DE4334623A1 - Behandlung von Glasbruch als Zuschlagstoff in Mineralstoffgemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Glas, insbesondere Altglas wie Flaschen, Gläser, Spiegel, Fensterscheiben und ähnliches, als Zuschlagstoff für Baumaterialien.

In der modernen Industriegesellschaft entstehen immer mehr Glasabfälle durch Einwegflaschen, Konserven, Bildröhren von Fernsehgeräten und ähnliches, die derzeit in speziellen Behältern farblich sortiert gesammelt und möglichst den Glashütten wieder zugeführt werden. Bedingt durch unreines Sammeln oder Herstellung von nicht farbreinen Gläsern lassen sich nicht alle Altgläser wiederverwerten zur Herstellung hochwertiger Gläser.

Aus der DD-Zeitschrift "Die Straße", 17. Jahrgang, Heft 3/1977, Seite 107 bis 109 ist eine Untersuchung bekannt geworden, Altglas allein oder zusammen mit anderen Mineralstoffen in Form von Glassplitt und Glasbrechsand in bituminösen Tragschichten und Verschleißdecken für den Straßenbau zu verarbeiten. Die Untersuchung kommt zu dem Ergebnis, daß die Werkstoffkennwerte des Glases selbst und die Scherfestigkeit des Systems Bitumen/Glas einen Einsatz im Straßenbau nicht zulassen. Als Hauptgrund wird die geringe Druckfestigkeit des Glases aber insbesondere die mangelnde Haftung zwischen Bitumen und Glassplitt angesehen, wobei Versuche Grundbitumen der Sorte B 80 mit verschiedenen Haftverbesserern, insbesondere einem PER-Zusatz, zu versehen, gemacht wurden.

Die zuvor genannten Untersuchungen kamen zu einem Ergebnis, das völlig konträr zu den Berichten in der DE-Zeitschrift "Straßen- und Tiefbau" von 1972, S. 253-259 und 1976, S. 16-18. Dort wurde berichtet, daß Glasbruch dann verwendbar sei und in der Regel auch eine akzeptable Abriebfestigkeit habe, wenn den bituminösen Bindemitteln Haftvermittler zugesetzt würden, insbesondere langsam brechende kationische Bitumenemulsionen. Der Bericht aus 1972 ist jedoch in sich widersprüchlich und gibt nur einzelne Laborergebnisse wieder.

In der Veröffentlichung von 1976 wird von Versuchen mit kunstoffbeschichtetem Glas berichtet, ohne daß Ergebnisse oder die nähere Aufbereitung mitgeteilt werden. Letztlich wird dort die Verwendung von Glas als Puzzolan zur Erhöhung der Betonfestigkeit erwähnt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Verwertung von Glas vorzuschlagen, das die von dem Stand der Technik her bekannten Nachteile des Glases überwindet und neue Anwendungszwecke bereitstellt.

Die Lösung des Problems ist in Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Die wesentlichen Arbeitsschritte des Verfahrens betreffen zunächst das Brechen des Glases in unplattige Stücke. Dabei wird unterstellt, daß der wesentliche Anteil der Bruchglasstücke ein geringes Längen/Dicken-Verhältnis hat, das vorzugsweise kleiner 3 zu 1, wobei die maximale Länge des Bruchglases kleiner 32 mm betragen soll, um für die Mineralstoffmischungen gut einsetzbar zu sein. Da der Ausgangsstoff in seiner Dicke nicht bestimmbar ist, zielt das Brechen auf eine Maximallänge der Bruchstücke von weniger als 10 mm, unter Berücksichtigung der im Stand der Technik ermittelten mittleren Glasdicke von Flaschen und ähnlichen Glaskörpern von etwa 3 mm. Das Brechen kann in Kugelmühlen, wie sie von der Zementherstellung bekannt sind, geschehen, wobei trommelartige, rohrförmige, langgestreckte, rotierende Rohre, die gegebenenfalls geneigt gelagert sind, einseitig mit dem Altglas gefüllt werden und an der anderen Seite das zerbrochene Glas abgeführt werden kann. Die Friktionsvorrichtung kann mit Sand oder auch groben kugelartigen Friktionshilfsstoffen gefüllt sein, um ein effektives Brechen zu erreichen. Um einen Mahleffekt zu vermeiden, wird die Trommel, anders als bei der Verarbeitung von Zement, mit geringeren Umdrehungsgeschwindigkeiten bewegt. Für das Brechen können aber auch normale mechanische Walzensysteme mit entsprechenden Brechrippen verwendet werden, durch die das Altglas großmaßstäblich in Bruchglas umgewandelt werden kann.

Eine andere Möglichkeit zum Brechen des Glases sind sogenannte Friktionstrommeln, bei denen eine zylindrische rohrförmige Trommel etwa horizontal angeordnet ist und in ihrem Inneren einen exentrisch gelagerten Rotor aufweisen. Trommel und Rotor werden getrennt angetrieben und drehen sich gegenläufig. Die innere Trommelwand und äußere Wand des Rotors sind mit Pralleisten bestückt, zwischen denen das aufgegebene Glasmaterial nach Durchlauf der Friktionstrommel auf die nötige Länge gebrochen werden kann. Eine derartige Maschine ist beschrieben in der DE-Zeitschrift "Aufbereitungs-Technik" Jahrgang 24, 1983, Heft 6, Seite 365 bis 369.

Je nach Art des eingesetzten Glasmaterials werden die Bruchstücke anschließend durch Fraktionieren und/oder Sieben und/oder Abschwemmen von Reststoffen und Mehl getrennen oder direkt zur weiteren Bearbeitung abgegeben.

Zur Verbesserung der Haftung des Bruchglases mit den später zuzugebenden hydraulischen Bindestoffen, wie Zement oder Kalk bzw. bituminösen Bindestoffen wird erfindungsgemäß die Oberfläche des Bruchglases im nächsten Arbeitsschritt aufgerauht, soweit ein Aufrauhen nicht schon bereits im Zuge des Brechvorganges mit dem nötigen Rauhheitsgrad erzielt wurde. Als untere Grenze für die Rauhigkeit wird etwa ²/1000 mm und als maximale Rauhigkeit etwa 100/1000 mm angestrebt. Sollte die Rauheit nach dem Brechvorgang - abhängig vom Brechverfahren - nicht ausreichend sein kann diese durch entsprechendes mechanisches "Sandstrahlen" verbessert werden, wobei als Strahlmittel sowohl Sandkörner Anwendung finden können, die anschließend als Bestandteile der später zu verwendenden Mineralstoffmischungen weiter verwendbar sind oder auch, wegen deren höherer Effektivität, Gußkorn oder Drahtkorn mit verschiedener äußerer Kontur eingesetzt werden, um das Bruchglas aufzurauhen.

Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen werden, das Glas durch thermische Behandlung oder durch Einleiten von Resonanzschwingungen in das Glas zu brechen. Thermische Behandlung könnte ein Aufheizen und Abkühlen beinhalten, wobei die vom Glas übertragbaren Spannungen überschritten werden und so der Trümmereffekt erreicht wird. Diese beiden letzteren Verfahren haben den Vorteil, daß geringe Mengen an Glasmehl anfallen und relativ wenig Lärm emittiert wird; es sind saubere Brechverfahren.

Das thermische oder schwingungstechnische Brechen des Glases erzeugt keine Oberflächenrauhigkeit; diese können durch die genannten mechanischen Bearbeitungsverfahren erzeugt werden oder in einem weniger lärm- und staubintensiven Verfahren, durch Benetzen mit Chemikalien geätzt, d. h. aufgerauht werden. Als Chemikalien kommen insbesondere Natronlauge, aber auch Fluorverbindungen in Frage, die in großen Mengen zu geringen Preisen zur Verfügung stehen und bei denen die Entsorgung keinerlei Schwierigkeiten bereitet.

Nach dem Aufrauhen der Oberfläche des Bruchglases, wird dieses gegebenenfalls erneut fraktioniert und/oder gesiebt, um für den kombinierten Einsatz mit weiteren Mineralstoffen klassifiziert werden zu können.

Das derart aufgerauhte Bruchglas kann bereits hydraulisch oder bituminös mit Mineralstoffen gebunden und so für den Straßenbau, die Betonherstellung oder die Betonteilherstellung, sowie die Werksteinfertigung, beispielsweise für Gehwegplatten oder Fassadenplatten, als Zuschlagstoff verwendet werden. Für besondere Verwendungsfälle oder wenn die Rauhigkeit bei den gewählten Verfahren nicht genügend ausgeprägt ist, kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, die Bruchglasoberfläche mit Haftvermittlern zu benetzen, die dann bessere Haftbrücken zu den Zementen oder Bitumen und ähnliches, bilden können. Als derartige Haftvermittler sind Kleber auf der Basis von Kieselsäurelösungen, z. B. Silikate aber auch metallorganische Verbindungen wie Alkyle bzw. Zinnalkoxide geeignet, ebenso wie Phenolharze, die z. B. bei der Herstellung von Schleifsteinen großmaßstäblich eingesetzt werden, oder Acrylsäure-Etylen-Copolymere, wie sie als Metall- oder Epoxidharzkleber in Teilbereichen der Technik Anwendung finden. Gegebenenfalls können auch Stearinsäureaminoamide eingesetzt werden, wie sie für sich unter dem Handelsnamen FH4 als Bitumenzusätze bekannt sind.

Für bestimmte Anwendungsfälle, z. B. die Werksteinfertigung mag es ausreichen, den Aufrauhprozeß durch Benetzung mit Haftvermittlern der genannten Art zu ersetzen, wenn die Haftbrückenbildung ausreichend ist für den Verwendungszweck.

Das derart behandelte Glas kann in Anteilen von bis zu 80% der Gesamtmischung als Glassplitt und die feinkörnigen Bestandteile/Mehle als Glasbrechsand beim Straßenbau Verwendung finden, insbesondere für die unteren Tragschichten, die Bindeschichten, weniger - wegen der bekannten geringen Druckfestigkeit - für die Deckschichten. Der erzeugte Glasbruch mit der entsprechenden rauhen, damit haftvermittelnden Oberfläche kann jedoch auch bei dem Herstellen großflächiger Betonflächen oder auch bei der Betonteilherstellung, z. B. von Eisenbahnschwellen oder Bahnsteigformteilen, aber auch für Fassadenplatten oder Gehwegplatten in Mengen beigegeben werden, soweit die geforderte Bauteile-Bruchfestigkeit dadurch nicht beeinträchtigt wird.

Ein besonderer Anwendungszweck besteht erfindungsgemäß darin, daß das derart aufbereitete Glas als Deckschicht für Formsteinoberfläche einzusetzen, beispielsweise für Fassadenplatten an Geschäfts- und/oder Wohnhäusern. Glas ist bekanntermaßen gegen Umwelteinflüsse wie sauren Regen und ähnliches relativ resistent, so daß eine langzeitstabile Fassendenoberfläche erhältlich ist. Letztlich kann bei einer derartigen Verwendung das Bruchglas farblich sortiert werden und die Farbe als Gestaltungselement der Fassade benutzt werden.

Insgesamt bietet die Erfindung den Vorteil, Altglas in beliebigen Mengen wiederzuverwerten und damit Deponien und die Glashütten von nicht verwertbaren farbigen Gläsern oder einfachen verunreinigten Glassorten zu entlasten.

Claims (11)

1. Verfahren zur Verwertung von Glaskörpern als Zuschlagstoff für Baumaterialien, umfassend folgende wesentliche Arbeitsschritte:

• - Brechen der Glaskörper in unplattige Stücke,
• - Aufrauhen der Oberfläche des entstandenen Bruchglases,
• - Fraktionieren des Bruchglases,
• - Zugeben zu hydraulisch oder bituminös bindbaren Mineralstoffgemischen für den Straßenbau, die Betonherstellung oder die Werksteinfertigung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fraktionieren vor dem Aufrauhen der Oberflächen des Bruchglases erfolgt und gegebenenfalls nach dem Aufrauhen das Bruchglas nochmals gesiebt und/oder franktioniert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Aufrauhen die Bruchglasoberfläche mit Haftvermittlern benetzt wird, ausgewählt aus der Gruppe Kieselsäurelösungen, metallorganische Verbindungen, Phenolharze, Acrylsäure - Äthylen - Copolymeren, Stearinsäureaminomid.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei anstelle des Aufrauhens die Bruchglasoberfläche mit den Haftvermittlern benetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchglas durch mechanisches Strahlen mit Sand-, Guß- und/oder Drahtkorn aufgerauht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas gebrochen und/oder aufgerauht wird durch Bearbeiten in einer trommelartigen Friktionsvorrichtung, gegebenenfalls unter Zugabe von Friktionshilfsstoffen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchglas durch Kontaktieren mit Chemikalien aufgerauht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gebrochene, aufgerauhte oder/und gegebenenfalls mit Haftvermittlern benetzte Glas gemeinsam mit hydraulisch bindbaren Mineralstoffen zu Formsteinen verarbeitet wird, wobei das Bruchglas mindestens einseitig einen Teil der Formsteinoberfläche bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß farblich sortiertes Bruchglas verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Glas durch thermische Behandlung gebrochen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Glas durch Einleiten von Resonanzschwingungen gebrochen wird.