DE3836584C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von öl- und/oder fetthaltigem grobkörnigem Gesteinsmaterial.

Solches Material entsteht beispielsweise am Unterbau von Eisenbahn­ schienen einschließlich der die Schienen tragenden Schwellen. Nach Erkenntnissen auf diesem Gebiet 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 dieses Problem innerhalb oder im Bereich der Bahnhöfe oder Haltestellen. Hier sind die Verluste an Schmiermittel und Gleisbettverunreinigun­ gen besonders hoch.

Große Mengen von so verschmutztem Schottermaterial wie bisher in Sondermülldeponien zu lagern, wirft steigend schwieriger werdende Lagerplatzprobleme auf. Dabei stattfindende Einspülungen von Ölen und Fetten wie auch Einspülungen von Ölen und Fetten aus Gleisbet­ ten in den Untergrund sind besonders problematisch innerhalb von Wasserschutzgebieten. Im Rahmen des steigenden Umweltbewußtseins ist dieser Zustand nicht mehr hinnehmbar.

Weiter ist es bekannt, natürliche Mikroben zur Beseitigung von Ölverschmutzungen des Schottermaterials von Gleisanlagen einzuset­ zen. Dazu hat man die Mikroben zusätzlich mit Düngemittel ver­ sorgt, um deren Population stark zu vermehren und sie lange am Leben zu erhalten, damit die Mikroben den Abbau der Ölverschmut­ zungen bewältigen können. Diese Methode ist jedoch nicht befriedi­ gend, weil noch zu viele Stellen im verschmutzten Schottermaterial von den Mikroben nicht erreicht werden.

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

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, in der Regel grob­ körniges Gesteinsmaterial, das im Verlauf seiner Funktionserfüllung durch Öle und/oder Fette verunreinigt worden ist, wirtschaftlich zu entsorgen, und zwar vorzugsweise mit dem Ziel der Weiterverwend­ barkeit des bei der Entsorgung insgesamt anfallenden Materials.

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

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angeführt.

Durch diese Lösung ist ein Trockenverfahren geschaffen, bei dem ein Kontaktmaterial, z. B. Sand, in vorzugsweise heißem 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 Materialien mittels Siebeinrich­ tungen 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 wiederzuverwenden. Ein mögliches Anwendungs­ gebiet besteht im Straßenbau.

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 ver­ bleibt. Der Übergang der Verschmutzungsbestandteile bewirkt, daß der nunmehr öl- bzw. fetthaltige Sand in untergeordneten Beton- oder Asphaltschichten als 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 gereinig­ te Schotter oder Splitt mittels Steinbrechanlagen weitergebrochen und klassiert und dann als höherwertiges, sogenanntes Brechsandgestein in Verbindung mit Asphalt oder Beton verarbeitet werden kann.

Abgesehen von den ohne weiteres lösbaren Fragen einer Zwischen­ lagerung von zu entsorgendem Material und des öl-/fetthaltigen Sandes im Bereich der Mischanlage, liegt ein funktionsfähiges Ent­ sorgungsverfahren vor, dessen resultierende Materialien oder Bruch­ teile davon nicht weiter entsorgt zu werden brauchen, sondern wei­ terverarbeitet und z. B. als hochwertiger Straßenbaustoff verwendet werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend erläutert.

Öl- und/oder fetthaltiges, grobköriges Gesteinsmaterial oder ver­ gleichbares grobkörniges Material wird in einem direkt oder indirekt beheizten Drehofen, einer Trocknungstrommel oder in einem Heiz­ aggregat mit Wanderrost und Umwälzung in eine innige Vermischung mit feinkörnigen Gesteinsmaterialien mit einer großen spezifischen Oberfläche als Kontaktmaterial, vorzugsweise Sand, gebracht. Durch diesen Vorgang erfolgt eine weitgehende Übertragung der Öle und Fette in das feinkörnige Kontaktmaterial. Dann werden die so ver­ mischten Materialien siebtechnisch voneinander getrennt und klas­ siert, wobei Verunreinigungen, wie Metalle, Textilien, Papier usw. entweder durch Magnetabscheider, geeignete Absaugvorrichtungen oder ähnliches entfernt werden.

Bei der kontinuierlichen Durchlaufzeit, die relativ gering ist, z. B. wenige Minuten betragen kann, liegen die Heiztemperaturen unterhalb der Zersetzungstemperaturen für Öle und Fette und betragen etwa 50°C bis 170°C. Hierbei kann das Mengenverhältnis der Kontakt­ stoffe zueinander variabel gehalten werden, so daß sich der ge­ wünschte Öl- und Fettgehalt im feinkörnigen Kontaktmaterial ergibt. Anzustreben ist ungefähr ein mittleres Mengenverhältnis von 1:1.

Den großkörnigen und feinkörnigen Materialien können Additive, z. B. Haftmittel auf Aminbasis, zugesetzt werden, die eine spätere Verwendung der öl- und fetthaltigen, feinkörnigen Gesteinsmaterialien in der Asphaltherstellung begünstigen, und zwar dadurch, daß sie die Haftfestigkeit zwischen Bindemittel- und Gesteinsoberfläche, Homogenität des Asphaltgemisches, dessen Verarbeitungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit als Straßenbelag gewährleisten oder gegenüber herkömmlichen Asphalten erhöhen. Es ist auch möglich, solche Additive zu verwenden, die eine spätere Verarbeitbarkeit und Dau­ erhaftigkeit hydraulisch gebundener Gemische gewährleisten oder erhöhen, und zwar gegenüber herkömmlichen Gemischen.

Die weitgehend von öl- und fetthaltigen Beimengungen befreiten grobkörnigen Gesteinsmaterialien können einer weiteren Verwendung zugeführt werden, die darin besteht, daß sie ohne weitere Aufberei­ tung wieder in alten Baubereichen eingesetzt werden, aus denen sie in verunreinigtem Zustand herausgenommen wurden, oder daß durch weitere Zerkleinerung in Gesteinsbrechern und nachfolgender Sieb­ klassierung eine Verwendung in anderen Anwendungsbereichen mög­ lich ist, z. B. im Beton- oder Asphaltbau.

Falls aus irgendwelchen Erwägungen zu späterer Zeit eine vorgesehe­ ne Verwendung nicht erfolgt, kann das siebtechnisch gewonnene feinkörnige Sandmaterial, das eine große spezifische Oberfläche aufweist und nunmehr in sehr wesentlichem Umfang die öl- und fetthaltigen Verunreinigungen enthält, später in einem Drehrohrofen, einer Trockentrommel oder in einer anderen Heizeinrichtung noch­ mals behandelt werden, wobei die Behandlungstemperatur höher ist als die Zersetzungstemperatur der Verunreinigungsanteile. Auf diese Weise wird der Öl- und Fettanteil umweltschutzgerecht verbrannt. Anschließend kann das so gereinigte Sandmaterial bei der Asphalt- oder Betonherstellung verwendet werden. Es ist aber auch als Über­ schußsand oder Füllboden geeignet.

Das vorgeschlagene Trockenverfahren macht Reinigungsbäder mit ihren Einrichtungen für verschmutzten Schotter entbehrlich, und die aus dem Entsorgungsprozeß resultierenden Materialien, wie entsorgter Schotter und ölhaltiger Natursand, können anschließend separater Verwendung für die Verarbeitung im Straßenbau zugeführt werden. Die Entsorgung ist u. a. in normalen Mischanlagen vorgesehen, in denen zur indirekten Erwärmung der zu entsorgenden Gesteinsmate­ rialien heißer Natursand hergestellt und in Hochsilos zwischengela­ gert werden kann. Dieser wird in bestimmten Mischungsverhältnis­ sen, vorzugsweise im Verhältnis 1:1, mit dem zu entsorgenden Schot­ ter gemischt. Dazu wird auf einem hitzebeständigen Transportband Entsorgungsschotter aus einem ersten Separatsilo mit dem heißen Natursand aus einem zweiten Separatsilo überlagert und über ein ebenfalls hitzebeständiges Transportband in die Trockentrommel der Mischanlage eingeleitet, in der das Gemisch umgewälzt wird. Je nach Feuchtigkeitsgehalt des Entsorgungsschotters wird sich mit ca. 220°C heißem Natursand 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 diejenige 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 Schotteroberfläche auf die Oberfläche des Natursandes überwechseln.

Der entsorgte Schotter wird nach dem Mischvorgang wieder siebtech­ nisch von dem nun öl- und/oder fetthaltigen Natursand getrennt, um ihn in einem weiteren Brechvorgang zu Splitt und Brechsand für hochwertige Asphaltgemische zu verarbeiten. Der öl-/fetthaltige Sand mit 1,0 Gew.-% Öl-/Fettrückstand wird ebenfalls in Asphaltgemi­ schen bis zu 25 Gew.-% des Mineralstoffgemisches verwendet. Dazu durchläuft er nicht die Trockentrommel, sondern wird direkt in einen Heizelevator eingegeben, wo er sich im Gemisch mit den anderen heißen Mineralstoffen schnell erwärmt zwecks Verarbeitung im Asphaltmischer mit normaler Mischzeit.

Die auf der großen Sandoberfläche in einer dünnen Filmdicke ver­ teilten Öl-/Fettanteile vermischen sich während der Mischzeit homo­ gen mit dem Bitumen zu einem resultierenden Bitumen.

Nach den vorstehenden theoretischen Überlegungen wurden praktische Versuche in Kleinmischern (Labormischern) und in einer Asphalt­ mischanlage durchgeführt. 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 grau­ bräunlich.

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

Im Asphaltmischanlagen-Versuch Nr. 1 (Fig. 1) stellte sich mit sehr feuchtem Entsorgungsmaterial bereits auf dem Transportband zur Mischanlagentrommel eine mittlere Temperatur im Gemisch von ca. 1500 C ein, wobei das Entsorgungsmaterial und der heiße Natursand in getrennten Silos gelagert wurden. Bereits nach ca. 5 Minuten ab Versuchsbeginn betrug die Temperatur im entsorgten Schottermate­ rial, wahrscheinlich wegen der hohen Feuchtigkeit von 4,1 Gew.-% im Entsorgungsschotter, nur noch ca. 40°C. Sie lag damit um 30°C unter dem Mindestwert von 70°C, der in Vorversuchen hinsicht­ lich eines zufriedenstellenden Öl- und Fettaustausches ermittelt wur­ de. Außerdem wurde ein Zusammenhang festgestellt zwischen der Eingangstemperatur des Gemisches in die Trockentrommel und dem Metallkörper der Trommel selbst, der nur noch Handwärme besaß.

Versuch Nr. 2 (Fig. 2) verlief in der Weise, daß die Trockentrom­ mel vorher bis ca. 100°C angewärmt wurde. Ansonsten 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 Schottermate­ rial zeigte eine von Öl- und Fettresten befreite Oberfläche der Korn­ anteile.

Zu einem Versuch Nr. 3 (Fig. 3) mischte man das kalte Entsor­ gungsmaterial 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 gemischte Mate­ rial über Transportbänder durch eine vorgewärmte Trockentrommel. Nach wenigen Minuten war eine Temperatur im gemischten Material von ca. 110°C erreicht. Die Erkenntnis war gewonnen, daß ein Mischungsverhältnis von 1:2 zugunsten des heißen Natursandes hinsichtlich einer Mindesttemperatur von nur 70°C nicht notwendig ist.

Zusammenfassend ist zu den Versuchen 1-3 noch besonders wichtig anzuführen, daß während des Durchganges durch die Trockentrommel in der Asphaltmischanlage die direkte Flammenbeheizung wie auch die Entstaubung abgestellt waren, was jedoch nicht der Fall sein muß.

Mit dem gewonnenen öl- und/oder fetthaltigen Sand führte ein neu­ trales Institut eine große Anzahl von chemischen und physikalischen Untersuchungen durch, um zu ermitteln, ob und in welchem Umfang sich technische Eigenschaften in einem Asphalt-Tragschichtmischgut ändern. Die Ergebnisse ließen den Rückschluß zu, daß bei Verwen­ dung von ca. 25 Gew.-% öl- und/oder fetthaltigem Natursand in einem Mineralstoffgemisch keine Beeinträchtigungen in der Misch­ gutqualität zu erwarten sind. Lediglich der Erweichungspunkt gemäß R. und K. (Ring und Kugel) verändert sich um ca. 2°C und führte zu einem weicheren Gesamtbindemittel, was jedoch zu erwarten war.

Hieraus lassen sich ggf. positive Rückschlüsse ziehen. Alle chemi­ schen Untersuchungen wiesen auch die Umweltverträglichkeit nach.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entsorgen von öl- und/oder fetthaltigem, im wesentlichen grobkörnigem Gesteinsmaterial, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gesteinsmaterial direkt oder indirekt beheizt wird,
daß in das beheizte Gesteinsmaterial feinkörniges Kontaktmaterial mit einer großen spezifischen Oberfläche eingebracht und damit innig vermischt wird, um eine weitgehende Übertragung der Öle und/oder Fette in das feinkörnige Kontaktmaterial zu bewirken, und
daß nach Beendigung des Misch- und Übertragungsvorganges wieder ein Trennen der vermischten Materialien voneinander durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis des grobkörnigen Gesteinsmaterials und des feinkör­ nigen, vorzugsweise aus Sand bestehenden Kontaktmaterials etwa 1:1 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch- und Übertragungsstrecke von den in Kontakt stehenden Mate­ rialien in wenigen Minuten von etwa 3-4 Minuten durchlaufen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Erwärmungstemperatur der vermischten Materialien unterhalb der Zersetzungstemperatur der Öle und Fette, vorzugsweise zwischen 50°C und 170°C, liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Übertragung der Öl- und/oder Fettverschmutzung von dem grobkörnigen Gesteinsmaterial auf das feinkörnige Kontaktmate­ rial wenigstens ein Additiv zugesetzt wird, das eine spätere Ver­ wendung des öl- und/oder fetthaltigen Kontaktmaterials in der Asphaltherstellung dadurch begünstigt, daß es die Haftfestigkeit zwischen Bindemittel- und Gesteinsoberfläche, Homogenität und Verarbeitungsfähigkeit des Asphaltgemisches sowie dessen Dauerhaf­ tigkeit als Straßenbelag gegenüber herkömmlichen Asphalten wenig­ stens gewährleistet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Übertragung der Öl- und/oder Fettverschmutzung von dem grobkörnigen Gesteinsmaterial auf das feinkörnige Kontaktmate­ rial wenigstens ein solches Additiv eingesetzt wird, das eine spätere Verarbeitbarkeit und Dauerhaftigkeit hydraulisch gebundener Gemi­ sche gegenüber herkömmlichen Gemischen wenigstens gewährleistet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von öl- und/oder fetthaltiger Verschmutzung befreite grobkörnige Gesteinsmaterial in Gesteinsbrechern zerkleinert und anschließend in verschiedene Lieferkörnungen siebklassiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wieder herausgetrennte, nunmehr öl- und/oder fetthaltige feinkörnige Kontaktmaterial einer Wärmebehandlung unterworfen wird bei einer Temperatur, die höher ist als die Zersetzungstemperatur ihrer öl­ und/oder fetthaltigen Verschmutzung.