Bindemittel für Baustoffe, Herstellungsverfahren dafür und Anlage zur Ausführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für Baustoffe bestehend aus Zement und mineralischen Zu mahlstoffen, wobei die Zumahlstoffe Müllverbrennungsasche enthalten. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bindemittels sowie eine Anlage zur Ausführung dieses Herstellungsverfahrens.

Zement oder ein zementhaltiges Bindemittel ist ein hydraulisch erhärtender Baustoff, der aus einem feinteiligen Gemisch nichtmetallisch-anorganischer Bestandteile besteht. Zement kann durch gemeinsames Vermahlen eines bei der Sinterung in einem Drehrohrofen gebrannten Portlandzementklinkers mit anderen Haupt-und Nebenbestandteilen oder durch Mischen getrennt feingemahlener Haupt- und Nebenbestandteile sowie der Zugabe eines Erstarrungsreglers wie z.B. Gips und/oder Anhydrit hergestellt werden. Zement wird hauptsächlich als Bindemittel für Mörtel und Beton verwendet. Im frischen Zustand nach der Zugabe von Wasser erhärtet Zement sowohl an der Luft als auch unter Wasser. Im frischen Zustand existiert eine beliebige Formbarkeit des mit einer bestimmten Kornverteilung ausgelegten Gemisches mit Sand und gröberer Gesteinskörnung. Im erhärteten Zustand verbindet der Zementstein dieses Korngerüst. Die wesentlichen Eigenschaften von Zement wie zeitlicher Ablauf von Erstarrung und Erhärtung, Festigkeitseigenschaften sowie chemische und physikalische Widerstandsfähigkeit sind bekanntlich abhängig von der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung der Rohstoffe, der Aschen von eingesetzten Brennstoffen beim Sinterungsprozess im Drehrohrofen, dem Mengenanteil der zugemahlenen oder zugemischten Haupt- und Nebenbestandteile und der optimalen Abstimmung des eingesetzten Erstarrungsreglers wie Gips und/oder Anhydrit. Weiterhin maßgebend für die wichtigsten Eigenschaften des so hergestellten Zementes oder zementhaltigen Bindemittels ist die Mahlfeinheit und die Korngrößenverteilung seiner Hauptbestandteile. Die Mahlfeinheit kann gemäß DIN EN 196-6 durch die massebezogene Oberfläche nach Blaine anhand von Luftdurchlässigkeitsmessungen in cm ² /g beschrieben werden. Zemente mit einer Mahlfeinheit unter 2800 cm ² /g gelten als grob, solche mit mehr als 4000 cm ² /g als fein. Zemente mit einem Blainewert von 2800 - 4000 cm ² /g besitzen eine mittlere Feinheit, während sehr feine Zemente zwischen 5000 cm ² /g und 7000 cm ² /g liegen. Alle genormten Zementarten und deren Zusammensetzung sind nach DIN EN 197-1 aufgeführt. Die in der Zementindustrie am häufigsten eingesetzten Zementarten sind Portlandzement, Portlandhüttenzement und Hochofenzement. Portlandzement hat gemäß Norm die Kurzbezeichnung CEM I. Es ist bekannt bei Portlandzement einen Teil des Portlandzementklinkers durch Hüttensand zu ersetzen. Hüttensand entsteht bei der Produktion von Roheisen aus Gangart des Erzes, Koksasche und Zuschlägen als Nebenprodukt zunächst als Hochofenschlacke. Durch schnelle Kühlung der flüssigen Schlacke mit Wasser auf Temperaturen < 100 °C entsteht glasig erstarrter Hüttensand in Körnungen bis zu einigen mm. Hüttensand ist ein latenthydraulischer Stoff, der durch einen Anreger wie z.B. Ca(OH)2, CaSC> ₄ etc. in technisch nutzbarer Zeit wie Zement hydraulisch erhärtet.

Bei den herkömmlichen hüttensandhaltigen Zementen wird der Hüttensand üblicherweise auf Mahlfeinheiten von 3500 bis 4500 cm ² /g nach Blaine aufgemahlen. Allerdings sind auch höhere Mahlfeinheiten bis über 6000 cm ² /g aber auch Mahlfeinheiten von 1600 cm ² /g bis 2500 cm ² /g nach Blaine bekannt, wobei die gröbere Variante auch als Hüttensandgrieß bezeichnet wird. Ein derartiger hüttensandhaltiger Portlandzement wird auch als Portlandhüttenzement bezeichnet und hat gemäß Norm die Kurzbezeichnung CEM II. Bei einem Hüttensandanteil von 6 bis 20 % wird der Kurzbezeichnung ein A und bei einem Anteil von 21 bis 35 % der Buchstabe B hinzugefügt. Hochofenzemente können einen Hüttensandgehalt von 36 bis 95 % aufweisen und haben gemäß Norm die Kurzbezeichnung CEM III. Auch hier sind je nach Hüttensandanteil die Buchstaben A, B oder C hinzugefügt. Es ist ferner üblich einen Zement durch seine Festigkeitsklasse zu charakterisieren wie z.B. 32,5, 42,5 und 52,5. Besitzt ein Zement eine hohe Anfangsfestigkeit erhält er zusätzlich die Kurzbezeichnung R. Handelt es sich um eine normale Anfangsfestigkeit, erhält er zusätzlich die Kurzbezeichnung N.

Verfahrenstechnisch lassen sich Portlandhüttenzemente und Hochofenzemente grundsätzlich sowohl durch gemeinsames Vermahlen der Hauptkomponenten als auch durch Mischen getrennt aufgegebener feinteiliger Hauptkomponenten hersteilen.

Müllverbrennungsaschen (Schlacken) fallen neben Filterstäuben und Salzen bei der thermischen Verwertung von Abfällen aus Müllverbrennungsanlagen an. Sie werden nach der Verbrennung über einen Entschlacker, meist einen Nassentschlacker aus dem Feuerraum ausgetragen. Schlacken bestehen vor allem aus nicht brennbaren Mineralen, Metallen, Salzen, Sulfaten und einem geringen Anteil an Unverbranntem. Außerdem enthalten sie nicht unerhebliche Mengen an Schwermetallen und weitere Spurenelemente, die eine wirtschaftliche Verwertung ohne weitere Aufbereitung erschweren. Daher werden Schlacken bzw. Aschen für eine weitere Verwertung gewöhnlich weiter aufbereitet, wodurch FE- und NE-Metalle sowie Unverbranntes abgetrennt werden. Die mineralische Fraktion kann dabei durch Siebung, Windsichtung, Magnetabscheidung, Wirbelstromabscheidung, Brechen und Alterung nach trockener Aufbereitung oder durch eine nasse Aufbereitung durch hydraulische Abscheidung von Salzen und einer Sandabscheidung entsprechend behandelt werden.

Gemäß Entwurf einer Verordnung zur Einführung einer Ersatzbaustoffverordnung, zur Neufassung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung und zur Änderung der Deponieverordnung und der Gewerbeabfallverordnung vom 06.11 .2020 veröffentlicht vom Bundesminesterium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz § 2 Nr. 28 wird Hausmüllverbrennungsasche als „aufbereitete und gealterte Rost- und Kesselasche aus Anlagen zur Verbrennung von Haushaltsabfällen und ähnlichen gewerblichen und industriellen Abfällen sowie Abfällen aus privaten und öffentlichen Einrichtungen“ definiert. Entsprechend wird in der hier vorliegenden Anmeldung der Begriff Müllverbrennungsasche (abgekürzt: MVA) verwendet, häufig wird in anderen Quellen dafür synonym auch der Begriff Müllverbrennungsschlacke verwendet. Bei der Hausmüllverbrennungsasche (HMVA) bzw. synonym Hausmüllverbrennungsschlacke (HMVS) handelt es sich um aufbereitete Rostasche bzw. Rostabwurf, die bei der Verbrennung von Hausmüll/Siedlungsabfällen in Müllverbrennungsanlagen im Brennraum von Müllverbrennungsanlagen entsteht. Bei dieser thermischen Behandlung wird Energie gewonnen und die Hausmüllmenge um 75 % reduziert. Diese Müllverbrennungsasche oder Synonym-Schlacke ist ein pulvrigstückiges Material in den Abmessungen von 0 mm bis über 500 mm. Zu unterscheiden ist Müllverbrennungsasche bzw. -Schlacke von den ebenfalls in der Müllverbrennung an anderer stelle nämlich an den Rauchrohren und -filtern anfallenden Filterstäuben und Flugaschen. Beispielsweise fallen in Deutschland pro Jahr zwischen 5 und 6 Millionen Tonnen Hausmüllverbrennungsasche (Hausmüllverbrennungsschlacke) an. Aufbereitete Hausmüllverbrennungsasche gehört zu den Ersatzbaustoffen und unterliegt den entsprechenden bautechnischen und umweltrelevanten Regelwerken der entsprechenden Anwendungsgebiete.

Müllverbrennungsaschen sind u.a. aufgrund ihrer zahlreichen für die Zemente schädlichen Inhaltsstoffe heute noch keine zulässigen Haupt- und Nebenbestandteile in nach DIN EN 197-1 genormten Zementen, da sie beim Einsatz mit Zement in Betonen zu unerwünschten Reaktionen wie Rissbildungen, Abplatzungen, Auslaugung von Schwermetallen bei Zutritt von Atmosphärilien wie z.B. Wasser, salpetrigen Säuren, Ammoniak, Kohlendioxid etc. führen können. In zahlreichen Patenten und Offenlegungsschriften sind Verfahren zur Immobilisierung von Schadstoffen aus Schlacken, Aschen und Filterstäuben aus Müllverbrennungsanlagen oder aus anderen Industrieanlagen durch einen Einsatz von anorganischen hydraulisch wirksamen Bindemitteln auf zementhaltiger Basis aufgeführt.

Aus DE 36 41 786 A1 ist bekannt, dass durch Zugabe von anorganischen und/oder organischen Bindemitteln zu Schlacken und/oder Filterstäuben aus Müllverbrennungsaschen und gegebenenfalls unter Zugabe der zum Herbeiführen einer mörtelartigen Konsistenz erforderlichen Menge Wasser eine Mischung entsteht, die nach dem Trocknen eine steinharte Masse ergibt, deren Dichtigkeit je nach Verwendungszweck durch die Anteile der Mischungskomponenten steuerbar ist. Die Zumischungen eines hydraulischen Bindemittels zu den Schlacken liegen zwischen 5 - 35 %, die Schlackenanteile entsprechend zwischen 65 - 95 %. Die ausgehärtete Masse kann zu Haufwerk gebrochen und deponiert werden. Es kann aber auch als Blasversatz unter läge oder als frostsichere Füllung im Straßenbau verwendet werden. Es findet sich in der Offenlegungsschrift kein Hinweis auf eine feinteilige Aufbereitung der Müllverbrennungsasche.

DE 10 2004 051 673 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Deponiebinders zur Immobilisierung schwermetallhaltiger Abfälle auf einer Deponie, wobei als Deponiebinder vorrangig verschiedene Aschen, Reststoffe und schadstoffhaltige Abprodukte zum Einsatz kommen. Die Immobilisierung löslicher Schwermetallverbindungen aus Abfällen ist durch eine kontrollierte chemisch/adsorptive Bindung an bestimmte Mineralphasen wie z.B. Ettringit möglich und auslaugsicher durchzuführen. Als Reststoffe werden u.a. freikalkreiche Bestandteile aus der Zementindustrie, wie Bypass- oder Feinmehl verwendet. Der Deponiebinder kommt ohne eine reine Zementzugabe aus.

EP 0 934 906 B1 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Transportfähigkeit, Verarbeitbarkeit und Einbaufähigkeit eines Schlammes durch Veränderung seiner Konsistenz bei dem als Additiv eine kalkhaltige Kraftwerksfilterasche mit einem Anteil zwischen 2 und 7 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse des Schlammes hinzugefügt wird. Es wird allerdings keine Aussage zur hydraulischen Abbindung des Gemisches und einer dauerhaften Immobilisierung von Schadstoffen gemacht.

In DE 196 12 513 A1 wird ein Bindemittel zum Immobilisieren von Schadstoffen in und/oder zum Verfestigen von Böden, bodenähnlichen Gemischen, Schlämmen, Produktions- und sonstigen Reststoffen beschrieben, welches Hochofenmehl und Flugasche enthält. Das Hochofenmehl kann Material sein, das auch als Bestandteil von handelsüblichen Hochofenzementen eingesetzt wird. Bevorzugt handelt es sich um gemahlene Hochofenschlacke und/oder gemahlenen Hüttensand. Die Flugasche kann dabei aus Steinkohle- und/oder Braunkohlekraftwerken oder aus Wirbelschichtfeuerungen stammen. Das Bindemittel dient dabei zur Schadstoffeinbindung durch Erhärten der Prüfkörper. Erreichbare mechanische Festigkeiten sind vergleichbar mit Beton. Das Quellvermögen der eingesetzten Flugasche wird durch den Einsatz von Hochofenmehl aufgefangen. Es findet sich kein detaillierter Hinweis auf die Herstellung und notwendige Feinheit der Müllverbrennungsasche auf z.B. eine spezifisch vergleichbare Oberfläche bzw. Feinheit wie z.B. Hüttensandmehl oder Flugasche, um schädigende Reaktionen wie Quellen, Rissbildung in den Formkörpern im erhärteten Beton schon im Vorfeld durch schnellere Reaktionsabläufe im Frischbeton zu vermeiden. Die Ascheanteile in den Rezepturen liegen durchweg sehr hoch.

Weiter ist aus der DE 102017 114 831 A1 ein Verfahren zur Aufbereitung von Flugasche durch Mahlung von Flugasche mit einer trockenbetriebenen Rührwerkskugelmühle bekannt. Durch diese Mahlung wird die Flugasche mechanisch aktiviert, was zu einer verbesserten Flugaschequalität führt, die es erlaubt, Portlandpuzzolanzemente zu Bindemitteln zu machen, welche sogar Zementnormen einhalten können. Ferner ist darin eine Anlage zur Herstellung von Zement mit wenigstens einer aus einer ersten Mühle und einem ersten Sichter bestehenden ersten Mahlstufe zur Mahlung von Zementklinker beschrieben. Dabei wird die Flugasche auf eine Feinheit von wenigstens 5000 cm ² /g nach Blaine gemahlen.

In DE 41 01 347 C2 werden Aschen aus Müllverbrennungsanlagen zur Herstellung künstlicher Zuschlagstoffe für die Bauwirtschaft oder den Einsatz im untertägigen Berg- und Tunnelbau verwendet. Die Aschen enthalten Schwermetalle, Salze u.a. Die Aschen werden mit Zement oder anderen organischen Bindemitteln unter Wasserzugabe zu Agglomeraten gemischt und härten aus. 5 bis 90 Gew.-% Asche werden mit 10 bis 95 Gew.-% Bindemittel durch gemeinsames Vermahlen von Portlandzementklinker und Asche und anschließendem Mischen hergestellt. Es findet sich kein Hinweis auf die Körnung oder Feinheit der verwendeten Müllverbrennungsasche.

In DE 38 09 938 A1 werden Formkörper durch Verpressen eines wasserhaltigen Gemisches aus Flugasche und Zement hergestellt. Die Mischung enthält 30 bis 70 Gew.-% Flugasche, 20 bis 50 Gew.-% Zement und das 0,5 bis 1 ,5 fache des Gewichts des Zementes an Wasser. Dieses Gemisch kann noch Filterkuchen aus der Schlammentwässerung oder Schlacke aus der Abfallverbrennung enthalten. Müllverbrennungsschlacke kann dem zu verpressenden Gemisch zu 5 bis 30 Gew.-% zugegeben werden. Es findet sich kein Hinweis auf die Körnung oder Feinheit der Müllverbrennungsasche.

Die AT 286158 B beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von dampfgehärteten Formteilen aus Beton, bei dem neben Zement und Wasser als Zuschlagstoff ein Gemisch von 35 bis 70 Gew.-% in der Gesamtzusammenstellung aus Flugasche und Müllverbrennungsschlacke verwendet wird, wovon 60 bis 75 Gew.-% Müllverbrennungsschlacke sein soll.

Ferner zeigt die EP 2 801 559 B1 ein Verfahren zur Steigerung der latent hydraulischen und/oder puzzolanischen Reaktivität von Materialen, insbsondere von Abfall und Nebenprodukten, bei dem ein Ausgangsmaterial verwendet wird, welches auch Müllverbrennungsasche, Schlacke und dergleichen umfassen kann. Die Materialien erhalten eine hydrothermale Behandlung im Autoklaven, wodurch anschließend ein autoklaviertes Produkt mit hydraulischer, latenthydraulischer oder puzzolanischer Reaktivität vorliegt. Die Ausgangsmaterialien sollen im Hinblick auf Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung optimiert vorliegen. Genauere Angaben zu diesen Parametern wurden nicht gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zementhaltiges Bindemittel anzugeben, welches als Zumahlstoffe Müllverbrennungsasche enthält, mit denen trotz der zugemischten Müllverbrennungsasche normgerechte Festigkeitseigenschaften und Festigkeitsentwicklungen sowie verbesserte anwendungstechnische Eigenschaften gegeben sind. Ferner ist Aufgabe der Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein solches zementhaltiges Bindemittel sowie eine Anlage zur Ausführung des Herstellungsverfahrens für das Bindemittel anzugeben.

Dadurch, dass die Müllverbrennungsasche am Bindemittel einen Massenanteil von 0,005 bis 0,4 und eine definierte Oberfläche nach Blaine von 1500 cm ² /g bis 6000 cm ² /g hat, kann der angegebene Massenanteil an Zement durch Müllverbrennungsasche ersetzt werden, womit eine deutliche C0 ₂ -Einsparung gegeben ist. Dabei ist es für den chemischen und mineralogischen Reaktionsablauf für den Härtungsprozess des Baustoffs, nämlich Mörtel oder Beton, entscheidend, dass die Müllverbrennungsasche eine Oberfläche nach Blaine von 1500 cm ² /g bis 6000 cm ² /g hat, um die gewünschte Reaktivität zu bilden.

Bevorzugt hat die Müllverbrennungsasche am Bindemittel einen Massenanteil von 0,05 bis 0,25. Damit ist ein durchaus nennenswerter Anteil, nämlich mindestens 5 % bis maximal 25 % am Bindemittel aus Müllverbrennungsasche gebildet, so dass sich auch eine entsprechende C0 ₂ -Einsparung ergibt. Ein maximaler Massenanteil von 25 % erlaubt - je nach Zusammensetzung der Müllverbrennungsasche - eine geeignete Immobilisierung umweltrelevanter Schadstoffe, wie z.B. Schwermetalle im erhärteten Mörtel bzw. Beton.

In weiterer Ausbildung hat die Müllverbrennungsasche am Bindemittel einen Massenanteil von 0,1 bis 0,15. Ein Massenanteil von 10 bis 15 % Müllverbrennungsasche liefert bei einer weiterhin relevanten C0 ₂ -Einsparung eine gleichwohl sichere Immobilisierung von etwaigen in der Müllverbrennungsasche enthaltenen umweltrelevanten Schadstoffen.

Dabei ist die Müllverbrennungsasche je nach Herkunft und damit individueller Zusammensetzung der Müllverbrennungsasche ähnlich wie die bekannte Verwendung von Hüttensand als mehr oder weniger latent hydraulische Komponente zu betrachten.

Hohe Freikalkgehalte aus der Portlandzementklinker- oder Müllverbrennungsaschekomponente führen bei der Hydratation zur Bildung von Ca(OH) ₂ als Anreger für den Erhärtungsprozess im Mörtel oder Beton. Daher ist es für den chemischen und mineralogischen Reaktionsablauf von Bedeutung die spezifische Oberfläche der Müllverbrennungsasche der spezifischen Oberfläche des Zementes im erfindungsgemäßen zementhaltigen Bindemittel entsprechend anzupassen. Entsprechend hat die Müllverbrennungsasche bevorzugt eine definierte Oberfläche nach Blaine von 2500 cm ² /g bis 5000 cm ² /g.

Um die Reaktionsfähigkeit des Bindemittels mit dem Zumahlstoff Müllverbrennungsasche weiter zu verbessern, hat die Müllverbrennungsasche eine definierte Oberfläche nach Blaine von 4000 cm ² /g bis 4800 cm ² /g.

In weiterer Ausbildung kann das Bindemittel die Zumahlstoffe Hüttensand, Hüttensandgrieß und/oder Hüttensandmehl enthalten. Damit werden in der Zementherstellung für sogenannte Portlandhüttenzemente oder Hochofenzemente bekannte Zusatzstoffe in dem Bindemittel verarbeitet, die ebenfalls zu einer C0 ₂ -Einsparung gegenüber der Verwendung eines Bindemittels ausschließlich aus Portlandzement führt.

Wenn der Zement ein Portlandzement, ein Portlandhüttenzement, ein Hochofenzement und/oder ein hüttensandhaltiges Bindemittel ist, werden bereits ergänzende Zusatzstoffe, nämlich Zemente der Kurzbezeichnungen OEM II und/oder OEM III verwendet und mit der Müllverbrennungsasche vermengt. Damit werden hohe C0 ₂ -Einsparungen gegenüber der Verwendung eines Bindemittels ausschließlich aus Portlandzement bei hoher Reaktivität des Bindemittels, also hoher Endfestigkeit und Bindigkeit erreicht.

Für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Bindemittels für Baustoffe bestehend aus Zement und mineralischen Zu mahlstoffen, wobei die Zumahlstoffe Müllverbrennungsasche enthalten, ist die sachgerechte Zerkleinerung der Müllverbrennungsasche bei einer möglichst guten Abscheidung von Eisen- und Nichteisenmetallen wichtig, um einen als Baustoff geeigneten Zumahlstoff zum Zement zur Herstellung von Mörtel oder Beton erstellen zu können. Dies wird entsprechend nach den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 8 erreicht. Dabei ist es alternativ möglich, dass die vorbereitete Müllverbrennungsasche als Zumahlstoff vor und/oder nach dem letzten Zerkleinerungs- oder Mahlvorgang dem Zement zugemischt wird. Bei der ersten Alternative wird der Zumahlstoff zusammen mit dem Zement, beispielsweise in einer Kugelmühle einem letzten gemeinsamen Mahlvorgang, bei dem die beiden Bestandteile auch gleichzeitig vermischt werden, zugeführt. Bei der zweiten Alternative wird der gebrauchsfertig zerkleinerte Zumahlstoff in den ebenfalls gebrauchsfertigen Zement eingemischt, insbesondere in einem Mischer.

Dadurch, dass nach dem weiteren Zerkleinern die vorzerkleinerte und von Metallen weitgehend befreite Müllverbrennungsasche gesiebt wird, können für die Baustoffverwendung des Bindemittels in Beton oder Mörtel unerwünschte Bestandteile aus der Müllverbrennungsasche, insbesondere Metalle, noch weitgehender entfernt werden.

Wenn die Schritte zum Vorbereiten und Zerkleinern der Müllverbrennungsasche vor dem Zumischen in den Zement mehrfach nacheinander durchgeführt werden, kann sowohl das Abscheiden von Eisen- und Nichteisenmetallen optimiert sowie die gewünschte Feinheit der Partikel der Müllverbrennungsasche erreicht werden. Ein kaskadierter Ablauf verbessert nochmals die Qualität des mineralischen Zumahlstoffes aus der Müllverbrennungsasche.

Die Anordnung von in der Recyclingindustrie bekannten Bearbeitungsstufen in Arbeitsrichtung des herzustellenden Bindemittels gemäß Anspruch 11 ermöglicht die Herstellung einer Müllverbrennungsasche in der geforderten Feinheit und Abscheidung von Eisen- und Nichteisenmetallen als unerwünschte Bestandteile.

Dadurch, dass ein Mischer zum Zumischen der so vorbereiteten Müllverbrennungsasche in den Zement in Arbeitsrichtung hinter dem Gutbettoder Glattwalzenbrecher angeordnet ist, wird ermöglicht, das aus Zement und der aufbereiteten Müllverbrennungsasche bestehende Bindemittel mit den gewünschten Massenanteilen in homogener Mischung zu erstellen.

In weiter bevorzugter Ausbildung der Anlage zur Herstellung des Bindemittels ist in Arbeitsrichtung nach dem Gutbett- oder Glattwalzenbrecher eine Kugelmühle zum weiteren Zerkleinern der zerkleinerten und von Metallen weitgehend befreiten Müllverbrennungsasche angeordnet, um eine definierte Oberfläche nach Blaine von bis zu 6000 cm ² /g zu erreichen.

Wenn in Arbeitsrichtung nach dem Gutbett- oder Glattwalzenbrecher, aber vor der Kugelmühle ein Kreisschwingsieb angeordnet ist, können vom Glattwalzenbrecher plattig verformte, darin noch enthaltene Metalle mit hoher Trenngenauigkeit abgeschieden werden.

Wenn in Arbeitsrichtung nach dem Kreisschwingsieb zusätzlich ein Windsichter angeordnet ist, kann die Qualität der Abscheidung und damit die Einsetzbarkeit der so vorbereiteten Müllverbrennungsasche als mineralischer Zumahlstoff im Bindemittel mit einem ggf. höheren Massenanteil bis zu 0,4 ermöglicht werden, da etwaige, die Qualität des aus dem Bindemittel entstehenden Baustoffes schädigende Bestandteile noch zuverlässiger entfernt werden können.

Nachfolgend werden acht Rezepturen für ein erfindungsgemäßes Bindemittel mit zugeordneten Tabellen beschrieben. Dabei sind für jede Rezeptur zwei Tabellen aufgeführt, die jeweils erste Tabelle führt die Bestandteile des jeweils verwendeten Bindemittels, einmal ohne Müllverbrennungsasche sowie mit 0,05, 0,10, 0,15 und/oder gar 0,31 Massenanteil Müllverbrennungsasche auf. Die jeweils zweite Tabelle führt die jeweiligen Testergebnisse zu den Parametern der Druckfestigkeit nach 2 Tagen, 7 Tagen und 28 Tagen sowie für Rezepturen 7 und 8 nach 56 Tagen und für Rezepturen 5 und 6 dem Wasseranspruch sowie dem Erstarrungsbeginn in Minuten auf.

In den nachfolgend dargestellten acht Rezepturen werden also jeweils ein entsprechendes Bindemittel ohne Müllverbrennungsasche und mit verschiedenen Anteilen von Müllverbrennungsasche aufgeführt. Die somit 13 erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele betreffen Rezepturen für die Verwendung von Müllverbrennungsaschen mit definierter spezifischer Oberfläche nach Blaine in Portlandhüttenzement (CEM II) und Hochofenzement (CEM III) in Asche-/Schlacke-Zugabemengen von 5 Gew.-%, 10 Gew.-%, 15 Gew.-% bzw.

31 Gew.-%. Die Müllverbrennungsaschen mit einer Ausgangskörnung 0 - 8 mm wurden dazu im Labor bei 120 °C getrocknet. Anschließend wurde der Feinanteil < 1 mm von der ursprünglichen Körnung abgetrennt. Lediglich für Rezepturen 7 und 8 wurde abweichend Müllverbrennungsasche mit einer Körnung von 0 - 40 mm verwendet. Die Kornfraktion wurde für die Rezepturen 1 bis 4 sowie 7 und 8 in einer Labormühle auf eine spezifische Oberfläche nach Blaine von im Mittel 4300 cm ² /g, für Rezeptur 5 auf 6000 cm ² /g und für Rezeptur 6 auf 1600 cm ² /g aufgemahlen und die Rezepturen entsprechend den Angaben hergestellt. Mit diesen so formulierten Bindemitteln wurden nach DIN EN 196 ff. Mörtelprüfkörper (4 cm x 4 cm x 16 cm Prismen) hergestellt und wichtige Zementeigenschaften wie Druckfestigkeiten und das Erstarrungsverhalten geprüft. Diese Mörtelprüfkörper werden aus Zementmörtel hergestellt, der aus dem hier beschriebenen Bindemittel, einer Sandfraktion und Wasser angerührt wird. Für die Sandfraktion gemäß DIN EN 196-1 wird ein Normsand verwendet, dessen Korngrößen zwischen 0,08 und 2,00 mm (0/2) liegen. Der maximale Feuchtegehalt dieses Sandes liegt bei 0,2 %. Für die Herstellung von 3 Mörtelprismen (jedes einzelne hat die Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm) werden 450 Gramm des anmeldungsgemäßen Bindemittels und 225 Gramm Wasser (Wasserzementwert 0,5) sowie 1350 Gramm dieses Normsandes verwendet.

Rezeptur 1 zeigt das Beispiel für einen Hochofenzement ohne Zusatz von Müllverbrennungsasche (MV-Asche) sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche je zur Hälfte auf Portlandzementklinker und Hüttensand in die Rezeptur aufgeteilt bzw. angerechnet wurden. Für die Ergebnisse der Druckfestigkeiten nach 2 , 7 und 28 Tagen ist festzuhalten, dass sie zwar geringer im Vergleich zum nicht mit Asche versetzten Hochofenzement ausfallen, sie aber trotzdem für die Herstellung eines genormten CEM Ill-Zementes der Druckfestigkeitsklasse 32,5 ausreichen. Die Verarbeitungszeiten, erkennbar am Erstarrungsbeginn, sind mit Zunahme der MV-Aschemengen deutlich angestiegen was zu einem verbesserten Fließverhalten und zu einer längeren und vorteilhafteren Verarbeitungszeit führt. Die Prismen in der Abbildung zeigen eine dichte, kompakte Struktur im Innern und sind auch über die 28 Tage Lagerungsdauer hinaus ohne Auffälligkeiten. Es ist kein Quellen und keine Rissbildung an den Oberflächen und im Innern der Prüfkörper zu erkennen.

Ausführungsbeispiel Rezeptur 1 Hochofenzement (HOZ) ohne Zusatz von MV- Asche sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche je zur Hälfte auf Portlandzementklinker und Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 1 Rezeptur 2 zeigt das Beispiel für einen Portlandhüttenzement ohne Zusatz von Müllverbrennungsasche (MV-Asche) sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche je zur Hälfte auf Portlandzementklinker und Hüttensand in die Rezeptur aufgeteilt bzw. angerechnet wurden. Für die Ergebnisse der Druckfestigkeiten nach 2 , 7 und 28 Tagen ist festzuhalten, dass sie zwar geringer im Vergleich zum nicht mit Asche versetzten Portlandhüttenzement ausfallen, sie aber trotzdem für die Herstellung eines genormten CEM Il-Zementes der Druckfestigkeitsklasse 32,5 ausreichen, solange die Zugabe der MV-Asche bei knapp 5 Gew.-% bleibt. Die

Verarbeitungszeiten, erkennbar am Erstarrungsbeginn, sind mit Zunahme der MV-Aschemengen deutlich angestiegen, was auch in diesem Fall zu einem verbesserten Fließverhalten und einer längeren Verarbeitungszeit führt. Die Prismen in der Abbildung zeigen eine dichte, kompakte Struktur im Innern und sind auch über die 28 Tage Lagerungsdauer hinaus ohne Auffälligkeiten. Es ist kein Quellen und keine Rissbildung an den Oberflächen oder im Innern der Prüfkörper zu erkennen.

Ausführungsbeispiel Rezeptur 2 Portlandhüttenzement (PHZ) ohne Zusatz von MV-Asche sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche je zur Hälfte auf Portlandzementklinker und Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 2

Rezeptur 3 zeigt das Beispiel für einen Hochofenzement ohne Zusatz von Müllverbrennungsasche (MV-Asche) sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche nur anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden. Die Menge an

Portlandzementklinker bleibt dagegen in der ursprünglichen Menge bestehen. Für die Ergebnisse der Druckfestigkeiten nach 2 , 7 und 28 Tagen ist festzuhalten, dass alle Mischungen für die Herstellung eines genormten CEM III- Zementes der Druckfestigkeitsklasse 32,5 ausreichen. Da die für die Druckfestigkeit wesentliche Komponente Portlandzementklinker nicht verändert wurde, sind die Druckfestigkeiten deutlich besser. Die Verarbeitungszeiten, erkennbar am Erstarrungsbeginn, sind mit Zunahme der MV-Aschemengen deutlich angestiegen, was wiederum auch in diesem Fall zu einem verbesserten Fließverhalten und einer längeren Verarbeitungszeit führt. Ausführungsbeispiel Rezeptur 3 Hochofenzement (HOZ) ohne Zusatz von MV- Asche sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche nur anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden. Die Menge an Portlandzementklinker bleibt in der ursprünglichen Menge bestehen.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 3

Rezeptur 4 zeigt das Beispiel für einen Portlandhüttenzement ohne Zusatz von Müllverbrennungsasche (MV-Asche) sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche nur anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden. Die Menge an Portlandzementklinker bleibt dagegen in der ursprünglichen Menge bestehen. Für die Ergebnisse der Druckfestigkeiten nach 2, 7 und 28 Tagen ist festzuhalten, dass alle Mischungen für die Herstellung eines genormten CEM Il-Zementes der Druckfestigkeitsklasse 32,5 ausreichen. Da die für die Druckfestigkeit wesentliche Komponente Portlandzementklinker nicht verändert wurde, sind die Druckfestigkeiten deutlich besser und für die Zugabe von 5 Gew % MV-Asche vergleichbar mit dem Portlandhüttenzement ohne MV- Aschezugabe. Beim Frühfestigkeitsniveau von 2 Tagen ist sogar eine leichte Steigerung von über 1 MPa zu erkennen. Die Verarbeitungszeiten, erkennbar am Erstarrungsbeginn, sind mit Zunahme der MV-Aschemengen deutlich angestiegen, was wiederum auch in diesem Fall zu einem verbesserten Fließverhalten und einer längeren Verarbeitungszeit führt.

Ausführungsbeispiel Rezeptur 4 Portlandhüttenzement (PHZ) ohne Zusatz von MV-Asche sowie mit Zusatz von 5 Gew.-% und 15 Gew.-% MV-Asche jeweils mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g, wobei die jeweiligen Gewichtsanteile MV-Asche nur anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden. Die Menge an Portlandzementklinker bleibt in der ursprünglichen Menge bestehen.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 4 Rezeptur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Hochofenzement (HOZ) CEM lll/A mit einem Zusatz von 15 Gew.-% Müllverbrennungsasche mit einer spzezifischen Oberfläche nach Blaine von 6000 cm ² /g, wobei der Gewichtsanteil MVA anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurde.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 5

Die Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. ergaben zufriedenstellende Druckfestigkeiten. Sie liegen zwar gegenüber dem „Nullzement“ (ohne MVA- Zusatz in der Rezeptur) niedriger, aber die 28d-Druckfestigkeit von 32,4 MPa liegt unmittelbar an der Normgrenze für einen HOZ CEM lll/A 32,5. Zusätzlich wurde der Wasseranspruch in den Rezepturen ermittelt. Trotz der hohen Mahlfeinheit von 6000 cm ² /g für die MVA wurde nur ein sehr geringer Anstieg von 26 % für den „Nullzement“ auf 26,5 % für den mit MVA versetzten Zement festgestellt. Eine Anhebung der spezifischen Mahlfeinheit nach Blaine auf 6000 cm ² /g für die MVA führt also nicht zu einer wesentlichen Steigerung des Wasseranspruchs. Das ist ein sehr gutes Ergebnis im Hinblick auf eine spätere Anwendung des Bindemittels im Beton, sollte eine höhere Mahlfeinheit für die MVA gewünscht sein. Würde man z.B. die Portlandzementklinker-Komponente auf eine so hohe Mahlfeinheit bringen wären deutlich höhere Wasseransprüche zu erwarten, was sich sofort negativ in den Betondruckfestigkeiten bemerkbar machen würde. Die Verarbeitungszeit steigt von 180 Minuten für den „Nullzement“ auf 720 Minuten für den mit MVA versetzten Zement deutlich an.

Rezeptur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Portlandhüttenzement (PHZ) mit einem Zusatz von 31 Gew.-% MVA mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 1600 cm ² /g, wobei der Gewichtsanteil der MVA komplett gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurde. Zusätzlich wurden in einer weiteren Rezeptur 15 Gew.-% Hüttensand durch MVA mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 1600 cm ² /g ersetzt.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 6

Die Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. ergaben im Vergleich zum „Nullzement“ deutlich niedrigere Druckfestigkeiten. Bei den Frühfestigkeiten wurden nur noch halb so hohe Werte ermittelt. Die allgemein niedrigeren Druckfestigkeiten sind durch den kompletten Ersatz des Hüttensandes durch die MVA für diesen Bindemitteltyp begründet. Außerdem steigt der Wasseranspruch von 25 % für den „Nullzement“ auf 29,5 % für den mit MVA versetzten Zement deutlich an.

Ebenfalls steigt die Verarbeitungszeit von 215 Minuten auf 795 Minuten stark an.

Die Verhältnisse verbessern sich allerdings, wenn in der Rezeptur nur 15 Gew.- % MVA statt 31 Gew.-% MVA eingesetzt werden. Dies ist durch das

Ausführungsbeispiel der Rezeptur 7 gezeigt.

Portlandhüttenzement (PHZ) Ausführungsbeispiel Rezeptur 6 (letzte Spalte): Zusatz von 15 Gew.-% MVA mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 1600 cm ² /g, wobei der Gewichtsanteil der MVA anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurde. Die Druckfestigkeiten verbessern sich deutlich gegenüber den Ergebnissen mit vollständigem Ersatz des Hüttensandes durch MVA. Die Verarbeitungszeit wird außerdem mit 560 Minuten etwas kürzer, der Wasseranspruch verändert sich dagegen nicht.

Dementsprechend sollte die Zugabemenge der MVA in den untersuchten Bindemitteln im Idealfall einen Wert von 15 Gew.-% nicht überschreiten, um akzeptable Druckfestigkeiten und Verarbeitungszeiten zu erzielen. Für die Herstellung spezieller anwendungsbezogener Bindemittel wie z.B. Deponiebinder sind auch höhere MVA-Einsätze in den Rezepturen denkbar. Diese Beispiele sind dann im Einzelfall auf Einsatzmöglichkeiten zu prüfen.

Für ein Bindemittel auf PHZ-Basis könnte auch eine spezifische Mahlfeinheit nach Blaine von 2000 - 3000 cm ² /g für die MVA ausreichen, um akzeptable Druckfestigkeiten zu erhalten. Blainewerte um 1600 cm ² /g könnten aber auch hier je nach Verwendungszweck des Bindemittels auch funktionieren, z.B. bei Bodenvermörtelungen und/oder Deponiebindern.

Für die Versuche speziell mit HOZ dürfte ebenfalls 15 Gew.-% Zugabe an MVA eine sinnvolle Zugabemenge darstellen. Wie in früheren Versuchen gezeigt, reicht eine spezifische Mahlfeinheit nach Blaine von 4300 cm ² /g der MVA aus, um akzeptable Druckfestigkeiten zu erzielen. Eine weitere Steigerung der Mahlfeinheit auf 6000 cm ² /g bringt im Vergleich dazu keine wesentliche Verbesserung in den Druckfestigkeiten.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele wurden an einer Ausgangs-Körnung 0 - 40 mm der MVA durchgeführt. Die MVA wurde auf eine spezifische Mahlfeinheit nach Blaine auf 4300 cm ² /g aufgemahlen. Neben den Standarddruckfestigkeiten bis zu 28d sollte dieses Mal auch die 56d-Druckfestigkeit ermittelt werden. Es galt zu prüfen, ob sich eine weitere Steigerung der Festigkeiten ergibt, die auch Rückschlüsse auf eine puzzolanische (ähnlich wie Flugasche) oder latenthydraulische (ähnlich wie Hüttensand) Aktivität der MVA erkennen lässt.

Es wurden zwei Bindemittel hergestellt.

Rezeptur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Hochofenzement (HOZ) ohne Zusatz von MV-Asche sowie mit einem Zusatz von 10 Gew.-% MVA mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4300 cm ² /g, wobei die Gewichtsanteile MVA nur anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden. Die Menge an Portlandzementklinker blieb in der ursprünglichen Menge bestehen.

Mit diesen Rezepturen sollte die Druckfestigkeitsprüfung auf 56 d ausgedehnt werden.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 7

Ergebnisse Ausführungsbeispiel 7: Die Druckfestigkeiten sind gegenüber dem „Nullzement“ im allgemeinen etwas geringer, aber es ist ein Steigerungspotential über den Zeitraum von 28d hinaus zu erkennen. Die Druckfestigkeit steigt von 39 MPa nach 28d auf 53,2 MPa nach 56d, also um einen Zuwachs um ca. 35 %. Allerdings ist auch eine weitere positive Auffälligkeit erkennbar. Während der Zuwachs von 28d auf 56d im „Nullzement“ nur bei etwa 15 % liegt, haben wir hier mindestens einen doppelt so hohen Zuwachs bei dem mit MVA und Hüttensand hergestellten Bindemittel. Dies könnte ein Hinweis auf eine zusätzliche reaktive Komponente in der MVA sein, die zusammen mit der Hüttensandkomponente im Bindemittel noch nachreagiert. Zusammen mit dem Ergebnis aus Rezeptur 8 (s. nachfolgend) wäre dies ein erster Hinweis darauf, dass je höher der Hüttensandanteil im Bindemittel bei gleicher Zugabemenge der MVA ist, umso reaktiver die Endfestigkeitsentwicklung im betrachteten Festigkeitszeitraum ausfällt.

Die Verarbeitungszeiten werden im Vergleich zum „Nullzement“ wieder etwas länger (ist bekannt), liegen aber im gewohnten Normbereich. Der Wasseranspruch liegt um ca. 1 ,5 % höher.

Rezeptur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Portlandhüttenzement (PHZ) ohne Zusatz von MV-Asche sowie mit einem Zusatz von 10 Gew.-% MVA mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 4300 cm ² /g, wobei die Gewichtsanteile MVA nur anteilig gegen Hüttensand in die Rezeptur eingebracht wurden. Die Menge an Portlandzementklinker blieb in der ursprünglichen Menge bestehen.

Testergebnisse an Mörtelproben nach EN 196 ff. für Bindemittel nach Rezeptur 8

Ergebnisse Ausführungsbeispiel 8: Gegenüber dem „Nullzement“ sind die Druckfestigkeiten bei Einsatz der MVA zwar deutlich niedriger, aber es ist auch in diesem Bindemittel ein durchaus vernünftiges Steigerungspotential erkennbar, was im 56d-Wert erkennbar ist. Da eine Steigerung von 28d auf 56d mit knapp 20 % Zuwachs (von 36,1 MPa auf 43 MPa) zu verzeichnen ist, stellt sich auch hier die Frage ob dies durch eine zusätzliche Reaktivität der MVA bewirkt wurde. Schaut man sich die Steigerung für den „Nullzement“ für den Prüfzeitraum an (von 50,3 MPa auf 62,6 MPa) haben wir einen Zuwachs von ca. 22 %. Es ist anzunehmen, dass der Zusatzeffekt für die 56d in diesem Fall wohl eher etwas stärker durch den Hüttensandanteil bewirkt wurde. Aber es wurden ja 10 % des Hüttensandanteils durch MVA ersetzt und die Steigerungsrate in der Festigkeit von 28d auf 56d wurde trotzdem nicht negativ beeinflusst. Ein Unterschied von 2 % in den Ergebnissen liegt auch noch in der Fehlertoleranz der Druckfestigkeit- Bestimmung. Die Verarbeitungszeit liegt im Vergleich zum „Nullzement“ etwas länger (ist bekannt), liegt aber im gewohnten Normbereich. Der Wasseranspruch liegt bei diesem Bindemittel nur um 0,5 % höher.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen zementhaltigen Bindemittels kann mit herkömmlichen Mischanlagen erfolgen, beispielsweise mit einer Mischanlage zum Mischen von Portlandzement und Hüttensandmehl zur Herstellung eines

Portlandhüttenzementes oder Hochofenzementes als „Vorzement“, bei dem dann eine Zudosierung der MV-Asche mit einer definierten spezifischen Oberfläche nach Blaine erfolgt. Alternativ kann eine herkömmliche Mahlanlage zur Herstellung von feinen oder hochfeinen Zementen verwendet werden. In dieser kann z.B. Portlandzementklinker zu einem Klinkermehl vorgemahlen und gemeinsam mit einer MV-Asche mit einer definierten spezifischen Oberfläche nach Blaine und einem feinteiligen Erstarrungsregler (z.B. Gips und/oder Anhydrit) z.B. in einer Kugeldurchlaufmühle fertiggemahlen werden. Mit dieser Kugelmühle kann auch die MV-Asche auf eine definierte spezifische Oberfläche nach Blaine vorgemahlen und anschließend über eine Mischanlage dem o.g. „Vorzement“ zugemischt werden.

Alternativ kann das erfindungsgemäße zementhaltige Bindemittel auch mit einer zweistufigen Mahlanlage für Portlandzemente bestehend aus einer Gutbettwalzenmühle, der eine Kugelmühle als Durchlaufmühle nachgeschaltet ist, hergestellt werden. Die Gutbettwalzenmühle mahlt gemeinsam Portlandzementklinker und Hüttensand, wobei dieses Vorgemisch in entsprechenden Zwischensilos gelagert und von dort in die Kugelmühle gefördert wird. Die auf eine definierte spezifische Oberfläche nach Blaine hergestellte MV- Asche wird dann zusammen mit dem „Vorgemisch“ und einem Erstarrungsregler (Gips und/oder Anhydrit) in die Kugelmühle gefördert und zu einem erfindungsgemäßen Zement oder zementhaltigen Bindemittel fertig gemahlen.

Müllverbrennungsaschen (Müllverbrennungsschlacken), beispielsweise mit einer Ausgangskörnung 0 - 8 mm, werden zunächst durch Siebung von ihrem Feinanteil < 1 mm von der ursprünglichen Körnung getrennt. Die Kornfraktion, hier 1 - 8 mm, wird auf eine definierte spezifische Oberfläche nach Blaine von 4200 - 4400 cm ² /g (im Mittel 4300 cm ² /g) aufgemahlen. Dazu kann eine herkömmliche Mahlanlage wie z.B. eine Kugelmühle zur Herstellung von feinen oder hochfeinen Zementen verwendet werden. Alternativ dazu kann auch eine zweistufige Mahlanlage, welche aus einer Gutbettwalzenmühle mit nachgeschalteter Kugelmühle besteht, verwendet werden. Müllverbrennungsaschen mit einer Körnung > 8 mm können auf der Gutbettwalzenmühle vorgebrochen und in einer nachgeschalteten Kugelmühle fertiggemahlen werden. Die entstehende Feinfraktion < 1 mm kann je nach Ergebnis der chemischen und mineralogischen Analyse entweder abgetrennt oder für die weitere Mahlung auf eine definierte spezifische Oberfläche nach Blaine für die Weiterverarbeitung verwendet werden. Die Auftrennung hängt vom Vorhandensein umweltrelevanter Schadstoffe wie z.B. Schwermetallen je nach späterer Anwendung des erfindungsgemäßen zementhaltigen Bindemittels ab. Das Bindemittel kann z.B. als Deponiebinder, für die Herstellung von Beton und Betonwaren, wie Pflastersteine, oder Mauermörtel verwendet werden. Beispielsweise werden für 1 m ³ Normalbeton der Dichte 2400 kg/m ³ und einem Wasserzementwert 0,5 dafür 480 kg des anmeldungsgemäßen Bindemittels, 1920 kg Kies mit 240 I Wasser angesetzt. Das Mischungsverhältnis von Kies und dem hier beschriebenen Bindemittel sollte bei einer zu erreichenden mittleren Festigkeitsklasse C20/25 etwa 4 : 1 betragen, also 4 Einheiten Kies, 1 Einheit des Bindemittels und 0,5 Einheit Wasser. Selbstverständlich sind je nach Art und Verwendungszweck für die zu erzeugenden Betone die Menge des zu verwendenden Bindemittels anzupassen.

Ferner wird ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des Herstellungsverfahrens für das Bindemittel anhand der beiliegenden Figur detailliert beschrieben.

Darin zeigt:

Fig. 1 ein Flussdiagramm mit den Anlagekomponenten in einer schematischen Ansicht.

Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm für das Herstellungsverfahren eines Bindemittels für Baustoffe bestehend aus Zement und mineralischen Zumahlstoffen, wobei die Zumahlstoffe Müllverbrennungsasche enthalten.

Das Ausgangsmaterial ist konventionell aufbereitete entschrottete und von Metallen und Unverbranntem nach dem Stand der Technik befreite trockene MV- Schlacke (Müllverbrennungsasche) 100 in der Körnung 0-40 mm.

Je nach Feuchtigkeit des Materials kann eine Trocknung z. B. Trocknungstrommel für optimale Siebergebnisse notwendig sein.

Das Material wird zunächst mit einem kombinierten Zweideckersieb, einem ersten 3D-Spannwellensieb 1 mit einer Spannwelle im Untersieb von Material größer ca. 40 mm und kleiner ca. 1 mm befreit.

Die ausgesiebten Materialien spielen im hier betrachteten Verfahren zunächst keine Rolle mehr. Entsprechend der tatsächlich produzierten Qualität des Endproduktes können die Siebschnitte der auszusondernden Fraktionen im Hinblick auf das Ziel der Erzeugung einer größtmöglichen Menge an Fertigmaterial in einer definierten Qualität angepasst werden.

Das Material zwischen ca. 1 und 40 mm wird mittels Vertikalbrecher 2; insbesondere in Material schonender Aufbereitung mit z. B. Walzenbrecher, Kegelbrecher oder Beckenbrecher, zerkleinert bzw., soweit es die Metalle betrifft, aufgeschlossen, d.h. von Anhaftungen und Verbackungen befreit.

Danach erfolgt eine Abscheidung von Eisen mittels geeignetem, ersten FE- Abscheider 3, insbesondere eines oder mehrerer Überbandmagneten.

Es folgt eine weitere Absiebung mittels eines Dreideckersiebes, einem zweiten 3D-Spannwellensieb 4. Im oberen Deck wird mit einer Quadratmasche oder einem 3D-Sieb ca. 10 mm gearbeitet um noch enthaltenes Überkorn, im Wesentlichen Metalle - und dort insbesondere V2A - auszusondern. Dieses Material wird in einem gesonderten Prozess bearbeitet und der Schlackenanteil bevorzugt der Produktion wieder zugeführt.

Die über Spannwellensiebung erzeugten Körnungen ca. 0-2 mm, ca. 2-5 mm und ca. 5-10 mm werden parallel auf drei NE-Abscheider 51 , 52, 53 zur Abtrennung weiterer Metalle gefahren. Es kann notwendig sein die NE-Abscheidung zu kaskadieren und pro Körnungsband zwei NE-Abscheider einzusetzen. Die eingesetzten Siebschnitte werden nach der sich tatsächlich durch den Brechprozess einstellenden Sieblinie optimiert, mithin so verschoben, dass die Nichteisenscheider eine optimale Auslastung im Hinblick auf das Ziel maximalen Mengendurchsatzes bei Einstellung eines definierten höchsten Metallgehaltes erbringen.

Die wieder zusammengeführten Körnungen aus den ersten NE-Abscheidern 51 und zweiten NE-Abscheider 52 von beispielsweise 2-10 mm werden dem Vertikalbrecher 2 erneut zugeführt. Das Feinmaterial von derzeit 0-2 mm aus dem dritten NE-Abscheider 53 wird in einen Walzenbrecher 6 gegeben. Alternativ können die Körnungen auch aus allen drei NE-Abscheidern 51 , 52, 53 zusammengeführt und dem Walzenbrecher 6 zugeführt werden. Dabei können auch zwei Walzenbrecher hintereinander angeordnet sein, wobei in einem ersten Walzenbrecher das eingegebene Material vorgebrochen und danach in dem zweiten Walzenbrecher auf eine erste Endfeinheit gebrochen wird. Zudem werden hier die gediegenen Restmetalle plattiert. Bei dieser alternativen Ausbildung kann es notwendig sein, zwischen den beiden Walzenbrechern eine geeignete Siebung, z. B. mit einem Kreisschwinger mit beispielsweise 2 mm Siebung, vorzusehen.

Die Bearbeitung mit einem Kreisschwingsieb 7 wird mit dem aufgrund der Materialbeschaffenheit feinsten möglichen Siebschnitt (hier angenommen 0,6 mm) stattfinden.

Das grobkörnige Material dieser Siebung wird bestenfalls aus dem Prozess ausgeschleust, weil ausreichend metallhaltig, oder mittels geeignetem Windsichter 8 (z.B Zickzacksichter oder T renntisch) bearbeitet mit dem Ziel der Ausschleusung von Metallen. Bedarfsweise wird das bearbeitete Material vor dem ersten FE-Abscheider 3, vor dem Walzenbrecher 6 oder vor einem zweiten FE-Abscheider 9 eingefügt.

Die Notwendigkeit eines zweiten FE-Abscheiders 9 zur FE-Scheidung und eines vierten NE-Abscheiders 10 zur NE-Scheidung hängt von den sich aufgrund der Materialbeschaffenheit heterogener Müllverbrennungsasche (Ausgangsmaterial) 100 ergebenden Notwendigkeiten weiterer Metallentfrachtung ab.

An dieser Stelle des Produktionsprozesses könnte ein Schnitt stattfinden, dahingehend, dass das produzierte Material, nämlich die aufbereitete Müllverbrennungsasche, entweder verladen und als Vormaterial in ein Zementwerk gefahren wird, oder vor Ort weiter verarbeitet wird.

In beiden Fällen erfolgt über eine Kugelmühle 11 die Herstellung des Zementzuschlags in der gewünschten Feinheit. Bei der Lieferung zur Verarbeitung in der Kugelmühle 11 des Zementwerkes erfolgt eine kontinuierliche Beimengung nach Rezeptur in den für den Mahlprozess vorgesehenen Materialstrom direkt vor der Kugelmühle 11 und eine Mischung des Materials mit Zement in einem Mischer 12. Im Falle der Lieferung des Endproduktes in das Zementwerk erfolgt die dosierte Beimengung im Rahmen der Herstellung des Endproduktes mittels einer Mischanlage 12.

Bezugszeichenliste

100 Müllverbrennungsasche (Ausgangsmaterial)

1 erstes 3D / Spannwellensieb

2 Vertikalbrecher

3 erster FE-Abscheider

4 zweites 3D / Spannwellensieb

51 erster NE-Abscheider

52 zweiter NE-Abscheider

53 dritter NE-Abscheider

6 Walzenbrecher

7 Kreisschwingsieb

8 Windsichter

9 zweiter FE-Abscheider

10 vierter NE-Abscheider

11 Kugelmühle

12 Mischer