DE3836584A1 - Verfahren zur entsorgung von oel- und/oder fetthaltigem grobkoernigem gesteinsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von öl­ und/oder fetthaltigem grobkörnigem Gestein oder anderem ent­ sprechend verschmutzten körnigen Material.

Solches Material entsteht beispielsweise am Unterbau von Eisenbahnschienen einschließlich der die Schienen trag­ genden Schwellen. Nach Erkenntnissen aus diesem Bereich liegt ein großes Problem darin, daß das Schotterbett der Gleisanlagen infolge normaler Verluste von Schmiermittel von Zugmaschinen und Güter- bzw. Personenwagen, und zwar im wesentlichen aus deren Achs- und Triebwerkslagern, langsam aber stetig verunreinigt wird. Besonders drastisch ist die­ ses Problem innerhalb oder im Bereich der Bahnhöfe oder Hal­ testellen. Hier sind die Verluste an Schmiermittel und Gleis­ bettverunreinigungen besonders hoch.

Im Rahmen des steigenden Umweltbewußtseins ist dieser Zustand nicht mehr hinnehmbar. Große Mengen von Schottermaterial in Sondermülldeponien zu lagern, wirft steigend schwieriger werdende Lagerplatzprobleme auf. Einspülungen von Ölen und Fetten aus Gleisbetten in den Untergrund ist besonders prob­ lematisch innerhalb von Wasserschutzgebieten.

Eine mögliche Naßaufbereitung in Chemikalienbädern schafft wiederum große Flüssigkeitsvolumina, die ihrerseits wiederum in geeigneter Form zu entsorgen sind, und zwar unter Berück­ sichtigung einer möglichen Endlagerung in Behältern oder Teichanlagen mit großen Abdichtproblemen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, in der Regel grobkörniges Gesteinsmaterial, das im Verlaufe seiner Funk­ tionserfüllung durch Öle oder Fette verunreinigt worden ist, wirtschaftlich zu entsorgen, und zwar vorzugsweise mit dem Ziel der Weiterverwendbarkeit des entsorgten Materials.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angeführt.

Durch diese Lösung ist ein Trockenverfahren geschaffen, bei dem ein Kontaktstoff, z.B. Sand, im heißen Zustand mit einer Menge des mit Öl und/oder Fett verschmutzten, körnigen Ge­ steinsmaterial, z.B. Schotter oder Splitt, zusammengebracht und in einem Mischgang mittels einer Mischeinrichtung in sehr kurzer Zeit, z.B. in wenigen Minuten, vermischt wird.

Anschließend werden die gemischten Stoffe mittels Siebein­ richtungen klassiert, wobei artfremde Bestandteile, wie z.B. Metallteile, Textilien, Papier, entfernt werden. Auf diese Weise werden die Öl- und Fettanteile neutralisiert, so daß die Möglichkeit gegeben ist, das entsorgte Material wieder­ zuverwenden. Ein mögliches Anwendungsgebiet besteht im Straßen­ bau.

Testversuche haben gezeigt, daß wenigstens etwa 90% des Verunrei­ nigungsanteils in den zugemischten Sand eintreten, so daß nur etwa 10% auf der Oberfläche des zu reinigenden Gesteinsmaterials verbleibt. Der Übergang der Verschmutzungsbestandteile be­ wirkt, daß der nunmehr öl- bzw. fetthaltige Sand in unter­ geordneten Beton- oder Asphaltschichten mittels Beimischung verwendet werden kann und daß der gereinigte Schotter oder Splitt wieder so weit gereinigt worden ist, daß er erneut beim Gleisbau im Eisenbahnwesen verwendet werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der gereinigte Schot­ ter oder Splitt mittels Steinbrechanlagen weitergebrochen und klassiert und dann als höherwertiges Brechsandgestein in Ver­ bindung mit Asphalt oder Beton verarbeitet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend er­ läutert.

Öl- und/oder fetthaltiges, grobkörniges Gesteinsmaterial oder vergleichbares grobkörniges Material wird in einem direkt oder indirekt beheizten Drehofen, einer Trocknungstrommel oder in einem Heizaggregat mit Wanderrost und Umwälzung in eine innige Vermischung mit feinkörnigen Gesteinsmaterialien mit einer großen spezifischen Oberfläche gebracht. Durch die­ sen Vorgang erfolgt eine weitgehende Übertragung der Öle und Fette in die feinkörnigen Gesteinsmaterialien. Dann wird das so vermischte Material siebtechnisch voneinander getrennt und klassiert, wobei Verunreinigungen, wie Metalle, Textilien, Papier usw. entweder durch Magnetabscheider, geeignete Absaug­ vorrichtungen oder ähnliches entfernt werden.

Bei der kontinuierlichen Durchlaufzeit, die relativ gering ist, z.B. wenige Minuten betragen kann, liegen die Heiz­ temperaturen unterhalb der Zersetzungstemperaturen für Öle und Fette und betragen etwa 50°C bis 170°C. Hierbei kann das Men­ genverhältnis der Kontaktstoffe zueinander variabel gehalten werden, so daß sich in etwa der gewünschte Öl- und Fettgehalt im feinkörnigen Gesteinsmaterial ergibt. Anzustreben ist ungefähr ein mittleres Mengenverhältnis von 1 : 1.

Den grobkörnigen und feinkörnigen Materialien können Additive, z.B. Haftmittel auf Aminbasis zugesetzt werden, die eine spätere Verwendung der öl- und fetthaltigen, feinkörnigen Gesteinsmaterialien in der Asphalt­ herstellung begünstigen, und zwar dadurch, daß sie die Haft­ festigkeit zwischen Bindemittel- und Gesteinsoberfläche, Homo­ genität des Asphaltgemisches, Verarbeitungsfähigkeit und Dauer­ haftigkeit als Straßenbelag gewährleisten oder gegenüber her­ kömmlichen Asphalten erhöhen. Es ist auch möglich, solche Additive zu verwenden, die eine spätere Verarbeitbarkeit und Dauerhaftigkeit hydraulisch gebundener Gemische gewährleisten oder erhöhen, und zwar gegenüber herkömmlichen Gemischen.

Die weitgehend von öl- und fetthaltigen Beimengungen befreiten grobkörnigen Gesteinsmaterialien können einer weiteren Verwen­ dung zugeführt werden, die darin besteht, daß sie ohne weitere Aufbereitung wieder in alte Baukörper eingesetzt werden können, aus denen sie in verunreinigtem Zustand herausgenommen wurden, oder daß durch weitere Zerkleinerung in Gesteinsbrechern und nachfolgender Siebklassierung eine Verwendung in anderen An­ wendungsbereichen möglich ist, z.B. im Beton- oder Asphaltbau.

Falls aus irgendwelchen Erwägungen zu späterer Zeit eine vor­ gesehene Verwendung nicht erfolgt, kann das siebtechnisch ge­ wonnene feinkörnige Gesteinsmaterial, das eine große spezi­ fische Oberfläche aufweist und nunmehr in sehr wesentlichem Umfang die öl- und fetthaltigen Verunreinigungen enthält, später nochmals in einem Drehrohrofen, einer Trockentrommel oder in einer anderen Heizeinrichtung noch einmal behandelt werden, wobei die Behandlungstemperatur höher ist als die Zersetzungstemperatur der Verunreinigungsanteile. Auf diese Weise wird der Öl- und Fettanteil umweltschutzgerecht ver­ brannt. Anschließend kann das so gereinigte Sandmaterial bei der Asphalt- oder Betonherstellung verwendet werden. Es ist aber auch als Überschußsand oder Füllboden geeignet.

Das vorgeschlagene Trockenverfahren macht Reinigungs­ bäder mit ihren Einrichtungen entbehrlich, und die aus dem Entsorgungsprozeß resultierenden Stoffe, wie ent­ sorgter Schotter und ölhaltiger Natursand, können an­ schließend separater Verwendung für die Verarbeitung im Straßenbau zugeführt werden. Die Entsorgung ist u.a. in normalen Mischanlagen vorgesehen, in denen zur indirekten Erwärmung heißer Natursand hergestellt und in Hochsilos zwischengelagert werden kann. Dieser wird in bestimmten Mischungsverhältnissen, vorzugsweise im Verhältnis 1 : 1, mit dem zu entsorgenden Schotter gemischt. Dazu wird auf einem hitzebeständigen Transportband Entsorgungsschotter aus einem ersten Separatsilo mit dem heißem Natursand aus einem zweiten Separatsilo überlagert und über ein ebenfalls hitzebeständiges Transportband in die Trocken­ trommel der Mischanlage eingeleitet, in der das Gemisch umgewälzt wird. Je nach Feuchtigkeitsgehalt des Ent­ sorgungsschotters wird sich mit ca. 220°C heißem Natur­ sand im Gemisch eine mittlere Temperatur von ca. 100°C einstellen, bei der die am Schotter anhaftenden Öl- und Fettanteile erwärmt werden.

Es ist bekannt, daß die spezifische Kornoberfläche von Schotter der Körnung 35/55 mm ca. 0,1 qm/1 kg und die­ jenige von Natursanden der Körnung 0/4 mm ca. 15-20 qm/1 kg beträgt. Die spezifischen Oberflächen haben somit ein Größenverhältnis von etwa 1 : 150 bis 1 : 200. Hieraus ist theoretisch die Möglichkeit gegeben, daß die erwärmten Öl- und Fettanteile vollständig von der Schotterober­ fläche auf die Oberfläche des Natursandes überwechseln. Anschließend wird der entsorgte Schotter wieder sieb­ technisch von dem ölhaltigen Natursand getrennt, um ihn in einem weiteren Brechvorgang zu Splitt und Brechsand für hochwertige Asphaltgemische zu verarbeiten. Der ölhaltige Sand mit 1,0 Gew.-% Ölrückstände wird eben­ falls in Asphaltgemischen bis zu 25 Gew.-% des Mineral­ stoffgemisches verwendet. Dazu durchläuft er nicht die Trockentrommel, sondern wird direkt in den Heißelevator eingegeben, wo er sich im Gemisch mit den anderen heißen Mineralstoffen schnell erwärmt zur Verarbeitung im Asphaltmischer in einer normalen Mischzeit.

Die auf der großen Sandoberfläche in einer dünnen Film­ dicke verteilten Ölanteile vermischen sich während der Mischzeit homogen mit dem Bitumen zu einem resul­ tierenden Bitumen.

Nach den voraufgegangenen und vorstehenden theoretischen Überlegungen wurden praktische Versuche in Kleinmischern (Labormischern) und in einer Asphaltmischanlage durchge­ führt. Die Kontaktzeit des Mineralstoffgemisches beim Durchlaufen einer Trockentrommel beträgt ca. 3-4 Minuten und lieferte einen entsorgten Schotter, der fast wieder das natürliche Aussehen besaß gegenüber einer rußigen Schwarzfärbung im öl- und fettkontaminierten Zustand. Der leicht rostbraun gefärbte Natursand änderte nach Öl- und Fettübernahme seine Färbung lediglich in graubräunlich.

Die in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Diagramme zeigen den Temperaturverlauf während des Entsorgungs­ mischvorganges.

Im Asphaltmischanlagen - Versuch Nr. 1 (Fig. 1) - stellte sich mit sehr feuchtem Entsorgungsmaterial bereits auf dem Transportband zur Mischanlagentrommel eine mittlere Tem­ peratur im Gemisch von ca. 150°C ein, wobei das Ent­ sorgungsmaterial und der heiße Natursand in getrennten Silos gelagert wurden. Bereits nach ca. 5 Minuten ab Versuchsbeginn betrug die Temperatur im entsorgten Schottermaterial, wahrscheinlich wegen der hohen Feuchtig­ keit von 4,1 Gew.-% im Entsorgungsschotter, nur noch ca. 40°C. Sie lag damit um 30° unter dem Mindestwert von 70°C, der in Vorversuchen hinsichtlich eines zu­ friedenstellenden Ölaustausches ermittelt wurde. Außerdem wurde ein Zusammenhang festgestellt zwischen der Ein­ gangstemperatur des Gemisches in die Trockentrommel und dem Metallkörper der Trommel selbst, der nur noch Hand­ wärme besaß.

Versuch Nr. 2 (Fig. 2) verlief in der Weise, daß die Trockentrommel vorher bis ca. 100°C angewärmt wurde. An­ sonsten waren alle Bedingungen wie im Versuch 1 vorhanden. Wie ersichtlich ist, lag die resultierende Temperatur im entsorgten Schottermaterial bei 90°C, d.h. oberhalb des Mindestwertes. Das entsorgte Material zeigte eine von Ölresten befreite Oberfläche der Kornanteile.

Zu einem 3. Versuch (Fig. 3) mischte man das kalte Ent­ sorgungsmaterial auf einer Außenlagerfläche mit heißem Natursand in einem Verhältnis von 1 : 2 und ließ es mit einem Schaufellader sofort in ein Einzelsilo transportieren, wo es ca. 20 Min. lang ruhte zwecks Temperaturausgleich. Anschließend führte man das Material über die Transport­ bänder durch die vorgewärmte Trockentrommel. Nach wenigen Minuten war eine Temperatur im entsorgten Material von ca. 110°C erreicht. Die Erkenntnis war gewonnen, daß ein Mischungsverhältnis von 1 : 2 zugunsten des heißten Natur­ sandes hinsichtlich einer Mindesttemperatur von nur 70°C nicht notwendig ist.

Zusammenfassend zu den Versuchen 1-3 ist noch besonders wichtig anzuführen, daß während des Durchganges durch die Trockentrommel in der Asphaltmischanlage die direkte Flammbeheizung wie auch die Entstaubung abgestellt waren.

Mit dem gewonnenen öl- und/oder fetthaltigen Sand führte ein neutrales Institut eine große Anzahl von chemischen und physikalischen Untersuchungen durch, um zu ermitteln, ob und in welchem Umfange sich technische Eigenschaften in einem Asphalt-Tragschichtmischgut ändern. Die Ergeb­ nisse lassen den Rückschluß zu, daß bei Verwendung von ca. 25 Gew.-% öl- und/oder fetthaltigem Natursand in einem Mineralstoffgemisch keine Beeinträchtigungen in der Misch­ gutqualität zu erwarten sind. Lediglich der Erweichungs­ punkt gemäß R. und K. (Ring und Kugel) verändert sich um ca. 2°C zu einem weicheren Gesamtbindemittel, was jedoch zu erwarten war. Hieraus lassen sich ggf. positive Rückschlüsse ziehen. Alle chemischen Untersuchungen wiesen auch die Umweltverträglichkeit nach.

Abgesehen von den ohne weiteres lösbaren Fragen einer Zwischenlagerung von zu entsorgendem Material und des ölhaltigen Sandes im Bereich der Mischanlage, liegt ein funktionsfähiges Entsorgungsverfahren vor, dessen resultierende Materialien oder Bruchteile davon nicht weiter entsorgt zu werden brauchen, sondern in der Weiterverarbeitung als hochwertiger Straßenbaustoff verwendet werden können.

Claims (5)

1. Verfahren zum Entsorgen von öl- und/oder fetthaltigem, im wesentlichen grobkörnigen Gesteinsmaterial oder ver­ gleichbarem Material, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gesteinsmaterial direkt oder indirekt beheizt wird,
daß in das beheizte Gestein feinkörniges Material mit einer großen spezifischen Oberfläche eingebracht und damit innig vermischt wird, um eine weitgehende Über­ tragung der Öle und/oder Fette in das feinkörnige Ma­ terial zu bewirken,
und daß nach Beendigung des Misch- und Übertragungs­ vorganges wieder ein Trennen der vermischten Materialien voneinander durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis des grobkörnigen Gesteinsmaterials und des feinkörnigen, vorzugsweise aus Gestein bestehenden Materials variabel ist und vorzugsweise 1 : 1 beträgt,
daß die Misch- und Übertragungsstrecke von den in Kon­ takt stehenden Materialien in wenigen Minuten durch­ laufen wird
und daß die mittlere Erwärmungstemperatur der ver­ mischten Materialien unterhalb der Zersetzungstemperatur der Öle und Fette, vorzugsweise zwischen 50°C und 170°C, liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Übertragung der Öl- und/oder Fettver­ schmutzung von dem grobkörnigen Gesteinsmaterial auf das feinkörnige Material wenigstens ein Additiv zugesetzt wird, das eine spätere Verwendung des öl- und/oder fetthaltigen feinkörnigen Materials in der Asphaltherstellung dadurch begünstigt, daß es die Haftfestigkeit zwischen Binde­ mittel- und Gesteinsoberfläche, Homogenität des Asphalt­ gemisches, Verarbeitungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit als Straßenbelag gegenüber herkömmlichen Asphalten we­ nigstens gewährleistet, oder daß wenigstens ein solches Additiv eingesetzt wird, das eine spätere Verarbeitbar­ keit und Dauerhaftigkeit hydraulisch gebundener Gemische gegenüber herkömmlichen Gemischen wenigstens ge­ währleistet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von öl- und/oder fetthaltiger Verschmutzung befreite grobkörnige Gesteinsmaterial in Gesteinsbrechern zerkleinert und anschließend in verschiedene Lieferkörnungen siebklassiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wieder herausgetrennte, nunmehr öl- und/oder fetthaltige feinkörnige Material wieder einer Wärmebehandlung unterworfen wird bei einer Temperatur, die höher ist als die Zersetzungs­ temperatur ihrer öl- und/oder fetthaltigen Verschmutzung, um diese umweltschutzgerecht zu verbrennen.