LU507057B1 - Verfahren zur Umwandlung von nicht biolöslichen Mineralfasern, zum Beispiel Asbest, in einen gefahrlosen Wertstoff - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Mineralfasern oder einem mineralfaserhaltigen Gemisch als Ausgangsmaterial in einen Baustoff, wobei das Ausgangsmaterial in einer Hochenergiemühle 50 mit einem Volumen von wenigstens 300 l und einer Energiedichte von wenigstens 100 kWh/m3 zu einem Baustoff mittels mechano-chemischer Aktivierung umgesetzt wird

Description

Verfahren zur Umwandlung von nicht biolöslichen Mineralfasern, zum Beispiel

Asbest, in einen gefahrlosen Wertstoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um nicht biolösliche Mineralfasern in einen nicht mehr krebserregenden beziehungsweise gesundheitsgefährdenden Stoff umzuwandeln und diesen dann gleichzeitig in einen Baustoff umzuwandeln. Der dafür aufgewendete

Aufwand wird aber eben nicht nur zur Entsorgung beziehungsweise Entgiftung des mineralfaserhaltigen Materials genutzt, sondern dient auch einem wertschöpfenden

Prozess, sodass insgesamt keine neue Emissionsquelle geschaffen wird. Der bekannteste Vertreter der nicht biolöslichen Mineralfasern ist Asbest.

Asbest ist eine Sammelbezeichnung für natürlich vorkommende, faserförmige, kristallisierte silikatische Minerale, die nach ihrer Aufbereitung technisch verwendbare

Fasern unterschiedlicher Länge ergeben. Asbest besitzt große Festigkeit, ist hitze- und säurebeständig und hat gute Dämmeigenschaften. Dadurch konnte sich Asbest in verschiedenen Bereichen der Industrie durchsetzen. Aufgrund der festgestellten

Gesundheitsgefahren, ist der Einsatz heute jedoch in vielen Staaten verboten, unter anderem in den USA, der EU und der Schweiz. Heute steht meist die Entsorgung im

Vordergrund.

Asbestartige Minerale kommen in zwei feinfaserigen silikatischen Mineralgruppen vor.

Während die Serpentingruppe nur aus (Klino-)Chrysotil (WeiBasbest) besteht, umfasst die Amphibolgruppe die Minerale Grunerit (Braunasbest), Riebeckit/Krokydolith (Blauasbest), Tremolit, Aktinolith und Anthophyllit.

Asbest ist kurzzeitig bis 1000 °C und ohne Einschränkungen bis 400 °C (Chrysotil) beziehungsweise 300 °C (Krokydolith) einsetzbar. Mit zunehmender Hitzeeinwirkung vermindert sich der Kristallwasseranteil und damit einhergehend die Festigkeit, bis die

Fasern vollkommen mürbe werden und als pulvrige Masse anfallen. Asbest ist verrottungsbeständig und sehr gut mit Zement mischbar.

Seit 1970 wird die Asbestfaser offiziell als krebserzeugend bewertet. 1990 wurden in der

Schweiz und Österreich sowie ab 1993 in Deutschland die Herstellung und Verwendung von Asbest generell verboten. In der Europäischen Gemeinschaft hatten alle

Mitgliedsstaaten bis 2004 Beschränkungen für das Verwenden und Inverkehrbringen von

Asbest eingeführt.

Bei unsachgemäßem Umgang mit Asbest und dem Bearbeiten asbesthaltiger Materialien werden Asbestfasern freigesetzt. Wenn dabei auch Fasern mit einer Faserlänge von größer als 5 um, einem Durchmesser von max. 3 um und einem Längen-/Durchmesser-

Verhältnis von mindestens 3:1 entstehen, können diese Fasern in die Alveolen der Lunge gelangen und schon bei geringer Belastung Asbestose auslösen. Die kritische

Fasergeometrie ist der Grund für die gesundheitsgefährdende Wirkung. Das Risiko, an

Lungenkrebs zu erkranken, ist erhöht.

Gesundheitsschädlich ist dabei in erster Linie das Einatmen von Asbestfasern, die natürlich oder durch Abrieb oder Verwitterung freigesetzt werden. Besonders gefährlich sind in diesem Zusammenhang Produkte mit nur schwach gebundenem Asbest, die einen Faseranteil von 60 % und mehr besitzen und diese leicht wieder abgeben. Seit einigen Jahren gibt es in Deutschland mehr Todesfälle durch Asbestbelastungen als tödliche Arbeitsunfälle. Im Jahr 2019 gab es in Deutschland fast 1.700 Todesfälle von asbestbedingten Berufskrankheiten. Darüber hinaus wurden in insgesamt rund 44.000

Fällen von asbestbedingten Berufskrankheiten Zahlungen für Rehabilitation beziehungsweise Renten geleistet.

Nach dem Europäischen Abfallkatalog sind asbesthaltige Abfallstoffe als gefährlicher

Abfall gekennzeichnet. Das bedeutet verschärfte technische Vorsorgeregeln und teils

Genehmigungsvoraussetzungen beim Umgang mit diesen Abfällen. Dazu gehören

Kennzeichnungs- und Dokumentationspflichten und eine Verpflichtung zur Überlassung ausschließlich an speziell dafür zugelassene Abfallanlagen. Nach dem praktisch absoluten Verbot der Nutzung von Asbest in Deutschland im Jahr 1993 trat die Frage nach einer geordneten Entsorgung auf. Auf den meisten Deponien durfte Asbest nicht angenommen werden, weil diese Substanz nicht von ihrer Betriebsgenehmigung erfasst war. Dadurch stiegen die Entsorgungspreise für asbesthaltiges Material auf das Sechs- bis Zehnfache des bis dahin üblichen Preises an, was die Entwicklung von

Entsorgungsverfahren durch Forschung und Industrie interessant machte.

Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Verwertungsverfahren getestet:

° Mechanische Zerkleinerungsverfahren gehen davon aus, dass bei hinreichender

Zerkleinerung der Fasern (unter 1 pum Faserlänge) eine Gefährdung ausgeschlossen werden kann. Die Verfahren funktionieren mit reinem Asbest gut.

Bei inhomogenen Gemischen, die bei der Asbestentsorgung anfallen, versagen die normalen Muhlen jedoch. . Thermische Verfahren und Verglasung bringen den Asbest auf Temperaturen oberhalb seines Umwandlungspunktes und sollen damit ein nichtfaseriges Material erzeugen. Dabei wird die Silikatstruktur des Asbests umgeordnet. . Beim Tempern wird den Asbestfasern das Kristallwasser entzogen, wodurch sie in unschadliche Minerale umgewandelt werden. Danach lassen sich die dann harmlosen Fasern durch mechanische Beanspruchung leicht zerstéren. Der hohe

Energiebedarf und CO2-Aussto? machen dieses Verfahren ökonomisch und

Ökologisch fragwürdig. . Chemische Verfahren bauen auf der Anwendung Fluorid-haltiger Sauren auf. Sie haben die gleichen Probleme wie die anderen Verfahren mit der Inhomogenitat des asbesthaltigen Abfalls. Zudem ist die große Menge an benôtigter Flusssäure kritisch. . Einbindungsverfahren arbeiten den Abfall komplett in Zement oder andere

Bindemittel ein, gießen ihn in Fässer und deponieren die Fässer dann vorzugsweise unter Tage. Diese Verfahren haben den Vorteil, schnell zur Verfügung zu stehen, denn der Asbest muss zuvor nicht erst vernichtet werden. Dieses Verfahren ist üblich bei der Entsorgung von schwach gebundenem Asbest.

Keines der genannten Verwertungsverfahren hat sich als optimal und technisch durchführbar herausgestellt, sodass die Entsorgung asbesthaltiger Abfälle derzeit nur über ehemalige Hausmülldeponien beziehungsweise Deponien für gefährliche Abfälle läuft oder über örtliche Recyclinghöfe, die den Asbestzement dann zur Deponie bringen.

Auf der Deponie werden die asbesthaltigen Abfälle abgelagert und mit mineralischem

Material abgedeckt, sodass keine Faserfreisetzung mehr möglich ist. Der Preis richtet sich in Deutschland nach der jeweiligen Gebietskörperschaft und ist recht unterschiedlich. Größere Mengen asbesthaltigen Abfalls müssen dem Deponiebetreiber frühzeitig gemeldet werden. Auch eine Verbringung unter Tage entspricht dem Stand der

Technik.

Aus den unten genannten wissenschaftlichen Veröffentlichungen ist die mechano- chemische Behandlung von Asbestfasern bekannt. Die dort beschriebenen

Untersuchungen beschränken sich auf Versuche im Labor- bis maximal

Technikumsmaßstab sowie auf reine Asbeste. Beispielsweise seien hier genannt: P.

Balaz; E. Dutkova. Fine milling in applied mechanochemistry. Minerals Engineering, 2009, 22, 681-694 sowie P. Plescia et al. Mechanochemical treatment to recycling asbestos-containing waste. Waste Manag. 2003, 23(3), 209-218.

Wie oben ausgeführt, werden Asbestfasern zur Gruppe der natürlichen, kristallinen

Mineralfasern gezählt. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften gelten diese als krebserzeugend. Aber auch andere nicht biolösliche Mineralfasern können lungengängig sein und werden prinzipiell als potenziell gefährlich eingestuft. Solche Mineralfasern können natürlich oder künstlich, glasig oder kristallin sein.

Aus der WO 2017 / 008 863 A1 ist ein Verfahren und eine Anlagenanordnung zum

Aufbereiten und Aktivieren eines Rohstoffes bekannt.

Aus der EP3909682A1 ist ein Verfahren und eine Wälzmühle zum thermomechanischen Aktivieren eines Tongemisches bekannt.

Aus der DE 10 2015 106 109 A1 ist ein Verfahren zur tribochemischen Aktivierung von

Bindemitteln und Zusatzstoffen bekannt.

Aus der US 8 783 589 B2 ist ein Mahlverfahren bekannt.

Aus der RU 2 209 824 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schlammpulvern bekannt.

Aus der CN 109 954 485 A ist ein Verfahren zur Herstellung von aktiviertem Ton bekannt.

Aus der nachveröffentlichten DE 20 2023 103 367 ist ein Verfahren zur Mahlung und puzzolanischen Aktivierung in einer Rührwerkskugelmühle bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mineralfasern, insbesondere lungengängige Mineralfasern, beispielsweise und insbesondere Asbest, sowie solche Mineralfasern enthaltende Stoffe in einem normalen Prozess in einen Wertstoff, Insbesondere einen Baustoff umzusetzen, um so gleichzeitig die Gefährdung durch die Mineralfasern zu beseitigen als auch den dafür eingesetzten Aufwand wertschöpfend zu nutzen. Gleichzeitig soll das Verfahren nicht nur für reine Mineralfasern in einer Laborumgebung tauglich sein, sondern insbesondere für die industrielle Umsetzung asbesthaltiger Abfallstoffe.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen

Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Umwandlung von Mineralfasern oder einem mineralfaserhaltigen Gemisch als Ausgangsmaterial in einen Baustoff. Der typische

Vertreter solcher Mineralfasern ist Asbest, welcher aufgrund der bisherigen Verwendung im Bau heute eine Herausforderung darstellt. Baustoff kann hierbei insbesondere ein

Zement sein. In einer einfacheren Anwendung kann der Baustoff auch ein Bindemittel zur

Herstellung eines Geopolymers sein, beispielsweise zur Deponieabdeckung. Das Ziel der

Erfindung ist es somit, die notwendigen Arbeiten, die zur Herstellung benötigter Baustoffe ohnehin vorgenommen werden müssen, dafür zu nutzen, dass ohne oder wenigstens ohne nennenswerten Mehraufwand dabei Mineralfasern gleichzeitig in eine unbedenkliche und weiterverwendbare Form umgewandelt wird und so nicht unnötig

Energie und/oder Chemikalien verbraucht werden, nur um eine einfachere

Deponierbarkeit zu erreichen. Dazu wird die mechano-chemische Aktivierung verwendet, welche beispielsweise aus der nachveröffentlichten DE 20 2023 103 367 für Tone bekannt ist. Aktivierte Tone werden heute als Klinkerersatzstoff in großen Mengen hergestellt und zur Reduktion der COz-Belastung Zement als Klinkerersatzstoff zugegeben. Der Bedarf an Klinkerersatzstoffen ist somit gegeben, der Energieaufwand zu deren Herstellung wird somit ohnehin aufgewendet. Das Ausgangsmaterial wird in einer Hochenergiemühle mit einem Volumen von wenigstens 3001 und einer

Energiedichte von wenigstens 100 kWh/m* zu einem Baustoff, insbesondere einem

Klinkerersatzstoff, mittels mechano-chemischer Aktivierung umgesetzt.

Ein wesentlicher Punkt dabei ist, dass erfindungsgemäß die Amorphisierung durch mechano-chemische Aktivierung der Mineralfasern oder des mineralfaserhaltigen

Gemisches einen erhöhten Energieaufwand erfordert, der über die übliche Feinmahlung hinausgeht, was eine Mühle mit hoher Energiedichte erfordert, und das Mahlen und mechano-chemische Aktivieren mit einem Energieeintrag pro Mahlraumvolumen von wenigstens 100 kW / m° durchgeführt wird. Hierbei erfolgt das Mahlen bevorzugt ohne

Wasserzugabe, also nicht nass beziehungsweise in einem Schlamm, sondern als trockenes Vermahlen ohne Feuchtigkeitszugabe, wodurch es sich von den klassischen

Nassmahlverfahren unterscheidet. Ein üblicher Wert für eine Kugelmühle als Beispiel einer Feinstmühle liegt üblicherweise eher bei 20 kW / m° und somit deutlich niedriger.

Hierbei ist als das Mahlraumvolumen das im Inneren der ersten Hochenergiemühle zur

Verfügung stehende Volumen zu verstehen, also das freie Volumen, wenn kein Material und beispielsweise auch keine Mahlkörper in der ersten Hochenergiemühle sind. Zur

Mühle gehörende Bauteile, zum Beispiel eine Welle, die im Inneren beispielsweise beweglich angeordnet ist, zählt somit nicht zum Mahlraumvolumen, da dieses Volumen eben nicht durch Material einnehmbar ist.

Die mechano-chemische Aktivierung besteht aus drei Phasen beziehungsweise Stadien:

Im ersten Stadium sinkt die Partikelgröße (mehr oder weniger) linear zum Energieeintrag (Rittinger-Zone). Vereinfacht ausgedrückt, je mehr man mahlt, um so feiner wird das

Produkt. Hierfür gibt es jedoch eine Grenze, eine Partikelgröße, die kaum mehr zu unterschreiten ist. Ab diesem Punkt kommt eine zweite Stufe, bei der sich die

Partikelgröße mit weiterem Energieeintrag nicht weiter verändern lässt (Aktivierungs- und

Aggregations-Zone). In diesem Stadium kommt es zur Zerstörung von kristallographischen Strukturen durch Lösen von Atombindungen, einzelne Atome oder ganze Gruppen von Atomen werden durch andere Atome oder Gruppen anderer Atome ersetzt. Insbesondere auf den Partikeloberflächen wird die anfängliche Kristallstruktur, sowie Bindungstyp und Oxidationsstufen von Atomen, aufgrund hoher

Energieübertragung und nachfolgende chemische Reaktionen, verändert. Aus wirtschaftlichen Gründen vermeidet man daher bei einer normalen Vermahlung, wo nur die Schaffung von Oberflächen erwartet wird, den Übergang von der ersten Stufe zur zweiten Stufe, die jedoch für die mechano-chemische Aktivierung notwendig ist. Erhöht man die Energiezufuhr noch weiter, so kann eine dritte Stufe erreicht werden, bei der aufgrund der Agglomeration von Nanopartikeln wieder ein Ansteigen der Partikelgröße feststellbar ist (Agglomerations-Zone), was sich positiv auf die Verarbeitbarkeit von aktiviertem Tonzementbeton auswirkt. Dieser Bereich wird bei einer Vermahlung daher noch viel eher vermieden, da mit geringerem Aufwand ein besseres Ergebnis in Bezug auf die Partikelgrößenverteilung erzielt werden kann.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es bei hohen Energieeinträgen, also in der zweiten Stufe, zu Veränderungen des Materials selbst kommt, die beispielsweise bei

Tonen, ebenso wie eine thermische Aktivierung, zu einer Aktivierung führt, also zu einer

Reaktivität, die die Verwendung als Bindemittel (und damit als Klinkerersatz) ermöglicht.

Daher kann bei derart hohen Energieeinträgen auf eine anschließende thermische

Behandlung zur Aktivierung verzichtet werden.

Durch das beschriebene Verfahren werden die Mineralfasern, insbesondere

Asbestfasern, derart grundlegend verändert, dass diese eben nicht nur nicht mehr gefährlich sind, sondern vielmehr als Wertstoff weiter Verwendung finden. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Länge der Mineralfasern, insbesondere der

Asbestfasern, auf unter 5 um, bevorzugt auf unter 3 um, besonders bevorzugt auf unter 1 um reduziert wird. Dadurch reduziert sich auch das Verhältnis Länge zu Durchmesser auf unter 3 zu 1. Vielmehr ist beispielsweise bei einer rasterelektronenmikroskopischen

Untersuchung festzustellen, dass sich die Mineralfasern, insbesondere das

Asbestmaterial, zu in erster Näherung kugelförmigen Sekundärpartikeln umgebildet hat, wobei üblicherweise wenigstens 50 % der Sekundärpartikel einen Durchmesser von weniger als 5 pum aufweisen. Die ursprünglichen Mineralfasern, insbesondere

Asbestfasern, lassen sich nach der Durchführung des Verfahrens bei der rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung nicht mehr nachweisen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsmaterial vor der mechano-chemischen Aktivierung auf eine Restfeuchte von weniger als 5 % getrocknet.

Die Restfeuchte umfasst nur flüchtiges Wasser und kein gebundenes Wasser, beispielsweise und insbesondere Kristallwasser. Bevorzugt erfolgt die Trocknung in einem Steigrohrtrockner.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsmaterial vor der mechano-chemischen Aktivierung auf eine Größe von weniger als 5 mm zerkleinert.

Bevorzugt erfolgt die Zerkleinerung in einer Hammermühle.

Besonders bevorzugt erfolgt eine Trocknung und eine Zerkleinerung in einem

Flugstromtrockner mit integrierter Hammermühle. Hierbei ist der Flugstromtrockner oberhalb der Hammermühle angeordnet, sodass nicht mit dem Gasstrom transportierte und somit zu große Partikel durch die Schwerkraft nach unten und damit in die

Hammermühle eingebracht werden. Hierbei kann neues Material entweder direkt auf die

Hammermühle aufgebracht oder bevorzugt direkt in den Steigrohrtrockner eingebracht werden. Die letzte Variante hat den Vorteil, dass feines Material direkt abtransportiert wird und daher gar nicht erst in die Hammermühle gelangt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsmaterial in der

Hochenergiemühle mit einer Energiedichte von mehr als 200 kWh/m° zu einem Baustoff mittels mechano-chemischer Aktivierung umgesetzt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Hochenergiemühle mit einem

Füllungsgrad von 50 % bis 70 % betrieben. Der Füllungsgrad bezieht sich auf das

Verhältnis des Mahlraumvolumens insgesamt zum mit Material und Mahlkörpern gefülltem Volumen. Hierbei ist als das Mahlraumvolumen das im Inneren der ersten

Hochenergiemühle zur Verfügung stehende Volumen zu verstehen, also das freie

Volumen, wenn kein Material und beispielsweise auch keine Mahlkörper in der ersten

Hochenergiemühle sind. Zur Mühle gehörende Bauteile, zum Beispiel eine Welle, die im

Inneren beispielsweise beweglich angeordnet ist, zählt somit nicht zum

Mahlraumvolumen, da dieses Volumen eben nicht durch Material einnehmbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Hochenergiemühle eine

Rührwerkskugelmühle ausgewählt. Die Rührwerkskugelmühle wird bevorzugt mit einer

Umfangsgeschwindigkeit von 2 m/s bis 8 m/s betrieben.

Bevorzugt ist die Rührwerkskugelmühle horizontal, einschließlich einer Neigung bis 20° abweichend von der Horizontalen angeordnet. Alternativ kann die Rührwerkskugelmühle auch vertikal angeordnet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Mahlkugeln mit einem

Durchmesser von 1 mm bis 10 mm verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Mahlkugeln aus Stahl oder

Keramik verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Ausgangsmetarial mit einem

Mineralfasergehalt, insbesondere einem Asbestfasergehalt, von mindestens 0,008 Gew.- %, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% ausgewählt. Das Verfahren ist somit auch sehr gut geeignet, um asbestbelasteten Bauschutt aufzuarbeiten, und eben nicht nur für die

Verarbeitung von reinem Asbest oder von sonstigen lungengängigen, nicht biolöslichen

Mineralfasern geeignet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Mahlhilfsmittel Triethanolamin oder ein anderes Mahlhilfsmittel zugegeben.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach der mechano-chemischen

Aktivierung eine größenselektive Trennung. Bei der größenselektiven Trennung wird wenigstens eine Grobfraktion und eine Feinfraktion erzeugt. Die Grobfraktion wird mit dem Ausgangsmaterial zusammen der mechano-chemischen Aktivierung zugeführt. Die

Grobfraktion umfasst hierbei beispielsweise und insbesondere Partikel mit einer

Partikelgröße von mehr als 1 mm.

Die größenselektive Trennung kann beispielsweise und bevorzugt mittels eines Sichters erfolgen. Zur Erzeugung mehrerer Fraktionen können insbesondere auch mehrere

Sichter hintereinandergeschaltet werden, um unterschiedliche Größenfraktionen zu erzeugen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach der mechano-chemischen

Aktivierung eine größenselektive Trennung. Bei der grôBenselektiven Trennung werden eine Grobfraktion, eine Feinfraktion und eine Feinstfraktion erzeugt. Die Grobfraktion und die Feinstfraktion werden mit dem Ausgangsmaterial zusammen der mechano- chemischen Aktivierung zugeführt. Die Feinstfraktion, beispielsweise mit einer

Partikelgröße unter 3 um, umfasst vor allem Partikel, die noch nicht ausreichend für die spätere Verwendung aktiviert worden sind, sodass eine erneute mechano-chemische

Aktivierung zu einer höheren Aktivität und damit zu einem besseren Produkt führt.

Größenmäßig liegt die Feinfraktion entsprechend zwischen der Grobfraktion und der

Feinstfraktion.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt vor der Zuführung des

Ausgangsmaterials zur Hochenergiemühle und/oder nach der Entnahme des gemahlenen Materials aus der Hochenergiemühle eine Bestimmung der

Partikelgrößenverteilung mittel Laserbeugung. Bevorzugt wird dieses zur aktiven

Steuerung des Füllgrads der Hochenergiemühle, der Verweilzeit des Materials in der

Hochenergiemühle, des Energieeintrags oder der Vorzerkleinerung verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die mechano-chemische

Aktivierung nass. Für Tone und ähnliche Materialien ist eine trockene mechano- chemische Aktivierung vorteilhaft. Bei der Verwendung von Mineralfasern, wie zum

Beispiel Asbest, kann jedoch eine nasse Vermahlung ausnahmsweise vorteilhaft sein, um beispielsweise mit Falschluft ausgetragene atembare Stäube und damit

Gesundheitsrisiken zu vermeiden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Klinkerersatzstoff hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Klinkerersatzstoffe werden insbesondere anstelle Klinker einem Zement zugegeben, da bei der Herstellung von Klinker große

Mengen an CO» freigesetzt werden, die so eingespart werden können. Üblicherweise ist die Reaktivität der Klinkerersatzstoffe geringer, sodass der Klinker nur anteilig ersetzt werden kann.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bindemittel aufweisend wenigstens 5 Gew.-% des erfindungsgemäßen Klinkerersatzstoffes. Das Bindemittel ist bevorzugt ein Zement.

Alternativ kann das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Material beispielsweise im Straßenbau oder im Bereich Deponieabdeckung als Geopolymer benutzt werden.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 Schematische Darstellung der Umwandlung von mineralfaserhaltigen Stoffen in einen Klinkerersatzstoff

In Fig. 1 ist die Umwandlung von mineralfaserhaltigem Material beispielhaft dargestellt.

Die Mineralfaserquelle 10 kann beispielsweise ein asbesthaltiges Gebäude oder Abfälle aus einer Gebäudesanierung sein. Diese werden zumeist vor Ort einer Vorzerkleinerung 20 zugeführt. Oftmals dient dieser Schritt auch dazu, Fremdmaterialien, beispielsweise eine Stahlarmierung im Beton, zu entfernen. Das so vorzerkleinerte asbesthaltige

Material wird einem Steigrohrtrockner 30 zugeführt. Kleine Partikel werden im Luftstrom mitgeführt, größere fallen nach unten auf die Hammermühle 40 und werden dort auf beispielsweise kleiner 5 mm zerkleinert, bis diese ebenfalls vom Luftstrom durch den

Steigrohrtrockner 30 transportiert werden. Im Steigrohrtrockner 30 wird das

Ausgangsmaterial auf weniger als 5 Gew.-% Feuchte getrocknet.

In der Hochenergiemühle 50 erfolgt dann die Zerkleinerung und mechano-chemische

Aktivierung, beispielsweise bei einem Füllungsgrad von 60 % unter Verwendung von

Mahlkugeln aus Stahl mit einem Durchmesser von 4 mm, bei einem Energieeintrag von 2000 kWh/t. Hierdurch wurde eine Verkleinerung der Primärpartikel auf vollständig unter 3 um erreicht. Ebenso lag das Längen-/Durchmesser-Verhältnis zwischen 1:1 und 2:1.

Auch die Bildung von Sekundärpartikeln, also Agglomeraten, konnte wenigstens anteilig festgestellt werden.

Das so behandelte Material wird einem Sichter 60 zugeführt und die Grobfraktion, im gezeigten Beispiel Partikel über 30 um, werden über eine Rückführleitung 70 erneut der

Hochenergiemühle 50 zugeführt, die Feinfraktion dem Produktauslass 80 zugeführt.

Bezugszeichen 10 Mineralfaserquelle 20 Vorzerkleinerung 30 Steigrohrtrockner

40 Hammermühle 50 Hochenergiemühle 60 Sichter 70 Rückführleitung 80 Produktauslass

Claims (16)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Umwandlung von Mineralfasern oder einem mineralfaserhaltigen Gemisch als Ausgangsmaterial in einen Baustoff, wobei das Ausgangsmaterial in einer Hochenergiemühle (50) mit einem Volumen von wenigstens 300 | und einer Energiedichte von wenigstens 100 kWh/m?3 zu einem Baustoff mittels mechano- chemischer Aktivierung umgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial vor der mechano-chemischen Aktivierung auf eine Restfeuchte von weniger als 5 % getrocknet wird, wobei die Restfeuchte nur flüchtiges Wasser und kein gebundenes Wasser umfasst.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial vor der mechano-chemischen Aktivierung auf eine Größe von weniger als 5 mm zerkleinert wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial in der Hochenergiemühle (50) mit einer Energiedichte von mehr als 200 kWh/m* zu einem Baustoff mittels mechano-chemischer Aktivierung umgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochenergiemühle (50) mit einem Füllungsgrad von 50 bis 70 % betrieben wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochenergiemühle (50) eine Rührwerkskugelmühle ausgewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mahlkugeln mit einem Durchmesser von 1 mm bis 10 mm verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mahlkugeln aus Stahl oder Keramik verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsmetarial mit einem Mineralfasergehalt von mindestens 0,008 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% ausgewählt wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mahlhilfsmittel Trethanolamin zugegeben wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der mechano-chemischer Aktivierung eine größenselektive Trennung erfolgt, wobei wenigstens eine Grobfraktion und eine Feinfraktion erzeugt wird, wobei die Grobfraktion mit dem Ausgangsmaterial zusammen der mechano- chemischer Aktivierung zugeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach der mechano-chemischen Aktivierung eine größenselektive Trennung erfolgt, wobei eine Grobfraktion, eine Feinfraktion und eine Feinstfraktion erzeugt wird, wobei die Grobfraktion und die Feinstfraktion mit dem Ausgangsmaterial zusammen der mechano-chemischer Aktivierung zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zuführung des Ausgangsmaterials zur Hochenergiemühle (50) und/oder nach der Entnahme des gemahlenen Materials aus der Hochenergiemühle (50) eine Bestimmung der Partikelgrößenverteilung mittel Laserbeugung erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechano-chemischer Aktivierung nass erfolgt.

15. Klinkerersatzstoff hergestellt nach einem der vorstehenden Ansprüche.

16. Bindemittel aufweisend wenigstens 5 Gew.-% des Klinkerersatzstoffes nach Anspruch 15.