DE4322048A1 - Verfahren zur Herstellung von Dichtmassen aus Bergematerial und Brennanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichtmassen o. ä., hydraulisch wirksamen Bindemitteln sowie von gefügeporigen Agglomeraten in Form von Leichtsanden und - Zuschlägen aus tonig-silikatischen Gesteinen, insbesondere aus Bergematerial, das bei der Gewinnung der Steinkohle, insbesondere aus der Karbonformation mit anfällt, wobei das Bergematerial zunächst zerkleinert, dann sortierend klassiert und schließ­ lich bei über 750 bis 1100 K getempert wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einer Zerkleinerungseinrichtung mit Klassiersieben und einem Brennofen.

Sowohl bei der Gewinnung von Steinkohle im untertägigen Bergbau wie auch bei anderen ähnlichen Gewinnungsprozessen fällt brechendes Bergematerial an, das nur zu einem geringen Teil unter Tage wieder versetzt werden kann. Dieses Berge­ material wird zum überwiegenden Teil Übertage nach naßmecha­ nischer Sortierung, d. h. Trennung von der Kohle, auf Halden aufgeschichtet, um dann begrenzt wieder einer Benutzung zugeführt zu werden. Nur zum geringeren Teil wird entspre­ chend überprüftes Bergematerial auch zum Verfüllen von Sand­ gruben und zur Herstellung von Straßenunterbauten eingesetzt. Aus der DE-PS 37 17 270 ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch entsprechende Klassier- und Zerkleinerungsarbeiten die feinen Kornklassen abgetrennt werden, in denen sich das kohlenstoffhaltige Material dann ansammelt. Die gröbere Komponente wird bei 750 bis 1100 K getempert, um dann als Füllmasse für die Abdichtung von Deponien, zum Verfüllen von Hohlräumen, insbesondere unter Tage u.ä. Maßnahmen einge­ setzt zu werden. Dieses speziell getemperte Material (DE-OS 33 13 727, DE-OS 33 10 495) enthält aufgrund der besonderen Vorarbeiten und der sortierenden Klassierung keine sogenann­ ten Nester mehr, so daß sich ein vorteilhaft gleichmäßiges Material ergibt. Durch die thermischen Prozeßabläufe treten Veränderungen in der Struktur der Tonminerale ein, die puzzo­ lanische Eigenschaften aufweisen. Nachteilig ist allerdings, daß insbesondere wegen der Schwefelgehalte in den Bergen eine thermische Behandlung ohne Entschwefelungs-Maßnahmen nicht mehr zulässig ist und daß die physikalischen und chemischen Eigenschaften auch bezüglich der Wirkung als Bindemittel nicht ausgeschöpft sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, die eine Herstellung von hydraulischen Dichtmassen aus Bergematerial ermöglichen, die zugleich umweltfreundlich sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zuvor mehrstufig zerkleinerte Bergematerial in trockenem Zustand bei 2 mm klassiert, der Überlauf von 2 bis 10 mm bei über 1000 K mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 bin 100 K/min und Haltezeiten von 10 bis 120 min getempert wird, wobei dem Bergematerial vor der Temperung kalkhaltiges Material in einer Menge zugemischt wird, daß sich unter Berücksichtigung des stöchiometrischen Verhältnisses von Schwefelgehalt in der tonig-silikatischen Gesteinskomponente und der CaCO₃-haltigen Komponente ein Überschuß an CaO (Frei­ kalk) von mindestens 1,5 M-% bestehen bleibt und daß das Tempergut dann auf 5000, vorzugsweise mehr als 7000 cm²/g (nach Blaine) gemahlen wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das relativ wenig oder gar keinen Kohlenstoff mehr enthalten­ de Bergematerial bei hohen Temperaturen getempert und zwar in relativ kurzer Zeit. Bei annähernd bzw. über 1000°C (1300 K) wird ein Material erbrannt, das insbesondere nach einer mechanischen Aktivierung überraschend gute hydraulische Eigenschaften aufweist. Dies wird nach den Kenntnissen der Erfinder dadurch erreicht, daß das mit bis rd. 60 M-% vor­ liegende Tonmineral-Illit ab ca. 1100 Kein eine Spinell ähnliche Phase übergeht. Dazu tragen die in der mittleren Ebene des Illitgitters enthaltenen Minerale Tonerde, Magnesium und Eisen bei, während die an den äußeren Gitterschichten liegenden Alkalien und die Kieselsäure in die amorphe Glas­ phase übergehen. Ab rd. 1300 K tritt die Mullit-Phase auf, während die Spinell-ähnliche Phase bei ca. 1600 K in Glas aufgelöst ist. Diese Änderungen der Mineralphasen entsprechen in etwa der Glas­ phasenbildung bei der Steinkohlenflugasche in Trocken- und Schmelzkammerfeuerungen, wurden aber bei Bergematerial bisher als nicht möglich angesehen. Vielmehr war man bisher davon ausgegangen, daß bei den roten Bergen wegen der in den Selbstbrandhalden herrschenden hohen Temperaturen um rd. 1300 K die Hydraulikfaktoren "kaputtgebrannt" werden. Diese Einschätzung der Veränderung der Mineralphasen des Berge­ materials mit dem hauptsächlich vorherrschenden Tonmineral Illit ist wohl dadurch zu erklären, daß hierbei die Entwick­ lung der puzzolanischen Wirksamkeit an derjenigen des Ton­ minerals Kaolinit gemessen wurde, die tatsächlich im Tempera­ turgebiet von 600 bis 700°C das Optimum aufweist (Strätling, (Strätling, W. : Die Reaktion zwischen gebranntem Kaolin und Kalk in wäßriger Lösung, Dissertation Braunschweig 1937). Unter Puzzolanen werden natürlich und künstlich entstandene silikatische Stoffe verstanden, die durch ihre chemische, mineralogische und physikalische Beschaffenheit ein puzzo­ lanes Verhalten aufweisen. Unter puzzolanem Verhalten wird dabei das Reaktionsvermögen dieser Stoffe mit kalkspendenden Reaktionspartnern in wäßrigen Lösungen unter Bildung von Hydratationsprodukten bei gleichzeitiger Verfestigung ver­ standen. Die Puzzolane sind also selbst nicht hydraulisch. Sie enthalten aber Tonerde und insbesondere Kieselsäure sowie Eisenoxid in reaktionsfähiger Form. Das Brennen bei sehr hohen Temperaturen wirkt sich darüber hinaus vorteilhaft bezüglich des Einbindens des im Bergematerial enthaltenen Schwefel s aus. Durch den ab etwa 750°C einsetzenden Dissoziationsprozeß des im Kalk enthaltenen CaCo₃ entsteht Kalziumoxid. Dieser CaO verbindet sich mit den im grünen Bergmaterial enthaltenen Schwefelan­ teilen zu Anhydrit (CaSO₄).

Dieser kann mit Wasser selbst abbinden oder als sulfatischer Anreger im System CaO-AL₂O₃-SiO₂ und Wasser in Anwesenheit von Alkalien wirksam werden. Bei der Bemessung der chemisch ab­ gestimmten Verhältnisse von Schwefelgehalt in dem Berge­ material und der CaCO₃-haltigen Komponente ist ein Überschuß an CaO (Freikalk) gesichert, der als vorteilhafter Reaktionspartner der Puzzolane dient. Die in Anwesenheit von Wasser ablaufende Reaktion Puzzolane/Kalk und die dabei eintretende Hydratation von Calcium-Aluminium-Ferrit-Silikat wird dabei durch den bildungsmäßigen Anteil an Sulfat noch beschleunigt. Insgesamt gesehen ergibt sich somit ein ohne Zusatz von weiterem Binde­ material einsetzbares Berge-Puzzolan, das vorteilhaft einsetz­ bar ist. Diese Puzzolane sind volumenbeständig, physikalisch dauerhaft und chemisch widerstandsfähig.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bergematerial und das kalkhaltige Material innerhalb einer Kornfeinheit von 2,0 mm bis wenigstens 40 µm intensiv gemischt und dann gemeinsam getempert werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung des kalkhaltigen Materials im Bergematerial sichergestellt und somit wiederum eine Einbindung des Schwefels mit dem Kalk. Durch eine entspre­ chende Kornfeinheit des kalkhaltigen Materials ist sicherge­ stellt, daß das auch über 2 mm Korngröße aufweisende Berge­ material auch beim Umwandlungsprozeß immer genügend Kalk "zur Verfügung hat".

Zur Komplettierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und um es weitgehend unabhängig von zusätzlicher Wärmeenergie betreiben zu können, sieht die Erfindung vor, daß der Unter­ lauf des Bergematerials bei der Klassierung zur Erzeugung der für die Temperung benötigten Wärme gebrannt oder ver­ brannt und dann dem Tempergut vor der Mahlung wieder zuge­ mischt wird oder das zum Tempern fremde Energie teilweise oder gänzlich zugeführt wird. Überraschend ist hierbei, daß dieses Material nun selbst ja hydraulische Eigenschaften aufweist und damit dem hohe hydraulische Eigenschaften aufweisenden Tempergut zugemischt werden kann, ohne daß dessen Eigenschaften dadurch bemerkbar verändert werden.

Eine vorteilhaft gleichmäßige Verteilung der kalkhal­ tigen Komponente wird erreicht, wenn die kalkhaltige Kompo­ nente auf das 0 bis 30% Feuchte aufweisende Bergematerial aufgepudert wird. Dabei ist das kalkhaltige Material dann ohne Probleme zusammen mit dem Beigematerial dem Brennofen zuzuführen, wo die entsprechende Umwandlung und Einbindung des Schwefels erreicht wird.

Je nach Art des Brennprozesses kann es von Vorteil sein, wenn das Bergematerial mit dem kalkhaltigen Material kompaktiert, granuliert oder auch körnig der Temperung zuge­ führt wird, wobei das Bergematerial naß oder trocken oder halbtrocken sein kann. Wichtig ist hierbei, daß das Berge­ material und das kalkhaltige Material gleichmäßig gemischt eingebracht wird, wobei nach einer vorzugsweisen Variante des Verfahrens vorgesehen ist, daß das kalkhaltige Material in einer Menge von 10 bis 90 M-% zugegeben wird. Die Menge richtet sich dabei im wesentlichen sowohl nach der Zusammen­ setzung des Bergematerials und der kalkhaltigen Komponente wie auch nach dem späteren Einsatzfall.

Weiter vorne sind die Temperaturgrenzen und -zeiten vorgegeben, wobei sich als vorteilhaft herausgestellt hat, daß die Temperung bei 700 bis 1600 K, einer Aufheizgeschwin­ digkeit von 20 bis 70°C/min und einer Haltezeit von 20 bis 60 min vorgenommen wird.

Um die thermischen Abläufe noch zu beschleunigen, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß dem Tempergut Mineralisatoren wie CaF₂, CaCl₂, Na₂, SiF₆, K₂O, Na₂O und Na₂CO₃ zugemischt werden. Die Verwendung dieser Mineralisatoren ist im Prinzip aus anderen Prozessen her bekannt, wirkt hier aber vorteil­ haft, weil dadurch die Verweilzeiten im Brennaggregat entspre­ chend genau eingestellt und eingehalten werden können, insbe­ sondere dadurch, daß die Mineralisatoren den sich ändernden Eigenschaften des Brenngutes bzw. Tempergutes entsprechend zugegeben werden.

Ebenfalls der Optimierung des Verfahrens dient die Weiterbildung, nach der die Temperung bei einem niedrigen CO₂ -Partialdruck durchgeführt wird, wobei vorzugsweise mit überhöhtem Luftüberschuß bei gleichzeitigem Wärmeaustausch der heißen Abgase gefahren wird.

Um das zu tempernde Material transportieren und dem Brennaggregat gleichmäßig zuführen zu können, ist vorgesehen, daß die Partikelgröße vor der Temperung im Bereich zwischen feinstem Mahlgut und natürlichen oder künstlich gebildeten grünstandsfesten Kornpartikeln bis zu ca. 40 mm im Durchmesser gehalten wird. Eine gleichmäßige Beschickung und damit auch ein kontinuierlicher Betrieb ist so erreichbar, ohne daß es zu problematischen Entmischungen o. ä. kommen kann.

Der Temperprozeß soll dem Verfahrensablauf insgesamt angepaßt sein, wozu vorgesehen ist, daß die Temperung in diskontinuierlich arbeitenden Brennaggregaten oder im konti­ nuierlichen Verfahren betrieben wird, wie Wirbelschichtfeue­ rungen dem Schwebegasverfahren oder auf einem Sinterband. Alle beschriebenen Verfahren bzw. Anlagen geben die Möglichkeit, die vorab beschriebenen Werte der Aufheizgeschwindigkeit sowie der Verweilzeiten genau einzuhalten bzw. den Gegeben­ heiten entsprechend angepaßt zu gewährleisten.

Ein feinkörniges und wie weiter vorne beschrieben auch allein einsetzbares Endprodukt kann gewährleistet werden, wenn das Tempergut nach der Abkühlung gemeinsam mit chemisch abgestimmten Anteilen an kalkspendenden puzzolanisch und/oder latenthydraulisch wirksamen Komponenten nach Maßgabe pro­ grammgemäßer Rezepturen feinstzerkleinert und intensiv ver­ mischt wird. Die Feinstzerkleinerung ist weiter vorne bereits erwähnt worden, wodurch sich ein mehlähn­ liches Produkt ergibt, wobei hier ergänzend noch vorgesehen ist, daß Komponenten zugemischt werden, die die puzzolanische Wirkung unterstützen oder vergleichmäßigen, so daß ein prak­ tisch immer gleichbleibendes Endprodukt erreicht wird.

Zur Vergleichmäßigung des Gutes als solches und zur Verringerung der CO₂- und NO_x-Werte dient dabei ein Ver­ fahrensschritt, nach dem dem Tempergut Halden-Selbstbrand- Bergematerial, grüne Berge, Rückstände aus der chemischen Industrie und Kalkindustrie, kalkhaltige und/oder latenthy­ draulische Rückstände aus Eisenhütten-, Metallhütten- und Stahlwerksprozessen, puzzolanische silikatische Schleif­ sande aus der Herstellung von technischen Gläsern und silikatische Rückstände aus der Glasfaserherstellung (Mikrosilikate), kalkhaltige oder nichtkalkhaltige Aschen und Flugaschen sowie Wirbelschichtaschen aus der Verbrennung von Stein- und Braunkohle, Müll- und Klärschlamm nach der Abkühlung zugemischt und dann gemahlen oder in feinstgemahlenem Zustand mit einem Anteil von 10-90 M% zugemischt wird. Das Tempergut als solches wird somit durch diese Komponenten gleichmäßig gehalten, auch wenn das Ausgangsprodukt unterschiedlich ist. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, durch entsprechende Dosierung kalkspendender puzzolanisch bzw. latenthydraulisch wirksamer Komponenten die hydraulische Wirkung gezielt zu erhöhen oder auch zu reduzieren. Damit ist aber auch die Möglichkeit gegeben, Problemstoffe nutzbar zu machen und sie gleichzeitig wirksam einzubinden, so daß sie umweltfreundlich, und zwar bleibend umweltfreundlich abgelagert werden können. Diese Ablagerung ist beispielsweise in Form der Streckenbegleit­ dämme o.a. bergbaulichen Hohlräume unter Tage denkbar, wobei selbst aggressive Medien keinen Einfluß auf diese Ablagerung haben, weil die entsprechenden Dichtmassen chemisch wider­ standsfähig sind. Sie sind im Gefüge völlig dicht und volumenbeständig und somit wasser- und gasundurchlässig und daher auch physikalisch dauerhaft. Weitere zweckmäßige Ausführungen sind Gegenstand der Ansprüche 14. und 15.

Was die puzzolanische Reaktivität der Selbstbrand-Berge, der roten Berge also anbetrifft, so ist bisher offensichtlich nicht erkannt worden, daß diese, wenn sie in feinstteiligem Zustand gebracht werden, eine effiziente hydraulische Wirk­ samkeit entwickeln. Diese Reaktivität ist auf eine Aktivie­ rung der Mineralbestandteile in den durch hohe Temperaturen thermisch beeinflußten Bergmaterialien durch die mechanische Zerstörung ihrer Struktur zurückzuführen, wodurch eine Sorbtion von Ionen (Kationen, Anionen) in den Schichtgittern der Tonminerale bei der Hydratation bewirkt wird, die durch die im Verlauf der Hydrolyse zu Phasenbildungen führt. (Adamschek, K.A.: Die Aktivierung von Mineralien bei mecha­ nischer Zerstörung ihrer Struktur. Mit Bemerkungen von H. Kühl. Silikattechnik 3 (1952) Seiten 557-558). In jüngerer Zeit wurde in ähnlichem Sinne, allerdings in bezug auf die Verbesserung der Qualität von Steinkohlenflugaschen aufmerk­ sam gemacht (LU, Sh. und U. Ludwig: Zur Bewertung der Eigen­ schaften von Steinkohlenflugaschen. Zement-Kalk-Gips-42 (1989) Seiten 365-371).

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Anlage vorzu­ schlagen, die Zerkleinerungseinrichtungen, Klassiersiebe, Kompaktier- und Agglomerie­ rungseinrichtungen und ein Brennaggregat aufweist ist. Dabei ist dem Brennofen ein Klassiersieb und ein zugleich auch über einen Kalkbunker beschickter Mischer vorgeordnet und sind ein oder mehrere Zerkleinerungseinrichtungen, vorzugsweise eine Prall- und Kugelmühle diesem Brennofen nachgeordnet. Damit ist die Möglichkeit gegeben, das Bergematerial sowohl gleich­ mäßig mit dem kalkhaltigen Material zu mischen wie auch dieses Gemisch dann dem Brennofen so zuzuführen, daß hier ein entsprechender Brennprozeß mit hohen Temperaturen durch­ geführt werden kann. Das den Brennofen dann verlassende Material wird anschließend so weit zerkleinert, daß es mehl­ artig ist und damit als Dichtmasse bzw. als Puzzolane vor­ teilhaft eingesetzt werden kann.

Um auch die zusätzlichen puzzolanischen und/oder kalkspenden­ den bzw. latenhydraulisch wirksamen Komponenten gleichmäßig und sicher einmischen zu können, sieht die Erfindung ergänzend vor, daß nach dem Brennofen eine Feinstzerkleinerungseinrichtung und ein Inten­ sivmischer modifiziert angeordnet ist, die vom Brennofen und zugleich von verschiedene Rückstände aufnehmenden Bunker zu beschicken sind. Je nach Endprodukt kann so das den Brenn­ ofen verlassende Material mit anderen Komponenten gemischt und zusammen wirksam zerkleinert bzw. in feinstteiligem Zustand hinzugemischt werden.

Weiter vorne ist bereits erwähnt worden, daß das Ver­ fahren im wesentlichen ohne Fremdenergie ablaufen kann. Anlagenmäßig wird dies erreicht, indem dem Brennofen ein Wärmeerzeuger zugeordnet ist, dessen Abgasleitung mit dem Abgaszug des Brennofens und dessen Feststoffaustrag mit einem Aschebunker gekoppelt sind. Dabei besteht die Möglich­ keit, auch diesem Wärmeerzeuger kalkhaltiges Material mit dem feinkörnigen Bergematerial zusammen zuzumischen, so daß auch hier die notwendige Umweltfreundlichkeit gewähr­ leistet ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Verfahren und eine Anlage vorgegeben sind, bei der Bergepuzzolane bzw. Berge-Puzzolane enthaltende Mischprodukte erzeugt werden können, die vorteilhaft in ihrer Wirksamkeit volumenbeständig sind, also während der Verfestigung und danach weder schrumpfen noch sich dehnen. Darüber hinaus sind diese Puzzolane überraschend physikalisch dauerhaft, also auch über geologische Zeiträume hinweg beständig, im Gefüge völlig dicht, also wasser- und gasundurchlässig. Darüber hinaus sind die Puzzolane chemisch widerstandsfähig, insbesondere auch unter dem Einfluß aggressiver Medien. Aufgrund dieser besonderen Eigenschaften können ohne Probleme in diese Dichtmassen auch Schadstoffe eingebunden werden, wobei diese Schadstoffe aufgrund ihrer eigenen Eigenschaften sogar noch die puzzolanischen Wirkungen des Berge-Puzzolans unterstützen können. Verfahren und Brennanlage sind umwelt­ freundlich bzw. ermöglichen aufgrund der Einbindung von Schadstoffen eine deutliche Umweltentlastung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verfahrensschema der Brennanlage und

Fig. 2 einen Ausschnitt der Brennanlage mit Energieversorgung.

Das Verfahrensschema nach Fig. 1 zeigt eine Brennanlage (1), bei der das bereits vorbereitete, d. h. mehrstufig zer­ kleinerte und entsprechend < 2 mm klassierte Bergematerial in einem Bergebunker (2) vorgehalten wird. Dieses Berge­ materiale wird zunächst einem Klassiersieb (3) zugeführt, von wo der Unterlauf (5) entweder der Halde zugeführt wird oder aber, wie anhand der Fig. 2 erläutert ist, in einem Brennprozeß ausgewertet wird.

Der Überlauf (4) vom Klassiersieb (3) gelangt nach einer evtl. weiteren Feinzerkleinerung in einen Intensiv­ mischer (8), wo aus einem Kalkbunker (7) kalkhaltiges fein­ zerkleinertes Material zugeführt wird, das dann mit dem feinzerkleinerten Überlaufmaterial (4) gleichmäßig gemischt in den Brennofen (6) gelangt.

Der Brennofen (6) kann eine unterschiedliche Ausbildung aufweisen. Deshalb ist er in Fig. 1 und 2 nur schematisch wiedergegeben.

Das den Brennofen (6) verlassende gebrannte Berge-/Kalk­ material, in dem der Schwefel aus dem Bergematerial wirksam eingebunden ist, wird nach der Darstellung der Fig. 1 einer Feinstzerkleinerung (11) zugeführt und mit ebenfalls feinst­ zerkleinertem Material in chemisch abgestimmten Anteilen an kalkspendenden bzw. latenthydraulisch wirksamen Reaktions­ partnern intensiv vermischt, die aus einem Aschebunker (12), einem Rothaldenbunker (13) oder Mikrosilikatbunker (14) in jeweils chemisch abgestimmten Mengen-Anteilen abgezogen oder gemeinsam vermahlenwerden. Die Feinstmahlanlage und ggf. die Mischanlage (11) ist somit hinter dem Brennofen (6) angeordnet.

Der Überlauf (16) des Klassiersiebes (10) gelangt in eine Zerkleinerungseinrichtung (17), hier eine Prallmühle, um auf unter 2 mm zerkleinert zu werden. Der Unterlauf (18) und das entsprechende zerkleinerte Material laufen dann über ein weiteres Klassiersieb (19), um in Form des Über­ laufes (20) ein erstes Endprodukt (21), beispielsweise mit einer Kornfeinheit von 1 bis 1,5 mm zu erhalten. Der Unter­ lauf (22) wird einer weiteren Zerkleinerungseinrichtung (23), beispielsweise einer Kugelmühle oder einem Prallspalter zugeführt zu werden. Das diesen Prallspalter verlassende Material läuft über das Klassiersieb (24), um in das Endpro­ dukt (25) und Endprodukt (26) aufgeteilt zu werden. Das Endprodukt (26) hat beispielsweise eine Kornfeinheit von < 0,5 mm und das Endprodukt (25) eine Kornfeinheit von < 0,5 mm. Mit (50) ist eine Kompaktier- und Agglomerierereinrichtung z. B. Eine Pelletierung bezeichnet.

Fig. 2 soll die weiter vorne beschriebene Möglichkeit illustrieren, mit Hilfe des Unterlaufes (5) gemäß Fig. 1 die notwendige Energieversorgung zu erbringen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, am Heizmediumeintritt (28) aus dem Prozeß stammendes Heizmedium dem Brennofen (6) zuzu­ führen, um dann am Heizmediumaustritt (29) ein ohne weiteres dem Abgaszug (30) zuzuführendes Produkt vorzugeben, das nach Feststoff-Filterung der Flugasche in die Atmosphäre abgegeben werden kann. Mit (31) ist der Tempergutauslaß bezeichnet, von dem dieses Tempergut gemäß Fig. 1 der Feinst­ zerkleinerung/Intensivmischer (11) zugeführt wird.

Das notwendige Heizmedium (28) wird im Wärmeerzeuger (33) hergestellt, wobei die feine Komponente, die das Klassiersieb (3) durchlaufen hat, über den Feinstbergeein­ trag (34) in den Brennerteil (35) gelangt. Hier wird der Kohlenstoff ausgebrannt, so daß über den Feststoffaustrag (36) eine weitgehend kohlenstoffreie Komponente den Wärme­ erzeuger (33) verläßt, um später, wie bereits weiter vorne beschrieben, in den Herstellungsprozeß der Puzzolane wieder eingeführt zu werden. Die heißen Gase werden am Heizzug (37) so weit abgekühlt, daß sie am Feststoffaustrag (38) die Flugasche abladen, die dann über das Sammelband (39) abgezogen und ebenfalls dem Puzzolanherstellungsprozeß wieder zugeführt werden.

Das entsprechend abgekühlte Heizgas verläßt den Wärme­ erzeuger (33) über die Abgasleitung (40), um dann über den Abgaszug (30) bzw. den Schornstein in die Atmosphäre zu gelangen.

Das im Heizzug (37) aufgeheizte Heizmedium seinerseits wird über die Heizleitung (41) zum Brennofen (6) geleitet, um hier die Temperung der Bergematerialkomponente zu be­ wirken.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin­ dungswesentlich angesehen.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von Dichtmassen o. ä. hydraulisch wirksamen Bindemitteln sowie von gefügeporigen Agglomeraten aus tonig sili­ katischen Gesteinen, insbesondere aus Bergematerial, das bei der Gewin­ nung der Steinkohle, insbesondere aus der Karbonformation mit anfällt, wobei das Bergematerial zunächst zerkleinert, dann sortierend klassiert und schließlich bei über 750 bis 1100 K getempert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zuvor mehrstufig zerkleinerte Bergematerial in trockenem Zustand bei 2 mm klassiert, der Überlauf von 2 bis 10 mm bei über 1000 K mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 bis 100 K/min und Haltezeiten von 10 bis 120 min ge­ tempert wird, wobei dem Bergematerial vor der Temperung kalk­ haltiges Material in einer Menge zugemischt wird, daß sich unter Berücksichtigung des stöchiometrischen Verhältnisses von Schwefelgehalt in der tonig-silikatischen Gesteinskompo­ nente und der CaCO₃-haltigen Komponente ein Überschuß von CaO (Freikalk) von mindestens 1,5 M-% bestehen bleibt und daß das Tempergut dann auf 5000, vorzugsweise mehr als 7000 cm²/g (nach Blaine) gemahlen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bergematerial und das kalkhaltige Material mit einer Kornfeinheit von 2,0 mm bis wenigstens 40 um intensiv gemischt und dann gemeinsam getempert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterlauf des Bergematerials bei der Klassierung zur Erzeugung der für die Temperung benötigten Wärme gebrannt oder verbrannt und dann dem Tempergut vor der Mahlung wieder zugemischt wird oder daß zum Tempern fremde Energie teilweise oder gänzlich zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kalkhaltige Komponente auf das 0 bis 30% Feuchte aufweisende Bergematerial aufgepudert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bergematerial mit kalkhaltigem und nicht kalkhaltigem Ma­ terial, welche beide auch Schadstoffe beinhalten können, kompaktiert, agglomeriert und umgranuliert oder auch körnig der Temperung zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Temperung bei 700 bis 1600 K, einer Aufheizgeschwin­ digkeit von 20 bis 70 K/min. und einer Haltezeit von 20 bis 60 min. vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kalkhaltige Material in einer Menge von 10 bis 90 M-% zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tempergut Mineralisatoren wie CaF₂, CaCl₂, Na₂, SiF₆, K₂O, Na₂O und Na₂CO₃ zugemischt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung bei einem niedrigen CO₂-Partialdruck durch­ geführt wird, wobei vorzugsweise mit überhöhtem Luftüberschuß bei gleichzeitigem Wärmeaustausch der heißen Abgase gefahren wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße vor der Temperung im Bereich zwischen feinstem Mahlgut und natürlichem oder künstlich gebildeten grün standsfesten Kornpartikeln bis zu ca. 40 mm im Durchmesser gehalten wird.

11 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in diskontinuierlich arbeitenden Brennaggre­ gaten oder im kontinuierlichen Verfahren betrieben wird, wie in Wirbelschichtfeuerungen, dem Schwebegasverfahren oder auf einem Sinterband.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tempergut nach der Abkühlung gemeinsam mit chemisch abgestimmten Anteilen an kalkspendenden puzzolanisch und/oder latenthydraulisch wirksamen Komponenten nach Maßgabe programm­ gemäßer Rezepturen feinstzerkleinert und intensiv vermischt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tempergut Halden-Selbstbrand-Bergematerial, grüne Berge, Rückstände aus der chemischen Industrie und Kalkindu­ strie, kalkhaltige und/oder latenthydraulische Rückstände aus Eisenhütten-, Metallhütten- und Stahlwerksprozessen, puzzolanische silikatische Schleifsande aus der Herstellung technischen Gläsern und silikatische Rückstände aus der Glasfaser­ herstellung (Mikrosilikate), kalkhaltige oder nichtkalkhaltige Aschen und Flugaschen, Wirbelschichtaschen aus der Verbrennung von Stein- und Braunkohle, Müll- und Klärschlamm nach der Abkühlung zugemischt und dann gemahlen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten, vorzugsweise auch schadstoffhaltige Stoffe, in feinstvermahlenem Zustand nach der Mahlung des Teppergutes zugemischt, kompaktiert, agglomeriert und umgranuliert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halden-Selbstbrand-Bergematerial intensiv auf 5000, vorzugsweise mehr als 7000 cm²/g gemahlen und gemischt und dann dem Tempergut zugegeben oder daß dem Haldenmaterial Tempergut in geringen die hydraulische Wirkung regelnden Mengen zugemischt wird.

16. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, einem oder mehreren der nachfolgende Ansprüche, mit einer Zerkleinerungseinrichtung mit Klassiersieben und einem Brennofen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennofen (6) ein Klassiersieb (3) und ein zugleich auch über einen Kalkbunker (7) zu beschickender Intensiv­ mischer (8) vorgeordnet ist und daß eine Feinstzerkleinerungs­ einrichtung vorzugsweise ein Prallspalter mit kombiniertem Intensivmischer (11) sowie weitere Klassier- und Zerkleine­ rungseinrichtungen (17, 23) nachgeordnet sind.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennofen (6) eine Feinmahleinrichtung (17, 23) und ein Mischer oder Intensivmischer (11) nachgeordnet sind, die der vom Brennofen und zugleich von verschiedene Rückstände aufnehmenden Bunkern (12, 13, 14) zu beschicken sind.

18. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennofen (6) ein Wärmeerzeuger (33) zugeordnet ist, dessen Abgasleitung (40) mit dem Abgaszug (30) des Brennofens und dessen Feststoffaustrag (36, 38) mit einem Aschebunker (12, 13, 14) gekoppelt sind.