DE3740228A1

DE3740228A1 - Verfahren zur herstellung von betonzuschlagstoff-formlingen

Info

Publication number: DE3740228A1
Application number: DE19873740228
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Dr I Hillemeier; Franz Dipl Chem Dr Spiekermann
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1988-06-09
Also published as: DE3740228C2

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Her stellung von Betonzuschlagstoff-Formlingen aus dem hauptsächlich aus Kalziumsulfat-Dihydrat bestehenden, Schwermetallionen enthaltenden Gipsschlamm einer Rauchgasentschwefelungsanlage hinter einer Kraft werkskesselfeuerung.

Bei der nassen Rauchgasentschwefelung von Kraftwerkskesselfeuerungen mit kalziumhaltigen Absorptionsmitteln fällt bekanntlich in hohem Maße ein Gipsschlamm an, der hauptsächlich aus Kalziumsulfat-Dihydrat be steht. Er ist nicht ohne weiteres deponierbar, soweit er in störenden Konzentrationen Schwermetallionen aufweist. Er ist ohne weiteres auch nicht als Baustoff einsetzbar und kann insbesondere nicht zu Betonzu schlagstoff-Formlingen geformt werden, die ausreichende Festigkeit be sitzen. Bei Weiterverarbeitung zu Baustoffen besteht die Gefahr, daß Schwermetallionen ausgewaschen werden. Aus der Kalziumsulfat in Form von Anhydrid und Asche enthaltenden Feststoffabscheidung aus dem Rauchgasstrom einer trocken entschwefelten Kraftwerksfeuerung hat man bereits Baustoffe hergestellt (vgl. DE-OS 32 32 078). Die insoweit be kannten Maßnahmen führen jedoch bei dem Gipsschlamm, der bei der nassen Rauchgasentschwefelung anfällt, nicht zum Erfolg.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus dem hauptsächlich aus Kalziumsulfat-Dihydrat bestehenden, Schwermetallionen aufweisenden Gipsschlamm einer Rauchgasentschwefelungsanlage hinter einer Kraft werkskesselfeuerung Betonzuschlagstoff-Formlinge herzustellen, die in festigkeitsmäßiger Hinsicht allen Anforderungen genügen und in stören dem Maße Schwermetallionen nicht freisetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß dem Gipsschlamm Zement in zumindest solcher Menge und wasserlösliche Sulfide in sol cher Menge beigegeben werden, daß die Schwermetallionen als wasser unlösliche Hydroxide bzw. wasserunlösliche Sulfide ausfallen, die in der Mischung verbleiben, daß die Mischung danach mit Wasser ange macht und aus der angemachten Mischung die Betonzuschlagstoff-Form linge mit Drücken von über 1000 bar gepreßt werden. Die erforderli chen Mengen an Zement bzw. Sulfiden lassen sich durch Versuche leicht ermitteln. Im allgemeinen wird mit stöchiometrischem Überschuß gearbeitet. Die Zementmenge kann darüber hinaus nach Maßgabe der gewünschten Festigkeit der Betonzuschlagstoff-Formlinge bemessen wer den.

Dabei kann dem Gipsschlamm außerdem feine oder feingemahlene Asche beigegeben werden. Insoweit ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung etwa 60 Gew.-% Gipsschlamm und im Rest, neben den wasserlöslichen Sulfiden, Zement und Asche aufweist. Die Komponente aus Zement und Asche kann zu 50 bis 85 Gew.-% aus Asche bestehen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, der Mischung amorphe Fällungskieselsäure beizugeben, vorzugswei se in einem Anteil von etwa 2 Gew.-%. - Bei der Asche kann es sich um Flugasche oder Rostasche oder Mischungen davon handeln. Bei der Asche kann es sich um solche handeln, die aus Kraftwerkskessel feuerungen stammen, die mit Steinkohle oder Braunkohle befeuert wer den. Es kann sich aber auch um Aschen aus der Hausmüllverbrennung oder Klärschlammverbrennung handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich insbesondere mit der Asche von mit Steinkohle befeuerten Kraftwerkskesselfeuerungen und mit Asche von mit Braunkohle befeuer ten Kraftwerkskesselfeuerungen verwirklichen. Gerade für diese gel ten die vorstehend angegebenen Zahlen. Im einzelnen führt die Abstim mung der Mischungsanteile zum Zwecke der Optimierung zu Ergebnis sen, die nach Maßgabe der Provenienz der Asche unterschiedlich sind.

Zu besonders guten Ergebnissen kommt man, wenn mit einem in hohem Maße sulfatbeständigen Zement, insbesondere einem solchen Hochofen zement, gearbeitet wird. Es empfiehlt sich, die Mischung mit einem hochtourigen Mischer intensiv zu homogenisieren. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird dabei mit Gegenstromverwirbelung gearbeitet. Um Betonzuschlagstoffe besonders hoher Festigkeit herzu stellen, wird die Mischung mit einem Druck von etwa 2000 bar zu den Betonzuschlagstoff-Formlingen gepreßt. Dabei kann mit einer üblichen Brikettierpresse gearbeitet werden, wie sie z. B. für die Herstellung von Steinkohlebriketts üblich ist. Man erreicht ohne Schwierigkeiten Festigkeiten von 20 N/mm² und mehr.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß durch Beigabe von Zement zu dem Gipsschlamm ein alkalisches Medium erzeugt wird, in dem die Schwermetallionen als wasserunlösliche Hydroxide ausgefällt werden. Zugleich bildet der Zement nach Abbindung in den Betonzuschlagstoff- Formlingen eine die Festigkeit erhöhende Zementsteinmatrix. Die Fe stigkeit kann durch die Zementmenge beeinflußt werden. Die weitere Zugabe von wasserlöslichen Sulfiden bewirkt parallel dazu eine Fäl lung der Schwermetallionen zu wasserunlöslichen Sulfiden. Die gepreß ten Betonzuschlagstoff-Formlinge sind an Luft und unter Wasser stabil, sie zerfallen nicht und lösen sich nicht auf. Beton, der mit den erfin dungsgemäßen Betonzuschlagstoff-Formlingen hergestellt worden ist, bleibt sowohl bei trockener Lagerung als auch bei Lagerung unter Wasser rissefrei. Elutionen nach DIN 38 414 mit Betonzuschlagstoff-Form lingen aus Gipsschlamm, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, ergeben Schwermetallgehalte im Eluat, deren Höchstkonzentrationen deutlich unter den zulässigen Höchstwerten la gen, die als Parameter für toxische Stoffe nach den Richtlinien des Rates der Europäischen Gemeinschaft im Trinkwasser enthalten sein dürfen. Darüber hinaus wurden auch andere Schwermetallionen, die als unerwünschte Stoffe im Trinkwasser anzusehen sind, deutlich redu ziert. So gelang es beispielsweise, den Mangangehalt, der im Gipselu at mit 0,92 mg/l festgestellt wurde, auf Werte von < 0,01 mg/l zu re duzieren. Der Eisengehalt im Gipseluat von 0,53 mg/l wurde reduziert auf Werte von < 0,1 mg/l. Damit sind auch diese Werte unter die für Trinkwasser geltenden Maximalwerte gedrückt worden.

Besonders bewährt für die Herstellung von Betonzuschlagstoff-Formlin gen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich die folgende Mi schung:

Rauchgasentschwefelungsgipsetwa 72 Gew.-% Portlandzement PZ 45 F-HS<5 Gew.-%
vorzugsweise
etwa 4,5 Gew.-% Natriumsulfid<1 Gew.-% Braunkohlenflugascheetwa 22 Gew.-%

Die daraus hergestellten Betonzuschlagstoff-Formlinge zeigten auch im Langzeitversuch die angegebenen vorteilhaften Eigenschaften.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Betonzuschlagstoff-Formlingen aus dem hauptsächlich aus Kalziumsulfat-Dihydrat bestehenden, Schwerme tallionen enthaltenden Gipsschlamm einer Rauchgasentschwefelungsanla ge hinter einer Kraftwerkskesselfeuerung, dadurch ge kennzeichnet, daß dem Gipsschlamm Zement in zumindest solcher Menge und wasserlösliche Sulfide in solcher Menge beigegeben werden,
daß die Schwermetallionen als wasserunlösliche Hydroxide bzw. wasserunlösliche Sulfide ausfällen (die in der Mi schung verbleiben),
daß die Mischung danach mit Wasser angemacht und aus der ange machten Mischung die Betonzuschlagstoff-Formlinge mit Drücken von über 1000 bar gepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gips schlamm außerdem feine oder feingemahlene Asche beigegeben wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Mischung etwa 60 Gew.-% Gipsschlamm und im Rest, ne ben den wasserlöslichen Sulfiden, Zement und Asche aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der An teil aus Zement und Asche zu 50 bis 85 Gew.-% aus Asche besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Mischung zusätzlich amorphe Fällungskieselsäure aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der An teil an Fällungskieselsäure, bezogen auf die Gesamtmischung, etwa 2 Gew.-% beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß mit einem in hohem Maße sulfatbeständigen Zement, insbeson dere einem solchen Hochofenzement, gearbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß mit Natriumsulfid gearbeitet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß die Mischung mit einem hochtourigen Mischer intensiv homo genisiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mischung mit einem Druck von etwa 2000 bar zu den Betonzuschlagstoff-Formlingen gepreßt wird.