Quantifizierung und Optimierung von Deponiestabilisaten aus calciumreichen Braunkohlenfilteraschen unter Verwendung statistischer Versuchsplanung

Abstract

Deponiestabilisate aus calciumreicher BFA und REA-Wasser weisen trotz vergleichbarer chemisch-mineralogischer Zusammensetzung unterschiedliche bautechnische Eigenschaften auf. Zur Bestimmung der Ursachen wurden BFA, BFA mit 15 Gew.% WSA und REA-Wässer aus Kraftwerken des Mitteldeutschen Reviers sowie daraus hergestellte Deponiestabilisate physikalisch, chemisch und mineralogisch charakterisiert. Anschließend wurde, durch Variation der Einflussgrößen mit statistischer Versuchsplanung, die 28-Tage-Druckfestigkeit von Deponiestabilisaten optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Festigkeiten der Stabilisate hauptsächlich von der Korngrößenverteilung, der chemischen Zusammensetzung, dem quantitativen Phasenbestand sowie der chemischen Zusammensetzung des amorphen Anteils der zur Stabilisatherstellung verwendeten Ausgangsaschen abhängen. Durch Anpassung der Faktoren Freikalk-Gehalt, Feststoffgehalt des REA-Wassers, spezifische Oberfläche und Anmachwassergehalt bei der Herstellung konnte ein Deponiestabilisat erzeugt werden, dass eine 28-Tage-Druckfestigkeit von 31,6 N/mm2 hat.

Despite a comparable chemical-mineralogical composition, landfill stabilisates from calcium-rich lignite fly ash and FGD water have different technical properties. In order to determine the causes, lignite fly ashes, lignite fly ashes with 15 wt. % fluidized bed ashes and FGD water from power plants of the Central German coal mining district as well as landfill stabilisates produced therefrom were characterised physically, chemically and mineralogically. Subsequently, the 28-day compressive strength of landfill stabilisates was optimised by varying the relevant parameters with design of experiments. The results show that the compressive strength of the investigated landfill stabilisates depends mainly on the particle size distribution, the chemical composition, the quantitative phase composition and the chemical composition of the amorphous phase of the initial ashes used to produce the landfill stabilisate. By varying the factors lime content, solids content of the FGD water, specific surface area and water content during production, it was possible to produce a landfill stabilisate with a 28-day compressive strength of 31.6 N/mm2.