DK159818B - Flyveaske i lageregnet form og fremgangsmaade til fremstilling af samme - Google Patents

Description

i

DK 159818 B

Opfindelsen angår et lageregnet kornet materiale på basis af flyveaske og en hydraulisk bindemiddelbl and ing indeholdende cement og gips, blandet under iblanding af vand og bragt på kornet form, samt en fremgangsmåde til fremstilling af samme.

5 Et sådant materiale kendes fra DE-A-1.471.360. Det er dog ikke lageregnet, da de i flyveasken forekommende skadelige stoffer ikke er bundet tilstrækkeligt.

Som forbrændingsrest i ku 1 kraftværker opstår flyveaske, som er 10 sammensat af forskellige indhold af restkulstoffer og andre kemiske stoffer. Man har i lang tid kendt forslag til at bearbejde flyveaske således, at det kan gøres anvendeligt som tilslagsstof til byggeindustrien. Det er f.eks. fra tysk patentskrift nr. 859.426 kendt at blande flyveaske med affaldskalk-15 slam af den art, der fremkommer ved nedbrydning af calcium- karbi d.

Fra tysk patentskrift nr. 2.018.221 kendes en anden fremgangsmåde til fremstilling af et tilslagsmateriale af affaldsstøv 20 fra brunkulsopvarmede anlæg, hvor en blanding af støv og tilsætningsmaterialer bliver granuleret, og granulerne efter opvarmning bliver sintret. Det er også kendt til fremstilling af et flyveaskegranulat at blande støvet fra tørudskilleren i et kulkraftværk med den tørrede eller brændte rest fra svovlud-25 vaskeren (calciumsulfatrester). Det derved dannede stenagtige granulat bliver i givet fald malet.

Alle kendte fremgangsmåder har mindst én, for det meste to ulemper. De er for lidt økonomiske til at finde anvendelse i 30 praksis. Således er f.eks. en sintringsproces forbundet med for høje energiomkostninger. Desuden er de i flyveasken indeholdte skadelige stoffer ikke bundet således, at der kan sikres en miljøvenlig drift. Tværtimod består der fare for, at de skadelige stoffer bliver udvasket og belaster jorden. Denne 35 ulempe findes ligeledes ved en aflejring på depoter eller ved brug som tilslagsmaterialer, f.eks. ved gade- og vejbygning.

Formålet med opfindelsen er derfor at bringe den ved forbrændingen i kulkraftværker fremkomne flyveaske på en form, som

DK 159818B

2 tillader en miljøvenlig lagring. Der skal tilvejebringes et kornet materiale af den i indledningen angivne art, som er lageregnet og som lader sig anvende som tilslagsstof og fyldstof, især i byggeindustrien. Derudover skal der angives en 5 fremgangsmåde til fremstilling af disse materialer.

Dette formål bliver løst ved hjælp af det i krav 1 angivne materiale, og ved hjælp af den i krav 9 angivne fremgangsmåde. Foretrukne udførelsesformer er angivet i underkravene.

10

Det har vist sig, at anvendelsen af flyveaske sammen med cement, gips og karbidslam fører til et flyveaskefærdigprodukt, som udmærker sig ved god 1ageregnethed. Blandingen med de tre bindemidler fører til et kornet materiale, hvis korn udmærker 15 sig ved tilstrækkelig styrke og modstandsdygtighed over for udludning ved vandlagring henholdsvis berøring med grundvand. Tungmetaller og andre stoffer, der belaster miljøet, forbliver alligevel fast bundet. En alkalisk reaktion mellem tilslagsstofferne og miljøet bliver ligeledes i vid udstrækning und-20 gået.

Ved anvendelse som tilslagsmateriale for byggeindustrien er produktet ifølge opfindelsen ligeledes velegnet. Det udmærker sig ved en tilstrækkelig styrke og frostbestandighed. Endvide-25 re bortfalder enhver aggressivitet over for jern- eller stålkonstruktioner, når det bliver anvendt som tilslagsmateriale eller fyldmateriale.

Forholdet mellem flyveaskestøv og hydraulisk bindemiddel udgør 30 fortrinsvis 3/4 til 1/4 beregnet på tørstofvægtene.

Særligt fremragende resultater opnås ved at der ifølge opfindelsen: til 100 vægtdéle flyveaske tilsættes 8-12 vægtdele cement, 7-11 vægtdele gips og 6,5-8,5 vægtdele calciumkarbid.

3 5

Opfindelsen har yderligere den fordel, at yderligere miljøbelastende stoffer bliver bundet miljøvenligt. Gipsoverskud ud-

DK 159818 B

3 fældes f.eks. ved røggasafsvovling. Karbidslam er et affaldsprodukt ved fremstillingen af acetylen. Det bliver fortrinsvis lagret mindst 14 dage, før det finder anvendelse som bindemiddel komponent .

5

Efter endnu en udførelsesform ifølge opfindelsen viser det sig at være fordelagtigt, når mindst ét tilsætningsmiddel, såsom en hærdningsaccelerator, et retarderingsmiddel, en poredanner, et pelleteringshjælpemiddel eller en blanding af to eller fle-10 re af disse midler bliver tilsat. Der kunne anvendes et hvilket som helst hertil kendt middel. Fortrinsvis bliver der som accelerator anvendt sulfat-acceleratorer, såsom alun, natrium-hydrogensulfat, som retarderingsmiddel, phosphater, såsom natri umphosphat eller Na2HP04, som poredanner forsæbet naturhar-15 piks, især forsæbet tværbundet harpiks, og som pelleterings hjælpemiddel en kunstharpiks med reaktive grupper, fortrinsvis et acrylhomo- eller -copolymer i sat med sure grupper, såsom carboxylgrupper. Andelen af sådanne tilsætningsmidler udgør ca. 1,5 til ca. 2 vægtdele på 100 dele flyveaske. Hærdnings-20 acceleratoren fører til, at granulerne afbindes inden for relativt kort tid og stivner, i hvilken forbindelse der må tages hensyn til, at den allerede tilsatte gips også tjener som hærdningsaccelerator. Et forsinkelsesmiddel bidrager til, at afbindingsprocessen forløber ensartet gennem hele massen.

25 Poredanneren begunstiger vandudtrædelsen, og pelleteringshjæl-pemidlet fremkomsten af mest muligt regelmæssige pellets.

Ved fremstillingen af produktet bliver der tilsat tilberedelsesvand. Mængden af tilberedelsesvand afhænger naturligvis af 30 fugtighedsindholdet i de anvendte materialer, nemlig om flyveasken er tør eller fugtig, og elektrofiltergipsen forekommer tør eller som slam. Ifølge en udformning af opfindelsen skal der til 100% flyveaske, bindemiddelblanding og tilsætningsmaterialer anvendes mellem 10 og 32% tilberedelsesvand.

35

Ifølge en yderligere udformning af opfindelsen kan flyveaskelegemet pudres med flyveaskestøv. Bepudringen bevirker, at den

DK 159818B

4 forhåndenværende overf 1adefugtighed i vid udstrækning bliver bundet. Derved sikres tørringen af overfladen, og en sammenbagning af granulerne ved den videre forarbejdning er næsten udelukket. I vintermånederne bliver foruden dette en frysning 5 af det ikke-bundne overfladevand til is forhindret. Fortrinsvis bliver der tilsat en mængde flyveaskestøv, som tilnærmelsesvis binder 8-14% overfladefugtighed.

En fremgangsmåde til fremstilling af flyveaske-færdigprodukter 10 af den ovenfor beskrevne art omfatter ifølge opfindelsen, at flyveaskestøv og hydraulisk bindemiddel først bliver forblandet. Først bagefter bliver der tilsat tilberedelsesvand og eventuelle tilsætningsmidler. I en special-tvangsbiander bliver blandingen bragt på granulatagtig form. Forblandingstiden 15 udgør ca. 30 sekunder. Den er dog afhængig af konsistensen af de enkelte stoffer samt af, hvilken fugtighed disse har. Fortrinsvis benyttes en blander, som foruden et røreværk har en hvirvel indretning, som sikrer frembringelsen af en homogen granulatagtig substans. Ved blandeprocessen er det afgørende, 20 at massen bliver homogent blandet. Med henblik på opfyldelsen af dette formål er det afgørende at have den nøjagtige vandtilsætning samt omdrejningshastighed for røreværket og hvirvel indretningen.

25 De yderligere tilsætningsmidler, såsom hærdningsacceleratorer og/eller poredannere bliver fortrinsvis indsat i flydende form, nemlig på den måde, at de bliver indført i tilberedelsesvandets tilløb. På denne måde kan der opnås en forblanding af tilsætningsmidlerne med vandet.

30

Ovenfor er det blevet forklaret, at det er overordentligt fordelagtigt at bepudre de friske granuler. I denne forbindelse kan ved endnu en udformning af opfindelsen det granulatagtige materiale tilnærmelsesvis ensartet fordelt fra ringe faldhøjde 35 blive ført ud på et transportbånd, og i en pudringsstation kan flyveaske blive blæst ud over transportbåndets bredde. Placeringen af granulerne på transportbåndet skal ske så for-

DK 159818B

5 sigtigt, at de ikke bliver ødelagt. Bredden og hastigheden af transportbåndet vælges således, at granulerne bliver anbragt fladeagt i gt på transportbåndet, så at der kan ske en regelmæssig bepudring i pudr ingsstationen.

5

Selv om granulernes overf 1ade-restfugtighed bliver bundet ved bepudringen med flyveaskestev, består der alligevel fare for sammenklumpning eller sammenbagning, når granulerne bliver dynget op kegleformet. Derfor sørger en udformning af opfin-10 delsen for, at det granulatagtige materiale bliver oplagret ensartet fordelt. Dette kan omtrent opnås ved hjælp af et meget bredt afkasterbånd eller ved hjælp af et pendlende transportbånd ved en såkaldt rundlageraflægning.

15 Det viser sig endvidere at være formålstjenligt, når det granulatagtige materiale ifølge en yderligere udformning af opfindelsen efter en lagringstid bliver sigtet efter kornstørrelser. Finhedssigten er fortrinsvis forsynet med vibrerings-anordninger for at udelukke en tilklæbning af sigten. I denne 20 sammenhæng kan der ifølge en videre udformning af opfindelsen under sigteprocessen foregå en efterpudring med flyveaskestøv. Især i koldt vejrlig bliver en sammenbagning af granulerne derved forhindret.

25 Efter en yderligere lagringstid, på f.eks. 5 dage, opnår granulerne så en tilstrækkelig transportstyrke henholdsvis ind bygningsstyrke. Granulerne har så mulighed for, under og efter indbygningstiden, at hærde yderligere, ligesom dette er tilfældet med beton og andre tilslagsmaterialer med hydrauliske 30 bindemidler. Ved en deponeringsaflejring er det som også i andre brugstilfælde sikret, at det bundne tungmetal ikke bliver udvasket ved lagring i vand henholdsvis ved berøring med grundvand. Endvidere er det sikret, af de afslambare bestanddele ikke overskrider de for kisel og sand gældende normer. En 35 tilstrækkelig alkalisk modstandsdygtighed er også sikret, og dermed anvendelighed i byggeindustrien eller den miljøvenlige lagring på et aflæsningssted.

DK 159818 B

6

Principielt findes der tre forskellige former, hvad angår strukturen af flyveasken ifølge opfindelsen:

Granuler, 5 pellets, grus.

Granulerne opnås uden videre i den egnede form ved hjælp af den omtalte tvangsblander/tal1erkenblander. Det er uden videre 10 muligt at indsætte granuler ifølge opfindelsen som fyldmateriale i gade-, dige- og vejfundamenter. En kontinuerlig kornopbygning sikrer en gunstig komprimering. Revnedannelser under og efter indbygningen er i vid udstrækning udelukket. Det er uden videre muligt at holde de ikke-frostbestandige bestandde-15 le under 10%.

Alternativt kan. der fremstilles pellets. Til dette formål bliver de friske granuler, der kommer ud af tvangsblanderen, ført til en pelleteringstallerken. De omdannede granuler b 1 i -20 ver ved hjælp af kontinuerlig tilførsel af en blanding af flyveaskestøv, cement, gips, karbidslam og tilberedelsesvand via sprøjtedyser på kendt måde pel leteret. Alt efter indstillingen af blandingstallerkenen bliver størrelsen af pel-lets'ene bestemt. Med hensyn til frostbestandigheden for så-25 danne pellets kan kravene ifølge DIN 4226 opfyldes.

Endelig kan der af flyveaske også fremstilles grus. Til dette formål bliver blandetiden i tvangsblanderen forlænget med omkring 40 sekunder. Derved opstår der relativt store granuler, 30 som i øvrigt bliver videreforarbejdet på den ovenfor beskrevne måde. Ved større bunker accelererer den i bunken optrædende varme den hydrauliske hærdeproces væsentligt, og der opstår en uforholdsmæssigt fast betonsten. På grund af den uundgåelige klumpdannelse bliver materialet så fortrinsvis efterfølgende 35 tilført en kæbe- eller centrifugalknuser. Det knuste kornmateriale kan så igen sigtes, og ordnes efter kornstørrelser og lægges i enkeltfraktionerne. Også ved grus kan kravene til

DK 159818 B

7 beton og til brug ved gadeopbygning opfyldes, hvorved de ikke-frostbestandige bestanddele her også kan holdes på under 4%.

Med opfindelsen eller med fremgangsmåden ifølge opfindelsen 5 bliver for første gang anvist, hvorledes flyveaske kan gøres lageregnet, eller hvordan den kan anvendes i byggeindustrien. Omkostningerne ved fremstilling af flyveasken ifølge opfindelsen er relativt små, og frem for alt er energiforbruget lille og begrænser sig til drivkraftenergien.

10

Opfindelsen bliver i det følgende forklaret nærmere ved hjælp af eksempler og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser fremgangsmåden ifølge opfindelsen til 15 fremstilling af flyveaskegranuler, fig. 2 skematisk fremstillingen af flyveaskepellets, og fig. 3 skematisk fremstillingen af flyveaskegrus.

20 Før der bliver gået nærmere ind på de i tegningen viste enkeltheder, skal det bemærkes, at hver af de beskrevne eller viste træk for sig eller i forbindelse med trækkene i kravene er af væsentlig opfinderisk betydning.

25

Henvisningstallene 1-4 betegner en silogruppe, hvor der i silo 1 er flyveaske og i siloerne 2-4 hydrauliske bindemidler. Via en råmaterialevægt 5 bliver stofferne fra siloerne 1-4 indført doseret i blandingsgranulatoren 6, som indeholder et røreværk 30 og en hvirvelindretning . I forrådsbeholderne 8-10 lagres tilsæt ni ngsmidler, som bliver indført i vandtilførselen 7 til blandingsgranulatoren 6 og derved allerede bliver forblandet.

De friskdannede granuler fra granulatoren 6 bliver ført ud på et transportbånd 11 og ensartet bepudret i et bepudr ingsan1 æg.

35 Fra bepudr i ngsan lægget 12 når de bepudrede granuler via et transportbånd 13 til et rundlageraflægningsanlæg. Et transportbånd 15 transporterer de afhærdede granuler fra rundla-

DK 159818 B

8 geret til et sigteanlæg 16, hvori der bliver foretaget en klassificering i kornstørrelser mellem 0 og 32 mm. Under sigtningen kan der finde en yderligere bepudring sted med flyveaskestøv, hvad der ikke er vist her. Fra sigteanlægget 16 når 5 det sigtede materiale via et transportbånd 17 til et rundlager 18, hvorfra det ved hjælp af en hjulbåren læsser og en lastvogn kan bortkøres til deponering eller til et andet lagersted .

10 Ved sigtningen opstående mel bliver ved hjælp af en tilbageførelsesledning transporteret tilbage til granulatoren 6.

Fig. 2 svarer i hovedsagen til fig. 1, og samme dele er forsynet med samme henvisningstal. I fig. 2 er desuden vist en 15 pelleteringstallerken 11a, som er anbragt efter granulatoren 6. Pelleteringstallerkenen 11a får, som det ved en punkteret linie er antydet, ligeledes tilført vand.

O

Fig. 3 viser igen et lignende anlæg som fig. 1. Derfor er igen 20 samme dele forsynet med sammen henvisningstal. Da der med anlægget ifølge fig. 3 skal fremstilles grus, er der på transportbåndet 15 anbragt et knuseanlæg 17b, som sønderdeler de relativt store og hårde flyveaskeklumper.

25 ved udnyttelse af egenvarmen og trykket i rundlageret bliver afbindingsprocessen accelereret, og der opstår mindre brokker, som så efter en knuseproces står til rådighed som grus.

Nedenfor angives et eksempel på en recept, der er beregnet på 30 tørt bindemiddel-tilsætningsmiddel: 35

DK 159818 B

9

Område Foretrukne sammensætninger

Flyveaske 75-80 vægt% 77,5 vægt% 77,5 vægt%

Cement 6,5-10 vægt% 8 vægt% 7 vægt% 5 Gipsfyldstof 5,5-9 vægt% 7 vægt% 7 vægt%

Karbidslam 5-7 vægt% 6 vægt% 7 vægt%

Tilsætningsmidler 0-2,5 vægt% 1,5 væqt% 1,5 væqt% 100,0 vægt% 100,0 vægt% 10

Tilberedningsvand alt efter fugtighedsindholdet i tilslagsmidlerne 10-32%.

Efterfølgende eksempler for ugunstige forhold: 15 1. Dårlig frostbestandighed (principielt ved høje kalkindhold) 20 Flyveaske 60% Flyveaske 70%

Cement, PZ351) 10% Cement, PZ351) 2%

Karbid 20% Karbid 20%

Gipsfyldstof 10% Kalkhydrat 7%

Ingen tilsætningsmidler Hurtig-hærder 1% 25 2. Dårlig styrke (principielt ved højere vandtilsætninger, altså over 30% tilberedelsesvand) 30

Flyveaske 70% Flyveaske 70%

Cement, PZ351) 2% Cement, PZ351) 3%

Finsand 18% Karbid 7%

Karbid 10% Kalkhydrat 10% 35 Finsand 10%

Cement, PZ35 betyder Portland-cement med en trykstyrke på 35 kN.

Claims (14)

1. Lageregnet kornet materiale på basis af flyveaske og en 5 hydraulisk bindemiddelblanding indeholdende cement og gips, blandet under iblanding af vand og bragt på kornet form, kendetegnet ved, at flyveasken er af vilkårlig oprindelse og bindemiddelblandingen indeholder karbidslam og eventuelt tilsætningsmidler, og at der til 100 vægtdele fly-10 veaske er tilsat 8-12 vægtdele cement, 7-11 vægtdele gips og 6,5-8,5 vægtdele ca1 c iumkarbid.

2. Lageregnet kornet materiale ifølge krav 1, kende tegnet ved, at de hydrauliske bindemidler i bindemiddel- 15 blandingen forekommer med omtrent samme andele.

3. Lageregnet kornet materiale ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at forholdet mellem flyveaske og bindemiddelblanding er omtrent som 3/4 til 1/4, beregnet på 20 tørstofvægtene.

4. Lageregnet kornet materiale ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at det som tilsætningsmidler indeholder en hærdningsaccelerator, et retarderingsmid- 25 del, en poredanner, et pel leteringshjælpemiddel eller en blanding af to eller flere af disse midler.

5. Lageregnet kornet materiale ifølge krav 4, kende tegnet ved, at det som hærdningsaccelerator indeholder 30 et sulfat, som retarderingsmiddel et phosphat, som poredanner en forsæbet tværbundet harpiks, og som pelleteringshjælpe-middel et acryl-homo- eller -copolymerisat, som indeholder sure grupper.

6. Lageregnet kornet materiale ifølge et eller flere af kra vene 1-5, kendetegnet ved, at der til afbinding af 100% tørre udgangsmaterialer bliver anvendt mellem 10 og 32% ti Iberedningsvand. DK 159818B u

7. Lageregnet kornet materiale ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at flyveaskekornene er pudret med flyveaskestøv.

8. Lageregnet kornet materiale ifølge krav 7, kende tegnet ved en mængde flyveaskestøv, som binder tilnærmelsesvis 8-14% overf 1adefugtighed.

9. Fremgangsmåde til fremstilling af et lageregnet kornet ma-10 teriale ifølge et eller flere af kravene 1-8, hvor man først forblander (6) flyveasken (1) og den hydrauliske bindemiddel-blanding (2-4) og først derefter tilsætter tilberedningsvand (7), kendetegnet ved, at forblandingstiden udgør ca. 30 sekunder, og at man eventuelt tilsætter et eller flere 15 tilsætningsmidler (8-10) til tilberedningsvandet (7) og i en tvangsblander (6) bringer blandingen på granulatagtig form.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at man anvender hærdningsacceleratorer og/eller poredannere i 20 flydende form (8-10), som man indfører i til løbet til tilberedningsvandet .

11. Fremgangsmåde ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet ved, at man lagrer (14) det granu1atagtige materiale 25 regelmæssigt fordelt og efter en lagertid sigter (16) det gra-nulatagtige materiale efter kornstørrelser.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at man under sigtningen (16) foretager en efterpudring med 30 flyveaskestøv.

13. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 9-12, kendetegnet ved, at man pelleterer det friske, endnu ikke afbundne granulatagtige materiale (11a, fig. 2). 35

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kend et egnet ved, at man pelleterer de nydannede granuler ved kontinuerlig til- DK 159818 B sætning af flyveaskestøv og tilberedningsvand (11a, fig. 2). 5 10 15 20 25 30 35