EP2062647A2 - Verfahren zur Herstellung eines verdichtungsfähigen Schlackegranulats - Google Patents

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EP2062647A2
EP2062647A2 EP08020485A EP08020485A EP2062647A2 EP 2062647 A2 EP2062647 A2 EP 2062647A2 EP 08020485 A EP08020485 A EP 08020485A EP 08020485 A EP08020485 A EP 08020485A EP 2062647 A2 EP2062647 A2 EP 2062647A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slag
washing
water
fine grain
wash
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08020485A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2062647A3 (de
Inventor
Heiner Dr.-Ing. Zwar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanseatisches Schlackenkontor GmbH
Original Assignee
Hanseatisches Schlackenkontor GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hanseatisches Schlackenkontor GmbH filed Critical Hanseatisches Schlackenkontor GmbH
Publication of EP2062647A2 publication Critical patent/EP2062647A2/de
Publication of EP2062647A3 publication Critical patent/EP2062647A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags

Definitions

  • the present invention relates to a process for preparing a, in particular compactable and especially immediately after the preparation (in particular without intermediate storage) preferably room-stable, slag granules, in particular from waste incineration slag.
  • slag is used in both geology and engineering.
  • technical slag specifically slag originating from waste incineration, is referred to without further reference.
  • the slag is used as a ground attachment with cement or as a substitute building material for lean concrete (leaflet for the installation of emvau-mix / SBH Spezial-Beton Hamburg GmbH / page 1).
  • the treated slag must meet the requirements and guidelines for use as building material and environmentally relevant conditions (previously stated in the notifications of the LAGA 20).
  • the water content c), the Proctor density d) and the bulk density e) are of particular importance when the building material comes into contact with other building materials or even to form a compound.
  • building materials may contain selected chemicals only in commercial and private areas within legal limits. This applies in particular to chemicals that easily emit or dissolve when in contact with liquids and / or can contaminate the groundwater.
  • the particle size distribution g) of a building material significantly determines the ability to be used in road construction. Building materials used here must be easy to process and compact. The ability to compact granules, such as sand, or a mixture of stones and gravel depends on its particle size distributions. If, for example, only large-grained stones were used for a base course in road construction, gaps would form between the stones which would shift with continuous time and load. The result would be the rapid erosion or even premature destruction of the roads. The other extreme, the exclusive use of very small granules for Producing a base course in road construction, often does not lead to the desired success, since the fine granules yield under high load.
  • the requirement h ie the space stability, refers to non-inert building materials, which may still be able to carry out chemical reactions after their intended installation and change their volume as a result of these reactions.
  • these volume changes in both the positive and in the negative direction are detrimental to space-resistant materials, since the use of space-resistant materials is much easier, easier to plan and therefore cheaper.
  • the slag products are known to be stored for at least three months, with the aim of the requirement h), so the space stability to achieve. This period usually needs to be fully exploited to await active carbonation and sulfate reactions and associated slag volume changes. Once the reactions have been completed, it can be assumed that the slag is inert and, as a result, room-stable. At present, no methods or principles are known from the prior art that disclose or make it apparent to those skilled in the art how the time requirement can be reduced or even avoided until room stability is achieved.
  • the slag processed according to the prior art additionally lacks the fulfillment of the feature g) for certain applications, such as road construction, ie the particle size distribution according to a specific screening characteristic.
  • a corresponding screening characteristic is at least immediately not met.
  • the present invention has for its object to provide slag, in particular from a waste incineration plant, at least without time-consuming storage as an alternative building material available.
  • waste incineration slag is washed to produce a particularly compactable and / or space-stable slag granules.
  • the fine grain fraction of the slag with a particle diameter smaller than 0.1 mm is washed out and washed by the washing with a washing water, whereby by this process the fine grain fraction by at least 50%, in particular by 75% to 95% - preferably by at least 80%, 85% or 90% - reduced (reduction rate).
  • the residual amounts of the non-washed out fine-grained fraction of the slag have a positive effect on the compactability of the washed slag granules.
  • the laundry is carried out in particular mechanically by a sword wash and in particular in connection with a worm wash (in particular a sand screw).
  • the remaining grain fraction of the slag ( ⁇ 0.1 mm) is left essentially unchanged - or at least left in the range of still relatively fine grain size (0.1 mm to 2.0 mm) at least so far as to have at least a good compaction capability the slag is preserved.
  • the fine grain content of the slag with a grain diameter of less than 0.1 mm has in general and occupied by series of experiments on a higher concentration of sulfates and carbonates.
  • a further volume increase is caused by the third reaction (equation 3).
  • Calcium aluminate which is often part of an unpurified or insufficiently purified slag from a waste incinerator, reacts with the sulfate-rich water to ettringite.
  • the washing process may preferably be dependent on process variables and / or parameters by changing the liquid feed, the slag feed and / or changing other process parameters and / or sizes are regulated and / or controlled.
  • a particularly advantageous compromise between effort and The result can be achieved if the washing process is preferably controlled and / or regulated exclusively by the change in the liquid feed, with the aim of reducing the fine grain fraction according to the features of claim 1.
  • the washing in particular to accelerate the washing process and / or to increase the homogeneity of the suspension of slag and wash water, the washing may be hydrodynamically and / or mechanically assisted.
  • Embodiments may be the sword laundry, the set laundry, in particular the vertical net wash and / or the worm wash (in particular sand screw).
  • the laundry is carried out by a sword wash, in particular in conjunction with a Schneckenskysche (in particular sand screw).
  • a washing liquid In a countercurrent process, in particular in countercurrent to a slag to a washing liquid, a washing liquid, preferably supported by mechanical friction of the slag grains with each other to separate the fine grain content of the slag.
  • the separated by a Schneckenmaschinesche or sand snail fine grain content occurs with the wash water mostly at the bottom of an inclined sword wash and / or a sand snail.
  • the mechanical embodiments can be used in several, preferably in successive process steps, in which the washing can be carried out in each case in a co-current and / or countercurrent process.
  • the slag washing is done with a sword wash in conjunction with a Schneckenmaschinesche (in particular sand snail), wherein particularly preferably the sand screw is an integral part of the Schwerticasche.
  • the washing process can also have discontinuous sections. Resting pools in which a quasi-stationary movement prevails can contribute to the separation of the fine grain fraction from the main grain fraction of the slag.
  • Additives in the washing water of the washing process can be advantageously used for a chemical precipitation, in particular for the precipitation of heavy metals such as copper, lead, zinc, tin, nickel or cadmium.
  • washing water which emerges from the washing process can preferably be recirculated after a reprocessing (ie in particular after a separation of the slag contents from the water) (preferably internally recycled to the washing process) and / or for others
  • Process steps, in particular for exhaust gas purification, used or the receiving water are supplied.
  • the use of the slag wash according to the invention is particularly advantageous even when the main grain fraction has a secondary glass content.
  • Glass which generally has a different light index than the slag itself, can be recognized and / or separated by an optical process.
  • the application of these methods generally requires, in the first place, that a beam of light can strike the glass - and be reflected or refracted to make the glass optically detectable - and, in this case, that the fines of the slag do not cover the glass and not impermeable to light.
  • the slag adhering to the glass can be substantially suspended in the washing water, so that the transparency for light can be restored and, in this connection, an optical method for separation becomes applicable.
  • the secondary glass component of the slag becomes visually recognizable and can preferably be recognized opto-electronically and / or separated pneumatically.
  • the slag in particular which does not have the particle size distribution of a given sieving characteristic, can be divided into different particle sizes, in particular by sieving into individual fractions, in at least one separate and / or integrated, possibly following process step in order to market the individual fractions directly therefrom or preferably by weighing individual fractions of the washed slag to produce mixtures with specific screening characteristics for different requirements.
  • FIG. 1 schematically represents a possible process sequence according to the invention.
  • Slag from a waste incineration plant and water, which enters the washing process, are supplied to the laundry.
  • the slag washing has two process sections, the vertical set washing and the separation of water.
  • the vertical net wash is characterized by a vertically moving, preferably oscillating, vessel through which two volume flows flow vertically in countercurrent flow.
  • the opposing flow rates are, on the one hand, the water entering the washing process and, on the other hand, the slag from the waste incineration plant.
  • the upper and lower sides of the vessel each have an inflow and an outflow.
  • the mass flows at the two tributaries are the mass flows of slag and water, which enter the washing process. Due to the countercurrent effect, this method is particularly effective to dissolve the fines of the slag in the water.
  • the suspension of the washing process consisting of the water and the main grain fraction of the slag, is separated in the second process section.
  • the separated water is further supplied to the previously exiting at the top of the vessel suspension of fines and water.
  • the end products of the slag wash are thus on the one hand the main grain content of the slag and on the other hand the suspension of water and the fine grain content of the slag, which is subsequently fed to the water treatment.
  • the separation of the fine grain fraction of the water takes place in particular by the use of different specific weights, preferably using a centrifuge.
  • the separated fine grain content is, preferably via an intermediate storage in the refuse bunker, returned to the combustion chamber, so that no new waste.
  • the complementary separated water is supplied to the receiving water or can be used in various process sections of the waste incineration plant.
  • the thus purified slag has a main grain content with a grain diameter of at least 0.1 mm.
  • the moisture content of the main grain content of the slag is low, because it is well drained because of the lack of fines by gravity. Due to the separation of the fine grain content, it is not necessary to deposit the slag in order to wait for the carbonation and sulfate reactions and thus the space stability.
  • the purified slag can rather be used immediately as a building material.
  • the main grain fraction is within the tolerance interval of a sieve characteristic, as described, for example, in US Pat FIG. 3 is shown, the main grain content can be used directly for the substitution of building materials. If the main grain fraction has components outside the tolerance interval of the desired sieving characteristic, the missing main grain fraction can be mixed in at the same time or later. For other applications, it is also useful to separate the purified slag into different particle size ranges.
  • sieving for example, the main grain fraction of the slag can be divided into a range of smaller, medium and larger grain sizes in a further process step, for example.
  • the individual grain sizes can be marketed separately and used for example as additives and / or fillers or they can later according to the required mass fractions are mixed together in particular by weighing the individual shares for the required Siebkennline.
  • FIG. 2 schematically illustrated process sequence for the treatment of slag, in particular from waste incineration plants, comprises an advantageous coupling of preferred method sections.
  • the introductory process section of the slag wash is subdivided into the subsections of sword washing, slug washing (in particular sand screw) and the separation of the suspension, the skilled person being familiar with both the sword and the worm scrubbing from the gravel preparation.
  • the slag originating from the waste incineration plant is supplied to the swordwash as well as the washing water.
  • this first wash several swords mounted on a rotating shaft mix the slag and water in a slanted trough.
  • the sword wash is preferably carried out continuously in countercurrent process. According to the arrangement FIG.
  • the sword washing is used in particular for the pre-purification of the slag, because the output side of the first leaving mass flow is passed consisting of coarser main grain fraction and water, for separating the water, whereas the second leaving mass flow consisting of water, fine grain content and the mostly finer main grain content of the Schneckenskysche (especially sand snail) is forwarded.
  • the second outlet mass flow is separated into the fine grain fraction with water and in the proportionate main grain fraction with water, the latter suspension, together with the suspension from the Schwerticasche in the last step, the separation of the water occurs.
  • the separated water is fed to the suspension of fines and water.
  • the final products of the slag wash are the main grain content of the slag with all grain diameters greater than or equal to 0.1 mm, and the suspension of water and the fine grain content of the slag with a grain diameter smaller than 0.1 mm.
  • secondary components such as glass or metal are separated by a further process step.
  • the methods to be used depend significantly on the secondary components.
  • an optical method makes sense, which can distinguish and separate the slag from the glass content due to different refractions.
  • Other methods that rely on magnetic interactions or that utilize the different densities of slag and secondary components are also useful, for example, to separate metals.
  • the assessment for the use of the purified slag in later applications is generally carried out by an analysis of the particle size distribution, according to the invention preferably the distribution for use in civil engineering and civil engineering and is limited by a tolerance interval to a defined for the particular purpose Siebkennline , and in particular to a construction characteristic adapted sieve characteristic, as exemplified in FIG. 3 is shown.
  • a sieve characteristic is known to show the sieve passage in relation to the mesh size of the sieve.
  • a tolerance interval, consisting of its upper and lower limits around a desired screening characteristic takes into account the generally permissible tolerance in accordance with the building physics requirements.
  • the following instructions for Toteranzintervalle certain defined by the mesh size grain sizes contains: for a mesh size of 0.06 mm, a tolerance range of 0 wt .-% to 7 wt .-% and preferably a Sieb trimlass of about 0.7 wt.
  • % for a mesh width of 0.5 mm, a tolerance range of 5% by weight to 35% by weight and preferably a sieve port of 10% by weight, for a mesh width of 2 mm a tolerance range of 16% by weight to 47 wt .-% and preferably a sieve passage of 31.5 wt .-% and for a mesh size of 16 mm, a tolerance range of 55 wt .-% to 85 wt .-% and preferably a sieve passage of 70 wt .-%.
  • Possible process variables and / or parameters by means of which the washing process is regulated and / or controlled in order to ensure the washing out of the particles according to the invention ⁇ 0.1 mm, can be a volume flow and / or a flow velocity and / or a flow direction of the washing water each with respect to the slag and / or thereof and / or from a contour of a flow path (for example, changeable inflow directions of the water).
  • a desired Siebkennline preferably a road-adapted Siebkennline having process variables and parameters, such as, for example, the supplied water and slag quantities and / or shaft speed of Schwerticasche and / or transmits the mean vibration frequency of the vertical setting machine of the control and control unit.
  • the control and / or control unit alters process variables and parameters with the aim not to leave either the desired sieve characteristic of the main grain fraction of the slag, in particular in the range of the smaller grain sizes (or possibly even to adjust the grain size components accordingly), as well as the fine grain fraction ⁇ 0.1 mm from the main grain content of the slag.
  • a suitable manipulated variable is the liquid supply, both for the sword and the Schneckenskysche (especially sand screw), is.
  • the quality of the slag can be improved very quickly and an advantageous compromise between effort and result can be achieved.
  • the purified slag substantially exclusively on the main grain content of the slag, which is preferably adjusted only by grain diameter less than or equal to 0.1 mm, therefore, space-resistant and the desired Siebkennline corresponds - so that these purified Slag can be used immediately after the treatment and / or after sufficient drainage in road construction.

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Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere verdichtungsfähigen und insbesondere unmittelbar nach der Herstellung (insbesondere ohne Zwischenlagerung) vorzugsweise raumbeständigen, Schlackegranulats aus Abfallverbrennungsschlacke, insbesondere für den Hoch- oder Tiefbau, dadurch gekennzeichnet, dass Schlackeanteile mit einem Korndurchmesser kleiner als 0,1 mm (Feinkornanteil) ausgewaschen werden, wobei dieser Feinkornanteil um mindestens 50%, insbesondere um 75% bis 95%, vorzugsweise um 90 % reduziert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere verdichtungsfähigen und insbesondere unmittelbar nach der Herstellung (insbesondere ohne Zwischenlagerung) vorzugsweise raumbeständigen, Schlackegranulats, insbesondere aus Abfallverbrennungsschlacke.
    • Stand der Technik:
  • Der Begriff der Schlacke wird sowohl in der Geologie als auch in der Technik verwendet. In der folgenden Beschreibung wird ohne weitere Bezugnahme von der technischen Schlacke und zwar hier insbesondere von Schlacke, die aus der Müllverbrennung stammt, gesprochen.
  • Es ist bekannt, dass Schlacke aus Abfallverbrennungsanlagen im Allgemeinen in Abhängigkeit von Abfallzusammensetzung, Feuerungsbedingungen und Austragsart unterschiedliche Eigenschaften und Zusammensetzungen aufweist (Aschen aus der Müllverbrennung - Baustoff auf Deponien oder Abfall zur Ablagerung? / Bayerisches Landesamt für Umweltschutz / Seite 2). Demnach ist Schlacke ein Gemenge mit schwankender Verteilung aus:
    • Asche,
    • gesinterten fein- und grobkörnigen Verbrennungsprodukten,
    • inerten Abfallinhaltsstoffen wie Glas, Keramik und Steine,
    • Metallen und
    • organischem Material.
  • Die Weiterverarbeitung der Schlacke aus einer Abfallverbrennungsanlage wird national und teilweise regional sehr unterschiedlich verfolgt. Ein vielleicht einfacher aber in mancher Hinsicht fragwürdiger Weg ist die Deponierung der Schlacke. Alternativ hierzu existiert der Weg der Aufbereitung der Schlacke zu verwertbaren Baustoffen. Absatzmärkte gibt es beispielsweise im Straßen- und Wegebau, wo das Recyclingmaterial Schlacke zum Beispiel als Tragschicht insbesondere unter einer wasserundurchlässigen Deckschicht eingesetzt wird. Unterhalb der Deck- und Tragschichten befindet sich zumeist eine Frostschutzschicht, die aufgrund der guten Drainagewirkung von Schlacke ebenfalls aus dieser, zumindest anteilig, bestehen kann. Alternativ wird die Schlacke als Bodenbefestigung mit Zement oder auch als Ersatzbaustoff für Magerbeton eingesetzt (Merkblatt für den Einbau von emvau-mix / SBH Spezial-Beton Hamburg GmbH / Seite 1). Allen Anwendungsgebieten gemeinsam ist, dass die aufbereitete Schlacke die Anforderungen und Richtlinien zum Einsatz als Baumaterial sowie umweltrelevanten Bedingungen (bisher festgehalten in den Mitteilungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall z.B. LAGA 20) erfüllen muss.
  • Die wesentlichen bauphysikalischen Anforderungen, auch an die durch Schlacke zu substituierenden Baumaterialien sind entsprechend ihrem Einsatzzweck und Regelwerk die folgenden:
    1. a) Widerstand gegen Frost-Tau-Wechsel,
    2. b) Widerstand gegen Schlag,
    3. c) bestimmter Wassergehalt,
    4. d) bestimmte Proctordichte,
    5. e) bestimmte Rohdichte,
    6. f) bestimmter Höchstanteil chemischer Substanzen (selektiv),
    7. g) bestimmte Siebkennlinie / Korngrößenverteilung und
    8. h) Raumbeständigkeit.
  • Die Anforderungen a) und b) sind auf den trivialen Zusammenhang zurückzuführen, dass ein im Außenbereich eingesetzter Baustoff verschiedensten Witterungen sowie mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.
  • Der Wassergehalt c), die Proctordichte d) sowie die Rohdichte e) sind insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Baustoff mit anderen Baumaterialen in Verbindung kommt oder sogar eine Verbindung eingehen soll.
  • Entsprechend der Anforderung f) dürfen Baustoffe sowohl im gewerblichen als auch im privaten Bereich ausgewählte Chemikalien nur innerhalb gesetzlicher Grenzen enthalten. Dieses gilt insbesondere für Chemikalien, die leicht emittieren oder sich bei Flüssigkeitskontakt lösen und/oder das Grundwasser verunreinigen können.
  • Die Korngrößenverteilung g) eines Baustoffs bestimmt maßgeblich die Fähigkeit zum Einsatz im Straßenbau. Baustoffe die hier verwendet werden, müssen sich gut verarbeiten und verdichten lassen. Die Möglichkeit, ein Granulat wie Sand, oder ein Gemenge aus Steinen und Kies zu verdichten, hängt von seinen Korngrößenverteilungen ab. Würden beispielsweise für eine Tragschicht im Straßenbau nur großkörnige Steine verwendet, entständen zwischen den Steinen Lücken, die sich mit fortlaufender Zeit und Belastung verschieben würden. Die Folge wäre die schnelle Abnutzung oder sogar vorzeitige Zerstörung der Straßen. Das andere Extrem, die ausschließliche Verwendung von sehr kleinkörnigem Granulat zur Herstellung einer Tragschicht im Straßenbau, führt oftmals auch nicht zu dem gewünschten Erfolg, da das feine Granulat bei hoher Belastung nachgibt. Beide soeben genannten Beispiele zeigen sehr deutlich, dass die Auswahl einer geeigneten Korngrößenverteilung eines Baustoffs, insbesondere bei einer angestrebten längerfristigen Nutzung, sorgsam zu wählen ist. In der Praxis bewährt und beispielsweise durch die "Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau" (TL Gestein-StB herausgegeben von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen) festgehalten, werden im Straßenbau Granulate verwendet, die je nach Einsatzzweck eine passend definierte Siebkennlinie aufweisen und an die typischen Belastungen im Straßenbau beziehungsweise an die bauphysikalischen Kennwerte angepasst sind. Die Siebkennlinie beschreibt im Allgemeinen den Siebdurchlass in Massenprozent gegenüber der Maschenweite. Ein Granulat, das eine solche Siebkennlinie erfüllt, ist in der Regel verdichtungsfähig, dadurch tragfähig und so auch für den Straßenbau zumindest theoretisch geeignet.
  • Die Anforderung h), also die Raumbeständigkeit, bezieht sich auf nicht inerte Baumaterialien, die möglicherweise nach ihrem zweckbestimmten Verbau noch chemische Reaktionen ausführen können und aufgrund dieser Reaktionen ihr Volumen ändern. Im Allgemeinen sind diese Volumenänderungen sowohl in positiver als auch in negativer Richtung nachteilig gegenüber raumbeständigen Materialien, da der Einsatz von raumbeständigen Materialien wesentlich einfacher, planbarer und folglich auch wirtschaftlich günstiger ist.
  • Übliche Standardverfahren zur Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke, in denen die Schlacke zumeist durch Siebung in zwei Anteile (und zwar üblicherweise größer und kleiner gleich 32 mm Durchmesser) aufgeteilt wird, erfüllen die Anforderungen a) bis f).
  • In der Praxis werden die Schlackeprodukte bekanntlich mindestens drei Monate gelagert, mit dem Ziel die Anforderung h), also die Raumbeständigkeit, zu erreichen. Dieser Zeitraum muss zumeist voll ausgeschöpft werden, um noch aktive Carbonatisierungs- und Sulfatreaktionen und die hiermit verbundenen Volumenänderungen der Schlacke abzuwarten. Sind die Reaktionen abgeschlossen, kann von einer inerten und in Folge dessen raumbeständigen Schlacke ausgegangen werden. Aus dem Stand der Technik sind derzeit keine Verfahren oder Prinzipien bekannt, die offen legen oder es dem Fachmann ersichtlich erscheinen lassen, wie das Zeiterfordernis bis zum Erreichen der Raumbeständigkeit verringert oder sogar vermieden werden kann.
  • Aus wirtschaftlicher Sicht ist der hohe Lagerungsaufwand sehr nachteilig. Fallen in einer Müllverbrennungsanlage an einem Tag beispielsweise 200 Tonnen Schlacke an, so ist zur Aufbereitung der Schlacke bei einer dreimonatigen Lagerung ein Lagervolumen von ca. 18000 Tonnen bereitzustellen. Lagervolumen zur Disposition und zur Zwischenlagerung bei Absatzschwierigkeiten sind hierbei noch nicht berücksichtigt.
  • Um die ausreichend gelagerte und damit inerte Schlacke direkt als Baumaterial zu verwenden, fehlt der nach dem bekannten Stand der Technik aufbereiteten Schlacke zusätzlich noch für bestimmte Anwendungsbereiche wie den Straßenbau die Erfüllung des Merkmals g), also der Korngrößenverteilung gemäß bestimmter Siebkennlinie. Durch das Standardverfahren zur Schlackeaufbereitung, in dem die Schlacke durch Siebung in zwei Größenordungen aufgeteilt wird (größer beziehungsweise kleiner/gleich einem Korndurchmesser von ca. 32 mm), wird eine entsprechende Siebkennlinie zumindest unmittelbar nicht erfüllt. Hier insbesondere durch entsprechende Einflussnahme beim Brechen des Überkorns (größer 32 mm) und durch bestimmte Möglichkeiten der Einflussnahme auf den Verbrennungsablauf offenbaren sich aber zusätzliche Möglichkeiten zur Einstellung von unterschiedlichen Siebkennlinien.
    • Problemstellung:
  • Aus dem Stand der Technik geht kein Verfahren zum Recycling von Müllverbrennungsschlacke hervor, das unmittelbar nach der mechanischen Aufbereitung (Brechen, Sieben, Metallabscheidung) sowohl wirtschaftlich attraktiv ist als auch die Anforderungen aus dem Baubereich erfüllt. Endprodukte bekannter Verfahren, also die herkömmlich aufbereiteten Schlacken, erfüllen nicht das Erfordernis der Raumbeständigkeit. Resultierend muss eine kostspielige und zeitaufwendige Lagerung der Schlacke in Kauf genommen werden, bis die Schlacke genügend reaktionsträge ist.
    • Aufgabe:
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schlacke, insbesondere aus einer Müllverbrennungsanlage, mindestens ohne zeitaufwendige Lagerung als alternativen Baustoff zur Verfügung zu stellen.
    • Lösung:
  • Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    • Hauptanspruch:
  • Erfindungsgemäß wird Abfallverbrennungsschlacke zur Herstellung eines insbesondere verdichtungsfähigen und/oder raumbeständigen Schlackegranulats gewaschen. Der Feinkornanteil der Schlacke mit einem Korndurchmesser kleiner als 0,1 mm wird durch die Wäsche mit einem Waschwasser ausgewaschen und suspendiert, wobei sich durch diesen Vorgang der Feinkornanteil um mindestens 50%, insbesondere um 75% bis 95% - vorzugsweise um mindestens 80%, 85% oder 90% - reduziert (Reduzierungsquote). Die Restmengen des nicht ausgewaschenen Feinkornanteils der Schlacke wirken positiv auf die Verdichtungsfähigkeit des gewaschenen Schlackegranulats. Besonders bevorzugt wird die Wäsche insbesondere mechanisch durch eine Schwertwäsche und insbesondere in Verbindung mit einer Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke) durchgeführt.
  • Vorzugsweise wird der übrige Kornanteil der Schlacke (≥ 0,1 mm) im Wesentlichen unverändert gelassen - oder zumindest in dem Bereich von noch relativ feiner Körnung (0,1 mm bis 2,0 mm) mindestens soweit unverändert gelassen, dass mindestens eine gute Verdichtungsfähigkeit der Schlacke erhalten bleibt.
  • Um das Resultat der Raumbeständigkeit, dass sich äußerst vorteilhaft durch die erfindungsgemäße Wäsche der Schlacke vorzugsweise auch ohne Zwischenlagerung (also insbesondere unmittelbar nach der Herstellung) ergibt, zu verdeutlichen, wird im Folgenden der Zusammenhang zwischen der mineralogischen Phasenzusammensetzung der Schlacke und der durch die Wäsche verhinderten chemischen und zugleich Raum verändernden Reaktionen dargelegt.
  • Der Feinkornanteil der Schlacke mit einem Korndurchmesser von kleiner als 0,1 mm weist im Allgemeinen und belegt durch Versuchsreihen eine höhere Konzentration an Sulfaten und Carbonaten auf.
  • Kommt Schlacke aus Müllverbrennungsanlagen dann in Kontakt mit Luft, also auch in Kontakt mit Kohlendioxid, wird das in der Schlacke vorhandene Portlandit mit dem Kohlendioxid der Luft gemäß der Carbonatisierungsreaktion (Gl. 1.) zu Calcit und Wasser umgewandelt.
    Figure imgb0001
  • Das Wasser aus dem Reaktionsprodukt gemäß Gleichung (Gl. 1) sowie bereits vorher vorhandenes Wasser stellt eine Grundlage für weitere Sulfatreaktionen dar. Im Folgenden werden deshalb die im Wesentlichen für eine Volumenänderung verantwortlichen chemischen Reaktionen aufgezeigt, die ebenfalls durch die Wäsche der Schlacke annähernd vollständig verhindert werden. Das Wasser kann bei ungereinigter oder nur ungenügend gereinigter Schlacke mit dem in dem Feinanteil vorhandenen Sulfat, insbesondere Calciumsulfat, eine Verbindung gemäß der Sulfatreaktion (Gl. 2) eingehen, so dass sich hieraus Gips beziehungsweise Bassanit ergibt.
    Figure imgb0002
  • Eine weitere Volumenzunahme wird durch die dritte Reaktion (Gl. 3) hervorgerufen. Calciumaluminat, welches oftmals Bestandteil einer ungereinigten oder ungenügend gereinigten Schlacke aus einer Müllverbrennungsanlage ist, reagiert mit dem sulfatreichen Wasser zu Ettringit.
    Figure imgb0003
  • Gemäß den Gleichungen (Gl. 1) bis (Gl. 3) verursachen zumeist alle Reaktionen bei einer ungereinigten oder nur ungenügend gereinigten Schlacke eine Volumenzunahme. Durch die gezielte Abtrennung des Feinkornanteils mit einem Korndurchmesser von kleiner als 0,1 mm wird sichergestellt, dass die für die Volumenzunahme verantwortlichen Reaktionen gemäß den Gleichungen (Gl. 1) bis (Gl. 3) nicht oder zumeist nur in geringem Umfang stattfinden. Das Endprodukt der Wäsche ist somit ausreichend raumbeständig und kann ohne Nachlagerung in den zugelassenen Baubereichen eingesetzt werden.
    • Unteransprüche:
  • Bevorzugt ist, eine Trennung des Feinkornanteils der Schlacke und deren restlichen Anteil beim Waschen durchzuführen und zwar insbesondere indem die sich beim Waschen bildende Suspension aus Feinkornanteil und Waschwasser abgeführt wird. Entnommene Wasseranteile können insbesondere durch Frischwasser wieder ersetzt werden.
  • Um zu erreichen, dass die Schlacke sowohl von dem erfindungsgemäß bestimmten Feinkornanteil befreit wird, als auch eine gewünschte Korngrößenverteilung aufweist, kann der Waschprozess vorzugsweise in Abhängigkeit von Prozessgrößen und/oder - parametern durch Veränderung der Flüssigkeitszufuhr, der Schlackezufuhr und/oder durch Veränderung anderer Prozessparameter und/oder -größen geregelt und/oder gesteuert werden. Ein besonders vorteilhafter Kompromiss zwischen Aufwand und Ergebnis kann erreicht werden, wenn der Waschprozess vorzugsweise ausschließlich durch die Veränderung der Flüssigkeitszufuhr gesteuert und/oder geregelt wird, mit dem Ziel, den Feinkornanteil entsprechend den Merkmalen des Anspruch 1 zu reduzieren.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere zur Beschleunigung des Waschprozesses und/oder um die Homogenität der Suspension aus Schlacke und Waschwasser zu erhöhen, kann das Waschen hydrodynamisch und/oder mechanisch unterstützt sein. Ausführungsformen können die Schwertwäsche, die Setzwäsche, insbesondere die Vertikalsetzwäsche und/oder die Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke) sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Wäsche durch eine Schwertwäsche insbesondere in Verbindung mit einer Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke). Im Gegenstromverfahren, insbesondere im Gegenstrom einer Schlacke zu einer Waschflüssigkeit, kann eine Waschflüssigkeit vorzugsweise unterstützt durch mechanische Reibung der Schlackenkörner untereinander den Feinkornanteil der Schlacke abtrennen. Der durch eine Schneckenwäsche beziehungsweise Sandschnecke abgetrennte Feinkornanteil tritt mit dem Waschwasser zumeist am unteren Ende einer schräg stehenden Schwertwäsche und/oder einer Sandschnecke aus. Die mechanischen Ausführungsformen können in mehreren, vorzugsweise in aufeinander folgenden Prozessschritten Anwendung finden, in denen das Waschen jeweils im Gleichstrom und/oder Gegenstromverfahren ausführbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Schlackenwäsche mit einer Schwertwäsche in Verbindung mit einer Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke), wobei besonders bevorzugt die Sandschnecke ein integraler Bestandteil der Schwertwäsche ist.
  • Alternativ zu einer kontinuierlichen Wäsche oder in Kombination mit dieser kann der Waschprozess auch diskontinuierliche Abschnitte aufweisen. Ruhebecken, in denen eine quasistationäre Bewegung vorherrscht, können einen Beitrag zur Trennung des Feinkornanteils von dem Hauptkornanteil der Schlacke leisten.
  • Zusätze im Waschwasser des Waschprozesse können für eine chemische Fällung, insbesondere zur Fällung von Schwermetallen wie beispielsweise Kupfer, Blei, Zink, Zinn, Nickel oder Cadmium, vorteilhaft genutzt werden.
  • Je nach Phasenzusammensetzung der Schlacke, vorzugsweise in relativer Abhängigkeit der Sulfat- und Carbonatanteile, ist es vorteilhaft, je Kilogramm Schlacke zwischen 2 Liter und 4 Liter, vorzugsweise 3 Liter Waschwasser zu verwenden beziehungsweise dem Waschprozess zuzuführen. Waschwasser, welches aus dem Waschprozess austritt, kann vorzugsweise nach einer Wiederaufbereitung (also insbesondere nach einer Abtrennung der Schlackeanteile vom Wasser) rezirkuliert (nämlich vorzugsweise intern dem Waschprozess zurückgeführt) und/oder für andere
  • Prozessschritte, insbesondere zur Abgasreinigung, verwendet werden oder dem Vorfluter zugeführt werden.
  • Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schlackewäsche ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn der Hauptkornanteil einen sekundären Glasanteil aufweist. Glas, welches im Allgemeinen einen anderen Lichtberechungsindex als die Schlacke selbst aufweist, kann durch ein optisches Verfahren erkannt und/oder abgetrennt werden. Die Anwendung dieser Verfahren setzt allerdings zunächst ganz allgemein voraus, dass ein Lichtstrahl auf das Glas treffen kann - und reflektiert oder gebrochen wird, um das Glas optisch erkennbar zu machen - und bezogen auf den vorliegenden Fall, dass der Feinanteil der Schlacke das Glas nicht abdeckt und nicht für Licht undurchlässig macht. Durch die erfindungsgemäße Wäsche kann die an dem Glas anhaftende Schlacke im Wesentlichen in das Waschwasser suspendieren, so dass die Durchsichtigkeit für Licht wieder herstellbar ist und in diesem Zusammenhang ein optisches Verfahren zur Abtrennung anwendbar wird. Mit anderen Worten wird, insbesondere erst nach der Wäsche und der einhergehenden Abtrennung des Feinkornanteils, der sekundäre Glasbestandteil der Schlacke optisch erkennbar und kann vorzugsweise opto-elektronisch erkannt und/oder pneumatisch abgetrennt werden.
  • Bevorzugt ist dabei, den gewaschenen Hauptkornanteil im freien Fall mit Licht zu beleuchten. Die unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit der Schlacke und des Glases erlauben es, die sich im freien Fall befindenden Glasanteile zu erkennen und deren Flugbahn und/oder Fluggeschwindigkeit zu berechnen. So ist es möglich, die Glasteile insbesondere im freien Fall pneumatisch, vorzugsweise durch eine ansteuerbare Luftdüsenanordnung, durch Luftimpulse von der Schlacke zu trennen.
  • Entsprechend den Einsatzgebieten, kann die Schlacke, insbesondere welche nicht die Korngrößenverteilung einer gegebenen Siebkennlinie aufweist, in mindestens einem separaten und/oder integrierten, möglicherweise folgenden Prozessschritt in verschiedene Korngrößen insbesondere durch Siebung in Einzelfraktionen aufgeteilt werden, um daraus möglicherweise die Einzelfraktionen direkt zu vermarkten oder vorzugsweise durch Wägung von Einzelfraktionen der gewaschenen Schlacke Gemische mit bestimmten Siebkennlinien für unterschiedliche Anforderungen herzustellen.
    • Figuren:
  • Diese und weitere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen betreffende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben.
    • Figur 1
    zeigt schematisch einen grundlegenden Verfahrensablauf zur Schlackewäsche und
    Figur 2
    zeigt schematisch einen bevorzugten Verfahrensablauf zur Schlackewäsche und
    Figur 3
    zeigt beispielhaft die Siebkennlinie eines erfindungsgemäß hergestellten Schlackegranulats zur Substitution von Baustoffen wie "Kies und Schotterschichten 0/32" gemäß den technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau - ZTV SoB-StB 04.
  • Figur 1 stellt schematisch einen möglichen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf dar. Schlacke aus einer Müllverbrennungsanlage sowie Wasser, welches in den Waschprozess eintritt, werden der Wäsche zugeführt. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 weist die Schlackewäsche zwei Verfahrensabschnitte auf, und zwar die Vertikalsetzwäsche und die Abtrennung von Wasser.
  • Die Vertikalsetzwäsche ist durch ein sich vertikal bewegendes, vorzugsweise schwingendes, Gefäß charakterisiert, welches von zwei Volumenströmen vertikal im Gegenstromverfahren durchflossen wird. Die gegenläufigen Volumenströme sind zum einen das in den Waschvorgang eintretende Wasser und zum anderen die Schlacke aus der Müllverbrennungsanlage. Um den Gegenstromeffekt zu erzielen, weist die obere und die untere Seite des Gefäßes jeweils einen Zufluss sowie einen Abfluss auf. Die Massenströme an den beiden Zuflüssen sind die Massenströme von Schlacke und Wasser, welche in den Waschprozess eintreten. Durch den auftretenden Gegenstromeffekt ist diese Methode besonders effektiv, um den Feinanteil der Schlacke in dem Wasser zu lösen.
  • Durch angepasste Prozessgrößen und -parameter wird der Feinkornanteil mit dem an der Oberseite austretenden Wasser abgeführt, während der Hauptkornanteil der Schlacke an der Unterseite mit dem restlichen Wasser austritt. In diesem Zusammenhang wird deutlich, welchen Einfluss die Einstellung der zufließenden Wassermenge besitzt. Eine höhere Wassermenge führt zu einer stärkeren Durchspülung und folglich zu einem höheren Austrag der Schlacke mit dem Waschwasser an der Oberseite. Deshalb wird hier eine Einstellung gewählt, die sowohl den Feinkornanteil um den gewünschten Anteil, vorzugsweise um 90%, reduziert und zugleich die gewünschte Siebkennlinie, vorzugsweise eine an den Straßenbau angepasste Siebkennlinie, sicherstellt. Denn das hier beispielhaft beschriebene erfindungsgemäße Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, dass sein Produkt - die aufbereitete Schlacke - einer Siebkennlinie unmittelbar entspricht.
  • Die Suspension des Waschprozesses, bestehend aus dem Wasser und dem Hauptkornanteil der Schlacke, wird in dem zweiten Verfahrensabschnitt getrennt. Das abgeschiedene Wasser wird im Weiteren der zuvor an der Oberseite des Gefäßes austretenden Suspension aus Feinanteil und Wasser zugeführt. Die Endprodukte der Schlackewäsche sind somit zum einen der Hauptkornanteil der Schlacke und zum anderen die Suspension aus Wasser und dem Feinkornanteil der Schlacke, welche im Weiteren der Wasseraufbereitung zugeführt wird. Hier erfolgt die Abtrennung des Feinkornanteils von dem Wasser insbesondere durch die Ausnutzung unterschiedlicher spezifischer Gewichte, vorzugsweise unter Verwendung einer Zentrifuge. Der abgetrennte Feinkornanteil wird, vorzugsweise über eine Zwischenlagerung im Müllbunker, in die Verbrennungskammer zurückgeführt, so dass keine neuen Abfälle entstehen. Das komplementär abgetrennte Wasser wird dem Vorfluter zugeführt oder kann in verschiedenen Prozessabschnitten der Müllverbrennungsanlage verwendet werden.
  • Aufgrund dieser beschriebenen Wäsche weist die derart gereinigte Schlacke einen Hauptkornanteil mit einem Korndurchmesser von mindestens 0,1 mm auf. Der Feuchtigkeitsanteil des Hauptkornanteils der Schlacke ist gering, weil sie wegen des fehlenden Feinanteils durch die Schwerkraft gut entwässert wird. Aufgrund der Abtrennung des Feinkornanteils ist es nicht erforderlich, die Schlacke abzulagern, um die Carbonatisierungs- und Sulfatreaktionen und damit die Raumbeständigkeit abzuwarten. Die gereinigte Schlacke kann vielmehr umgehend als Baustoff zum Einsatz kommen.
  • Befindet sich der Hauptkornanteil wie erwähnt innerhalb des Toleranzintervalls einer Siebkennlinie, wie sie beispielsweise in Figur 3 abgebildet ist, kann der Hauptkornanteil direkt zur Substitution von Baustoffen eingesetzt werden. Weist der Hauptkornanteil Anteile außerhalb des Toleranzintervalls der gewünschten Siebkennlinie auf, kann der fehlende Hauptkornanteil gleich oder später zugemischt werden. Für andere Anwendungszwecke ist es aber auch sinnvoll, die gereinigte Schlacke in unterschiedliche Korngrößenbereiche zu trennen. Beispielsweise durch Sieben kann der Hauptkornanteil der Schlacke in einem weiteren Verfahrensschritt zum Beispiel in einen Bereich kleinerer, mittlerer und größerer Korngrößen aufgeteilt werden. Die einzelnen Korngrößen können getrennt vermarktet und beispielsweise als Zusatzstoffe und/oder Füllstoffe verwendet werden oder sie können später entsprechend den geforderten Masseanteilen insbesondere durch Abwägung der einzelnen Anteile für die erforderliche Siebkennlinie zusammen gemischt werden.
  • Der in Figur 2 schematisch dargestellte Verfahrensablauf zur Aufbereitung von Schlacke, insbesondere aus Müllverbrennungsanlagen, umfasst eine vorteilhafte Verkopplung von bevorzugten Verfahrensabschnitten.
  • Der einleitende Verfahrensabschnitt der Schlackewäsche unterteilt sich in die Unterabschnitte der Schwertwäsche, der Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke) und der Abtrennung der Suspension, wobei dem Fachmann sowohl die Schwert- als auch die Schneckenwäsche aus der Kiesaufbereitung bekannt sind. Die aus der Müllverbrennungsanlage stammende Schlacke wird der Schwertwäsche ebenso zugeführt wie das Waschwasser. In diesem ersten Waschvorgang durchmischen mehrere Schwerter, die auf einer rotierenden Welle befestigt sind, die Schlacke und das Wasser in einem schräg angeordneten Trog. Die Schwertwäsche erfolgt vorzugsweise kontinuierlich im Gegenstromverfahren. Entsprechend der Anordnung aus Figur 2 wird die Schwertwäsche insbesondere zur Vorreinigung der Schlacke verwendet, denn ausgangsseitig wird der erste Abgangsmassenstrom bestehend aus gröberen Hauptkornanteil und Wasser, zur Abtrennung des Wassers weitergeleitet, wohingegen der zweite Abgangsmassenstrom bestehend aus Wasser, Feinkornanteil sowie dem zumeist feineren Hauptkornanteil an die Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke) weitergeleitet wird.
  • In der Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke) wird der zweite Abgangsmassenstrom in den Feinkornanteil mit Wasser und in den anteiligen Hauptkornanteil mit Wasser getrennt, wobei die letztere Suspension zusammen mit der Suspension aus der Schwertwäsche in den letzten Schritt, die Abtrennung des Wassers, eintritt. Das abgetrennte Wasser wird der Suspension aus Feinkornanteil und Wasser zugeführt.
  • Die Endprodukte der Schlackewäsche sind der Hauptkornanteil der Schlacke mit allen Korndurchmessern größer/gleich 0,1 mm, sowie die Suspension aus Wasser und dem Feinkornanteil der Schlacke mit Korndurchmesser kleiner als 0,1 mm.
  • Von dem Hauptkornanteil werden durch einen weiteren Verfahrensschritt sekundäre Bestandteile wie beispielsweise Glas oder Metall abgetrennt. Die anzuwendenden Methoden hängen deutlich von den sekundären Bestandteilen ab. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise eine optische Methode sinnvoll, die aufgrund unterschiedlicher Lichtbrechungen die Schlacke vom Glasanteil unterscheiden und trennen kann. Andere Methoden, die auf magnetischen Wechselwirkungen beruhen oder die die unterschiedlichen Dichten von Schlacke und den sekundären Bestandteilen nutzen, sind zum Beispiel auch geeignet, um Metalle abzutrennen.
  • Die Beurteilung für die Verwendung der gereinigten Schlacke in späteren Einsatzgebieten erfolgt im Allgemeinen durch eine Analyse der Korngrößenverteilung, die erfindungsgemäß vorzugsweise der Verteilung für den Einsatz im Hoch- und/oder Tiefbau entspricht und durch ein Toleranzintervall um eine für den jeweiligen Einsatzzweck festgelegte Siebkennlinie begrenzt wird, und zwar insbesondere um eine dem Baugewerbe angepasste Siebkennlinie, wie sie beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist. Eine Siebkennlinie zeigt bekannterweise den Siebdurchlass gegenüber der Maschenweite des Siebes. Ein Toleranzintervall, bestehend aus dessen Ober- und Untergrenze um eine gewünschte Siebkennlinie trägt dabei der grundsätzlich zulässigen Toleranz entsprechend der bauphysikalischen Anforderungen Rechnung.
  • Die nur als Beispiel in Figur 3 dargestellte Siegkennlinie etwa enthält die folgenden Anweisungen für Toteranzintervalle bestimmter durch die Maschenweite definierter Korngrößen: für eine Maschenweite von 0,06 mm einen Toleranzbereich von 0 Gew.-% bis 7 Gew.-% sowie bevorzugt einen Siebdurchlass von ca. 0,7 Gew.-%, für eine Maschenweite von 0,5 mm einen Toleranzbereich von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% sowie bevorzugt einen Siebdurchlass von 10 Gew.-% , für eine Maschenweite von 2 mm einen Toleranzbereich von 16 Gew.-% bis 47 Gew.-% sowie bevorzugt einen Siebdurchlass von 31,5 Gew.-% und für eine Maschenweite von 16 mm einen Toleranzbereich von 55 Gew.-% bis 85 Gew.-% sowie bevorzugt einen Siebdurchlass von 70 Gew.-%.
  • Weitere Beispiele für Siebkennlinien oder Siebkennlinienbereiche finden sich in der Literatur "Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau" herausgegeben unter der ISBN 3-937356-53-3 von der "Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V., Köln" etwa für Frostschutzschichten im eingebauten Zustand zum Beispiel: "Frostschutzschicht 0/8", "Frostschutzschicht 0/11", "Frostschutzschicht 0/16", "Frostschutzschicht 0/22", "Frostschutzschicht 0/32", "Frostschutzschicht 0/45", "Frostschutzschicht 0/56" oder "Frostschufzschicht 0/63" oder für Kies- und Schottertragschichten im eingebauten Zustand zum Beispiel: "Kies- und Schottertragschicht 0/32", "Kies- und Schottertragschicht 0/32 - STSuB", "Kies- und Schottertragschicht 0/45"oder "Kies- und Schottertragschicht 0/56" oder Siebkennlinienbereiche für Deckschichten ohne Bindemittel im eingebauten Zustand zum Beispiel: "Deckschicht ohne Bindemittel 0/11", "Deckschicht ohne Bindemittel 0/16", "Deckschicht ohne Bindemittel 0/22" oder "Deckschicht ohne Bindemittel 0/32".
  • Mögliche Prozessgrößen und/oder -parameter, durch die der Waschprozess geregelt und/oder gesteuert wird, um das erfindungsgemäße Auswaschen der Partikel ≤ 0,1 mm zu gewährleisten, können ein Volumenstrom und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder eine Strömungsrichtung des Waschwassers jeweils in Bezug zur Schlacke und/oder davon und/oder von einer Kontur einer Strömungsbahn (zum Beispiel veränderbare Einströmungsrichtungen des Wasser) sein.
  • Damit der Hauptkornanteil der Schlacke, insbesondere unabhängig von den eintretenden Volumenströmen der Schlackewäsche, eine gewünschte Siebkennlinie, vorzugsweise eine dem Straßenbau angepassten Siebkennlinie, aufweist, werden Prozessgrößen und -parameter, so wie beispielsweise auch die zugeführten Wasser- und Schlackemengen und/oder Wellendrehzahl der Schwertwäsche und/oder die mittlere Schwingungsfrequenz der Vertikalsetzmaschine der Regelungs- und Steuereinheit übermittelt. Aufgrund dieser Informationen verändert die Regelungs- und/oder Steuereinheit Prozessgrößen und -parameter mit dem Ziel, sowohl die gewünschte Siebkennlinie des Hauptkornanteils der Schlacke insbesondere im Bereich der kleineren Korngrößen nicht zu verlassen (oder wohlmöglich sogar die Korngrößenanteile entsprechend einzustellen), als auch den Feinkornanteil ≤ 0,1 mm vom Hauptkornanteil der Schlacke zu trennen.
  • Eine geeignete Stellgröße stellt die Flüssigkeitszufuhr, sowohl für die Schwert- als auch für die Schneckenwäsche (insbesondere Sandschnecke), dar. Mit einem sehr geringen Stellaufwand kann die Qualität der Schlacke sehr schnell verbessert und ein vorteilhafter Kompromiss zwischen Aufwand und Ergebnis erreicht werden.
  • Bei geeignet eingestellter Regelung und/oder Steuerung weist die gereinigte Schlacke im wesentlichen ausschließlich den Hauptkornanteil der Schlacke auf, wobei diese vorzugsweise nur um Korndurchmesser kleiner/gleich 0,1 mm bereinigt ist, deshalb raumbeständig ist und der gewünschten Siebkennlinie entspricht - so dass diese gereinigte Schlacke unmittelbar nach der Aufbereitung und/oder nach hinreichender Entwässerung im Straßenbau verwendet werden kann.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere verdichtungsfähigen und/oder raumbeständigen, Schlackegranulats aus Abfallverbrennungsschlacke, insbesondere für den Hoch- oder Tiefbau,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Schlackeanteile mit einem Korndurchmesser kleiner als 0,1 mm (Feinkornanteil) vorzugsweise durch eine Schwertwäsche und/oder vorzugsweise durch eine Schneckenwäsche, insbesondere Sandschnecke, im Wesentlichen ausgewaschen werden, wobei dieser Feinkornanteil um mindestens 50%, insbesondere um mindestens 75% bis 95%, vorzugsweise um mindestens 80%, 85% oder 90 % reduziert wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kornanteil der Schlacke im Bereich noch feiner Körnung (0,1 mm bis 2,0 mm) im Wesentlichen unverändert bleibt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kornanteil der Schlacke mit einem Korndurchmesser größer oder gleich 0,1 mm im Wesentlichen unverändert bleibt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass der Feinkornanteil mit einem Waschwasser beim Waschen abgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine geregelte und/oder gesteuerte Abstimmung des Waschprozesses die gewaschene Schlacke eine Korngrößenverteilung aufweist, welche durch ein Toleranzintervall um eine Siebkennlinie, vorzugsweise um eine dem Straßenbau angepasste Siebkennlinie, begrenzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschen in Abhängigkeit von Prozessgrößen und/oder -parametern geregelt und/oder gesteuert wird und dass insbesondere durch eine Steuerung und/oder Regelung die Reduzierung des Feinkornanteils einstellbar ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessgrößen- und/oder -parameter ein Volumenstrom und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder eine Strömungsrichtung des Waschwassers jeweils in Bezug zur Schlacke sind und/oder davon und/oder von einer Kontur einer Strömungsbahn abhängen.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung und/oder Steuerung der Wäsche durch Veränderung der Flüssigkeitszufuhr, der Schlackezufuhr und/oder durch Veränderung anderer Prozessparameter und/oder -größen erfolgt und insbesondere durch eine Steuerung und/oder Regelung der Flüssigkeitszufuhr und/oder der Drehzahl einer Schwert- und/oder Schneckenwäsche und/oder der Drehzahl einer Schneckenwäsche, insbesondere einer Sandschnecke und/oder der Frequenz der Schwingungen einer Vertikalsetzmaschine erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche hydrodynamisch und/oder mechanisch, insbesondere durch eine Schwertwäsche und/oder eine Schneckenwäsche, insbesondere eine Sandschnecke und/oder unter Einsatz einer Setzmaschine, vorzugsweise einer Vertikalsetzmaschine, durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschen in mehreren Prozessschritten, vorzugsweise in direkt aufeinander folgenden Schritten durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke von sekundären Bestandteilen wie Glas, Metall, Plastik, Holz, Textilien und/oder anderen Störstoffen in mindestens einem separaten und/oder integrierten, vorzugsweise nach geschalteten Prozessschritt getrennt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Glasbestandteil der Schlacke optisch erkennbar und/oder erkannt und/oder pneumatisch abgetrennt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Waschen auch die an Glasbestandteilen der Schlacke anhaftenden Schlackepartikel im Wesentlichen in das Waschwasser suspendiert werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser vorzugsweise nach einer Wiederaufbereitung insbesondere intern rezirkuliert und/oder für andere Prozessschritte insbesondere zur Abgasreinigung verwendet wird und/oder dem Vorfluter zugeführt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke in mindestens einem separaten und/oder integrierten, vorzugsweise nach geschalteten Prozessschritt in verschiedene Korngrößen insbesondere durch Siebung in Einzelfraktionen aufgeteilt wird.
  16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass aus Einzelfraktionen der gewaschenen Schlacke Gemische mit bestimmten Siebkennlinien hergestellt werden.
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