-
"Verfahren zur Aufbereitung von bituminösem
-
Mischgut ( Zusatz zum deutschen Patent 28 48 145)
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von bituminösem Mischgut im Straßenbau
oder dgl. aus im wesentlichen feuchten Zuschlagstoffen und heißem bituminösen Bindemittel,
bei dem die Zuschlagstoffe und das bituminöse Bindemittel bei einer vorbestimmten
Mischtemperatur in einem mit Mischwerkzeugen ausgerüsteten Mischbehälter zusammengeführt
und zu einem bituminösen Baustoff gemischt werden, wobei bei Aufrechterhaltung der
mischenden Bewegung der Zuschlagstoffe in dem Mischbehälter, der als Druckbehälter
ausgebildet ist, ein räumlicher Oberdruck eingestellt und dem Behälter Wärme zugeführt
wird, wobei die Höhe des Oberdrucks so abgestimmt wird, daß diese gleich oder oberhalb
der Höhe des Sättigungsdruckes des den Oberflächen der Zuschlagstoffe anhaftenden
Wassers bei der gewünschten Temperatur des herzustellenden Mischgutes nach Zuführung
des Bindemittels liegt, nach der DE-SS 28 48 145.
-
In der Praxis sind Verfahren zur Aufbereitung bituminösen Mischgutes
bekannt geworden, die sich im wesentlichen in folgende zwei Gruppen einteilen lassen:
1. Verfahren, bei denen die Feststoffe getrocknet und erhitzt werden, bevor das
bituminöse Bindemittel - ebenfalls erhitzt und dadurch verflüssigt - zugegeben wird
( Temp. der leststoEl~c 130 - 1600 C).
-
Als Beispiel wird hierzu auf die Schrift ' Straßenbau mit Shellbitumen",
3. Aufl. 1954, Seite 42 und 43, verwiesen, die die Herstellung von Heißasphalt für
den Straßenbau mit Bitumen als Bindemittel betrifft.
-
Nach dem in der Schrift aufgezeigten Aufbereitungsschema werden die
Sande und Splitte zusammen dosiert, dem Trommeltrockner aufgegeben und nach ihrer
Trocknung und Erhitzung absatzweise mit Füller einer Waage aufgegeben, die in den
Mischer entleert und in diesen, entweder gleichzeitig mit der Aufgabe oder aber
auch nach der Aufgabe des Gutes, das bituminöse Bindemittel eingebracht wird.
-
Bei diesem Verfahren sind die Feststoffe, die mit der Trocknung bis
über die Verarbeitungstemperatur des jeweiligen Bindemittels hinausgehend erhitzt
werden müssen, in getrocknetem Zustand einem mehr oder weniger starken Abrieb ausgesetzt
und die Heizgase beladen sich mit Feinststoffen, die anschließend wieder in aufwendigen
Entstaubungsanlagen abgeschieden werden müssen.
-
2. Verfahren, bei denen die noch nicht getrockneten Feststoffe mit
dem verflüssigten bituminösen Bindemittel vermengt und anschließend unter starker
Erwärmung vermischt werden.
-
Ein solches Verfahren wird durch die deutsche Patentschrift 1 594
815 ausgewiesen. Zur Anwendung des Verfahrens ist vorgesehen, den noch nicht getrockneten
mineralischen Feststoffen, die normalerweise einen Wassergehalt von 3 bis 5 % aufweisen,
in einem Mischer, vorzugsweise über Zerstäubungsorgane, das Bindemittel zuzuführen,
so daß. eine ausreichende statistisch Verteilung dieses Bindemittels auf den Oberflächen
der Mineralstoffe gegeben ist.
-
Nach erfolgter Zugabe und Erreichung des gewünschten Mischungszustandes
wird das Gemenye kontinuierlich einem Trockner, vorzugsweise einem Trommeltrockner,
zugeführt und in diesem bei starker Erwärmung vermischt.
-
Bei diesem Verfahren ist eine genügende Staubfreiheit nicht immer
gegeben, da der Zeitpunkt der Aufhebung der Wasserbindung des Feinststaubes an das
gröbere Korn nicht immer vollständig iclentiscll ist mit dessen nachfolgender Bindung
durch das bituminöse Bindemittel. Die ununterbrochene Bindung des Staubes an die
gröberen Partikel, und zwar gleichgültig, ob durch Wasser oder Bindemittel, ist
jedoch Voraussetzung für eine völlig staublose Aufbereitung von bituminösem Mischgut.
-
Bei einer zur Ausübung dieses Verfahrens kombinierten Misch-, Trocknungs-
und Erhitzungseinrichtung, wie sie durch die deutsche Patentschrift 2 102 328 bekanntc3eworden
ist, wurde bei fallweise Inkaufnahme eines relativ geringen Aufwandes für die Entstaubung
eine besonders wirtschaftliche, kontinuierliche Betriebsweise erreicht.
-
Eine solche Betriebsweise, die eine in Abhängigkeit von dem Ergebnis
der kontinuierlichen Gewichtsermittlung der Mineralstoffe kontinuierliche Bindemitteldosierung
vorsieht, ist jedoch in den Ländern Mitteleuropas, trotz der heute gegebenen Möglichkeit,
den Feuchtigkeitsgehalt der Feststoffe durch automatische Sollwertkorrektur zu berücksichtigen,
nicht immer anwendbar bzw. zugelassen,
da grundsätzlich eine kontinuierliche
Verwiegung und Messung nicht die nahezu exakte Genauigkeit der chargenweisen Dosierung
ausweisen kann und darüberhinaus die bei kleineren Baulosen oder bei stationären
Anlagen oft erforderliche Umstellung der Anlagen auf geänderte Rezepturen erschwert
und die Umstellungsphase verlängert.
-
Zusammengefaßt ist zu dem zuletzt genannten Verfahren festzuhalten,
daß zwar der Aufwand für die Entstaubungsanlage reduziert wird, wobei diese Aufwandsminderung
durchschnittlich mit einem Kilowatt pro Tonne herzustellendem Mischgut in die Energiebilanz
eingeht.
-
Das bei diesem Verfahren jedoch zu beobachtende Austreten sogenannter
blauer Dämpfe, die bedingt sind durch den direkten Kontakt der Brennergase mit dem
Bindemittel und die einen analytisch kaum feststellbaren Anteil niedrig siedender
Kohlenwasserstoffe aus dem Bitumen haben, schmälert den Wert dieses Verfahrens,
da die Beseitigung des blauen Rauches wieder mit hohen Kosten verbunden ist.
-
Wenn man hierzu noch bedenkt, daß die heutigen Investitionskosten
für eine stationäre Aufbereitungsanlage bis zu 40 % für die Erfüllung der Auflagen
des Umweltschutzes verwendet werden müssen, so können die seitherigen Wege nicht
als in Richtung einer endgültiyen Lösurig führend bezeichnet werden.
-
Zu diesL ti iiJcliL yeringcll Vorbelastuncn des Straßcnbaus sind noch
die zwischenzeitlich durch die Energiekrise bedingten Steigerungen der Heizölkosten
getreten, wobei für das bituminöse Bindemittel etwa ähnliche Steigerungsraten gelten.
-
In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, den f:ür das zuerst beschriebene
Verfahren der Aufbereituny erforderliche Energiebedarf pro Tonne Straßenbau-Mischgut
zu definieren.
-
Ausgehend von einer Anlagenleistung von 120 t/h Straßenbau-Mischgut,
einer minimalen Mischguttemperatur von 140 °C und 1000 kg-Chargen ergibt sich bei
einem ebenfalls als unteren Grenzwert anzusetzen-,den Wasseranteil von etwa 30 kg
zu jeder etwa 60 kg Bitumen enthaltenden 1000 kg-Charge und einem Wärmebedarf für
die Aufrechterhaltung der Temperatur des heiß angelieferten Bindemittels, von etwa
einem Drittel des Wärmeinhaltes des Bitumen, sowie bei einer spez2.-fischen Wärme
des Bitumens von 0,5 x 4,19 x103J, des Minerals von 0,2 x 4,19 x 103J, des Wassers
von 1,0 x 4,19 x 103J, und einer Verdampfungswärme des Wassers von 540 x 4,19 x
103J, ohne Bercksichtigung des Anlagen-Wirkungsgrades folgender Wärmebedarf: 1.
Erhitzung der Minderalstoffe einschließlich des Füllers (940 x 0,2 x 140) 4,19 x
103 = 110 280 x 103J 2. Aufrechterhaltung der Bindemitteltemperatur (60 x 0,5 x
140)/3 x 4,19 x 103 = 5 866 x 103J 116 146 x 103 J
übertrag 116
146 x 1 0' 4 3. Erhitzung des Wasser (140 x 30) 4,19 x 103 = 17 598 x 103 J 4. Verdampfung
des Wassers (540 x 30) 4,19 x 10) = 67 8-78 x 103 J 201 6X22 x 103 J Dies entspricht
etwa 4,6 kg Heizöl extra leicht pro Tonne Mischgut, was einen tatsächlichen Bedarf
bei einem Wirkungsgrad von 80 % von etwa 6 kg Heizöl bedeutet.
-
Darüberhinaus ist anteilig die für eine 120 Tonnen-Anlage durchschnittlich
installierte Leistung von 310 kW, d.h. also 310/120 = 2,58 kW/t, bei der Feststellung
des Energieaufwandes zu berücksichtigen.
-
Nach dem eingangs genannten Verfahren ändert sich diese Bilanz wie
folgt: 1. Erhitzung der Mineralstoffe einschließlich des Füllers (940 x 0,2 x 140)
4,19 x 103 = 110 280 x 103 J 2. Aufréchterhaltung des Bindemitteltemperatur (60
x 0,5 x 140)/3 x 4,19 x 102 = 5 866 x 103J s. Erhitzung des Wassers (140 x 30) 4,19
x 103 = 17 598 x 103 J 133 744 x 103 J
Dies entspricht einer Reduzierung
des ursprünglichen Wärmebedarfs auf ca. 66 % bzw. umgekehrt gerechnet, die Verfahren
nach dem Stand der Technik verlangen einen 1,5-fach höheren Wärmeaufwand als das
erfin -dungsgemäße Verfahren.
-
Da eine Staubbildung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht möglich
ist, entfällt die gesamte Entstaubungsanlage mit einer installierten Leistung von
ca. 120 kW und die Trockentronimel mit 40 kW.
-
Zusätzlich werden für den Verdichter und das Brenneraggregat, den
erforderlichen Heizgaserzeuger insgesamt etwa 20 kW benötigt.
-
Es können also von der installierten Gesamtleistuny von 310 kW 140
kW abgesetzt werden, so daß für eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitsende
120-Tonnen-Anlage die installierte Leistung pro Tonne auf einen Wert von 170 / 120,
d.h. also auf einen Wert von 1,42 kW/t reduziert werden kann.
-
Das eingangs beschriebene Verfahren geht also bewußt von der Sachlage
aus, durch Einstellung eines der Mischtemperatur entsprechenden Sättigungsdruckes
im Mischbehälter jede Zuführung von Wärme für die Verdampfung des den Zuschlagstoffen
anhaftenden Wasser zu vermeiden und durch intensive Mischung ein zw0iinest bei den
gegebenen Druckverhältnissen grob-disperses Gemenge von im wesentlichen im Bindemittel
verteilten Wasser herzustellen, das erst nach der Entleerung aus dem Mischer in
der Hauptsache während der Einbau- und Verdichtungsphase, partiell bricht und seinen
Emulsiionscharakter und mögliche schaumbildende Tendenzen ver; liert.
-
Es ist Aufgabe dieser Erfindung, die Verwendung eines Verfahrens nach
der eingangs beschriebenen Art für weitere Gebiete der Technik vorzuschlagen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verfahren
zur Aufbereitung eines bituminösen Mischgutes aus Erzen, Kohlen oder dergleichen
Zuschlaystoffen verwendet wird.
-
So aufbereitete Mischgüter können, unter Wahrung der selben vorteilhaften
Ergebnisse, beispielsweise im Rahmen von deren Stückigmachung, wie Brikettierung,
Pelettisierung, usw., weiter verarbeitet werden
Das Verfahren wird
durch die beigefügte Zeichnung in vereinfachter, teilweiser schematischer Darstellung
in beispielsweiser Ausbildung näher erläutert.
-
Es zeigen Figur 1 den Mischer in Einfüllstellung, jedoch mit noch
nicht geöffnetem Druckdeckelverschluß.
-
Der Druckdeckelverschluß wird üblicherweise in Entleerungsstellung
geöffnet; Figur 2 derl Mischur in w@@grechter Lage in Mischstelluny, d.h. den Schnitt
A - B durch Figur 1 mit um 90°, d.h. in die Horizontale verschwenk-@em Mischbehäfter
; Figur 3 den Mischer, eingeordnet in das Schema einer Aufbereitungsanlage zur Herstellung
bituminösen Mischgutes.
-
Der Mischbehälter 2 ist Bestandteil eines rotierenden Trommelmischers
1, wobei dieser Mischer mit einem mit ihm verbundenen, außerhalb des eigentlichen
Mischbehälters 2 angeordneten Länghalslayer 3 dreht. ei der yegenüber dem Mischbehälter
2 feststehenden Lagerachse 4 handelt es sich im wesentlichen um einen zylindrischen
Hohlkörper 5, durch den die Heizgaszuführung 6 und die Heizgasabführung 7 in bzw.
aus dem Mischer erfolgt. Die Heizgaszuführung 6 endet unmittelbar,radial eintretend,
in dem Hohlkörper 5 und führt von diesem über den Abzweig 8 in den gemäß Figur 2
in Mischstellung des Mischbehälters 2 im Bereich des Mischergrundes liegenden Heizgasverteiler
9.
-
Die Heizgasabführung 7 erfolgt gemäß Figur 2 in Mischstellung über
ein Rohrknie zentrisch in den Hohlkörper 5 und über ein weiteres Rohrknie aus diesem
radial ab. In der Heizgasabführung 7 ist die in Mischstellung (Figur 2) in den oberen
Freiraum einmündende, irLit Bindemittelzuteildüse 11 ausgerüstete Bindemittelleitung
10 angeordnet. Die Bindemittel leitung 10 wird an nur schematisch dargestellter
geeigneter Stelle aus der Heizgasabführung 7 ausgeführt und über ein bewegliches
Glied 12 mit der ebenfalls nur schematisch ausgewiesenen Bindemitteldosierung 13
verbunde.
-
Das heizgas wird in dei fleizgaserzeuger 14 erzeugt und über den ansaugseitig
mit ihm verbundenen Kompressor 15, die Heizgaszuführung 6, den Hohlkörper 5, den
Abzweig 8, den Heizgasverteiler 9, die im Mischbehälter 2 einlagernden Zuschlagstoffe
16 gefördert und durch die Heizgasabfühiing 7 aufgenommen und wieder dem Heizgaserzeuger
14 zugeführt.
-
Zum weiteren Ausbau des Mischers 1 ist zu bemerken, daß das im Mischbehälter
2 zentral angeordnete Rohr der Heizgasabführung 7 mit Mischwerkzeugen 17 bestückt
ist. Die radial in einer Ebene gegenüberliegend aus der durch einen Hohlkörper 5
gebildeten Lagerachse 4 austretenden Heizgase und Abführungen 6/7 sind U-förmig
gekröpft und verlaufen zunächst parallel und abstandsgleich zu einer durch die Mittelachse
18 geführten, in Mischstellung waagrecht eingebrachten Ebene, wobei die beiden Schenkel
19 etwa bis zum Schwerpunkt des Trommelmischers führen und dann rechtwinklig abzweigen.
Diese Abzweige sind Tragachse 20 für den um ca. 1800 verschwenkbaren Trommelmischer
Die Tragachsen 20 werden in Lagern 21 der Lagerböcke 22 geführt.
-
Auf der nach innen zum Mischer 1 gerichteten zylindrischen Oberfläche
der Lager 21 ist das mit dem Mischbehälter 2 zu verschwenkende Traggestell 23 für
den Mischerantrieb(über Getriebemotor 24, Ritzel 25 und Laufring 26)und für den
Druckdeckelverschluß 27 des Mischbehälters 2 einschließlich dessen Ausschwenkantriebes
34/37 angeordnet.
-
Zu dieser Anordnung ist zu bemerken, daß Mischbehälter 2 in im wesentlichen
vertikaler Stellung nach der Öffnung des Druckdeckelverschlusses 27 - üblicherweise
in Entleerungsstellung 39 - aus einem Wiegebehälter 38, in dem die aufzugebenden
Zuschlagstoffe entsprechend der Mischrezeptur in vorbestimmten Gewichtsmengen zusammengeführt
sind, beschickt wird.
-
Der Druckdeckelverschluß 27 besteht aus dem eigentlichen Druckdeckel
28, der über die Mischeröffnung 35 greift und gegen die gegen das auslaufende Gut
geschützte Dichtfläche 36 anliegt. Der angedrückte Druckdeckel 28 dreht mit dem
Mischbehälter 2, wobei der Druckdeckel 28 in einen @agerzapfen 29 überführt, der
seinerseits wiederum durch das in einer U-förmigen Traggabel 30 angeordnete Lager
31 auf genommen wird. Die Traggabel 30 wird mit ihren Schenkeln 32 beidseitig in
im Traggestell 23 schwenkbar angeordneten, illit Schiebelager 33 ausgerüstete Drehzapfen
34 geführt und ist gemeinsam mit dem verbundenen Druckdeckel 28 durch nicht gezeichnete
Mittel - wie Druckzylinder oder Stellmotore - anhebbar und absenkbar.
-
Um den Druckdeckel 28 bei Füllung und Entleerung außerhalb des strömenden
Gutes verbringen zu können, wird dieser nach dem Abheben um ca. 900 über den mit
Zapfen 34 verbun(lenen Antrieb 37 verschwenkt und dessen zeitgerechte, sich wiederholende
Betätigung in die Gesamtsteuerung der für die Durchführung des Verfahrens vorgesehenen
Aufbereitungsanlage - ebenso, wie das Verschwenken des Trommelmischers 1 in Mischposition
oder dessen Verbringen in Entleerungsposition gemäß Position 39 - mit einbezogen.
-
Eine verfahrensgerecht ausgebildete Aufbereitungsanlage wird durch
Figur 3 ausgewiesen. Die von einer Deponie in den Dosierapparat 40 beispielsweise
durch Schaufellader in die einzeliien Dosierzellen 41 bis 44 verbrach-@en Zuschlagstoffe
werden entsprechend der Rezeptur anteilig auf delll Sammelband 45 zusammengeführt
und von diesem entweder direkt oder über weitere Fördermittel, z.B. das Förderband
46, in einen Vorratsbehälter 47 verbracht. In diesem Vorratsbehälter kann fallweise
durch überschüssige Heizgase bzw. Abgase oder dgl. vorgeheizt und/oder das Gut durch
geeignete Maßnahmen, z.B. durch Vibration, partiell entwässert werden.
-
Von dem Vorratsbehälter 47 werden die Zuschlagstoffe chargenweise
bei Null-Stcllung des Waagenzeigerkopfes 38' und bei geschlossenem Rundschieber
38' in den Waagenbehälter 38 verbracht und über eine Dosierschnecke 49, ausgehend
von einem Füllersilo 48, der zusätzlich erforderliche Fülleranteil eingewogen. im
Vorratsbehälter 47 kann auch der Wassergehalt der Zuschlagstoffe, z.B.
-
kapazitiv, ermittelt und die Sol@instellung des Waagenzeigerkopfes
38' kontinuierlich entsprechend dem Ermittlungsergebnis nachgeführt werden.
-
Nach Abschluß der Einwägung verbleibt der Rundschieberverschluß 38''
des Waagenbehälters 38 weiterhin so lange verriegelt, bis die Öffnung 35 des Mischbehälters
2 unter den Waagenbehälter 38 bei geöffnetem Deckel 28 eingeschwenkt und fixiert
ist. Der Rundschieber @8'' des Waagenbehälters 38 entriegelt und öffnet jetzt; der
Inhalt des Waagenbehälters 38 entleert in den Mischbehälter 2. Der Rückgang dLs
Waagenzeigerkopfes @ 38' auf Nullstellung gibt Impuls für die Einleitung der Wiederholung
der Verwiegung und gleichzeitig Impuls für den Verschluß des Druckdeckels 28. Nach
Abschluß dieser eingeleiteten Maßnahmen verschwenkt der Mischbehälter 2 in die Mischposition
nach Figur 2.
-
In dieser Stellung wird in den während allen Betriebsphasen ständig
rotierenden Mischbehälter 2 ein über den Sättigungsdruck des Oberflächenwassers
der Zuschlagstoffe - bei der gewünschten Mischtemperatur in Mischbehälter - liegender
Überdruck durch komprimierte Heizgase oder Heißluft eingestelit, das Bindemittel
während dieses Zeitabschnittes zugeführt und mit den Zuschlagstoffe@ innig vermischt.
Das Restwasser bildet zusammen mit dem Bindemittel eine partielle Emulsion, die
die einzelnen Feststoffe gleichmäßig umhüllt.
-
Zur weiteren Erläuterung des Vorganges wird vorgeschlagen, daß die
im Heizgaserzeuger 14 erzeugten Heizgase, wie erwähnt, durch einen Verdichter -
vorzugsweise durch einen Kompressor 15 - angesaugt und wie beschrieben durch die
im Mischbehälter 2 eingebrachten Zuschlagstolle 16 gelüh@t werden.
-
Die abgekühlten Gase werden - selbstverständlich bei Aufrechterhaltung
des vorgeschriebenen Druckes - im Mischbehälter 2 durch nicht eingezeichnete Mittel
wieder im Kreislauf, d.h. über die Heizgasabführung 7, dem Heizgaserzeuger 14 zugeführt.
-
Die erforderliche Bindemittelmenge wird durch das Bindemitteldosiergerät
13 aus dem Bindemittellagerbehälter 13' entsprechend der Einstellung des Voreinstellgerätes
13'' abgesaugt und über die Düse 11 den Zuschlagstoffen 16 zugeführt Mit Erreichung
der erforderlichen Mischguttemperatur im Mischbehälter 2 - die fallweise auch durch
Berücksichtigung einer voreinstellbaren Regelzeit identifiziert wird - schaltet
die Heizgaszuführung, selbstverständlich erst nach der im Normalfall bereits schon
ab geschlossenen Bindemitteleindüsung, ab und der Mischbehälter 2 verschwenkt in
die Entleerungsstellung, gemäß Position 39, Figur 3, etwa um 900 nach unten. Das
öffnen des Deckels 28 beginnt mit der Verriegelung des Mischbehälters 2 in Entleerungsstellung
und zwar entsprechend den bereits gegebenen Erläuterungen.
-
L)er Misehbehälter 2 entleert über den Sammelbehälter oo, über ein
Band 51 in den Mischgutverladebehälter 52.
-
Nach Ablauf einer voreingestellten, für die Entleerung ausreichenden
Zeit verschwenkt der Mischbehälter 2 mit seiner Öffnung 35 in die Einfüllstellung
unterhalb des Waagenbehälters 38. Der Deckel 28 bleibt bei diesem Schwenkvorgang
um etwa 1800 geöffnet.
-
Um eine kontinuierliche Heizgaserzeugung zu ermöglichen, kann vorgesehen
werden, daß während der Beschickungs- und Entleerungsphase des Mischbehälters 2
die erzeugten Heizgase durch den Vorratbehälter 47 über die gestrichelt gezeichneten
Rohrleitungen 53 und 54 und Umsteuerorgane 55 und 56 geleitet werden. Dieses Vorgehen
muß jedoch thermostatisch überwacht werden, da im Sinne der Erfindung im Vorratsbehälter
47 keine Verdampfungsleistung - zumindest keine nennenswerte - erbracht, sondern
dem Gut lediglich Wärme zugeführt werden soll.
-
Zu den Grundüberlegungen und de@ an ande@er Stelle beleuchteten Wärme-
und Energiebilanz ist festzuhalten, daß die Anlage von einer Leistung von 120 to/Ii
bei einem Füllgewicht pro Charge von 1 Tonnen und 120 Chargen pro Stunde, d.h. einer
Mischzeit von etwa 20 Sekunden und einer Füll- und Entleerungszeit von etwa 10 Sekunden
ausgeht.
-
L e e r s e i t e