Prüfbericht. Kieswerkstrasse Kiesort. Kieswaschschlamm gepresst. Probennahme 3. Februar Probeneingang 4. Februar 2016

Transkript

1 Prüfbericht Auftraggeber Kieswerk AG Kieswerkstrasse Kiesort Materialtyp Kieswaschschlamm gepresst Probennahme 3. Februar 2016 Probeneingang 4. Februar 2016 Interne Probe-Nr KWS-1 Analysedatum 10. Februar 2016 Analytik bei Fachstelle für Sekundärrohstoffe Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern Berichterstellung 18. Februar 2016 Inhalt/Analysen 1. Erste Interpretation der Daten 2. Probenbeschreibung 3. Wassergehalt 4. Chemische Zusammensetzung 5. Partikelgrössenverteilung 6. Mineralogische Zusammensetzung 7. Beschreibung der Analysemethoden NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 1/7

2 1. Erste Interpretation der Resultate Basierend auf den Ergebnissen der Analysen und den bestehenden Kenntnissen lassen sich die Verwertungsmöglichkeiten des untersuchten Kieswaschschlammes wie folgt abschätzen: Tabelle 1.1: Abschätzung der Eignung für verschiedene Verwertungsmöglichkeiten Produktgruppe Produkt Aufbereitung Mineralogie Chemie Anforderungen an: Feinheit Feuchte Organika* Agrarprodukt Rohmaterial (-zusatz) Baustoff unbehandelt Baustoff thermisch aktiviert Bodenverbesserer F S Futterzusätze F Tf Grobkeramik, Ziegel S Tf Klinkerproduktion Tf Geschäumte Leichtbaustoffe Tg Gläser, Mineralfasern Tk Dichtungsschichten D Füller Tg Strassenunterbau S Hinter- und Unterfüllungen F S Bindemittel, Klinkerersatz Tf, ca. 900 C Hydrothermal geh. Baustoffe Tf, >200 C Grün = Anforderungen erfüllt, gelb = teilweise erfüllt, rot = nicht erfüllt, bzw. sehr energieaufwändig. F = flüssig; D = dickflüssig; S = stichfest; Tf = trocken, fein; Tg = trocken, gemahlen; Tk = trocken, granuliert. *Nicht untersucht. Für Verwertungen ohne thermische Behandlung kann keine Aussage gemacht werden. Abbildung 1.1: Chemische Zusammensetzungen von Rohmaterialien sowie Klinker-, bzw. Ziegeleirohmaterial Mischungen. Der untersuchte Kieswaschschlamm (schwarzer Punkt) fällt in das Feld der Ziegelei-Rohmaterial-Mischungen (blaues Feld). NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 2/7

3 2. Probenbeschreibung Abbildung 2.1: Kieswaschschlamm im Lieferzustand Tabelle 2.1: Qualitative Probenbeschreibung Farbe Grössenverteilung Kornform Härte Menge an Grobanteil Beschreibung Grobanteil Bräunlich Ton/Silt Pulver, feucht gepresst Stichfest Kein Grobanteil Kein Grobanteil NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 3/7

4 3. Wassergehalt Tabelle 3.1: Einwaagen und Wassergehalt Einwaage g Endgewicht g Wassergehalt % 4. Chemische Zusammensetzung Tabelle 4.1: Hauptelemente als Oxide Al 2O 3 Aluminium-Oxid Gew.-% CaO Kalzium-Oxid Gew.-% Fe 2O 3 Eisen-Oxid 4.85 Gew.-% K 2O Kalium-Oxid 1.87 Gew.-% MgO Magnesium-Oxid 2.38 Gew.-% Na 2O Natrium-Oxid 0.73 Gew.-% P 2O 5 Phosphor-Oxid 0.17 Gew.-% SiO 2 Silizium-Oxid Gew.-% SO 3 Schwefel-Oxid 0.02 Gew.-% Glühverlust CO 2 und Wasser Gew.-% Tabelle 4.2: Spurenelemente Cl Chlor 64 ppm As Arsen < 10 ppm Ba Barium 312 ppm Co Kobalt 22 ppm Cr Chrom 13 ppm Cs Cäsium 53 ppm Cu Kupfer < 10 ppm Mn Mangan 512 ppm Ni Nickel < 10 ppm Pb Blei 25 ppm Sr Strontium 456 ppm Ti Titan 137 ppm V Vanadium 18 ppm W Wolfram 57 ppm Zn Zink 16 ppm Zr Zirkonium 143 ppm NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 4/7

5 5. Korngrössenverteilung Tabelle 5.1: Siebkurvenparameter Durchgang 399 µm 100 % Durchgang 16 µm 61.8 % Durchgang 317 µm 100 % Durchgang 13 µm 52.6 % Durchgang 283 µm 100 % Durchgang 10 µm 43.3 % Durchgang 224 µm 100 % Durchgang 8 µm 34.7 % Durchgang 178 µm 99.8 % Durchgang 6 µm 23.9 % Durchgang 142 µm 99.6 % Durchgang 5 µm 21.0 % Durchgang 112 µm 99.0 % Durchgang 4 µm 16.1 % Durchgang 89 µm 98.1 % Durchgang 3.2 µm 12.5 % Durchgang 63 µm 95.6 % Durchgang 2.5 µm 9.7 % Durchgang 56 µm 94.4 % Durchgang 2.0 µm 7.5 % Durchgang 45 µm 91.3 % Durchgang 1.4 µm 5.1 % Durchgang 36 µm 86.9 % Durchgang 1.0 µm 3.3 % Durchgang 32 µm 84.3 % Durchgang 0.7 µm 2.0 % Durchgang 25 µm 78.0 % Durchgang 0.5 µm 1.0 % Durchgang 20 µm 70.4 % Durchgang 0.3 µm 0.0 % Rückstand 89 µm 1.9 % Rückstand 32 µm 15.7 % Rückstand 63 µm 4.4 % Rückstand 16 µm 38.2 % Rückstand 45 µm 8.7 % Rückstand 2 µm 92.5 % Siebdurchgang (%) Korngrösse (µm) D µm D µm D µm D µm D µm Häufigkeit (%) Abbildung 4.1: Siebkurve NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 5/7

6 6. Mineralogische Zusammensetzung Tabelle 6.1: Mineralogische Zusammensetzung Ausgangsmaterial Hauptmineralogie 59 Gew.-% Tonmineralogie 41 Gew.-% Kalzit 22 Gew.-% Illit 24 Gew.-% Dolomit 5 Gew.-% Smektit 6 Gew.-% Kalifeldspat 3 Gew.-% Kaolinit 3 Gew.-% Plagioklas 4 Gew.-% Chlorit 8 Gew.-% Quarz 25 Gew.-% Abbildung 6.1: Pulver Röntgendiffraktogramm der Hauptmineralogie Abbildung 6.2: Pulver Röntgendiffraktogramm der Tonmineralogie NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 6/7

7 7. Beschreibung der Analysemethoden 1. Probencharakterisierung Die Probe wird direkt nach Eingang fotografiert und qualitativ beschrieben. 2. Wassergehalt Zur Bestimmung des Wassergehalts wird die Probe bei 50 C in einem Trockenschrank während mehreren Tagen bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Gepresste Kieswaschschlämme müssen dafür zuerst von Hand aufgelockert werden. Als Wassergehalt gilt die Differenz zwischen Einwaage und Endgewicht. 3. Chemische Zusammensetzung Die chemische Zusammensetzung wird mittels Röntgenfluoreszenz (XRF, X-ray fluorescence) bestimmt. Als Folge der Bestrahlung mit Röntgenstrahlung gibt jedes in der Probe vorhandene chemische Element eine charakteristische Energie ab, die gemessen wird. Mittels Referenzproben und -daten lassen sich Art und Menge der Elemente bestimmen. Probenaufbereitung: Die trockene Probe wird analysefein gemahlen. Das feine Pulver wird mit einem Bindemittel homogenisiert und in einer Hydraulikpresse zu einer Pille gepresst, die ins Gerät aufgegeben wird. Zusätzlich muss der Glühverlust der Probe bestimmt werden. Dafür wird ein Teil der Probe während 1.5 h bei 1050 C erhitzt. 4. Korngrössenverteilung Die Korngrössenverteilung wird mit einem Lasergranulometer bestimmt. Dabei werden die suspendierten Partikel mit Laserlicht bestrahlt. Aus der Ablenkung des Laserstrahls durch die Partikel (Mie-Streuung) kann die Partikelgrössenverteilung abgeleitet werden. Das Resultat besteht aus dem Durchschnitt dreier unabhängiger Messungen. Probenaufbereitung: Die trockene, pulverförmige Probe wird während 12 Stunden in einer Lösung suspendiert, die direkt in das Gerät aufgegeben wird. 5. Mineralogische Zusammensetzung der Probe Die mineralogische Zusammensetzung wird mittels Pulver-Röntgendiffraktion (XRD, X-ray diffraction) bestimmt. Dabei wird die Probe unter verschiedenen Einfallswinkeln mit Röntgenstrahlung bestrahlt. Unterschiedliche Mineralarten streuen die einfallende Röntgenstrahlung bei unterschiedlichen Winkeln und Intensitäten. Aus Referenzproben und -daten lassen sich Menge und Arten der in der Probe vorhandenen Minerale bestimmen. Haupt- und Tonminerale müssen an separaten Proben bestimmt werden. Probenaufbereitung: Hauptmineralogie: Die getrocknete Probe wird analysefein gemahlen und anschliessend mit einem Standard vermischt. Danach werden zwei Proben in speziellen Probenhaltern präpariert ("a"- und "b"-probe) und gemessen. Tonmineralogie: Die Probe wird in einer Mühle aufgelockert. Anschliessend werden unterschiedliche Korngrössenfraktionen der Probe während ca. 12 h abgetrennt. Von der Tonfraktion (< 2 µm) werden drei Proben präpariert: Probe "Air" wird luftgetrocknet, in der Probe "EG" werden quellfähige Tone aufgequellt, Probe "Heat" wird gebrannt. Anhand dieser drei Proben werden die Tonmineralien identifiziert und quantifiziert. NEROS Institut für Geologie Baltzerstrasse Bern 7/7