DE69500330T2

DE69500330T2 - Verfahren zum Gewinnnen von in Müllverbrennungsanlagen anfallenden Schlacken und daraus hergestellte Betongegenstände

Info

Publication number: DE69500330T2
Application number: DE69500330T
Authority: DE
Inventors: Bruyn Rodolph De; Michel Jurisse; Andre Pien
Original assignee: GEWESTELIJK AGENTSCHAP NETHEID
Current assignee: GEWESTELIJK AGENTSCHAP NETHEID
Priority date: 1994-02-11
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: BE1008073A3; GR3024496T3; DK0681997T3; DE69500330D1; EP0681997A1; EP0681997B1; ES2104458T3; ATE153989T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Schlacken einer Müllverbrennungsanlage gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Dieses Verfahren ist in der DE-A-3641786, der JP-A-49-118355 und der JP-A-61- 189151 beschrieben. Diese Veröffentlichungen schlagen vor, aus einer Mischung, die Schlacken einer Müliverbrennungsanlage aufweist, massive Betonelemente, wie zum Beispiel Steine für Straßen und/oder Steine für Wände herzustellen, um zur Lösung des ökologischen Problems der enormen Schlackemassen beizutragen. Die hergestellten Steine sind von schlechter Qualität. Wenn die Mischung Schlacken beinhaltet, weisen sie Risse auf. Dies wird vermutlich der Grund dafür sein, daß die bekannten Verfahren bis heute nicht als wesentlicher Beitrag zur Lösung fur die gigantischen Schlackenmassen durchgeführt wurden.
Um nun wirklich zu einer Lösung das ökologische Problem der Schlackemassen beizutragen, schafft die Erfindung ein Verfahren nach dem Anspruch 1.
Obwohl die Herstellung dünnwandiger, hohler Betonelemente im allgemeinen eine bessere Betonmörteleigenschaft erfordert als die Herstellung von massiven Betonsteinen, wurde herausgefunden, daß dünnwandige, hohle Elemente, die nach der Erfindung hergestellt wurden, keine Risse zeigen.
Jede Komponente, die während des Trocknungsschrittes des Herstellungsverfahrens gebildet werden kann, kann aus den dünnen Wänden des Betonelements entweichen, ohne daß dies zur einer Rißbildung oder einer anderen Zerstörung des Betonelements führt.
Die endgültige Entsorgung durch Abkippen der Schlacken kann hierdurch im wesentlichen vermieden oder reduziert werden, und diese Schlacken können sinnvoll eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft und schafft auch ein dünnwandiges, hohles Betonelement, das gemäß des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt ist. Derartige Betonelemente werden in der Bauindustrie als besonders brauchbar empfunden, zum Beispiel als Betonblöcke für Backsteinmauerwerk von Wänden, Trennwänden oder Fundamenten, oder als Deckenfüllelemente.
Die Erfindung wird nun in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf eine Zeichnung erklärt werden, in der
Figur 1 ein Diagramm ist, das die Qualitätskategorien 4/1,2 und 6/1,6 für Betonblöcke darstellt;
die Figuren 2 bis 5 perspektivische Ansichten von Betonelementen gemäß der Erfindung zeigen; und
Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines anderen Typs eines hohlen Betonelements darstellt.
In einer üblichen Müliverbrennungsanlage wird Müll, zum Beispiel Hausmüll und/oder anderer Müll verascht, wobei die Bodenasche des Ofens, zum Beispiel in einem Wasserreservoir, abgekühlt wird und nachfolgend die so erzeugte, unverglaste Bodenasche von großen Körpern, zum Beipiel unverbrannten Gegenständen, befreit wird und zum Beipiel durch den Einsatz einer rotierenden magnetischen Trommel einer Enteisenung unterzogen wird.
Nicht-Eisen-Metalle werden optional ebenfalls aus den unverglasten Bodenschlacken entfernt. Diese Schlacken sind das Produkt einer normalen Müllverbrennungsanlage, in der jedes Rost und die darauf liegende Asche nicht auf derartig hohe Temperaturen gebracht wird, daß die Asche verglasen kann. Eine thermische Nachbehandlung zur Verglasung der Bodenschlacken wird mit Rücksicht auf die umweltfreundliche Deponierung nicht angewandt.
Diese unverglasten Bodenschlacken werden ebenfalls für einige Zeit, zum Beispiel 2 oder 3 Monate an einem Lagerplatz einem Reifungsprozeß unterzogen, bei dem organische und anorganische Substanzen reagieren, so daß diese Schlacken beständiger werden.
Diese Schlacken werden nachfolgend unter Verwendung eines Siebes mit einer Maschenweite von 10 mm gesiebt. Es ist vorstellbar, daß größere oder weniger große Siebkorngrößen verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, feinere Siebkorngrößen herauszusieben oder auszuwaschen, zum Beispiel von 0 bis 2 mm, wobei in diesem Fall die Menge des benötigten Zements verringert ist. Das Waschwasser kann dann optional als Löschwasser zum Ablöschen der Ofenschlacke wiederverwendet werden. Die so vorbehandelten unverglasten Bodenschlacken werden schrittweise einem Betonmischer zur Erzeugung einer Betonmasse zugeführt. Für jede Füllung des Betonmischers werden dem Betonmischer zugeführt: Die Komponenten Zement, Schlacken und Wasser, und optional Sand und/oder Kies, zum Beispiel in dem Gewichtsverhältnis wie es in den Mischbeispielen aus der unten wiedergegebenen Tabelle angegeben ist.
Es sollte hier festgehalten werden, daß die Beispiele auffeuchten, unverglasten Bodenschlacken basieren, mit einem zuvor gemessenen Feuchtigkeitsgehalt von 26 bis 27 %, und Sand, mit einem zuvor gemessenen Feuchtigkeitsgehalt von 6 %. Bei anderen Feuchtigkeitsgehalten wird die Menge des hinzuzuführenden Wassers angepaßt.
Als Zement kann ein Hochofen-Schlackenzement (wie zum Beispiel CEM III/A, früher bekannt als HK (zum Beispiel HK40)) verwendet werden, jedoch wird Portlandzement (CEM 1, früher bekannt als P (zum Beispiel P50)) bevorzugt verwendet. Andere Arten von Zement können je nach Anforderung in verschiedenen Nlischverhältnissen ebenfalls in Erwägung gezogen werden.
Additive können optional der Betonmischung zur Anderung der Charakteristiken zugeführt werden, wie zum Beispiel wasserreduzierende Mittel, Luftblasenerzeuger, gas- oder schaumerzeugende Mittel, plastifizierende Mineralpulver, Wasserrückhaltemittel, Bindungsverzögerer, Bindungsbeschleuniger, Trocknungsbeschleuniger, Frostschutz, durchlässigkeitsreduzierende Mittel, flüssige wasserabweisende Mittel, adhäsive Mittel, Korrosionsverzögerer, Modifizierer der Alkali-Granulat-Reaktion, Biozidmittel und/oder Farbstoffe.
Nach einigen Minuten des Mischens in einem Betonmischer wird der angerührte Beton in Formen gegossen und diese Formen werden für eine Zeit, zum Beispiel einige Sekunden, gerüttelt. Die sich ergebenden Grün-Elemente werden dann entformt und getrocknet, zum Beispiel in beschleunigter Weise durch Erhitzen unter atmosphärischem Druck oder in einem Autoklaven mit unter Druck stehendem Dampf. Das Trocknen findet bevorzugt statt durch Trocknen der Grün-Elemente in einem ersten Trocknungsschritt über eine gewisse Zeit, zum Beispiel einige Stunden oder einem Tag, in einem im wesentlichen geschlossenen Trocknungsraum, der warm und infolge der Wärme feucht wird, und wobei die Feuchtigkeit während des Trocknungsvorgangens abgegeben wird. Dieser erste Trocknungsschritt kann durch langsames Bewegen der Grün-Elemente auf Wagen durch eine langgezogene Halle von einem Ende zu dem anderen Ende durchgeführt werden.
Am Ende des ersten Trocknungsschrittes werden dann die formstabilen Grün-Elemente in Stapeln zusammengefaßt und in einem Stapelfeld gelagert, um für eine Reihe von Tagen unter atmosphärischen Bedingungen einem zweiten Trocknungsschritt unterzo gen zu werden. Wenn sie die erforderliche Härte erlangt haben, zum Beispiel nach 7 oder 28 Tagen, werden sie ausgeliefert und als Bauelemente verwendet, zum Beispiel in Mauerwerken, Fundamenten oder Decken.
Besonders geeignet als hohle Betonelemente sind die dünnwandigen Betonblöcke 13 bis 16, die Blumenkübel 17, mit den Formen und Dimensionen gemäß der Figuren 2 bis 6 und ähnliche hohle Betonelemente. Die Betonelemente 13 bis 17 sind mit einer Wanddicke von einigen Zentimetern, zum Beispiel 2,5 bis 6 cm, bevorzugt etwa 3 bis 4 cm, ohne eine Metallarmierung hergestellt.
In einer Decke 41 der Figur 5 werden Füllblocks 16 gemäß der Erfindung von armierten Betonträgern 19 getragen, während diese Struktur mit einer Betonschicht 20 abgedeckt ist.
Figur 6 zeigt als ein hohles, dünnwandiges Betonelement gemäß der Erfindung einen Blumenkübel 17, der optional an seinen äußeren Wänden mit Kieselsteinen 42 besetzt sein kann.
Wenn für die hohlen Betonelemente besondere Qualitätsstandards, wie zum Beispiel bei dem Blumenkübel 17, nicht durch Qualitätsspezifikationen festgelegt sind, oder im Falle von niedrigeren relavanten Qualitätsanforderungen ist es sogar erwägenswert, derartige Betonelemente aus einer Betonmischung wie zum Beispiel gemäß der Versuchsmischung 6 herzustellen.
Alle Komponenten, die in dem Beton während des Trocknungsschrittes des Herstellungsverfahrens auftreten, können wegen der Dünnwandigkeit und des porösen Zustandes dieses Betons einfach entweichen, so daß aus ihnen keine störenden Betonrisse entstehen können. Aufgrund des Fehlens des stählernen Armierungsmaterials sind derartige Bauteile einer Korrosion derartiger Armierungen nicht ausgesetzt.
In der unten aufgeführten Tabelle sind für jede Mischung mit unverglasten Bodenschlacken ebenfalls Werte für verschiendene Eigenschaften enthalten, während in dem Diagramm nach Figur 1 die Lage der Betonqualität der Mischbeispiele 1 bis 12 angegeben ist. Unter dem scheinbaren spezifischen Gewicht G wird das Gewicht des trockenen Hohlblocks dividiert durch das von äußeren Blockabmessungen umschlossene Volumen verstanden. Zur Herstellung eines leichten Betonblocks innerhalb der Qualitätskategorie 4/1,2 werden bevorzugt soviel Schlacken wie möglich verarbeitet. Damit ist gemeint, daß keiner oder nur wenig Sand verwendet wird. Um den Betonblock in genau der Qualitätskategorie 6/1,6 herzustellen, wird bevorzugt eine minimale Sandmenge verwendet, daß heißt die maximale Menge von Schlacken, zum Beispiel in der Größenordnung von 3 Gewichtsanteilen feuchter, unverglaster Bodenschlacken auf 2 Gewichtsanteile feuchten Sands. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, hohle, dünnwandige Betonblöcke, zum Beispiel gemäß der angegebenen Zusammensetzungen für Versuchsmischungen, mit Ausnahme der Versuchsmischung 6, herzustellen.
Es ist erwägenswert, obwohl nicht logisch, daß Kies oder andere Füllsubstanzen und/oder Armierung in der Mischung enthalten ist. Die optionalen Armierungsfasern oder Armierungsstücke bestehen zum Beispiel aus natürlichen oder künstlichen Fasern oder aus massivem, plattiertem Stahl.
Es ist auch möglich, die hohlen Betonelemente, anstatt sie durch Rütteln zu komprimieren, zu pressen.
Es wird bevorzugt eine Mischung ausgewählt, die in kurzer Zeit, zum Beispiel 7 Tagen, einen in die Qualitätskategorie fallenden Betonblock ergibt, um den benötigten Lagerraum zu verringern.
Bei Vergleich der Versuchsmischungen 4 und 7 ist ersichtlich, daß eine Versuchsmischung, die nicht in die gewünschte Quslitätskategorie fällt, durch die Verwendung von mehr Zement dennoch in diese Quälitätskategorie gebracht werden kann.
Die Druckfestigkeit der Versuchsmischung 3 ist so gut, daß weniger Zement dafür ausreichen wird, was mit der Versuchsmischung 8 gezeigt ist.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von Schlacken aus einer Müllverbrennungsanlage, wobei die Schlacken in einem Betonmischer zusammen mit Zement und Wasser zu einer Betonmasse gemischt werden und wobei aus dieser Betonmasse Betonelemente hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Betonmasse dünnwandige, hohle Betonelemente hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacken einer Vorbehandlung unterzogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung umfaßt:

- Reifung der Schlacken;

- Entfernen großer Gegenstände;

- Enteisenung;

- und/oder Brechen und/oder Sieben zur Herstellung einer Schlacken-Masse mit einer brauchbaren Korngröße.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlackenmasse mit einer Korngröße vorbereitet wird, die zwischen 0 und 15 mm, bevorzugt zwischen 0 und 12 mm und noch bevorzugter zwischen 0 und 10 mm liegt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlackenmasse vorbereitet wird, wobei feine Körnchen ausgesiebt und/oder ausgewaschen werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtsanteil Wasser auffünf Gewichtsanteile feuchter Schlacke, bevorzugt schrittweise, dem Betonmischer zugegeben werden.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß größenordnungsmäßig 1 Gewichtsanteil Zement pro 8 bis 10 Gewichtsanteile von feuchten Schlacken und feuchtem Sand dem Betonmischer zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verhältnismäßig leichte Betonblöcke innerhalb einer Qualitätskategorie hoher Druckfestigkeit, zum Beispiel 6/1,6, hergestellt werden, wobei etwa drei Gewichtsanteile feuchter Schlacken auf zwei Gewichtsanteile feuchten Sands verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß leichte Betonbläcke innerhalb einer Norm hoher Druckfestigkeit für leichte Betonblöcke, zum Beispiel der Qualitätskategorie 4/1,2, hergestellt werden, wobei wenig oder kein Sand verwendet wird.

10. Dünnwandiges, homes Betonelement, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.