Schlussbericht. Engineering Service Center und Handel GmbH

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1 Engineering Service Center und Handel GmbH Schlussbericht Thema: Aufbaukörnungen Steigerung der Ressourceneffizienz im Bauwesen durch die Entwicklung innovativer Technologien für die Herstellung hochwertiger Aufbaukörnungen aus sekundären Rohstoffen auf der Basis von heterogenen Bauund Abbruchabfällen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung Förderkennzeichen: 033R015K Laufzeit : bis Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH Projektträger Jülich Bearbeiter: Dipl.-Ing. Frank Splittgerber, Dipl.-Chem. Barbara Schwieger gefördert vom Unterwellenborn, 26. Oktober 2012 F. Splittgerber Projektleiter Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei Autor

2 1 Aufgabenstellung Das Ziel des Verbundprojektes, an dem 13 Partner aus unterschiedlichen Branchen mitarbeiteten, war die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem hochwertige Recyclingprodukte aus heterogenen, feinkörnigen mineralischen Bauabfällen hergestellt werden können. Das zu erzeugende Produkt, eine Aufbaukörnung mit definierten, durch Rohstoff- und Prozessparameter einstellbaren Eigenschaften, sollte als leichte Gesteinskörnung in Beton und Mörtel, als Schüttung, aber auch über den Bausektor hinaus, einsetzbar sein. Für die Herstellung der Leichtgranulate wurden eine thermische und eine hydrothermale Variante untersucht. Die Aufgaben der E.S.C.H. GmbH im Rahmen des Projekts bestanden in der Entwicklung und Erprobung eines technologischen Regimes für die Herstellung von Granulaten nach der thermischen Variante einschließlich einer ökonomischen Bewertung. 2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde Für die Granulatherstellung standen diverse (Granulier-)Mischer und ein Granulierteller sowie eine Matrizenpresse zur Verfügung. Für die thermischen Untersuchungen konnten Muffelöfen sowie ein Drehrohrofen genutzt werden. Damit waren Untersuchungen im Labormaßstab möglich, aber auch die Herstellung größerer Probemengen für diverse Werkstoffuntersuchungen bei den Projektpartnern und die Gewinnung technologischer Daten konnten damit realisiert werden. Das optimale Temperaturregime für den thermischen Prozess wurde im Wesentlichen an Hand der Porenstruktur, für deren Beurteilung ein Mikroskop eingesetzt wurde, ermittelt. 3 Planung und Ablauf des Vorhabens Die Projektvorbereitung erfolgte durch die Bauhaus-Universität Weimar durch die Professur Aufbereitung von Baustoffen und Wiederverwertung. In der Verantwortlichkeit der E.S.C.H. GmbH lagen die Arbeiten zur Erzeugung von Aufbaukörnungen durch eine thermische Behandlung, die in nachfolgend aufgeführten Arbeitspaketen festgelegt waren: AP 7 AP 9 Stabilisierung der Grüngranulate mit verschiedenen Methoden Entwicklung der Gesamttechnologie und Erprobung der Möglichkeiten zur Herstellung maßgeschneiderter Produkte im Labormaßstab Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 1/31

3 AP 11 Halbtechnische Herstellung von Aufbaukörnungen AP 15 Technische Herstellung von Aufbaukörnungen AP 18 Ökonomische und ökologische Bewertung und Übertragbarkeit auf Brech- und Überschusssande Die Arbeiten umfassten folgende Teilaufgaben: Voruntersuchungen zu den thermischen Eigenschaften (Erweichungsverhalten, Blähverhalten) der übergebenen Materialmischungen aus Baustoffabfällen Laborversuche zum Granulieren im Granuliermischer Granulierversuche auf dem Teller Herstellung von Pellets auf einer Matrizenpresse Laborversuche zur Bestimmung der optimalen thermischen Bedingungen für den Blähprozess Herstellung von porösen Granulaten im Drehrohr aus Press- und Aufbaugranulaten aus Materialmischungen mit unterschiedlichen Gehalten an Blähmitteln Erarbeitung eines technologischen Regimes zur Herstellung von Leichtgranulaten und eine Wirtschaftliche Bewertung der Technologie. Für die Bereitstellung des für diese Arbeiten benötigten Ausgangsmaterials war die Bauhaus-Universität verantwortlich. In Absprache mit den Partnern aus der Recyclingbranche wurden repräsentative Probengemische entnommen, aufbereitet und charakterisiert. Das bei den Versuchen hergestellte Probenmaterial wurde der Bauhaus-Universität zur Bestimmung der Werkstoffkennwerte bzw. zur weiteren Nutzung, z.b. für die Durchführung halbtechnischer Versuche, übergeben. In regelmäßigen Abständen wurden Workshops durchgeführt, in denen die erzielten Ergebnisse der einzelnen Partner vorgestellt und diskutiert wurden und über die weitere Verfahrensweise beraten wurde. Die Arbeiten in der ESCH GmbH wurden entsprechend dem vorgegebenen Arbeitsplan durchgeführt. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 2/31

4 4 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde Obwohl die thermische Herstellung von Leichtzuschlägen aus natürlichen Rohstoffen seit Jahren praktiziert wird, wird der Bildungsprozess immer noch nicht vollständig verstanden. Die verfügbaren Informationen über die Anforderungen an die Rohmaterialien, über die Entwicklung von Rezepturen und über die Kinetik des Blähvorgangs beziehen sich auf spezielle Rohstoffe und Brennbedingungen und können nicht verallgemeinert werden. Die meisten Literaturangaben, welche sich mit dieser Thematik beschäftigen, reflektieren den Stand des Wissens der Zeit zwischen 1950 und 1980 [5-25]. Neuere Entwicklungen, insbesondere zum Einsatz von Abfällen als Rohmaterial, basieren auf trial-and-error -Experimenten, wie beispielsweise die Untersuchungen von KRAUS [1] zur Herstellung von Leichtzuschlägen aus Klärschlämmen. Die grundsätzliche Voraussetzung für den Blähprozess mineralischer Rohstoffe ist die Bildung von Schmelzphasen in einem Temperaturbereich, in welchem parallel dazu Gasbildungsreaktionen stattfinden. Bei einem gegebenen Rohstoff kann diese Voraussetzung insbesondere über die Aufbereitungstechnik geschaffen werden. Die bisher vorliegenden Vorstellungen zum Blähverhalten erlauben keine sichere Vorhersage der Eigenschaften der erzeugten Leichtzuschläge in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Ausgangsmaterials und den Herstellungsbedingungen. Somit ist auch keine gezielte Auswahl geeigneter Primär- oder Sekundärrohstoffe möglich. Des Weiteren bestehen zu den Einflüssen der stofflichen Merkmale des verwendeten Rohstoffs obwohl überwiegend nur Tone betrachtet werden in der Literatur unterschiedliche Meinungen. Chemische Zusammensetzung des Matrixmaterials Das Matrixmaterial sollte innerhalb des markierten Bereichs des in Abbildung 1 dargestellten ternären Systems SiO 2 - Al 2 O 3 - Flussmittel (Na 2 O, K 2 0, CaO, MgO, Fe 2 O 3 ) liegen. Der angegebene, auf Quellen von 1951 (RILEY [3]) und 1953 (WILSON [4]) zurückgehende Bereich wird durch neuere Untersuchungen bestätigt [2]. Wie KRAUS [1] zeigen konnte, sind allerdings auch Mischungen blähfähig, die außerhalb dieses Bereichs liegen. In Abbildung 1 sind als Beispiele einige der Materialien, die hier behandelt werden sollen, eingetragen. Danach liegen Ziegel- und Mauerwerkbruch in dem Feld der blähfähigen Mischungen. Reiner Porenbeton und die Sandfraktion von aufbereitetem Altbeton dagegen nicht. Nur wenn sie im Gemisch mit Mauerwerkbruch vorliegen, kann eine blähfähige Mischung erreicht werden. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 3/31

5 Ziegelbruch SiO 2 Bereich für blähfähige Ton- Mauerwerkbruch Porenbeton Beton rohstoffe nach RILEY Glas FM [%] SiO Al 2 O 3 30 FM Al 2 O 3 Abbildung 1: Ternäres System SiO 2 Al 2 O 3 Flussmittel (FM) Mineralogische Zusammensetzung des Matrixmaterials Es bestehen unterschiedliche Meinungen, die von sehr wichtig, Gehalt an Illit und Glimmer > Gehalt an Kaolinit [2] bis zu von sekundärer Bedeutung [4] reichen. Art und Gehalt von Blähmitteln Auch zu diesem Punkt werden in der Literatur unterschiedliche Angaben gemacht. Als Ursache für das Aufblähen werden die Verbrennung organischer Bestandteile ebenso wie die Zersetzung von Karbonaten oder Reaktionen anderer anorganischer Komponenten genannt. Die meisten der hier aufgeführten Untersuchungen beziehen sich auf natürliche Rohstoffe, die die blähfähigen Bestandteile bereits enthalten. Eine Einflussnahme auf die Porosität und die Porengröße und -verteilung durch die Zugabe von Blähmitteln ist nur bei den Granulaten aus Altglas untersucht worden [18]. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 4/31

6 Temperaturbereich der Schmelzphasenbildung versus Temperaturbereich der Gasfreisetzung Hier wird übereinstimmend betont, dass es unbedingt erforderlich ist, dass sich diese Temperaturbereiche überlappen. Dieser Überlappungsbereich sollte breit genug sein, um eine stabile Herstellung unter technischen Bedingungen zu ermöglichen. Auf der Basis dieser komprimierten Literaturübersicht können keine klaren Schlussfolgerungen gezogen werden. So kann der angegebene Bereich für die chemische Zusammensetzung des Matrixmaterials als Orientierung dienen, sollte aber auf seine Gültigkeit für andere Ausgangsstoffe überprüft werden. Die gesamte Kette der Grüngranulatherstellung ist bisher nicht systematisch untersucht worden. Einflüsse wie die Art, die Menge und insbesondere die Partikelgröße (Mittelwert und Verteilung) des Blähmittels waren kaum Gegenstand von Untersuchungen, weil hauptsächlich natürliche, von vorn herein blähmittelhaltige Rohstoffe untersucht wurden. Zu den hydrothermal oder mit Bindemitteln stabilisierten Aufbaukörnungen gibt bisher keine Literaturangaben. Hier ist zu beachten, dass die Qualität der Grüngranulate einen deutlich stärkeren Einfluss auf die Qualität der Produkte haben wird, weil der Stabilisierungsprozess keine so tiefgreifenden Stoffwandelprozesse beinhaltet. Eventuell muss hier bereits in den Ausgangsgranulaten eine bestimmte Porosität erreicht werden, beispielsweise durch die gezielte Einstellung der Partikelgrößenverteilungen in den gemahlenen Ausgangsmaterialien. Ausgehend von der Tatsache, dass die Herstellung von Aufbaukörnungen bisher nur punktuell untersucht wurde und keine Modelle vorliegen, die auf den hier interessierenden Fall übertragen werden können, besteht die wissenschaftliche Zielstellung darin, dieses Defizit abzubauen. 5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Bei den labortechnischen Untersuchungen sowie den Versuchen zur Herstellung von Grüngranulaten und thermisch behandelten Granulaten im labor- und kleintechnischen Maßstab war die Zusammenarbeit im Wesentlichen auf die Bauhaus-Universität beschränkt. Bei der Herstellung der Grüngranulate mittels Granulierung auf dem Teller, wo Laboruntersuchungen an der Georg-Simon-Ohm Hochschule in Nürnberg durchgeführt wurden und kleintechnische Untersuchungen bei der ESCH GmbH, wurde der Versuchsaufbau abgestimmt und die Ergebnisse in einer gemeinsamen Veröffentlichung dargestellt. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 5/31

7 Im Rahmen der Erarbeitung des technologischen Regimes und der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Verfahrens wurden Angebote von Produzenten der benötigten Aggregate, Roh- und Hilfsstoffe eingeholt. Aktuelle Informationen zum Stand der Technik wurden im Wesentlichen durch Recherchen in den Datenbanken des WTI Frankfurt eingeholt, die in der Bibliothek der TU-Ilmenau zugänglich waren. 6 Darstellung der Verwendung der Zuwendung und des erzielten Ergebnisses im Vergleich mit den vorgegebenen Zielen 6.1 Zielstellung für die E.S.C.H. GmbH Für die E.S.C.H. GmbH bestand das Ziel des Projektes darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Porosität durch einen thermischen Blähprozess zu entwickeln. Dazu sollten mehrere für die Herstellung des Rohgranulats und den thermischen Blähprozess einsetzbare technologische Varianten im labor- und kleintechnischen Maßstab erprobt und bezüglich ihrer Eignung bewertet werden. Die technologischen Bedingungen für die Herstellung eines qualitativ hochwertigen Leichtgranulates (geringe Dichte bei ausreichender Festigkeit) sollten ermittelt werden. Für einen auf der Basis der Untersuchungsergebnisse festgelegten Verfahrensablauf sollten weiterhin die Kosten für die Herstellung des Leichtgranulates abgeschätzt und damit die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens bewertet werden. 6.2 Voruntersuchungen Korngrößenverteilung der Rohstoffe Für die Bestimmung der Korngrößenverteilung wurde eine Laborsiebmaschine mit den entsprechenden Prüfsieben eingesetzt. Es wurde die in Abbildung 2 dargestellte Verteilung ermittelt. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 6/31

8 Durchgang in % 50% 40% 30% 20% 10% Kornverteilung Mauerwerksbruch MW 0 MW 1 0% Korngröße in µm Abbildung 2: Korngrößenverteilung der Rohstoffe Erweichungsverhalten Mittels Heiztischmikroskop kann das Erweichungs- und Schmelzverhalten von Materialien mit einem geringen Rohstoffeinsatz bestimmt werden. Der Temperaturbereich, in dem Blähversuche durchgeführt werden müssen, kann so bereits eingegrenzt werden. Für die Untersuchung wurde aus dem von der Bauhausuniversität gelieferten Material (Mischung 2) eine repräsentative Probe entnommen und zu einem zylindrischen Körper von 2 mm Durchmesser verpresst. Dieser Pressling wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 K/min aufgeheizt und dabei die Veränderungen des Gefüges unter dem Mikroskop beobachtet. Während des Aufheizprozesses traten bis zu einer Temperatur von 1100 C keine Veränderungen an der Probe auf. Ab 1120 C bildeten sich B ereiche, in denen keine Korngrenzen mehr zu erkennen waren und bereits kleine Körner miteinander versinterten. Ab 1150 C waren geringe Anteile an Schmelzphasen erkennbar. Ab 1200 C war die Viskosität der Schmelzphasen bereits so gering, dass Blasen in ihnen aufsteigen konnten. Im Ergebnis der Messungen konnte der Temperaturbereich, für die Blähversuche auf C eingegrenzt werden. Unterhalb dieses Tempera turbereichs liegt noch keine flüssige bzw. viskose Phase vor und oberhalb liegt dünnflüssige Schmelzphase bereits in solcher Menge vor, dass ein steuerbarer Blähprozess nicht mehr möglich ist. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 7/31

9 Abbildung 3: Pressling nach Aufheizen auf 1200 C Abbildung 4: Bruchstück nach Aufheizen auf 1200 C Die Abbildungen 3 und 4 zeigen einen Probekörper und mehrere Bruchstücke dieses Probekörpers nach dem Erhitzen auf 1200 C. Während der P robekörper ausschließlich im Bereich der Auflagefläche Schmelzphasen aufwies, waren einige Bruchstücke bereits vollständig geschmolzen. Die Blasen in den Schmelzen waren auch im abgekühlten Zustand noch gut zu erkennen Blähversuche in der Muffel Als Ausgangsmaterial für die Temperversuche dienten Granulate aus der Mischprobe MW 0 mit Zusatz von 3 Ma.-% SiC als Blähmittel (mit den Partnern abgestimmte Standardrezeptur). Die Pulvermischung wurde unter Zusatz von Wasser im Eirich-Mischer gemischt und auf dem Pelletierteller granuliert. Die hergestellten Granulate mit einer Feuchte von 13 Ma.-% wurden mittels Siebung in die Kornklassen 0 2 mm, 2-4 mm und 4 8 mm aufgeteilt und anschließend bei 105 C im Trockenschrank getrocknet. Abbildung 5: Grüngranulat (Pelletierteller) Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 8/31

10 Abbildung 5 zeigt eine mikroskopische Aufnahme des hergestellten Grüngranulats der Körnung < 2 mm. Für die Herstellung mineralischer Leichtgranulate werden üblicherweise Drehrohröfen eingesetzt, die sich durch folgendes Temperaturregime auszeichnen: kurze Aufheizzeit auf Solltemperatur Verweilzeit auf Solltemperatur von wenigen Minuten schnelle Abkühlung Die thermische Behandlung der Granulate in der Muffel wurde so gewählt, dass die Unterschiede zum Regime im Drehrohrofen möglichst gering gehalten wurden. Dazu wurden zunächst mit Korundpulver gefüllte Keramiktiegel im Muffelofen auf Solltemperatur aufgeheizt. Nachdem die Gefäße die Solltemperatur erreicht hatten, wurden die Granulate auf das Korundpulver aufgelegt und nach Verweilzeiten von 3 15 Minuten wieder entnommen. Nach dem Abkühlen wurden von jeder Charge einige Granalien entnommen und ihre Oberflächen- und Porenstruktur unter dem Mikroskop begutachtet und dokumentiert. Einige Beispiele sind in Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 9/31

11 Tabelle 1 dargestellt. Aus der Versuchsserie lassen sich folgende Aussagen ableiten: Mehle aus Mauerwerkbruch lassen sich zu blähfähigen Mischungen verarbeiten, wenn ein Blähmittel (in Form von SiC) zugesetzt wird. Durch Variation von Temperatur und Verweilzeit kann die Porenstruktur weitgehend an einen gewünschten Sollwert angepasst werden. Bereits geringe Änderungen von Temperatur oder Verweilzeit führen zu einer deutlichen Beeinflussung des Anteils der Schmelzphasen und damit des Blähverhaltens und der sich ausbildenden Porenstruktur. Für den Blähprozess ist ein Temperaturbereich zwischen 1150 C und 1170 C erforderlich. Unterhalb dieser Temperatur entsteht noch keine Porenstruktur, oberhalb von 1170 C ist die Verklebungsneigung der Granulate so hoch, dass sie technologisch kaum noch beherrscht werden kann. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 10/31

12 Tabelle 1: Ergebnisse der Blähversuche in der Muffel Probe Temp. in C t in min Bild Oberfläche Bild Querschnitt MW 0 Teller MW 0 Mischer MW 0 Teller MW 0 Teller Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 11/31

13 Probe Temp. in C t in min Bild Oberfläche Bild Querschnitt MW 0 Mischer MW 0 Mischer Untersuchung der technologischen Schritte, Erprobung und Bewertung unterschiedlicher Aggregate und technologischer Bedingungen Labortechnische Untersuchungen des Bindemittelzusatzes Für das Untersuchungsprogramm wurden auf einer Prüfpresse Probekörper unterschiedlicher Materialmischungen aus Mauerwerksbruch der Probe MW 1-B, Ton und Blähmittel hergestellt. Die Fertigung erfolgte, indem die Mischungen mit einem Wassergehalt von ca. 12% mit einer Kraft von 50 kn zu zylindrischen Prüfkörpern von 40 mm Durchmesser verpresst und anschließend bei einer Temperatur von 40 C getr ocknet wurden. Folgende Mischungen wurden untersucht: Mischung 1: Mischung 2: Mischung 3: Mischung 4: Mischung 5: Pulver ohne Zusätze Pulver + 5 % Haselbacher Ton + 3 % SiC Pulver + 10 % Haselbacher Ton + 3 % SiC Pulver + 1 % SiC Pulver + 3 % SiC Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 12/31

14 Messungen der Festigkeit von Prüfkörpern mit und ohne Tonzusatz erbrachten, dass die Zugabe von Ton sowohl festigkeitssteigernd wirkt als auch den Dehnungsverlauf beeinflusst, wie Abbildung 6 zeigt. Kraft in kn Festigkeit von Presslingen M i_5_1 14 M i_5_2 12 M i_5_3 10 M i_5_4 8 M i_5_5 6 M i_3_1 4 M i_3_3 2 M i_3_ Stauchung in % Abbildung 6: Festigkeitsmessungen an Presslingen mit und ohne Tonzusatz Ob sich der Zusatz von Ton als Bindemittel auch positiv auf das Granulierverhalten auswirkt, und damit eine deutliche Steigerung des Durchsatzes bei der Tellergranulierung erreicht werden kann, sollte in Laborversuchen überprüft werden. Die Versuchsreihe wurde gleichzeitig genutzt, um den Einfluss des Blähmittels SiC und des Bindemittels Ton auf das Blähvermögen der Presslinge zu untersuchen. Dazu wurden die Probekörper aller Mischungen einer Temperaturbehandlung im Muffelofen im Temperaturbereich von 1150 C 1190 C unterzogen, wobei die Dau er der Temperaturbehandlung im Bereich von 5 min bis 40 min variiert wurde. Abbildung 7 zeigt am Beispiel einer Serie, die gleichen Temperbedingungen ausgesetzt war, den großen Einfluss, den der Gehalt des Blähmittels auf den Prozess ausübt. Während die Probe aus Mischung 1 ohne Zusatz von SiC keinerlei Blähvermögen aufweist, hat sich das Volumen der Probekörper mit Zusatz von 2 % und 3 % SiC erheblich vergrößert. Die Dotierung mit 1 % SiC ergibt ein vergleichsweise deutlich geringeres Porenvolumen. Vergleicht man die Mischungen mit und ohne Tonzusatz, scheint der Tonzusatz das Blähvermögen geringfügig zu verschlechtern. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 13/31

15 Abbildung 7: Blähversuche an Presslingen Die Unterschiede zu den Mischungen ohne Tonzusatz waren aber bei allen Temperaturbehandlungen selbst bei den großen Probekörpern so gering, dass sie bei den Granulaten kaum noch nachweisbar sein werden. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen rechtfertigen damit die Durchführung von Granulierversuchen mit Tonzusatz. Ob dieser aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll ist, hängt davon ab, ob eine wesentliche Steigerung des Durchsatzes und oder der Abriebfestigkeit zu erreichen ist Granulatherstellung (Herstellung von Aufbaukörnungen im Pilotmaßstab, thermische Variante) Tellergranulierung Für eine erste Versuchsetappe zur Herstellung von Tellergranulaten im Rahmen des Arbeitspaketes 9 wurden von der Bauhaus-Universität Weimar 176 kg Pulver der Probenbezeichnungen MW0 MW3 bereitgestellt. Das Material stammte aus Probenahmen von zwei Recyclingfirmen, wobei die Proben MW1-MW3 aus unterschiedlichen Fraktionen einer Probe hergestellt wurden. Da entsprechende Untersuchungen ergeben hatten, dass die für die nachfolgenden technologischen Schritte (Granulierung, thermischer Blähprozess) wichtigen Eigenschaften wie chemische und mineralogische Zusammensetzung, Korngrößenverteilung und Erweichungsverhalten bei den übergebenen Proben im wesentlichen übereinstimmten, wurden die vier Teilproben zu einer Probe vereinigt und verarbeitet. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 14/31

16 Es wurde ein Granulierteller mit den folgenden technischen Daten genutzt: Durchmesser: Höhe: 160 cm 35 cm max. Neigungswinkel: 45 Rotationsgeschwindigkeit: 4 13 U/min Entsprechend der Forderung, die Untersuchungen unter produktionsnahen Bedingungen durchzuführen, wurde der Teller mit Aggregaten für die kontinuierliche Zuführung von Rohstoff und Wasser ergänzt, so dass ein kontinuierlicher Betrieb mit Überlauf realisiert werden konnte. Das Pulvers wurde über einen Behälter mit Dosierschnecke zugegeben. Der Durchsatz des Rohmaterials konnte im Bereich von kg/h eingestellt werden. Für die Dosierung des Bindemittels (Wasser) wurde eine Zweistoffdüse der Firma Schlick eingesetzt. Nachdem Vorversuche auf dem Teller mit wenigen Kilogramm Pulver erfolgreich verlaufen waren, wurde die gesamte noch vorhandene Menge an Probenmaterial eingesetzt. Der Versuchsablauf umfasste folgende Schritte: Berechnung möglicher Durchsätze für Pulver (10 60 kg/h) und Wasser für die im Vorversuch ermittelte notwendige Feuchte von ca. 13 % für den Granulierprozess Ermittlung und Erprobung der für die berechneten Durchsätze notwendigen Einstellungen an der Dosierschnecke (Pulverzufuhr) und der Düse für die Wasserzufuhr Sichtung der Literatur zu erprobten Einstellungen des Granuliertellers für unterschiedliche Materialien Herstellung der Trockenmischung aus Pulver und 3 % SiC in einem Pflugschar - Chargenmischer Kontinuierliche Zuführung von Pulver (20 kg/h) mittels Dosierschnecke und von Wasser (2,7 3,5 l/h) regelmäßige Kontrolle der Feuchte des auf dem Teller befindlichen Materials Trocknen und Klassieren des Überlaufgranulats Die Abbildungen 8 und 9 zeigen den Versuchsaufbau für die Granulierung zum Zeitpunkt des Überlaufs der ersten Granulate. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 15/31

17 Abbildung 8: Vorratsgefäß mit Dosierschnecke für Pulverzufuhr Abbildung 9: Wasserzufuhr Unter den gegebenen Bedingungen wurde der größte Anteil des für die Granulierung zur Verfügung stehenden Pulvers dafür benötigt, den Teller zu füllen. Insgesamt wurden 13,7 kg Überlaufgranulat (bezogen auf Trockenmasse) gewonnen, die sich wie folgt auf die Korngrößenklassen aufteilen: Körnung 4 8 mm Körnung 2 4 mm Körnung < 2 mm Anteil in kg Anteil in % Anteil in kg Anteil in % Anteil in kg Anteil in % 2,2 15,8 11,3 82,3 0,3 1,9 Dabei enthielt die Körnung < 2 mm so gut wie keine Granulate, sondern bestand größtenteils aus Abrieb, der erst während des Siebprozesses entstanden war. Neben der Gewinnung von Granulat für die Weiterverarbeitung diente dieser erste Pilotversuch auch dazu, Erfahrungen zu sammeln, um die Bedingungen für die halbtechnische Granulatherstellung zu optimieren. Hierfür ergaben sich folgende Ansatzpunkte: Mit der eingesetzten Düse wurden zwar die eingestellten Wasserdurchsätze erreicht, ein Teil des fein versprühten Wassers (Tröpfchengröße ca. 30 µm) gelangte jedoch nicht auf den Teller, sondern verteilte sich im Raum, so dass die Pulverzufuhr in regelmäßigen Abständen gestoppt werden musste, um die für die Granulierung notwendige Feuchte einzuhalten. Für die Fortsetzung der Untersuchungen im Rahmen des Arbeitspakets 11 wurde eine Düse mit höherem Wasserdurchsatz und größerer Tröpfchengröße eingesetzt. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 16/31

18 Trotz des niedrigen Durchsatzes von ca. 20 kg/h Pulver und der langen Verweilzeit des Materials auf dem Teller wurden nur vergleichsweise geringe Korngrößen im Überlaufgranulat erreicht. Ein wesentliches Ziel der Grundlagenuntersuchungen zur Tellergranulierung beim Projektpartner Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg sollte deshalb darin bestehen, den Durchsatz für die Herstellung von Granulaten im Durchmesserbereich 2 4 mm wesentlich zu erhöhen. Ob durch die Zugabe eines mineralischen Bindemittels wie z. B. Ton eine Verbesserung der Festigkeit gepresster Pulver und darüber hinaus eine Erhöhung des Durchsatzes möglich ist, sollte Gegenstand der nachfolgenden Laboruntersuchungen sein. Gleichzeitig war zu untersuchen, ob die Zugabe eines Bindemittels das Blähvermögen der Pulvermischung beeinflusst. Pressgranulierung Mit der Pressgranulierung wurde eine weitere Variante zur Herstellung von Rohgranulaten für Blähversuche erprobt. Neben der Gewinnung technischer und technologischer Daten für den Vergleich mit den anderen Granulierungsverfahren im Rahmen der Erarbeitung eines Verfahrensschemas wurden die Granulate auch benötigt, um eventuell vorhandene verfahrensbedingte Unterschiede im Blähverhalten zu erkennen. Für die Versuche stand eine Labor-Matrizenpresse der Firma Kahl zur Verfügung. Eingesetzt wurden Matrizen mit 4 mm und 6 mm Lochdurchmesser. Als Rohstoffe dienten die Mischung aus den Teilproben MW 0 MW 3, die schon für die Tellergranulierung verwendet wurde, und die Probe MW 1-B, die aus neu gewonnenen Baustoffabfällen hergestellt worden war. Beide Proben ließen sich mit Feuchten (Feuchte = Masse Wasser/Gesamtmasse der Mischung) zwischen 13 und 16 % zu stabilen Pellets verpressen, die im Blähverhalten keine Unterschiede gegenüber Tellergranulaten aufwiesen. Die zunächst zylindrischen Rohpellets nahmen während der thermischen Behandlung eine nahezu kugelförmige Gestalt an und unterschieden sich damit kaum von den Tellergranulaten. Wegen des höheren Durchsatzes der Pelletierung bei der Verarbeitung kleiner Mengen wurde festgelegt, in einem kleintechnischen Versuch auch Granulate dieser technologischen Variante in einem kleintechnischen Versuch im Drehrohr einzusetzen. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 17/31

19 Für die Erprobung bei der Firma IBUTEC sollte Pressgranulat in einer Menge von 200 kg (Trockenmaterial) hergestellt werden. Wegen der angestrebten Korngröße des geblähten Granulats im Bereich von 2 8 mm wurde auf Grüngranulat mit einem Durchmesser von 4 mm orientiert, so dass eine Matrize mit 4 mm Lochdurchmesser eingesetzt wurde. Dem Probematerial der Charge MW1_B wurden 3 Ma.-% Blähmittel in Form von SiC zugesetzt. Die Pellets wurden entsprechend dem Fassungsvermögen des vorhandenen Mischers in Chargen zu je 40 bzw. 50 kg, bezogen auf die Einwaage an Ziegelmehl, hergestellt. In einem Pflugscharmischer wurden Ziegelmehl und SiC zunächst 6 min trocken und anschließend unter portionsweisem Zusatz von Wasser weitere 6 min gemischt. Der Wasserzusatz wurde so bemessen, dass Feuchten zwischen 13 und 17 % erreicht wurden. Bei diesen Wassergehalten der Ausgangsmischung waren in Vorversuchen stabile Pressgranulate hergestellt worden. Das dem Mischer entnommene Material lag bereits in granulierter Form vor, wenn die Feuchten im Bereich um 16 Ma.-% lagen, wobei sowohl Größe der Granulate als auch der Anteil der Granulate am Gesamtmaterial Maximalwerte erreichten, wenn mit Feuchten zwischen 16 Ma.-% und 17 Ma.-% gearbeitet wurde. Allerdings waren die Granulate bei Feuchten oberhalb von 16 Ma.-% schon in starkem Maße miteinander verklebt. Die Granulatdurchmesser lagen bei diesen Feuchten im Bereich von ca. 1 5 mm. Die Mischungen wurden auf der schon in den Vorversuchen genutzten Labor-Matrizenpresse pelletiert. Die unter der Matrize befindlichen Abstreifer wurden auf ca. 4 mm Abstand von der Matrize eingestellt, um Pellets zu erhalten, bei denen Durchmesser und Länge ungefähr übereinstimmten, damit während des Blähprozesses möglichst runde Granulate entstehen konnten. Das Material wurde von Hand zugegeben. Optimale Ergebnisse konnten mit Ausgangsmaterialien erzielt werden, die Feuchten zwischen 15 und 16 Ma.-% aufwiesen. Hier wurden nach dem Absieben der Anteile < 2 mm Ausbeuten von über 90 Ma.-% erreicht. Wurde der Wasseranteil weiter erhöht, verringerte sich die Festigkeit der Pellets, so dass teilweise ein zweiter Pressdurchgang erforderlich wurde. Größere Probleme traten insbesondere bei Einsatz von Chargen auf, die mit Feuchten unterhalb von 14 Ma.-% verpresst wurden, da hier die Matrize zum Verstopfen neigte. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 18/31

20 Mit der Pelletierung war eine Verringerung des Wassergehaltes verbunden. In der Regel wiesen die Pellets eine um 1-1,5 Ma.-% geringere Feuchte auf als das Ausgangsmaterial. Nach dem Verpressen wurde der Anteil < 2 mm abgesiebt und der Presse erneut zugeführt. Die Pellets wurden anschließend bei 105 C im Trock enschrank getrocknet. Abbildungen 10 bis 12 zeigen die verwendeten Aggregate und das an die Bauhaus-Universität übergebene Rohgranulat. Abbildung 10: Pflugscharmischer Abbildung 11: Labor-Matrizenpresse Abbildung 12: Rohpellets Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 19/31

21 Insgesamt wurden 239,2 kg getrocknete Pellets für den kleintechnischen Drehrohrversuch bereitgestellt. Das von der Bauhaus-Universität Weimar gelieferte Ziegelmehl mit einem Korndurchmesser < 100 µm ließ sich bei optimaler Feuchte gut und mit hoher Ausbeute verpressen. Allerdings war die für das Verpressen optimale Feuchte kaum geringer als die Feuchte, die bereits im Mischer zur Bildung von Granulaten führte, so dass die wirtschaftlichen Aspekte (hohe Investitionskosten, hoher Verschleiß, höherer technologischer Aufwand bei der Presstechnologie) keinen Vorteil für diese Technologie erkennen lassen Thermische Behandlung im Drehrohr Im Vorfeld der Untersuchungen im Drehrohr war bestimmt worden, dass für die Herstellung eines Granulates mit der gewünschten Porenstruktur Temperaturen zwischen 1150 und 1170 C und Verweilzeiten von mehreren Minuten erfo rderlich sind. Um diese Bedingungen in dem Keramik-Drehrohr einstellen zu können, wurde das Temperaturprofil im Drehrohr bei unterschiedlicher Einstellung der drei Heizzonen des Ofens bestimmt. Temperaturverlauf im Drehrohr T in C Mitte_1230_1250 Mitte-alle Länge in cm Abbildung 13: Temperaturprofil des Drehrohrofens Abbildung 13 zeigt, dass die an den Heizzonen eingestellte Temperatur im Drehrohr um ca. 30 C niedriger ist und die Maximaltemperatur in de m 180 cm langen Rohr nur im mittleren Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 20/31

22 Bereich über eine Länge von ca. 40 cm erreicht wird. Die Einstellung höherer Temperaturen an den äußeren Heizelementen verändert das Temperaturprofil nur geringfügig. Die nachfolgenden Temperaturangaben beziehen sich generell auf die an den Heizzonen gemessene Temperatur. Für die thermische Behandlung im Drehrohr waren Rohgranulate mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt worden: Pellets mit 4 und 6 mm Durchmesser nach Standardrezeptur aus der Rohstoffprobe MW 1 B Pellets mit 4 mm Durchmesser und unterschiedlichen Gehalten an Blähmittel (1 Ma.-% SiC, 3 Ma.-% SiC und 5 Ma.-% SiC) aus der Rohstoffprobe MW 1B Pellets mit 4 mm Durchmesser aus der Rohstoffprobe MW 1B nach Standardrezeptur unter Zugabe von 10 Ma.-% Ton Tellergranulat aus der Rohstoffmischprobe MW 0 MW 3 nach Standardrezeptur Die Grüngranulate wurden bei 105 C getrocknet und mit Restfeuchten von max. 3 Ma.-% mittels Vibrationsrinne unter Zugabe von ca. 5 Ma.-% Korundmehl kontinuierlich in das Drehrohr gefördert (Abbildungen 14 und 15). Temperatur und Verweilzeit des Probematerials im Drehrohr wurden in geringen Grenzen variiert (Tabelle 3). Abbildung 14: Granulatzuführung Abbildung 15: Granulataustrag Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 21/31

23 Alle eingesetzten Proben bildeten bereits vor dem Eintritt in den Bereich der Maximaltemperatur viskose Phasen und wiesen eine entsprechend hohe Neigung zum Verkleben untereinander sowie an den Wänden des Drehrohrs auf. Eine technologische Beherrschung der Klebeneigung war erst möglich, als Korundmehl direkt in den Bereich des Drehrohrs dosiert wurde, in dem die Bildung der viskosen Phasen stattfindet. Eine Vermischung von Rohgranulat und Trennmittel bereits vor dem Eintritt in das Drehrohr hatte einen erheblich geringeren Effekt, da das Korn im kalten Zustand kaum von dem Mehl umhüllt wurde. Abbildung 16: Pellet 4 mm, 1 Ma.-% SiC, 1175 C Abbildung 17: Pellet 4 mm, 3 Ma.-% SiC, 1180 C Abbildung 18: Pellet 4 mm, 5 Ma.-% SiC, 1175 C Abbildung 19: Pellet 6 mm, 3 % SiC, 1175 C Abbildung 20: Pellet 6 mm, 3 % SiC, 1175 C Abbildung 21: Pellet 4 mm, 5 % SiC, 1175 C Nach der thermischen Behandlung wiesen alle Granulate eine deutlich sichtbare Porosität auf. Die Betrachtung der Porenstruktur unter dem Mikroskop erbrachte keine Unterschiede in der Porenstruktur, die sich eindeutig den unterschiedlichen Versuchsbedingungen und Roh- Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 22/31

24 stoffeigenschaften zuordnen ließen. Wahrscheinlich überdecken die Unterschiede in der Verweilzeit einzelner Granalien innerhalb einer Charge die relativ geringen Änderungen, die zwischen den unterschiedlichen Chargen bestehen. Die Abbildungen 22 bis 24 zeigen die Veränderung des äußeren Erscheinungsbilds der Pellets vor und nach dem Blähprozess und den Vergleich mit Tellergranulat. Abbildung 22: Pellets Rohmaterial Abbildung 23: Pellets gebläht Abbildung 24: Tellergranulat gebläht Ausgewählte technologische Daten der Versuchsreihen sind in den Tabellen 2 und 3 aufgeführt: Tabelle 2: Probenherstellung für Drehrohrversuche Probenbezeichnung Rezeptur Formgebung Feinanteil < 2 mm nach Siebung in % Mischung 1 MW1-B +1 % SiC 1, Mischung 2 MW1-B + 3 % SiC 1, Mischung 3 MW1-B + 5 % SiC 1 Mischung 4 MW1-B + 10 % Ton + 3 % SiC 1 Mischung 5 MW1-B + 3 % SiC 2 Mischung 6 MW0 - MW3 + 3 % SiC 1 Matrizenpresse, Pellets 4 mm Durchmesser, Länge ca. 4 mm Matrizenpresse, Pellets 4 mm Durchmesser, Länge ca. 4 mm Matrizenpresse, Pellets 4 mm Durchmesser, Länge ca. 4 mm Matrizenpresse, Pellets 4 mm Durchmesser, Länge ca. 4 mm Matrizenpresse, Pellets 6 mm Durchmesser, Länge ca. 6 mm Tellergranulat 2 4 mm Durchmesser 8,4 (mehrfacher Durchgang durch Matrize) 13,2 14,3 7,4 4,4 Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 23/31

25 Tabelle 3: Ergebnisse der thermischen Behandlung im Drehrohr Probenbezeichnung Temperatureinstellung am Drehrohr in C Verweilzeit in heißer Zone (40 cm) in min Schüttdichte in kg/l Mischung ,41 Mischung 2 Mischung , nach 1h , nach ½ h ,3 0, ,35 0,4 Mischung ,33 0,42 Mischung ca.7 n.b. Mischung ,35 0, Schlussfolgerungen aus dem Untersuchungsprogramm für die Erarbeitung eines Anlagenkonzepts zur Herstellung von Leichtgranulaten Anhand der Mischprobe MW0 MW3 und der Probe MW1 - B konnte nachgewiesen werden, dass aus Baustoffabfällen blähfähige Mischungen herstellbar sind. Dafür muss den fein gemahlenen Baustoffabfällen eine Substanz (Blähmittel) zugesetzt werden, die in dem Temperaturbereich, in dem die Grundsubstanz in den viskosen Zustand übergeht, Gas freisetzt. SiC-Abfälle in Anteilen von mindestens 1 Ma.-% erfüllten diese Forderung. Entsprechend zusammengesetzte Granulate, die einer thermischen Behandlung im Bereich von C über wenige Minuten ausgese tzt wurden, bildeten eine Porenstruktur aus, die denen handelsüblicher Leichtgranulate aus Blähton entsprach. Mit Leichtgranulaten, die Schüttdichten zwischen 0,3 und 0,4 kg/dm³ aufweisen, lassen sich unter den gegenwärtigen Bedingungen Erlöse von ca. 80 /t erzielen. Mit welcher Technologie die Grüngranulate hergestellt wurden, war für den Ablauf des Blähprozesses von untergeordneter Bedeutung. Tellergranulate, Granulate aus dem Granuliermischer und Pellets lieferten gleichermaßen Leichtgranulate, die sich in Schüttdichte und Porenstruktur nicht merklich unterschieden. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 24/31

26 Während bei der kleintechnischen Erprobung der Herstellung von Grüngranulaten mittels Granuliermischer (Bauhaus-Universität) und Granulierteller keine prinzipiellen technischen oder technologischen Probleme auftraten, wurden bei der Pelletierung einige Schwachstellen dieser Technologie beim Einsatz dieses mineralischen Ausgangsstoffs sichtbar. Häufig notwendige Unterbrechungen der Pelletierung durch Wärmeentwicklung an den Presswerkzeugen, Verstopfungen der Matrize und deutlich sichtbare Abnutzungserscheinungen an den Presswerkzeugen bereits nach kurzer Nutzungsdauer führten dazu, dass die Presstechnologie im Anlagenkonzept nicht berücksichtigt wurde. 6.5 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung liegt das in Anlage 1 dargestellte Anlagenkonzept zugrunde. Es umfasst die nachfolgend aufgeführten technologischen Schritte: Separierung von Ziegelbruch und Mauerwerkbruch von anderen Baustoffabfällen und Sammlung des Materials Grobzerkleinerung Eliminierung von Fremdstoffen (Metalle, Holz) Feinzerkleinerung auf Körnungen < 100 µm Dosierung des Blähmittels SiC und homogene Verteilung in der Matrix Granulatherstellung Granulattrocknung Thermische Behandlung im Drehrohrofen unter Zugabe eines Trennmittels Kühlen, Sieben, Konfektionieren Der Kostenkalkulation liegen folgende Annahmen und Festlegungen zu Grunde: Durchsatz von t Ausgangsmaterial pro Jahr Die Aufbereitung des Rohstoffes erfolgt im Zweischichtbetrieb. Granulierung, Trocknung und Brennprozess werden im durchgängigen Schichtbetrieb durchgeführt Die Abschätzung der Energiekosten erfolgte auf Basis der Energiezahlen für die Ziegelindustrie, die von der Energieagentur des Landes Nordrhein-Westfalen veröffentlicht wurden. ( Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 25/31

27 Die Kosten für die Aggregate wurden an Hand der Baugeräteliste (Zerkleinerungsaggregate) ermittelt, von den Produzenten erfragt oder abgeschätzt. Den kalkulierten Preisen für die Zusatzstoffe liegen Anfragen an die Produzenten zugrunde. Bei den Personalkosten wurden abhängig von der erforderlichen Qualifikation Stundensätze zwischen 40 und 90 angesetzt. Unter den aufgeführten Bedingungen wurden pro Tonne Leichtgranulat Produktionskosten von ca. 69 /t ermittelt, wobei Energie mit einem Anteil von ca. 37 %, Blähmittel SiC (2 %) mit einem Anteil von ca. 16 % und Personal mit einem Anteil von ca. 25 % die größten Kostenverursacher sind. Mit den Produktionskosten von ca. 69 /t können Erlöse von ca. 80 /t Leichtgranulat erzielt werden, wenn Schüttdichten von max. 0,4 g/cm 3 erzeugt werden, womit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegeben ist. In Bezug auf das derzeitige Verhältnis von Kosten und Erlösen gibt es zwischen den gegenwärtig produzierten Leichtgranulaten aus Blähton bzw. Blähschiefer und dem Granulat aus Recyclingmaterialien keine gravierenden Unterschiede. 7 Notwendigkeit und Angemessenheit der geleisteten Arbeit Bau- und Abbruchabfälle enthalten zwar keine Materialien, bei denen in Zukunft Knappheit zu befürchten ist, stellen aber aufgrund ihres jährlich steigenden Aufkommens bei gleichzeitig kontinuierlich schrumpfenden Einsatzgebieten ein erhebliches Problempotential dar. Von der Stoffgruppe Bauschutt mit einem Aufkommen von 52,1 Mio. t im Jahr 2002, die überwiegend Abbruchmassen aus dem Hochbau enthält und deren Verwertung Gegenstand des Projektes war, finden nur ca. ⅔ im Erd- und Landschaftsbau Verwendung, während ein steigender Anteil deponiert werden muss. Der damit einhergehende Flächenverbrauch könnte erheblich eingeschränkt werden, wenn Anteile dieser Stoffgruppe zu Produkten verarbeitet werden, die gegenwärtig noch aus mineralischen Rohstoffen hergestellt werden, für deren Gewinnung Aufschluss und Ausbeutung neuer Lagerstätten erforderlich sind. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 26/31

28 Selbst wenn man davon ausgeht, dass nur 1 % des Bauschutts ( t) für die Herstellung von Leichtgranulaten genutzt werden kann, wäre das Aufkommen groß genug, um den Betrieb mehrerer Anlagen mit einer Kapazität von t/a zu ermöglichen. Die Transportwege vom Recycler zum Produzenten der Leichtgranulate könnten damit in vertretbaren Grenzen gehalten werden. Der Flächenverbrauch wäre mit dieser Nutzung ausgewählter Stoffgruppen des Bauschutts nicht wesentlich zu beeinflussen, die bisher vorhandenen Steigerungsraten für nicht genutzt Fraktionen können jedoch begrenzt werden. Für die Herstellung von Leichtgranulaten aus ausgewählten Baustoffabfällen wurde von der ESCH GmbH auf Basis eigener Untersuchungsergebnisse sowie Arbeiten der Partner der Nachweis erbracht, dass das Verfahren auf Basis der thermischen Variante wirtschaftlich tragfähig ist. Damit können die Vorbereitungen für eine mittelfristige Realisierung einer Produktionslinie in Angriff genommen werden. Für die Recyclingbranche eröffnet sich damit die Möglichkeit, mit höherwertigen Produkten auf dem Markt präsent zu sein sowie höhere Erträge zu erwirtschaften. Die Projektpartner aus der Industrie können die gewonnenen Erkenntnisse für ihre Marktarbeit und die Gewinnung neuer Geschäftsfelder nutzen. 8 Voraussichtlicher Nutzen, Verwertbarkeit des Ergebnisses im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplans Die Zusammenarbeit am Projekt führte Partner aus unterschiedlichen Branchen von Wissenschaft und Wirtschaft mit ihren speziellen Kenntnissen zusammen, um eine technische Lösung dieses komplexen Problems zu erarbeiten und gleichzeitig Wege zu ihrer Realisierung aufzeigen. Dadurch wurden neue Partnerschaften begründet, die für eine Fortsetzung der Zusammenarbeit sowohl auf wissenschaftlichem als auch auf technischem Gebiet genutzt werden können. Die bei der Projektarbeit gewonnenen Erkenntnisse werden für die Marktarbeit des Unternehmens genutzt. Dazu dienen neben wissenschaftlichen Veröffentlichungen insbesondere persönliche Gespräche der Geschäftsführer mit Kunden und Geschäftspartnern, wobei die Zielstellung darin besteht, mittelfristig eine Anlage zur Herstellung von Leichtgranulaten aus Baustoffabfällen aufzubauen und dafür geeignete Partner zu gewinnen. Dabei sollte die verbleibende Zeit genutzt werden, größere Mengen an Leichtgranulaten zu produzieren und dieses Produkt auf dem Markt bekannt zu machen. Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 27/31

29 9 Während der Durchführung des Vorhabens dem ZE bekannt gewordene Fortschritte auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen Regelmäßige Recherchen ergaben bisher keine Hinweise darauf, dass an anderen Institutionen auf diesem Gebiet gearbeitet wird und Fortschritte erzielt worden sind. 10 Erfolgte oder geplante Veröffentlichungen des Ergebnisses gemeinsamer Artikel zur Granulatherstellung aus Baustoffabfällen in der Zeitschrift CIT 10/2012 gemeinsamer Vortrag auf der ACHEMA Prüfung zur Anmeldung von Schutzrechten Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 28/31

30 11 Literatur [1] Kraus, J.: Herstellung von Leichtzuschlagstoffen aus Klärschlamm. Universität Karlsruhe, Fak. f. Bauingenieur-, Geo- und Umweltwissenschaften, Diss [2] Lorenz, W.; Gwosdz, W.: Bewertungskriterien für Industrieminerale. Steine und Erden, Teil 1: Tone, Geologisches Jahrbuch Reihe H, Heft 2, Hannover 1997, ISSN [3] Riley, C.: Relation of Chemical Properties to the Bloating of Clays. Journal of the American Ceramic Society (1951), p.p [4] Wilson, H.: Lightweight Aggregates for the Construction Industry. Journal of the Canadian Ceramic Society 22 (1953), p.p [5] Ehlers, E.: The Mechanism of Lighweight Aggregate Formation. American Ceramic Society Bulletin 37 (1958), p.p [6] Schellmann, W.: Blähton Das Blähvermögen von Tonen und seine Ursachen. Sprechsaal 101 (1968), S [7] Rosenberger, H.: Chemische und mineralogische Zusammensetzung sowie Korngrößenaufbau von Blähtonen, Ztschr. f. angewandte Geologie, Bd. 15 (1969), S [8] Rüssemeyer, H.: Auswahl und Aufbereitung von Rohmaterial für die Blähtonherstellung, Aufbereitungstechnik (1969), Nr. 4, S [9] Diettrich, H: Beitrag zur Bestimmung der Bläheigenschaften keramischer Rohstoffe, Dissertation Clausthal [10] Lehmann, H., Diettrich, H.: Beitrag zur Bestimmung der Bläheigenschaften keramischer Rohstoffe, Tonindustriezeitung 95 (1971), Nr. 9, S Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 29/31

31 [11] Piltz, G.; Hesse, E.: Untersuchungen der Eignung von Steinkohlenwaschbergen zur Herstellung von Blähton, Ziegelindustrie (1973), Heft 9, S [12] Schmidt, H., Piltz, G.: Ermittlung der Blähbedingungen von Tongranulat und Hinweise zur Steuerung des Blähprozesses bei der Erzeugung von Blähton, Ziegelindustrie (1975), Heft 5, S [13] Schellmann, W.; Fastabend, H.: Laboratoriumsuntersuchungen zur Beurteilung von Blähtonen, Ziegelindustrie (1972), Heft 2, S [14] Schmidt, H.: Herstellung und Verwendung von Blähtongranulat im Spiegel der Literatur, Sprechsaal, 103. Jahrg., S [15] Schmidt, H.: Rohstoff-Untersuchungsverfahren in der Grobkeramik. XVIII: Untersuchung auf Eignung zur Blähtonherstellung. Sprechsaal 14. Jahrg. (1973), S [16] Knauf, A.: Beitrag zur Bestimmung der Blähfähigkeit und des Blähvorganges von Perliten, Diss. TZ Clausthal, [17] Kromer, H.; Porschigmann, W.: Blähton, Handbuch der Keramik (1977), S [18] Köse, S.: Untersuchungen zur Blähdynamik des Schaumglases, Dissertation ETH Zürich, [19] Hannig, H.; Wachtl, K.: Beitrag zur Ermittlung von Apparatekennlinien an Drehrohröfen für die Herstellung von Blähton. Dissertation an der Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar, [20] Schmidt, R.: Einschmelzverfahren zur Entsorgung von Klärschlamm. In: Thermische Klärschlammbehandlung Planung, Technologie und Erfahrungen. Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik Nr. 13, Universität-Gesamthochschule Kassel, 1984, S Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 30/31

32 [21] Lange, P.; Berger, I.: Schieferschaumglas - ein neuer Zuschlagstoff aus einheimischen Rohstoffen und Abprodukten, Silikattechnik Heft 1, [22] Mtschedlow-Petrossjan: Zur Frage der Blähfähigkeit glasartig erstarrter vulkanischer Gesteine, Silikattechnik 39 (1988) Heft 6. [23] Gumbmann, A. : Poröses mineralisches Leichtzuschlagstoffgranulat sowie Verfahren zu seiner Herstellung. DE C2, Patentschrift 1989: Anmelder: Gumbmann, A.; Erfinder Gumbmann, A./Mörtel, H. [24] Stangl, R: Die Blähfähigkeit von Tonen - Vergleichende Untersuchungen über Ursachen und Verbesserungsmöglichkeiten. Diplomarbeit, Technische Universität Graz, [25] Klipfel, A.; Founti, M.; Zähringer, K.; Martin, J.P.; and Petit, J.P.: NUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENTAL VALIDATION OF THE TURBULENT COM- BUSTION AND PERLITE EXPANSION PROCESSES IN AN INDUSTRIAL PER- LITE EXPANSION FURNACE. BRITE/EURAM 2-Projekt Optimization of perlite processing for utilization in new building materials Schlussbericht Aufbaukörnungen, Teilprojekt: Thermische Stabilisierung 31/31

33 Engineering Service Center und Handel GmbH RC-Sande Grobzerkeinerung Metallabscheidung Feinzerkeinerung Trennmittel Blähmittel Thermische Behandlung Trocknung Klassierung Granulierung Überkorn Kühlung Klassierung Konfektionierung Verpackung/ Versand Abtrennung/ Aufarbeitung Trennmittel Anhang 1: Verfahrensschema