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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats aus mit einem hydraulischen Bindemittel gebundenen Sand, wobei eine Schlämme aus Sand, dem hydrau- lischen Bindemittel und Wasser unter Zugabe eines Schäumungsmittels aufgeschäumt und nach einer zumindest teilweisen Aushärtung des Bindemittels zu Bruchkorn gebrochen wird.
Bei der Herstellung von Dämm- und Zuschlagstoffen für die Bauindustrie aus mit hydraulischen Bindemitteln gebundenen Sanden, beispielsweise Quarz- oder Kalksanden, wird aus den Sanden, dem hydraulischen Bindemittel und Wasser eine Schlämme gebildet, die vor dem Aushärten auf- geschäumt und nach einer zumindest teilweisen Aushärtung des Bindemittels gebrochen wird. Das auf diese Art erhaltene Bruchkorn ist zwar porös, doch kann insbesondere seine Druckfestigkeit höheren Anforderungen nicht genügen. Ausserdem nimmt es in seinen nach aussen offenen Poren Wasser auf, was seine Einsatzmöglichkeiten erheblich einschränkt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats der eingangs geschilderten Art anzugeben, mit dessen Hilfe einerseits die Druckfestig- keit des Granulats entsprechend den jeweiligen Voraussetzungen gesteuert und anderseits die Wasseraufnahmefähigkeit wesentlich eingeschränkt werden kann, ohne auf eine hohe Porosität des Granulats verzichten zu müssen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das Bruchkorn mit Wasser befeuchtet und anschliessend wenigstens einmal mit einem gegebenenfalls mit Sand vermischten, hydrauli- schen Bindemittel umhüllt und mit Wasser besprüht wird, bevor das hydraulische Bindemittel abbindet.
Da das Bruchkorn zufolge dieser Massnahmen mit einer nicht porösen Hüllschicht aus mit einem hydraulischen Bindemittel gebundenen Sand bzw. ausschliesslich aus Bindemittel umschlos- sen wird, wird durch diese Hülle die Wasseraufnahmefähigkeit des Granulats weitgehend einge- schränkt und die Druckfestigkeit erhöht. Die Wassermenge, mit der das Bruchkorn vor dem Einhül- len mit einem gegebenenfalls mit Sand vermischten, hydraulischen Bindemittel befeuchtet wird, bestimmt die Dicke der am Bruchkorn haften bleibenden Hüllschicht, deren Dicke daher auch über die auf das Bruchkorn aufgesprühte Wassermenge vorgegeben werden kann.
Je nach den gestell- ten Anforderungen kann die nichtporöse Hülle des Granulats schichtenartig aufgebaut werden, indem auf die jeweils aufgebrachte Schicht Wasser aufgesprüht wird, um das Anhaften einer weiteren Schicht aus Sand und Bindemittel bzw. nur aus Bindemittel zu ermöglichen. Die zum Anhaften einer Hüllschicht benötigte Wassermenge reicht aber nicht zum vollständigen Abbinden des hydraulischen Bindemittels aus. Es muss daher nach dem Umhüllen des Bruchkorns mit einer Sand-Bindemittel-Mischung bzw. mit Bindemittel dem beschichteten Granulat zusätzlich Wasser zum Abbinden des hydraulischen Bindemittels zugeführt werden.
Das schichtweise Aufbringen der Umhüllung des Bruchkorns bringt keine Beeinträchtigung der Haftung zwischen den einzelnen Schichten mit sich, weil die Schichten aufeinander aufgebracht werden, bevor das hydraulische Bindemittel abbindet, so dass sich ein Granulat aus Sand und hydraulischem Bindemittel herstellen lässt, das einen hohen Porenanteil und eine vergleichsweise grosse Druck- und Abriebfestigkeit aufweist sowie nach dem Abbinden der Hülle kaum Wasser aufnimmt.
Wie bereits ausgeführt wurde, kann durch die Anzahl der übereinander aufzubringenden Hüll- schichten die Druckfestigkeit des Granulats an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn bei einem mehrmaligen Umhüllen des Bruchkorns der Anteil des hydraulischen Bindemittels von Hüllschicht zu Hüllschicht zunimmt, so dass sich für das Granulat ein nach aussen zunehmend fester werdender Mantel ergibt, der in der äussersten Schicht ausschliesslich aus Bindemittel bestehen kann.
Die Zuführung von Wasser zur äussersten Hüllschicht vor dem Abbinden des hydraulischen Bindemittels birgt die Gefahr in sich, dass aneinanderliegende Granulatteilchen an den Berührungs- stellen über das hydraulische Bindemittel verbunden werden. Um dieser Gefahr vorzubeugen, kann das Bruchkorn nach dem Befeuchten der letzten Hüllschicht vor dem Aushärten des hydrauli- schen Bindemittels mit Sand umhüllt werden, der zwischen den Granulatteilchen eine Trennschicht bildet.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert, und zwar wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemässen Verfahrens zum Herstellen eines porösen Granulats in einem vereinfachten Blockschaltbild gezeigt.
Das zu behandelnde, gesiebte Bruchkorn, das durch ein Brechen einer abgebundenen Schicht
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aus einer aufgeschäumten Mischung aus Sand und hydraulischem Bindemittel gewonnen wird, wird aus einem Vorratsbehälter 1 über einen Austragsförderer 2 einem Granulierrohr 3 zugeführt, in der das Bruchkorn mit Wasser besprüht wird. Zu diesem Zweck ist das Granulierrohr 3 mit einer Düsenleitung 4 ausgerüstet, die über eine Versorgungsleitung 5 mit Wasser gespeist wird.
Das im Granulierrohr 3 in einem vorgegebenen Ausmass durchfeuchtete Bruchkorn wird aus dem Granu- lierrohr 3 in einen Vorlagebehälter 6 ausgetragen und anschliessend über einen Austragsförderer 7 dosiert einem weiteren Granulierrohr 8 aufgegeben, und zwar zusammen mit einer Mischung aus Sand und einem hydraulischen Bindemittel, das aus einem Vorratsbehälter 9 dosiert zugeführt wird, so dass während des Durchlaufes des Bruchkorns durch das Granulierrohr 8 das Bruchkorn mit einer Hüllschicht aus Sand und hydraulischem Bindemittel umschlossen wird. Die Dicke dieser Hüllschicht hängt vom Wassergehalt des Bruchkornes ab, weil ja die Haftung der körnigen bzw. pulverförmigen Mischung aus Sand und hydraulischem Bindemittel von der Durch- bzw. Anfeuch- tung der sich an die Oberfläche des Bruchkornes anlegenden Teilchen der Sand- Bindemittelmischung abhängt.
Das mit einer Hüllschicht umschlossene Bruchkorn wird anschliessend einem nachfolgenden Granulierrohr 10 aufgegeben. Während des Durchlaufes durch das Granulierrohr 10 wird die Hüllschicht aus Sand und Bindemittel befeuchtet. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Granulierroh- res 10 eine an eine Wasserleitung 11 angeschlossene Düsenleitung 12 vorgesehen, mit deren Hilfe ein Wassersprühnebel erzeugt wird, der für die notwendige Befeuchtung der Hüllschicht des Bruchkornes sorgt.
Das innerhalb des Granulierrohres 10 befeuchtete Granulat gelangt auf einen Förderer 13, mit dessen Hilfe das umhüllte Granulat zur Weiterbehandlung weggefördert wird. Diese Weiterbehand- lung kann in einer Zwischenlagerung zur Aushärtung des Bindemittels der Hüllschicht bestehen. Im allgemeinen wird jedoch das einmalige Umschliessen des Granulats mit einer Hüllschicht nicht höheren Anforderungen an die Druckfestigkeit des Granulats genügen können. Aus diesem Grun- de wird das umhüllte, befeuchtete Granulat einer weiteren Umhüllung mit einer Sand- Bindemittelmischung unterworfen. Die anhaftende Sand-Bindemittelschicht wird dann zusätzlich von aussen befeuchtet.
Durch diese zusätzliche Befeuchtung wird ein ausreichender Wassergehalt der Granulatteilchen sichergestellt, damit entweder eine weitere Hüllschicht aufgebracht oder das hydraulische Bindemittel vollständig abbinden kann. Diese Einrichtungen zum wiederholten Umhül- len des Granulats mit einer Hüllschicht entsprechen dem in der Zeichnung dargestellten Granulier- rohren 8,10. Nach dem Auftragen der äussersten Hüllschicht kann im Bereich des Granulierrohres 10 dem Granulat zusätzlich Sand aus einem Vorratsbehälter 14 zugeführt werden, der sich an die befeuchteten Granulatteilchen anlegt und eine Trennschicht bildet, die ein Zusammenbinden der einzelnen Granulatteilchen während des anschliessenden Abbindens des hydraulischen Bindemit- tels verhindert.
Wie in der Zeichnung angedeutet ist, sind die Granulierrohre 3,8, 10 auf Rollen 15 um ihre Achse drehbar gelagert. Die Granulierrohre können mit einem schraubenförmig gewundenen, antreibbaren Abstreifer versehen werden, der mit radialem Abstand vom Rohrmantel angeordnet ist und für eine am Rohrmantel anliegende, durch das herzustellende Granulat selbst gebildete Verschleissschicht sorgt, entlang der das umhüllte Bruchkorn zur Granulatbildung abrollt. Die Ver- weilzeit des Bruchkornes in den Granulierrohren 3,8, 10 hängt von der Umlaufgeschwindigkeit des jeweiligen Granulierrohres sowie dessen Neigung in Förderrichtung ab und kann daher auch über diese Parameter eingestellt werden.
Während zur Drehzahlsteuerung der Granulierrohre 3,10, 12 vorteilhaft frequenzgesteuerte elektrische Antriebe eingesetzt werden, kann die Neigung der Gra- nulierrohre über einen Schwenkantrieb 16 eingestellt werden. Die Lagergestelle 17 für die Granu- lierrohre 3,10, 12 sind hiefür um eine Schwenkachse 18 drehbar auf einem Fundament 19 gela- gert, zwischen dem und dem Lagergestell 17 der Schwenkantrieb 16 angreift, der beispielsweise aus einem Schwenkzylinder besteht.
Besonders vorteilhafte Herstellungsverhältnisse ergeben sich, wenn der Bindemittelanteil von Hüllschicht zu Hüllschicht steigt, wobei unter Umständen die letzte Hüllschicht ausschliesslich aus dem Bindemittel bestehen kann. Als hydraulisches Bindemittel kommt vor allem Zement in Frage.
Es kann aber auch natürlicher, hydraulischer Kalk eingesetzt werden. Dem Bindemittel bzw. dem Bindemittel-Sandgemisch können selbstverständlich Zusatzstoffe beispielsweise zur Erhöhung der Zementfestigkeit oder hydrophobierender Mittel beigegeben werden.
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The invention relates to a method for producing a porous granulate from sand bonded with a hydraulic binder, wherein a slurry of sand, the hydraulic binder and water is foamed with the addition of a foaming agent and broken into broken grains after at least partial curing of the binder ,
In the manufacture of insulation and aggregates for the construction industry from sands bonded with hydraulic binders, such as quartz or lime sands, a sludge is formed from the sands, the hydraulic binder and water, which foams up before curing and at least partially after Hardening of the binder is broken. The broken grain obtained in this way is porous, but its compressive strength, in particular, cannot meet higher requirements. In addition, it absorbs water in its open pores, which considerably limits its possible uses.
The invention is therefore based on the object of specifying a method for producing porous granules of the type described at the outset, with the aid of which, on the one hand, the compressive strength of the granules can be controlled in accordance with the respective requirements and, on the other hand, the water absorption capacity can be significantly restricted without having a high porosity of having to do without the granulate.
The invention achieves the object in that the broken grain is moistened with water and then coated at least once with a hydraulic binder, optionally mixed with sand, and sprayed with water before the hydraulic binder sets.
Since, according to these measures, the broken grain is enclosed with a non-porous covering layer made of sand bound with a hydraulic binding agent or exclusively with binding agent, this covering largely limits the water absorption capacity of the granulate and increases the pressure resistance. The amount of water with which the broken grain is moistened with a hydraulic binder that may have been mixed with sand determines the thickness of the cladding layer adhering to the broken grain, the thickness of which can therefore also be specified by the amount of water sprayed onto the broken grain.
Depending on the requirements, the non-porous shell of the granulate can be built up in layers by spraying water onto the layer applied in each case, in order to enable a further layer of sand and binder or only binder to adhere. However, the amount of water required to adhere a coating layer is not sufficient to fully set the hydraulic binder. Therefore, after coating the broken grain with a sand-binder mixture or with binder, additional water must be added to the coated granulate to set the hydraulic binder.
The layer-by-layer application of the sheathing of the broken grains does not impair the adhesion between the individual layers, because the layers are applied to one another before the hydraulic binder sets, so that granules can be produced from sand and hydraulic binder that have a high pore content and has a comparatively high pressure and abrasion resistance and hardly absorbs water after the cover has set.
As already stated, the compressive strength of the granulate can be adapted to the respective requirements by the number of covering layers to be applied one above the other.
Particularly advantageous conditions arise in this connection if the portion of the hydraulic binder increases from shell layer to shell layer when the broken grains are coated several times, so that the outer layer of the granulate becomes increasingly solid, consisting exclusively of binder in the outermost layer can exist.
The supply of water to the outermost cladding layer before the hydraulic binding agent sets involves the risk that adjacent granulate particles are connected at the contact points via the hydraulic binding agent. In order to prevent this danger, the broken grain can be coated with sand after moistening the last coating layer before the hydraulic binding agent has hardened, which forms a separating layer between the granulate particles.
The method according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing, namely a device for carrying out a method according to the invention for producing a porous granulate is shown in a simplified block diagram.
The screened broken grain to be treated, which is caused by breaking a set layer
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is obtained from a foamed mixture of sand and hydraulic binder, is fed from a storage container 1 via a discharge conveyor 2 to a granulating pipe 3, in which the broken grain is sprayed with water. For this purpose, the granulating pipe 3 is equipped with a nozzle line 4 which is fed with water via a supply line 5.
The broken grains soaked in the granulation pipe 3 to a predetermined extent are discharged from the granulation pipe 3 into a storage container 6 and then metered via a discharge conveyor 7 to a further granulation pipe 8, specifically together with a mixture of sand and a hydraulic binder is metered to a storage container 9, so that during the passage of the broken grain through the granulating tube 8 the broken grain is enclosed with a coating of sand and hydraulic binder. The thickness of this cladding layer depends on the water content of the broken grain, because the adhesion of the granular or powdery mixture of sand and hydraulic binder depends on the wetting or moistening of the particles of the sand-binder mixture which are applied to the surface of the broken grain.
The broken grain enclosed by an enveloping layer is then fed to a subsequent granulating tube 10. During the passage through the granulating tube 10, the coating layer of sand and binder is moistened. For this purpose, a nozzle line 12 connected to a water line 11 is provided within the granulating tube 10, with the aid of which a water spray is generated, which ensures the necessary moistening of the shell layer of the broken grain.
The granules moistened within the granulation tube 10 reach a conveyor 13, with the aid of which the coated granules are conveyed away for further treatment. This further treatment can consist of an intermediate storage for curing the binding agent of the covering layer. In general, however, the one-time encapsulation of the granules with a covering layer will not be able to meet higher requirements for the compressive strength of the granules. For this reason, the coated, moistened granules are subjected to a further coating with a sand / binder mixture. The adhering sand binder layer is then additionally moistened from the outside.
This additional moistening ensures that the granulate particles have a sufficient water content so that either a further coating layer can be applied or the hydraulic binder can set completely. These devices for repeatedly enveloping the granules with a coating layer correspond to the granulating tubes 8, 10 shown in the drawing. After the outermost coating layer has been applied, sand can also be supplied to the granulate in the area of the granulation tube 10 from a storage container 14, which attaches itself to the moistened granulate particles and forms a separating layer, which binds the individual granulate particles together during the subsequent setting of the hydraulic binding agent prevented.
As indicated in the drawing, the granulating pipes 3, 8, 10 are rotatably mounted on rollers 15 about their axis. The granulating pipes can be provided with a helically wound, drivable scraper, which is arranged at a radial distance from the pipe jacket and ensures a wear layer adjacent to the pipe jacket and formed by the granulate itself, along which the coated broken grain rolls to form granules. The dwell time of the broken grain in the granulating pipes 3, 8, 10 depends on the speed of rotation of the respective granulating pipe and its inclination in the conveying direction and can therefore also be set using these parameters.
While frequency-controlled electrical drives are advantageously used to control the speed of the pelletizing pipes 3, 10, 12, the inclination of the pelletizing pipes can be set via a swivel drive 16. The storage racks 17 for the pelletizing pipes 3, 10, 12 are for this purpose rotatably mounted on a foundation 19 about a pivot axis 18, between which and the storage rack 17 the pivot drive 16, which consists for example of a pivot cylinder, engages.
Particularly advantageous manufacturing conditions result when the proportion of binder increases from the cladding layer to the cladding layer, whereby under certain circumstances the last cladding layer can consist exclusively of the binder. Cement is the most suitable hydraulic binder.
However, natural, hydraulic lime can also be used. Additives, for example to increase the cement strength or hydrophobizing agents, can of course be added to the binder or the binder-sand mixture.