Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Ziel des beantragten Projekts besteht darin, die Schallimpulszerkleinerung zu einem Verfahren f\u00fcr den Aufschluss von Asphalt, d.h. die Abl\u00f6sung des Bitumens von den Mineralstoffen, zu entwickeln. Das bisherige Verfahren des Aufschlusses mit gesundheitssch\u00e4dlichem (WGK3)Trichlorethylen soll ersetzt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tRecherchen zum internationalen Stand der Technik hinsichtlich Rezepturen und Pr\u00fcfverfahren von Asphalten durchf\u00fchren, Ermittlung umwelttechnischer Vorschriften und der Kosten f\u00fcr traditionelle Pr\u00fcfverfahren
\n2.\tUntersuchungen zum Aufschluss und zur Trennbarkeit im F\u00fcllerbereich an einem Modellasphalt; Ermittlung der unteren Korngr\u00f6\u00dfe, bis zu der ein Aufschluss erfolgen kann (bei deutlichen Korngr\u00f6\u00dfenunterschieden zwischen abgel\u00f6sten Bitumen- und Mineralstoffpartikeln Siebtrennung; sonst auf andere Trennverfahren zur\u00fcckgreifen z. B. Schwimm-Sink-Scheidung)
\n3.\tErmittlung der Belastungsgrenze f\u00fcr reine Mineralstoffe (darf auch f\u00fcr Asphalte nicht \u00fcberschritten werden, um Kornzertr\u00fcmmerung zu vermeiden)
\n4.\tUntersuchungen zur Probenvorbereitung und dem Einfluss von Behandlungsparametern (evtl. Verbesserung des Aufschlusses durch Vorzerkleinerung, Ver\u00e4nderung der Temperatur des Mediums im Prozessraum, Probenumw\u00e4lzung zwischen den Belastungszyklen)
\n5.\tUntersuchungen zur Beeinflussung der Bitumeneigenschaften durch Schallimpulszerkleinerung (Einfluss der Probenvorbereitung und Behandlungsparameter)
\n6.\tAbleitung der optimalen Behandlungsbedingungen und experimentelle \u00dcberpr\u00fcfung (aus experimentellen Ergebnissen Angaben zu Einstellparametern \/ Trennmethoden in Abh\u00e4ngigkeit der zu analysierenden Asphaltart ableiten, Nachweis der Zuverl\u00e4ssigkeit der Methode durch Wiederholversuche)
\n7.\tErarbeitung eines Pflichtenhefts f\u00fcr den Bau eines Aufschlusszerkleinerers f\u00fcr Asphalt als Prototyp
\n8.\tAuswertung der Ergebnisse, Berichterstellung, Ver\u00f6ffentlichung<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der Aufschluss von Asphalt mittels Leistungsschallimpuls ist prinzipiell m\u00f6glich. Hierbei ist zwischen den Zielgr\u00f6\u00dfen reine Zerkleinerung und Selektion von Mineralstoff und Bitumen zu unterscheiden. In den durchgef\u00fchrten Untersuchungen liegt das Hauptaugenmerk auf Letzterem, der Selektionswirkung. Es konnte eine Bindemittelreduktion in den gr\u00f6beren Fraktionen erreicht werden. Eine vollst\u00e4ndige Trennung von Mineralstoff und Bitumen in diesen Fraktionen war aber nicht m\u00f6glich.
\nDie Ergebnisse der ersten Versuchsreihe zeigten, dass in Abh\u00e4ngigkeit von Asphaltzusammensetzung und -eigenschaften die Wirkungsweise unterschiedlich ausf\u00e4llt. Tendenziell lie\u00df sich ein Asphalt umso besser zerkleinern, je h\u00f6her sein Hohlraumgehalt war. Durch ver\u00e4nderte verfahrenstechnische Versuchsbedingungen, wie sie in der zweiten Versuchsreihe realisiert wurden, wurde eine deutliche Verbesserung der Wirkungsweise erzielt. Ein vollst\u00e4ndiger Aufschluss sowie eine Separierung von reinem Bitumen konnte jedoch auch dadurch nicht erreicht werden.
\nDie gr\u00f6\u00dfte Zerkleinerungs- und beste Selektionswirkung wurde an den durch Brechen bei 20 \u00b0C vorzerkleinerten Proben erreicht. Infolge des Brechvorganges wurde aber bei allen Proben eine starke Mineralstoffsch\u00e4digung verursacht. Das Brechen als Vorzerkleinerungsverfahren erweist sich somit trotz der guten Selektionsergebnisse als ung\u00fcnstig, falls die Mineralstoffe hinsichtlich ihrer Korngr\u00f6\u00dfenverteilung analysiert werden sollen.
\nDurch die Anwendung des elektrohydraulischen Zerkleinerungsverfahrens, zun\u00e4chst an gefrorenem Probematerial, ergab sich eine Konsolidierung der Zerkleinerungs- und Selektionswirkung, ohne eine zus\u00e4tzliche Mineralstoffsch\u00e4digung zu verursachen. Zudem konnte dieses Ergebnis durch den verfahrenstechnisch aufwendigeren Schritt, die Anwendung der SIZ in gek\u00fchltem Dielektrikum optimiert werden. Die Selektionswirkung erstreckte sich nunmehr bis in die Fraktion 2\/5. Der gr\u00f6\u00dfere Selektionserfolg wurde aber weiterhin f\u00fcr die gr\u00f6beren Fraktionen erzielt. Hierbei ist der F\u00fcllungsgrad neben der Probenaufbereitung von entscheidender Bedeutung. Dieser bestimmt in Verbindung mit der Impulsanzahl den effektiven E-nergieeintrag. Durch diese aufbereitungs- und verfahrenstechnischen Verfeinerungen der SIZ konnte nunmehr f\u00fcr die zusammengefassten Fraktionen 5\/8, 8\/11,2 und 11,2\/16 als Fraktionsbereich 5\/16 eine Bitumenreduktion von 68 % erreicht werden, d. h. der Restbitumengehalt betrug 32 %.
\nDie erreichte Selektionswirkung bis in den Fraktionsbereich 2 – 5 mm, wie in den Aufbauversuchen festgestellt, konnte anhand der Untersuchungen von Feinkornasphalten bez\u00fcglich des Fraktionsbitumengehaltes sowie der Korngr\u00f6\u00dfenreduktion best\u00e4tigt werden. Aussagen f\u00fcr den Fraktionsbereich < 2 mm konnten nicht getroffen werden.\nMit Hilfe der durchgef\u00fchrten Untersuchungen konnte die Wirksamkeit der SIZ f\u00fcr die Zerkleinerung von Asphalten und die Selektion des Bitumens nachgewiesen werden. Ein Restbitumengehalt in den Fraktionen > 2 mm von ca. 30 % konnte aber trotz Optimierung von Probenvorbehandlung und Prozessf\u00fchrung nicht unterschritten werden. M\u00f6glicherweise liegt der Schl\u00fcssel zur weiteren Verbesserung der Selektion in der Nachbehandlung der Proben.
\nZusammenfassend kann gesagt werden, dass das Zerkleinerungs- und Selektionsergebnis f\u00fcr Asphalt durch Einwirkung von Leistungsschallimpulsen nicht allein von den einzelnen stofflichen und verfahrenstechnischen Parametern abh\u00e4ngig ist. Vielmehr ist das Zusammenspiel aller Einflussgr\u00f6\u00dfen ausschlaggebend f\u00fcr das Aufschlussverhalten. Im Hinblick auf das Probenmaterial sind die Einfl\u00fcsse von
\n–\tKorngr\u00f6\u00dfenverteilung der Zuschl\u00e4ge (Gr\u00f6\u00dftkorn, Mehlkorngehalt)
\n–\tEigenschaften der Mineralstoffart (Festigkeiten, Verhalten bei Temperaturen < - 20 \u00b0C)\n-\tOberfl\u00e4chenbeschaffenheit der Mineralstoffe (Affinit\u00e4t)\nund anderer Bindemittel noch offen. Die Wirkung verfahrenstechnischer Parameter w\u00e4re in Bezug auf F\u00fcllungsgrad und Impulsanzahl zu vertiefen.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nBis zum jetzigen Zeitpunkt fand keine Ver\u00f6ffentlichung der Ergebnisse, die im Rahmen dieses Forschungsprojektes erarbeitet wurden, statt.\n\n\nFazit\n\nAus den Versuchen ging hervor, dass sich eine Probenbehandlungsvorschrift f\u00fcr eine erfolgreiche, m\u00f6glichst selektive Aufbereitung von Asphaltproben nicht nur auf den eigentlichen Zerkleinerungsvorgang, sondern auch auf die nachfolgenden Schritte beziehen muss. Diese Schritte m\u00fcssen so gestaltet werden, dass ein nachtr\u00e4gliches Verkleben der zerkleinerten Proben verhindert wird. Dazu m\u00fcsste eine Schallimpulszerkleinerungsapparatur vereinfachter Bauart, die alle sicherheitstechnischen Anforderungen erf\u00fcllt, in einem Asphaltlabor zur Verf\u00fcgung stehen. Die Realisierung dieser Aufgabe war nicht Gegenstand die-ses Projektes. Die dazu notwendigen Vorarbeiten wurden mit den hier durchgef\u00fchrten Untersuchungen erbracht.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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