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Baustoffe aus Steinkohlekraftwerken

Mineralische Produkte aus Steinkohlekraftwerken haben sich seit Jahrzehnten als Baustoffe im Beton- und Stahlbetonbau, im Bergbau, im Straßen- und Wegebau und im Erd-, Grund- und Landschaftsbau bewährt.

Jährlich werden über 9 Millionen Tonnen dieser Baustoffe aus Kohlekraftwerken in Form von Flugasche, Kesselsand, Schmelzkammergranulat, REA-Gips und andere in der Bauindustrie eingesetzt. Dies ist mit einer erheblichen Entlastung der Umwelt, Schonung von Ressourcen und mit großem volkswirtschaftlichem Nutzen verbunden. Außerdem ergeben sich überzeugende Vorteile für den Anwender.

In ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich Steinkohlenflugasche, Schmelzkammergranulat und Kesselsand kaum, weil sie alle aus dem Begleitgestein der verfeuerten Steinkohle entstehen. Sie setzen sich überwiegend aus Silizium-, Aluminium- und Eisenoxiden zusammen, den Hauptbestandteilen der Erdkruste. Daneben enthalten sie, ebenso wie natürliche Gesteine, verschiedene Spurenelemente.

Informationen über weitere Stoffeigenschaften, die darüber hinaus im einzelnen Anwendungsfall wichtig sein können, können bei den Lieferfirmen abgerufen werden.

Entschwefelungsprodukte ( REA-Gips )

Um die gesetzlichen Auflagen des Umweltschutzes zur Reinhaltung der Luft zu erfüllen, wurden die Steinkohlekraftwerke unter anderem mit Rauchgas-Entschwefelungs-Anlagen (REA) ausgerüstet. In diesen Anlagen reagiert das im Rauchgas vorhandene Schwefeldioxid mit Naturkalk. Durch nachgeschaltete Oxidation der Reaktionsprodukte entsteht Gips, der als REA-Gips bezeichnet wird.

Umfangreiche Untersuchungen haben ergeben, dass zwischen Naturgips und REA-Gips in der chemischen Zusammensetzung und im Gehalt an Spurenelementen keine Unterschiede bestehen. Nach diesen Untersuchungen können REA-Gipse ebenso wie Naturgips ohne gesundheitliche Bedenken zur Herstellung von Baustoffen verwendet werden.

Umweltschutz und Energieeinsparungen

Die natürlichen Rohstoffe werden immer knapper. Zu ihrer Gewinnung sind häufig drastische Eingriffe in die Landschaft notwendig. Der Energieaufwand für die Produktion von Baustoffen ist oft sehr hoch.

Der Einsatz von Baustoffen aus Kohlekraftwerken schont natürliche Ressourcen und bringt Energieeinsparungen bei der Herstellung und Verarbeitung von Baustoffen, da diese Produkte sich bereits im Wirtschaftskreislauf befinden und zum Teil in unverändertem Zustand direkt als Rohstoff genutzt werden können. Die Umweltverträglichkeit und die arbeitshygienische Unbedenklichkeit wurden in vielen Untersuchungen nachgewiesen. Die rohstoffbedingte Radioaktivität liegt im Bereich anderer natürlicher Baustoffe. Die in Aschen enthaltenen geringen Anteile an Schwermetallen sind weitgehend in die glasige Struktur der Partikel fest eingebunden und werden auch durch Wasser nicht nennenswert ausgelaugt, so dass keine Gefahr für die Schutzgüter Boden, Wasser und Luft von ihnen ausgeht.

Anwendung

Baustoffe aus Kohlekraftwerken werden im Beton- und Stahlbetonbau, in der Baustoffindustrie, im Bergbau, im Straßen- und Wegebau, im Erd-, Grund- und Landschaftsbau und in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt. Sie müssen im Bauwesen alle Anforderung erfüllen, die an Baustoffe im jeweiligen Anwendungsfall gestellt werden. Das setzt während der Produktion im Kraftwerk eine umfangreiche Qualitätssicherung voraus. Für Kraftwerksprodukte, die in bauaufsichtlich relevanten Bereichen eingesetzt werden, wird darüber hinaus eine Güteüberwachung durchgeführt, die aus werkseigener Produktionskontrolle und Fremdüberwachung der Produkte besteht. Entsprechende Nachweise und Unterlagen stellen die Lieferfirmen auf Anfrage zur Verfügung. Die ganzjährige und überregionale Verfügbarkeit von Baustoffen aus Kohlekraftwerken ist durch den Ausbau von Lagerungskapazitäten und Umschlagmöglichkeiten wesentlich erhöht worden.

Die Wirtschaftlichkeit ihres Einsatzes als Baustoff hängt nicht allein von den Stoffkosten ab. So hat sich z. B. Flugasche, die den Anforderung der DIN EN 450 "Flugasche für Beton" bzw. einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung entspricht, als Betonzusatzstoff für Beton und Stahlbeton nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 durchgesetzt. Die Verarbeitbarkeit des Betons wird verbessert und die Eigenschaften des erhärteten Betons - Festigkeit, Dichtigkeit, Widerstand gegen chemischen Angriff - werden positiv beeinflusst.

Baustoffe aus Steinkohlenflugasche unterliegen einer Produktionsüberwachung und für bestimmte Anwendungsbereiche einer bauaufsichtlichen vorgeschriebenen Güteüberwachung mit einer werkseigenen Produktionskontrolle durch die Produzenten und einer Fremdüberwachung durch amtlich anerkannte, neutrale Prüf- und Überwachungsstellen. Sie erfüllen alle bauaufsichtlichen Anforderungen hinsichtlich Wirksamkeit, Gleichmäßigkeit, Unschädlichkeit und Umweltverträglichkeit und ermöglichen technisch vorteilhafte Bauweisen.

Herstellung

Rohstoffbasis der hier beschriebenen Baustoffe aus Kraftwerken ist Steinkohle.

Aschen aus Braunkohlekraftwerken und Asche aus der Verbrennungen von Abfällen sind nicht Gegenstand dieser Produktinformation.

Bei der Verbrennung von Steinkohle im Kraftwerk entstehen zwei Arten von Kraftwerksprodukten:

• Verbrennungsprodukte
  • Steinkohlenflugasche
  • Schmelzkammergranulat
  • Kesselsand
• Entschwefelungsprodukte ( Reaktionsprodukte)
  • z. B. REA-Gips.

Die Gestaltung der eingesetzten Technik ist darauf ausgerichtet, Produkte mit definierten Eigenschaften zu erzeugen, die den Anforderungen der Industrie entsprechen.

Eigenschaften

Jährlich erzeugte Mengen an Baustoffen aus Kraftwerken mit ihren kennzeichnenden Bausstoffeigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Verbrennungsprodukte

Steinkohle wird staubfein gemahlen und mit vorgewärmter Luft über Brenner in den Feuerraum des Kessels eingeblasen. Je nach Bauart des Feuerraumes wird zwischen Trockenfeuerung (1100-1300° C) und Schmelzkammerfeuerung (1500-1700° C) unterschieden. Die nicht brennbaren mineralischen Bestandteile aus dem Begleitgestein der Kohle schmelzen dabei zum größten Teil auf. Als feine überwiegend glasige Mineralpartikel werden sie im Rauchgasstrom mitgerissen und vor dem Eintritt in den Kamin als Steinkohlenflugasche herausgefiltert. Die gröberen Aschepartikel fallen im Feuerraum nach unten und werden am Kesselboden über ein Wasserbad als Kesselsand abgezogen. Die schmelzflüssigen, unbrennbaren Bestandteile der Steinkohle werden bei Temperaturen um 1500° C als Schmelzkammergranulat abgezogen und schockartig im Wasserbad abgekühlt.

Baustoffe aus Kohlekraftwerken werden seit Jahrzehnten mit gutem Erfolg in vielen Bereichen des Bauwesens und in anderen Branchen eingesetzt.

Durch Nutzung der Baustoffe aus Kohlekraftwerken werden zudem natürliche Ressourcen geschont und der Energieaufwand zur Herstellung entsprechender Baustoffe entfällt. Hierdurch wird ein nachhaltiger Beitrag zur Entlastung der Umwelt geleistet. Geplante Bauaufgaben sollten mit dem jeweiligen Baustoffanbieter im Detail durchgesprochen werden, um die Eigenschaften der Baustoffe aus Kohlekraftwerken mit den Anforderungen des gegebenen Einzelfalls optimal aufeinander abzustimmen. Bei den Anbietern und Herstellern dieser Produkte liegen praktische Erfahrungen und Referenzen vor, die in jedem Fall abgefragt bzw. genutzt werden sollten.

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