TY - THES

T1 - Analyse und Optimierung der Versatzeigenschaften im Scheelit-Bergbau Mittersill

AU - Walkner, Maria

N1 - gesperrt bis 05-03-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Analyse und Optimierung des pastösen Versatzes im Scheelitbergbau der Wolfram Bergbau- und Hütten AG in Mittersill (Salzburg, Österreich). Im Auftrag des Unternehmens wird geklärt, aus welchem Grund der eingebrachte Versatz trotz eines Bindemittelgehalts von 20 M% keine Festigkeit aufweist und mit welchen Maßnahmen ein Versatzprodukt mit messbarer Festigkeit erzielt werden kann. Laut Gewinnungsbetriebsplan ist eine Mindestdruckfestigkeit von 0,4 MPa für den eingebrachten Versatz erforderlich. Das Versatzprodukt wird aus der entwässerten Bergetrübe der Scheelitflotation und 20 M% eines Bindemittels in einem Durchlaufmischer hergestellt und mit einer Betonpumpe in den Abbauraum gepumpt. Das Bindemittel besteht aus 80 M% einer Gewebefilterasche der Salzburger Reststoffgesellschaft und 20 M% Zement CEM II B-S 42,5 N. Abhängig von der Frischwasserzugabe beträgt das Masseverhältnis zwischen Wasser und Bindemittel maximal 2,5, was einem Wasser/Zement-Verhältnis von 12,5 entspricht. Der hohe Wassergehalt ist erforderlich, um die Pumpbarkeit des Versatzproduktes zu gewährleisten und resultiert aus dem hohen Feinstanteil (Korngröße <20 μm) der Berge sowie der Gewebefilterasche. Mögliche Gründe für die geringe Festigkeit des eingebrachten Versatzes sind einerseits das hohe Wasser/Bindemittel-Verhältnis, andererseits kann es zwischen Bindemittel und den in der Flotation und Entwässerung verwendeten Reagenzien zu einer Wechselwirkung kommen, welche das Erstarrungsverhalten negativ beeinflusst. Erstarrungsversuche nach ÖNORM EN 196-3 zeigen, dass sich die Zugabe der Flotationsreagenzien nicht negativ auf das Erstarrungsverhalten des Bindemittels auswirkt. Jedoch beinhaltet die verwendete Gewebefilterasche Anhydrit (CaSO4) der hydratisiert und als Gips (CaSO4·2 H2O) ausfällt. Die Folge ist eine kurze Verarbeitungszeit und eine geringe Festigkeit des Bindemittels. Da die Gewebefilterasche außerdem den Wasserbedarf erhöht, eignet sich die Bindemittelmischung aus Gewebefilterasche und Zement nicht für den Versatz. Versuche mit 5 M% Zement CEM II B-S 42,5 N zeigen, dass der Wasserbedarf zum Herstellen einer pumpfähigen Versatzmischung gesenkt und somit ein Wasser/Bindemittel-Verhältnis von unter 6,0 erreicht werden kann. Derartige Versatzmischungen erreichen eine einaxiale Druckfestigkeit von über 1 MPa nach 28 Tagen. Eine weitere Verringerung des Wasser/Zemente-Verhältnisses durch Zugabe von Fließmittel sowie die Verwendung von Zement CEM I 52,5 R zeigen keine weitere Steigerung der Festigkeit. Die Verwendung von Zement als alleiniges Bindemittel verbessert außerdem das Blutverhalten des Pumpversatzes im Vergleich zur Bindemittelmischung aus Zement und Gewebefilterasche. Versuche mit einem Bindemittelgemisch, bei dem die Gewebefilterasche durch Hüttensand ersetzt wurde, haben gezeigt, dass die Neigung zum Bluten im Vergleich zu Versatzprodukten mit reinem Zement als Bindemittel verringert werden kann. Allerdings zeigen solche Versatzmischungen einen erhöhten Wasserbedarf und eine geringere Festigkeit im Vergleich zu Versatzmischungen mit Zement als alleinigem Bindemittel. Die durchgeführten Laborversuche zeigen, dass durch die Verwendung von 5 M% Zement als Bindemittel die geforderten Eigenschaften des Versatzproduktes im Hinblick auf Pumpbarkeit und Festigkeit erreicht werden können. Durch die Verringerung des Bindemittelgehalts im Versatzprodukt kann darüber hinaus mehr Bergematerial versetzt werden.

AB - Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Analyse und Optimierung des pastösen Versatzes im Scheelitbergbau der Wolfram Bergbau- und Hütten AG in Mittersill (Salzburg, Österreich). Im Auftrag des Unternehmens wird geklärt, aus welchem Grund der eingebrachte Versatz trotz eines Bindemittelgehalts von 20 M% keine Festigkeit aufweist und mit welchen Maßnahmen ein Versatzprodukt mit messbarer Festigkeit erzielt werden kann. Laut Gewinnungsbetriebsplan ist eine Mindestdruckfestigkeit von 0,4 MPa für den eingebrachten Versatz erforderlich. Das Versatzprodukt wird aus der entwässerten Bergetrübe der Scheelitflotation und 20 M% eines Bindemittels in einem Durchlaufmischer hergestellt und mit einer Betonpumpe in den Abbauraum gepumpt. Das Bindemittel besteht aus 80 M% einer Gewebefilterasche der Salzburger Reststoffgesellschaft und 20 M% Zement CEM II B-S 42,5 N. Abhängig von der Frischwasserzugabe beträgt das Masseverhältnis zwischen Wasser und Bindemittel maximal 2,5, was einem Wasser/Zement-Verhältnis von 12,5 entspricht. Der hohe Wassergehalt ist erforderlich, um die Pumpbarkeit des Versatzproduktes zu gewährleisten und resultiert aus dem hohen Feinstanteil (Korngröße <20 μm) der Berge sowie der Gewebefilterasche. Mögliche Gründe für die geringe Festigkeit des eingebrachten Versatzes sind einerseits das hohe Wasser/Bindemittel-Verhältnis, andererseits kann es zwischen Bindemittel und den in der Flotation und Entwässerung verwendeten Reagenzien zu einer Wechselwirkung kommen, welche das Erstarrungsverhalten negativ beeinflusst. Erstarrungsversuche nach ÖNORM EN 196-3 zeigen, dass sich die Zugabe der Flotationsreagenzien nicht negativ auf das Erstarrungsverhalten des Bindemittels auswirkt. Jedoch beinhaltet die verwendete Gewebefilterasche Anhydrit (CaSO4) der hydratisiert und als Gips (CaSO4·2 H2O) ausfällt. Die Folge ist eine kurze Verarbeitungszeit und eine geringe Festigkeit des Bindemittels. Da die Gewebefilterasche außerdem den Wasserbedarf erhöht, eignet sich die Bindemittelmischung aus Gewebefilterasche und Zement nicht für den Versatz. Versuche mit 5 M% Zement CEM II B-S 42,5 N zeigen, dass der Wasserbedarf zum Herstellen einer pumpfähigen Versatzmischung gesenkt und somit ein Wasser/Bindemittel-Verhältnis von unter 6,0 erreicht werden kann. Derartige Versatzmischungen erreichen eine einaxiale Druckfestigkeit von über 1 MPa nach 28 Tagen. Eine weitere Verringerung des Wasser/Zemente-Verhältnisses durch Zugabe von Fließmittel sowie die Verwendung von Zement CEM I 52,5 R zeigen keine weitere Steigerung der Festigkeit. Die Verwendung von Zement als alleiniges Bindemittel verbessert außerdem das Blutverhalten des Pumpversatzes im Vergleich zur Bindemittelmischung aus Zement und Gewebefilterasche. Versuche mit einem Bindemittelgemisch, bei dem die Gewebefilterasche durch Hüttensand ersetzt wurde, haben gezeigt, dass die Neigung zum Bluten im Vergleich zu Versatzprodukten mit reinem Zement als Bindemittel verringert werden kann. Allerdings zeigen solche Versatzmischungen einen erhöhten Wasserbedarf und eine geringere Festigkeit im Vergleich zu Versatzmischungen mit Zement als alleinigem Bindemittel. Die durchgeführten Laborversuche zeigen, dass durch die Verwendung von 5 M% Zement als Bindemittel die geforderten Eigenschaften des Versatzproduktes im Hinblick auf Pumpbarkeit und Festigkeit erreicht werden können. Durch die Verringerung des Bindemittelgehalts im Versatzprodukt kann darüber hinaus mehr Bergematerial versetzt werden.

KW - cemented paste backfill

KW - backfill

KW - binder

KW - cement

KW - filterash

KW - Versatz

KW - Pastöser Versatz

KW - Versatzbergbau

KW - Bindemittel

KW - Zement

KW - Gewebefilterasche

KW - Hüttensand

KW - Flugasche

M3 - Masterarbeit

ER -