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Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, vorzugsweise von
Bauziegeln, aus anorganischen Industrieabfallstoffen wie Asche und Brandschiefer, unter Verwendung von mineralischen Bindemitteln, vorzugsweise Tonerde.
Es ist bekannt, dass der ständig steigende Bedarf an Bauziegeln In den letzten Jahren die Aufmerksam- keit der Fachleute auf die Möglichkeiten der eventuellen Verwertung billiger, in grossen Mengen vorhandener
Abfallstoffe gerichtet hat. Zum Beispiel wurden unter dem Gesichtspunkt einer Verwendung In der Bauindu- strie die Asche und Schlacken von Kraftwerken und Hüttenbetrieben sowie die Abraumhalden der Bergwerke erwähnt. Diese sich in ständig steigendem Masse anhäufenden Stoffe sind ausserordentlich schädlich, da ihre
Handhabung, der Transport auf die Halde mit beträchtlichen Kosten verbunden Ist, die Halden immer grösse- re Gebiete bedecken und auch für den Umweltschutz eine ständig wachsende Sorge bedeuten, da sie eine ständig dauernde Quelle der Luftverschmutzung mit festen Teilchen darstellen.
In der klassischen Tonziegelfabrikation wurden Asche und Schlacke von Kraftwerken bisher als Mage- rungsmittelin einer Menge von maximal 20% eingesetzt. Diese Verwendung sowie die In der Landwirtschaft zur Bodenverbesserung verwendeten Mengen konnten jedoch das Wachstumstempo der Halden nicht wesent- lich verringern.
Zwar wurden Versuche mit dem Ziel durchgeführt, das Material der Asche- und Schlackehalden In der der Herstellung von Baustoffen unmittelbar als Grundstoff zu verwerten, jedoch führten diese Versuche nicht oder nur teilweise zum Erfolg. So wird z. B. gemäss der HU-PS Nr. 146739 hydraulische Aschemit einem wengistens 35% SiO enthaltendem gemahlenen Tonmineral, z. B. mit Puzzolanerde zusammen, gegebenen- falls unter Zusatz von Alum. 1nium. staub, in einer aus ziemlich kostspieligen und von der Technologie der Zie- gelherstellung wesentlich abweichenden Verfahrensschritten (z. B. Dämpfen Im Autoklaven) bestehenden
Technologie aufgearbeitet.
Bekannt Ist ferner ein Verfahren, gemäss welchem kalkreiche Asche an sich oder zusammen mit sonstigen, bekannten Zuschlagstoffen hydrothermal zu Beton oder Formelementen verarbeitet werden kann. Die Nachteile der geschilderten Verfahren bestehen darin, dass sie einesteils wegen des
Dämpfens teuer sind, zum andern die Druckfestigkeit der erhaltenen Produkte niedrig ist.
Auch die DE-AS 1076552 betrifft keramische Formkörper, wonach aber nur glasartige, kompakte Schmelzkammerasche mit Lehm gemischt und die Formgebung mit herkömmlichen Methoden der kerami- schen Industrie ausgeführt, schliesslich das Halbprodukt getrocknet und gebrannt wird.
Nach der DE-AS 2060699 wird eine Schlackenschmelze nach Kühlung bis zu einem Feinheitsgrad von 4000cm2/g vermahlen, mit Wasser und Ton geformt, schliesslich getrocknet und gebrannt. Auf diese Weise können jedoch nur leichte und sehr poröse Formkörper oder Granulate hergestellt werden.
Nach der CH-PS Nr. 442122 werden Kohlenschlackenund Lehm mit Dextrin, Sägemehl, Torf und Bento- nit zu einem formbaren Gemisch verarbeitet, das geformte Produkt wird sodann getrocknetund gebrannt.
Das erzielte Produkt ist porös, weist eine niedrige Dichte und Druckfestigkeit auf.
Nach der US-PS Nr. 2, 247, 120 wird die Flugasche mit einer spezifischen Stoffkomposition wie Cobreci- te und pulverigem Ton In Anwesenheit von Natriumhydroxyd geformt und auf übliche Weise gebrannt.
In der US-PS Nr. 2, 833, 659 wird die Herstellung eines keramischen Formkörpers beschrieben, wonach
Flugasche und Ton mit Ligninsulfonsäure oder wasserlöslichen Salzen derselben geknetet, geformt, In übli- cher Weise getrocknet und sodann gebrannt wird.
Die US-PS Nr. 2, 987, 411 beschreibt die Herstellung eines leichten, porösen Produktes aus Flugasche und Ton, wobei ein poröses Produkt mit Hilfe der üblichen keramischen Methoden hergestellt wird. Beim Ausbrennen wird eine Schmelzkruste auf der Oberfläche des Formkörpers gebildet und das Entweichen von Gasen durch diese Kruste verhindert.
Nach der GB-PS Nr. 778, 250 werden keramische Stoffe aus mineralischen oderindustriellenAbfallstof- fen durch Zusatz von natürlichen oder künstlich hergestellten Aluminiumsilikat-Hydrogelen erzeugt. Die wässerige Dispersion wird plastifiziert, geformt, die Formstücke werden getrocknet und anschliessend gebrannt.
Die GB-PS Nr. 692, 181 bezieht sich auf die Herstellung von keramischen Stoffen, wobei pulverförmige, kohlefreie Asche mit kolloiden Silikatlösungen oder mit einerwässerigen Dispersion von kolloidem Siliziumdioxyd verformbar gemacht und zu Formlingen verarbeitet wird, welche schliesslich getrocknet und nach Aufbringen eines emaillebildenden Stoffes gebrannt werden.
Die acht zuletzt angeführten Verfahren bedienen sich alle der In der Keramik-Technologie üblichen Massnahmen. Es wird In jedem Fall ein poröses Endprodukt von nur geringer Druckfestigkeit erzielt.
Ziel der Erfindung Ist die Ausarbeitung eines Verfahrens zur Herstellung von Bauelementen, in erster Linie Bauziegeln, bei dem Asche, Schlacke und sonstiges Haldenmaterial nicht nur als Zusatzstoff, sondern als Grundstoff verwendet wird. Das Verfahren soll mit den Vorrichtungen der klassischen Ziegelherstellung durchführbar sein, die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweisen, zu billigen Produkten hoher Qualität führen und auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes und der Energiewirtschaft günstig sein.
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Im Zuge der zur Erreichung dieses Zieles durchgeführten Forschungsarbeiten wurde zunächst fest- gestellt, welche silikat-chemischen und physikalischen Eigenschaften die einzelnen, als Grundrohstoff in
Frage kommenden Komponenten haben und welche Bedingungen auf Grund dieser Eigenschaften gewählt werden müssen, damit diese Stoffe durch eine gewisse Modifizierung ihrer Grundeigenschaften in Gegenwart der üblichen Bindemittel in dem silikattechnologischen Prozess verwendet werden können. Da kein einziges der Haldenmaterialien über die bei der Aufarbeitung so überaus wichtige Formbarkeit verfügt, ergab sich als Vorbedingung, dass auch ein formbares Bindemittel, z. B. Ton, als Bestandteil verwendet werden muss.
Von den in Frage kommenden Grundstoffen Ist in Hinsicht der silikattechnologischen Eigenschaften der Brandschiefer als der wertvollste zu betrachten, da sein durchschnittlicher Heizwert von 3,35 bis 8,37 MJ/kg als unmittelbar in dem Einsatzgut freiwerdende Energie genutzt werden und dadurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden kann, als dies bei der gleichen Energiemenge, aber Wärmeübertragung von aussen der Fall ist. Die Struktur des Brandschiefers nach dem Brennen ist jedoch ungünstig : der Schiefer zeigt einen Zerfall in Schichten und Schuppen. Die Schrumpfung des Brandschiefers beim Trocknen beträgt 5, 3%, beim Brennen 16,5%, und die Feuerfestigkeit liegt bei 15800C.
Diese-bei der Nieder- und bei der Hochtemperaturbehandlung auftretende-hochgradige Schrumpfung ermöglicht mit den restlichen Komponenten nur eine beschränkte Verdichtung, und durch die Schrumpfung der einzelnen Teilchen kommt auch nur eine lockere Bindung zu Stande. Aus dem Gesagten folgt, dass der Brandschiefer nur In feinverteilter Form verwendet werden kann, was übrigens auch für das Ausbrennen von Vorteil Ist.
Bei der Untersuchung der Asche wurde festgestellt, dass deren Schrumpfung beim Trocknen 0, 98%, beim Brennen 15, 1% beträgt und die Feuerfestigkeit bei IIOOOC liegt. Bei der Untersuchung der Schlacke erwies sich, dass deren chemische Zusammensetzung innerhalb weiter Grenzen schwankt, ferner, dass bei reduzierendem Brennen die Schlacke eine zum leichten Zerkrümeln neigende Struktur annimmt und bei einer weiteren Temperaturerhöhung um kaum 10 bis 300C bereits zu schmelzen beginnt.
Ihre Schrumpfung beim Trocknen beträgt 0, 08%, die Schrumpfung beim Brennen kann nicht gemessen werden, weil die Schlacke wegen
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CaOIn Kenntnis dieser Untersuchungsergebnisse wurde festgestellt, dass die hohe Brennschrumpfung der ein- zelnen Komponenten dann ungünstigist, wenn das Schrumpfverhalten aller Komponenten gleich ist, weil sich in diesem Falle nur in beschränktem Masse Kontaktflächen ausbilden können. Diese Erscheinung kann jedoch durch thixotrope Komponenten, z. B. Ton, ausgeglichen werden. Die verhältnismässig geringe thermische
Stabilität der Asche, der Schlacke und des Tons wird durch die hohe Feuerfestigkeit des Brandschieferskompensiert.
Um den technologischen Abschnitt des Brennens sicher beherrschen zu können, muss der Temperaturbereich zwischen Klinkern und Erweichen breiter gewählt werden, weil andernfalls in der reduzierenden Atmosphäre eine Temperaturüberschreitung von 50 bis 1000C ausreichend ist, eine völlige Verschlackung und die Bildung stark deformierter Produkte hervorzurufen. Wenn man berücksichtigt, dass derartige Temperaturunterschiede bei den zum Brennen verwendeten Tunnelöfen bereits innerhalb der Stapelhöhe des Einsatzgutes auftreten, so ist die Wahl eines entsprechend breiten Temperaturbereiches zwischen Klinkern und Erweichen eine technologische Notwendigkeit.
Nun wurde untersucht, in welchem Masse die einzelnen Komponenten fähig sind, mit einem Bindemittel grosser Bindekraft, z. B. mit Ton, zu verklinkern. Asche, Schlacke beziehungsweise Brandschieferwurdai mit je 40% Ton verknetet und gebrannt, was eigentlich eine Reproduktion der bereits bekannten Verfahren darstellt. Die Versuche führten denn auch zu dem weiter oben bei der Beschreibung bekannter Verfahren bereits genannten nachteiligen Ergebnis : die erhaltenen Produkte wiesen eine sehr geringe Druckfestigkeit auf.
Die Erklärung hiefür liegt darin, dass zwischen den lediglich miteinander vermischten und dann gebrannten Stoffen nur sehr schwache Bindungen entstehen, bei zwecks Erhöhung der Bindefestigkeitvorgenomme- ner Temperaturerhöhung das Produkt jedoch verschlackt und sich deformiert.
Anschliessend wurde untersucht, in welcher Weise sich das Klinkerverhalten der Masse ändert, wenn die Gewichtsverhältnisse der einzelnen Komponenten untereinander variiert werden. Bei diesen Experimenten wurde festgestellt, dass die Gerüstbildungseigenschaften der Schlacke wegen ihrer verhältnismässig lockeren Struktur und ihrer starken Schrumpfung unbefriedigend sind. Eine Mischung, bestehend aus 20% Brandschiefer, 25% Asche, 25% Schlacke und 30% Ton, zeigte ein günstigeres Klinkermass. Zur Feststellung der optimalen Brenntemperatur für diese Mischung angestellte Versuche wiesen aus, dass es sowohl aus silikatchemischen wie auch energetischen Gründen nicht radsam ist, bei Temperaturen von über 1100 C zu brennen.
Leider wies auch das beste der auf diese Weise erhaltenen Produkte nur eine Druckfestigkeit von 9, 8 bis 11,8 bar auf. Durch mikroskopische Untersuchung der Struktur wurde festgestellt, dass die mangelhafte Druckfestigkeit auf die mangelnde Bindung zwischen den Teilchen und den stark schwammartigen Charakter des Produktes zurückzuführen ist, welcher durch die starke Schrumpfung der Teilchen der einzelnen Komponenten zustande kommt.
Dadurch wurde klar, dass das Problem der Verwendbarkeit von Haldenmaterialien nur auf diese Weise gelöst werden kann, dass man den schwammartigen Charakter des Produktes beseitigt und für eine Verbesse-
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rung der mangelnden Bindung sorgt. Durch Anwendung höherer Drucke bei dem vor dem Brennen erfolgenden Pressenkonnten nur geringe Verbesserungen erreicht werden. Weitere Untersuchungen und Experimente führten zu der Erkenntnis, das dies durch eine geeignete kolloidchemische Vorbehandlung der einzelnen Komponenten erreicht werden kann.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, Insbesondere von Bauziegeln, aus anorganischen Industrieabfallstoffen wie Asche, Schlacke, Bergwerkabraum, unter Einsatz von mineralischen Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässerige Suspension von gemahlenen oder bereits in Staubform oder körniger Form vorliegenden anorganischen Industrieabfallstoffen und mineralschenBindemitteln bis zum kolloiden Aufschluss des mineralischenBindemittels und seiner Ablagerung in den Poren oder auf der Oberfläche der Teilchen der anorganischen Industrieabfallstoffe abstehen gelassen wirdwobei der Prozess des kolloiden Aufschlusses und der Ablagerung gegebenenfalls durch Wärmebehandlung beschleunigt wird-anschliessend der Wassergehalt der Suspension zweckmässig durch Trocknung auf unter 15% vermindert,
das Material gemahlen, gegebenenfalls mit weiteren anorganischen Industrieabfallstoffen, vorzugsweise mit Schlacke und/oder Brandschiefer vermischt, das Gemisch homogenisiert, geformt und schliesslich bei 1000 bis 12500C gebrannt wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das mineralische Bindemittel der wässerigen Suspension deranorganischenlndustrieabfälle, vorzugsweise der Asche und/oder Schlacke, zugesetzt und mit dieser zusammen abstehen gelassen.
Die Suspension, deren Wassergehalt unter 35% liegt, wirddannin einem Drehtrommeltrockner mit Rauchgas auf einen Wassergehalt von 10 bis 12% getrocknet, anschliessend das Material auf eine Teilchengrösse von unter 1 mm vermahlen und mit Schlacke, welche eine Teilchengrösse von unter 3 mm aufweist und die durch Vorbefeuchtung einen Wassergehalt von2 bis 6% hat, gegebenenfalls auch mit Brandschiefer einer Teilchengrösse von unter 1 mm vermischt und homogenisiert, dann das Materialgemisch bei einem Druck von vorzugsweise 147 bis 196 bar zu Formlingen ge-
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mindert und dafür die gleiche Menge Brandschiefer zugesetzt werden. Die aus dem Gemisch gepressten
Formlinge werden, wenn sie Brandschiefer enthalten, in stark oxydierender Atmosphäre, ansonsten in schwach reduzierender Atmosphäre gebrannt.
Natürlich ist es auch möglich, nicht nur die Poren der Asche, sondern auch die der ebenfalls porösen Schlacke durch Ablagerung des Tones auszufüllen.
Die Erfindung beruht auf der grundlegenden Erkenntnis, dass der Ton, wenn er mit der wässerigen Suspension der Asche und gegebenenfalls der Schlacke vermischt und abstehen gelassen wird, eine kolloide Lösung bildet und diese durch die Kapillarkräfte in die Poren eindringt. In dem homogenisierten Asche-TonSystem gelangen nicht nur die einzelnen Asche- und Tonteilchen in enge Berührung miteinander, sondern darüber hinaus dringt der Ton in die Poren der Asche ein, füllt diese aus und lagert sich auf der Oberfläche der Ascheteilchen ab. Diese Vorgänge, d. h. das Eindringen und Ablagern des Tones in die Poren, das Umhüllen der Teilchenoberfläche durch sich darauf ablagernden Ton sollen im folgenden zusammenfassend als "Ablagerung" bezeichnet werden.
Es wird dadurch eine Bindung erzielt, bei der von der Aschehalde durdi den Wind nichts mehr abgetragen wird, die Aschehalde hört auf, ein umweltverschmutzender Faktor zu sein.
Das Verfahren wird in der Praxis vorzugsweise so ausgeführt, dass man der ohnehin mit einem Wassergehalt von annähernd 50% auf die Halde gelangenden Aschesuspension den auf unter 3 mm zerkleinerten Ton zusetzt und die auf diese Weise erhaltene Suspension von weniger als 35% Wassergehaltauf der Haldedb- stehen lässt. Zweckmässig wird das Material weiterverarbeitet, nachdem es etwa 15 bis 30 Tage lang auf der Halde gelagert wurde und sich sein Wassergehalt dabei auf 20 bis 25% verringert hat.
Nach dem z. B. mit 600 bis 8000C heissem Rauchgas durchgeführten Trockenprozess, in dessen Verlauf der Wassergehalt auf 10 bis 12% vermindert wird, ist der auf und in dem porösen Material abgelagerte Ton praktisch fest, aber noch formbar und bindekräftig. Die erreichte Festigkeit ist ausreichend, das Material z. B. in einer Hammermühle oder einem Desintegrator auf unter 1 mm Teilchengrösse zu mahlen. Der auf diese Weise hergestellte Presspulver-Bestandteil bildet die Feinkornkomponente der endgültigen Materialmischung, während die im Zuge der weiteren Verarbeitung noch zuzumischenden Komponenten ihrer Funktion gemäss die sogenanntengerüstbildenden Komponenten genannt werden. Das Vermischen dieser beiden Komponenten geschieht zweckmässig in einem Eirich-Mischer.
Die gerüstbildende Komponente-Schlacke einer Teilchengrösse von maximal 3 mm und/oder Brandschiefer einer Teilchengrösse von maximal 1 mm-wird in den Mischer eingebracht und bei laufendem Mischer mit etwa 2 bis 6% Wasser angefeuchtet. Zu der auf diese Weise vorbereiteten gerüstblldenden Komponente wird das getrocknete Ton-Asche-Mahlgut gegeben. Nach 3 bis 10 min Mischzeit ist das erhaltene Gemisch bereits pressfertig.
Das Gemisch wird zu den Halbfertigprodukten der Bauelemente, z. B. zu Bauziegelformlingen, geformt.
Gepresst wird zweckmässig in einer Exzenterpresse, mit der aus dem halbtrockenen Gemisch unter einem
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spezifischen Pressdruck von 147 bis 196 bar leicht handhabbare Formlinge entsprechender Festigkeit gepresst werden können, die vor dem Einbringen In den Ofen nicht getrocknet zu werden brauchen. Die Formlinge könnenin einem Tunnelofen bei 1000 bis 12500C gebrannt werden. Innerhalb dieses verhältnismässig breiten Temperaturbereiches wird die Temperatur in Abhängigkeit von den Mengenverhältnissen der einzelnen Komponenten zueinander gewählt. Enthält das zu brennende Material z. B. um 50%, d. h. annähernd die maximal mögliche Menge Schlacke, so muss bei niedrigeren Temperaturen gebrannt werden, während bei Anwesenheit der maximal möglichen Menge Brandschiefer die Brenntemperatur höher gewählt werden muss.
Enthält die Mischung keinen Brandschiefer, so wird zweckmässig In schwach reduzierender Atmosphäre gebrannt. Ist in dem zu brennenden Halbfabrikat jedoch Brandschiefer enthalten, so muss Im Ofen eine stark oxydierende Atmosphäre aufrecht erhalten werden.
Das nach dem Brennen erhaltene Produkt hat ein ästhetisch ansprechendes Aussehen, die Masshaltigkeit ist genau, und die Druckfestigkeit erreicht oder übertrifft den üblicherweise vorgeschriebenen Wert von 137 bar. Bei ohne Zusatz von Brandschiefer hergestellten Produkten wurden auch Druckfestigkeiten von 177 bar erreicht. Das Volumengewicht des erfindungsgemäss hergestellten Produktes liegt bei etwa 1, 5 kg/dm3, seine Porosität beträgt 25 bis 35%.
Die Teilschritte des erfindungsgemässen Verfahrens sind auch an sich neu. So ist es eine technisch neuartige Massnahme, das Ablagern des Tones in und auf den Teilchen hervorzurufen, indem die wässerige kolloide Lösung des mineralischen Bindemittels In einer (durch Wärmebehandlung schneller ablaufenden) Zeitreaktion die Poren der Asche und/oder der Schlacke ausfüllt, sich dadurch aus der Mischung eine quasi homogene Substanz bildet und das schädliche Schrumpfen der Stoffe vermieden wird. Asche und Schlacke werden auf diese Weise zu silikatchemisch wertvollen Stoffen.
Ein neuartiger Zug des erfindungsgemässen Verfahrens ist ferner der Trockenvorgang, bei dem das in dem Ablagerungsschritt erhaltene Material auf etwa 12% Feuchtegehalt getrocknet wird. Bei diesem Feuchtegehalt bäckt der Ton zwar auf die Asche- und Schlacketeilchen auf, bewahrt aber immer noch einen gewissen Teil seiner Formbarkeit. Im Gegensatz dazu wird bei der herkömmlichen Technologie der Ziegelherstellung unmittelbar vor dem Brennen das bereits geformte Halbfertigprodukt getrocknet, u. zw. mit Warmluft. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren hingegen wird das Material vor dem Pressen getrocknet, weswegen als Trockenmedium das wesentlich billigere Rauchgas verwendet werden kann.
Auch die Verwendung von Brandschiefer des Heizwertes 3, 35 bis 8, 37 MJ/kg bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist eine neuartige Lösung ; der Brandschiefer dient nicht nur als gerüstbildende Komponente, sondern gleichzeitig auch als innere Energiequelle.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel l : Es wird ein Grundmaterial folgender Zusammensetzung gewählt :
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<tb>
<tb> 40 <SEP> Gew.-% <SEP> Ton, <SEP> Teilchengrösse <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm,
<tb> 30Gew.-% <SEP> Kraftwerkschlacke, <SEP> Fraktion <SEP> unter <SEP> 3 <SEP> mm,
<tb> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> Asche <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Kraftwerk.
<tb>
Die aus dem Kraftwerk stammende Aschesuspension hat einen Wassergehalt von etwa 50%. Durch Zugabe des Tones wird eine Suspension von etwa 30% Wassergehalt erhalten. Die Suspension wird auf die Aschehalde gebracht und dort unter atmosphärischen Bedingungen sechs Tagelang trocknen gelassen. Danach wird das Material, dessen Wassergehalt nun etwa 24% beträgt, mit Rauchgas der Temperatur 6500C 12 min lang getrocknet, wobei der Wassergehalt des Gutes auf 11,6% sinkt. Das auf diese Weise getrocknete Material wird in einem Desintegrator auf eine Teilchengrösse von unter 1 mm zerkleinert.
In einem Eirich-Mischer wird die Schlackekomponente mit 5% Wasser 4 min lang gemischt und dadurch befeuchtet, danach wird die Asche-Ton-Mischung zugesetzt und der Wassergehalt des Gesamtgemisches auf 12% eingestellt. Das Pressmaterial wird noch 3 min lang gemischt und dann in einer hydraulischen Presse bei einem Druck von 147 bar zu Rohziegel gepresst. Die Rohziegeln werden ohne vorherige Trocknung in einem Tunnelofen bei 11500C in reduzierender Atmosphäre 9 h lang gebrannt.
Die wichtigsten Qualitätsparamter der erhaltenen Bauziegel sind folgende : Druckfestigkeit : 177 bar ; Raumgewicht : 1,5 kg/dm3 ; Wasseraufnahmevermögen : 18% scheinbare Porosität : 27%.
Beispiel 2 : Das Grundmaterial hat folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 25 <SEP> Gew.-% <SEP> Kraftwerkschlacke <SEP> einer <SEP> Teilchengrösse
<tb> unter <SEP> 3 <SEP> mm,
<tb> 25 <SEP> Gew.-% <SEP> Kraftwerkasche,
<tb>
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<tb>
<tb> 20 <SEP> Gew.-% <SEP> Brandschiefer, <SEP> auf <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> Teilchengrösse <SEP>
<tb> gemahlen,
<tb> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> Ton, <SEP> auf <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> Teilchengrösse <SEP> gemahlen.
<tb>
Aus der Asche, dem Brandschiefer und dem Ton wird eine 70% Feststoff enthaltende Suspension bereitet. Diese wird unter atmosphärischen Bedingungen 15 Tage lang zum Trocknen stehen gelassen. Das noch ungefähr 20% Wasser enthaltende Material wird in einem DrehtrommeltrocknermitRauchgas der Temperatur 7200C 12 min lang getrocknet, wonach sein Feuchtegehalt noch 10% beträgt. Anschliessend wird das Material in einer Hammermühle auf eine Teilchengrösse von unter 1 mm zerkleinert. Die ineinemEirich-Mi- scher befindliche Schlackenkomponente wird mit 6% Wasser angefeuchtet und dann dieAsche-BrandschieferKomponente zugemischt. Der Feuchtigkeitsgehalt des gesamten Gemisches wird auf 12% eingestellt.
Das nach 10minütigem Mischen erhaltene Pressmaterial wird in einer Exzenterpresse bei einem Druck von 196 bar zu Halbfertigfabrikaten geformt. Diese werden ohne Trocknung in den Tunnelofen eingebracht und dort in oxydierender Atmosphäre bei 1200 C 11 h lang gebrannt. Das Endprodukt hat folgende Qualitätsparameter : Druckfestigkeit : 137 bar, Raumgewicht 1,5 kg/dm3; Wasseraufnahmevermögen: 20%; scheinbare Porositzt : 30%.
Beispiel 3 : Das Grundmaterial hat folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> Ton, <SEP> auf <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> Teilchengrösse <SEP> gemahlen,
<tb> 30 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> Kraftwerkschlacke, <SEP>
<tb> 35 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> Hüttenschlacke, <SEP> gemahlen, <SEP> gesichtet,
<tb> Teilchen <SEP> unter <SEP> 3 <SEP> mm.
<tb>
Ton und Asche werden mit 30% Wasser angeteigt und unter atmosphärischen Bedingungen sechs Tage lang abstehen gelassen. In dieser Zeit erfolgt die Ablagerung des Tons in und auf den Asch. 9teilchen. An- schliessend wird das Gemisch mit Rauchgas der Temperatur 6500C 15 min lang getrocknet, wobei der Wassergehalt auf 11,2% sinkt. Das Material wird in einem Desintegrator auf unter 1 mm Teilchengrösse gemahlen. Die Hüttenschlacke wird mit 5% Wasser befeuchtet, 72 h lang abstehen gelassen und dann in einem Eirich-Mischer mit der Asche-Ton-Komponente vermischt. Der Wassergehalt wird auf 12% eingestellt. Die Mischzeit beträgt 12 min.
Die auf diese Weise vorbereitete Pressmasse wird mit einer hydraulischen Presse bei einem Druck von 196bar zu Halbfabrikaten geformt, welche ohne weitere Trocknung im Tunnelofenbei 12000C 9 h lang gebrannt werden. Das Endprodukt weist folgende Qualitätsparamter auf : Druckfestigkeit : 137 bar ; Raumgewicht : l, 5 kg/dm3 ; Wasseraufnahmevermögen : 21% ; scheinbare Porosität : 26%.
Beispiel 4 : Das Grundmaterial hat folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 40 <SEP> Gew.-% <SEP> Ton,
<tb> 25 <SEP> Gew.-% <SEP> Brandschiefer,
<tb> 35 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> Hüttenschlacke. <SEP>
<tb>
Ton und Brandschiefer werden zusammen auf unter 1 mm Teilchengrösse gemahlen, der Wassergehalt auf 30% eingestelltund das Gemisch bei 80 C 28 h lang gelagert. Während dieser Zeit lagert sich der Ton auf und in den Teilchen des Brandschiefers ab. Die Hüttenschlacke wird auf unter 3 mm Teilchengrösse gemahlen, mit 5% Wasser vermischt und 72 h lang abstehen gelassen. Das Ton-Brandschiefer-Gemisch wird mit Rauchgas auf 11% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet, auf unter 1 mm Teilchengrösse gemahlen und mit der bereits in dem Eirich-Mischer befindlichen Hüttenschlacke vermischt. Das Gemisch wird auf einen Wasserge- halt von 12%eingestellt, 15minlang gemischt und danach 72h lang stehen gelassen.
Die Masse wird in einer hydraulischen Presse bei 19 6 bar Druck zu Formlingen gepresst, die beil2500C in oxydierender Atmosphäre 9 h lang gebrannt werden. Das Endprodukt weist folgende Qualitätsparamter auf : Druckfestigkeit : 93 bar ; Raumgewicht: 1,35 kg/dm3; Wasseraufnahmevermögen: 24%; scheinbare Porosität : 30%.
Beispiel 5 : Das Grundmaterial hat folgende Zusammensetzung :
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<tb> 40 <SEP> Gew.-% <SEP> Ton, <SEP> Teilchengrosse <SEP> unter <SEP> 1 <SEP> mm,
<tb> 25 <SEP> Gew.-% <SEP> Asche, <SEP>
<tb> 30 <SEP> Gew.-% <SEP> Hüttenschlacke, <SEP> Teilchengrösse <SEP> unter <SEP> 3 <SEP> mm,
<tb> 5 <SEP> Gew.-% <SEP> Rotschlamm, <SEP> Teilchengrösse <SEP> unter <SEP> 3 <SEP> mm.
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Ton und Asche werden unter Einstellen eines Wassergehaltes von 30% miteinander vermischt, und das Gemisch wird unter atmosphärischen Bedingungen sechs Tage lang stehen gelassen. Während dieser Zeit geht die Ablagerung des Tones auf und In den Ascheteilchen vor sich. Das Gemisch wird mit Rauchgas der Temperatur 6500C 15 min lang getrocknet, wobei sich sein Wassergehalt auf 11, 5% vermindert. Anschlie- ssend wird das Gemisch In einem Desintegrator auf unter 1 mm Teilchengrösse zerkleinert. Die Hüttenschlacke und der Rotschlamm werden In einem Eirich-Mischer mit 5% Wasser befeuchtet und dann 72 h lang abstehen gelassen. Dann wird die Ton-Asche-Komponente zugegeben und nach Einstellen des Wassergehaltes auf 12% 15 min lang gemischt. Das Pressmaterial wird in einer hydraulischen Presse bei 196 bar Druck zu Formlingen gepresst.
Diese werden In einem Tunnelofen bei 12500C In reduzierender Atmosphäre gebrannt Ein Produkt mit folgenden Qualltätsparametern wird erhalten : Druckfestigkeit : 169 bar ; Raumgewicht l, 5 kg/ dm3 ; Wasseraufnahmevermögen : 28% ; scheinbare Porosität : 26%.
Wie bei weiteren Untersuchungen der Produkte festgestellt wurde, enthält das Material zahlreiche Hohlräume, was einesteils seine Widerstandsfähigkeit gegen chemische Umgebungseinflüsse erhöht, zum andern die Wärmeisolation verbessert. Auch durch diesen biologisch günstigen Effekt unterscheidet sich das erfindungsgemäss hergestellte Produkt von dennachbekannten Ascheverwertungsverfahren hergestellten Produkten, z. B. dem mit dem Autoklav-Verfahren hergestellten Aschebeton, dessen weitere Verbreitung nicht nur durch seine unzureichenden statischen Eigenschaften, sondern auch durch schädliche biologische Faktoren beschränkt wurde.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens können folgendermassen zusammengefasst werden : es ermöglicht die Verwertung von anorganischen Industrieabfällen als Grundmaterial, u. zw. für Schlacke, Asche
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Mengen an Ausschuss verursachende und immer die Kapazitätsgrenze des Gesamtprozesses bedeutende
Trocknen des geformten Halbfertigfabrikates vermieden, was auch bezüglich des Energie- und Arbeitsauf- wandes günstig ist. Durch die Verwendung von Brandschiefer wird eine bedeutende Energieeinsparunger- reicht. Schliesslich ist es von nicht zu überschätzender Bedeutung für den Umweltschutz, dassbel Durchfüh- rung des Tonerdeablagerns Im Grossen, d. h. auf den Schlacke- und Aschehalden, deren Staub die Luft nicht länger verunreinigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Bauelementen aus anorganischen Industrieabfallstoffen wie Asche, Schlacke, Bergwerkabraum, unter Einsatz von mineralischen Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässerige Suspension von gemahlenen oder bereits In Staubform oder körniger Form vorliegenden anorganischen Industrieabfallstoffen und mineralischen Bindemitteln bis zum kolloidenAufschluss des mineralischen Bindemittels und seiner Ablagerung In den Poren oder auf der Oberfläche der Teilchen der anorganischen Industrieabfallstoffe abstehen lässt - wobei der Prozess des kolloiden Aufschlusses und der Ablagerung gegebenenfalls durch Wärmebehandlung beschleunigt wird-anschliessend den Wassergehalt der Suspension auf unter 15% vermindert,
das Material mahlt und gegebenenfalls mit weiteren anorganischen Industrieabfallstoffen, vorzugsweise mit Schlacke und/oder Brandschiefer, vermischt, das Gemisch homogenisiert, formt und schliesslich bei 1000 bis 12500C brennt.
2. VerfahrennachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassmandasrnlnerallscheBlndemIt- tel zu der Suspension der anorganischen Industrieabfälle, vorzugsweise der Asche und/oder Schlacke, gibt und mit der Suspension zusammen abstehen lässt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, dass man das we- niger als 35% Wasser enthaltende, abgestandene Gemisch aus mineralischem Bindemittel und anorganischem Industrieabfall, vorzugsweise mit Rauchgas, auf 10 bis 12% Wassergehalt trocknet und anschliessend auf eine Teilchengrösse von zweckmässig kleiner als 1 mm mahlt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das getrocknete und gemahlene Gemisch aus mineralischem Bindemittel und anorganischem Industrieabfallstoff mit 2 bis 6% Wasser enthaltender Schlacke einer Teilchengrösse von unter 3 mm und/oder Brandschiefer einer Teilchengrösse von unter 1 mm vermischt, das Gemisch homogenisiert und bei einem Druck von vorzugsweise 147 bis 196 bar zu Rohlingen formt und zweckmässig ohne Trocknung brennt.
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