ausreichend, daß dem Flugstaub die Mineralöl-Wasser-Emulsion in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der Mineralölanteil pro kg Flugstaub etwa 1 bis 3 g, vorzugsweise etwa 2 g, ausmacht. Es versteht sich von selbst, daß die Emulsion durch übliche Emulgatoren stabilisiert sein kann.

Die Erfindung arbeitet mit einem besonderen Effekt. Tatsächlich besitzt Mineralöl und das im Rahmen der Erfindung vorzugsweise eingesetzte Altöl im allgemeinen eine so große Klebkraft, daß es als Bindemittel für die Herstellung von Formkörpern aus Stäuben praktisch nicht geeignet ist.

Arbeitet man jedoch in der angegebenen Weise mit einer Mineralöl-Wasser-Emulsion, die nur wenig Mineralöl enthält, so gelingt es bei Einsatz handelsüblicher Mischvorrichtungen, auf die einzelnen Flugstaubkörner das Mineralöl in so dünner Schicht aufzubringen, daß für die Bindekräfte in der Mischung weniger die innere Viskosität des Mineralöls als vielmehr die Oberflächenkräfte der dünnen Mineralölschichten auf den Flugstaubkörnern wirken. Diese Kräfte sind überraschend hoch. Sie verleihen den Grünlingen zunächst die für die weitere Manipulation erforderliche Festigkeit. Im übrigen bewirkt dieser Effekt einen gleichsam hautengen Kontakt der Flugstaubkörner im Grünling bzw. im getrockneten Grünling und damit beim Brennen unter Ausbrennen des Mineralöls die homogene Versinterung, die für die angestrebte Druckfestigkeit der Formkörper erforderlich ist. Zu besonders ausgeprägten Verteilungseffekten und damit zu einer besonders hohen Druckfestigkeit kommt man dann, wenn der Mineralöl-Wasser-Emulsion in einer Menge von 0,1 bis 0,2 Gew.-% ein übliches Entspannungsmittel beigegeben wird. - Anders ausgedrückt ist Gegenstand der Erfindung die erläuterte Verwendung einer Mineralöl-Wasser-Emulsion, bevorzugt mit den angegebenen Zusätzen, als Bindemittel für die Herstellung von Formkörpern aus dem Flugstaub von Kraftwerksfeuerungen und/oder Heizwerksfeuerungen, wobei der Flugstaub mit der angegebenen Mineralöl-Wasser-Emulsion angemacht wird, die Mischung zu Grünlingen geformt und diese, gegebenenfalls nach Trocknung, gebrannt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, dem Flugstaub andere mineralische Stäube, z.B. Gesteinsmehl, beizumischen.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß im Rahmen der Erfindung Formkörper hergestellt werden können, die für die verschiedenen Zwecke einsetzbar sind. Insbesondere können die Formkörper als Zuschlagstoffe für Beton hoher Qualität und Druckfestigkeit eingesetzt werden. Die Formkörper können aber auch für Ausfüllungen, isolierenden Unterbau von Verkehrswegen, beim Bau von Drainagen, für Grobfilter, beim Anlegen von Hydrokulturen im Gartenbau, zur Bodenverbesserung in der Landwirtschaft, zur Herstellung von wärmedämmenden Steinen und Platten sowie zur Hohlraumausfüllung im Hoch- und Industriebau eingesetzt werden. Die Formkörper können die verschiedensten geometrischen Formen aufweisen, beispielsweise gleichsam wie Ziegelsteine oder als Pellets kugelförmig ausgeführt sein. Die Formlinge können auch als Hohlkörper ausgeführt werden, wozu in bekannter Weise die Grünlinge zunächst um ausschmelzbare oder ausbrennbare Kerne aus Schaumkunststoff oder dergl. geformt werden, welche Kerne beim Brennen verschwinden und den Hohlraum hinterlassen. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die Formkörper mit Zementgel oder Kunststoff nachträglich behandelt werden können, wodurch sich ihre Fähigkeit, Wasser aufzunehmen, reduzieren oder völlig unterdrücken läßt. Ihre Wasseraufnahme ist ohnehin erstaunlich gering.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlicher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Üblicher Flugstaub einer Kraftwerksfeuerung wurde mit einer Altöl-Wasser-Emulsion aus 98,9 % Wasser, 1 % Altöl, 0,1 % eines handelsüblichen Waschmittels und Emulgatoren zu einer stabilen Emulsion angemacht. Dabei wurde das Anmachen so durchgeführt, daß die Mischung pro kg Flugstaub ziemlich genau 2 g des Mineralöls aus der Mineralöl-Wasser-Emulsion enthielt. Aus der Mischung wurden Prismen der Größe 4 x 4 x 16 cm und Pellets hergestellt. Die Prismen und Pellets wurden bei etwa 105°C getrocknet. Die Festigkeit der Prismen nach dem Trocknen bei 105°C lag bei fast 1 N/mm² und damit um mehr als 30 % höher als die Grünfestigkeit von ähnlichen Prismen, die mit einem üblichen Bindemittel, z.B. aus Wasser und Bentonit, angemacht und in gleicher Weise getrocknet worden waren. Während die wie üblich hergestellten und getrockneten Pellets bei einem Abriebversuch einen Abrieb von 9 % aufwiesen, wiesen die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Pellets einen Abrieb von praktisch null auf. Nach dem Brennen unter Ausbrennen des Mineralöls besaßen die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Prismen eine Druckfestigkeit von 52 N/mm².

Die Werte der Belastbarkeit des Einzelkorns lagen bei üblich hergestellten Pellets um 5 N, bei nach Lehre der Erfindung hergestellten bei 17 N. Die Wasseraufnahme von nach der Erfindung hergestellten und gebrannten Formkörpern war nach 60minütiger Wasserlagerung praktisch null.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus dem Flugstaub von Kraftwerksfeuerungen und/oder Heizwerksfeuerungen, - wobei der Flugstaub mit einem wäßrigen Bindemittel sowie unter Verwendung von Mineralöl vermischt, die Mischung zu Grünlingen geformt sowie die Formkörper getrocknet und gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugstaub mit einem Bindemittel, bestehend aus einer Mineralöl-Wasser-Emulsion, welche 0,5 bis 5 Gew.-% Mineralöl enthält, vermischt, die Mischung zu Grünlingen einer ausreichenden Festigkeit geformt sowie diese geformten Grünlinge getrocknet und unter Ausbrennen des Mineralöls zu den Formkörpern gebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grünlinge bei einer Temperatur von über 100°C getrocknet werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel, dessen Mineralölanteil aus Mineralölabfall, insbesondere Altöl, besteht, verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugstaub mit einer Mineralöl-Wasser-Emulsion, welche 1 - 2 Gew.-% Mineralöl aufweist, vermischt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flugstaub die Mineralöl-Wasser-Emulsion in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der Mineralölanteil pro kg Flugstaub 1 bis 3 g, vorzugsweise etwa 2 g, ausmacht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineralöl-Wasser-Emulsion in einer Menge von 0,1 bis 0,2 Gew.-% ein Entspannungsmittel beigegeben wird.