CH654821A5

CH654821A5 - BINDERS FOR A BUILDING MATERIAL MIXTURE.

Info

Publication number: CH654821A5
Application number: CH258383A
Authority: CH
Original assignee: Rigips Gmbh
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1986-03-14
Also published as: DE3218446A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bindemittel mit Kalziumsulfatverbindungen für ein Baustoffgemisch. The invention relates to a binder with calcium sulfate compounds for a building material mixture.

Es ist allgemein bekannt, dass abgesehen von hydraulischen Bindemitteln Kalziumsulfatverbindungen insbesondere mit einem halben Molekül Kristallwasser aber auch kristallwasserfrei, wertvolle, gut verarbeitbare, saubere Bindemittel darstellen, die im Bauwesen eine weite Verbreitung gefunden haben, Insbesondere zu nennen ist hier Kalziumsulfathalbhydrat, welches in seiner abgebundenen Form Gips bildet, und das als solches zur Herstellung von Platten und ähnlichen Formkörpern 55 Verwendung findet, als auch in Verbindung mit Zuschlägen als Putzmischung, um nur einige zu nennen. It is generally known that, in addition to hydraulic binders, calcium sulfate compounds, in particular with half a molecule of water of crystallization, but also free of water of crystallization, are valuable, easy-to-process, clean binders which have found widespread use in the construction industry Form forms gypsum, and which is used as such for the production of plates and similar moldings 55, as well as in connection with additives as a plaster mixture, to name just a few.

Das wasserfreie Kalziumsulfat, als Anhydrit bezeichnet, findet Anwendung auch gemischt mit Kalziumsulfathalbhydrat beispielsweise für Fussbödenstriche oder als Dammbaumittel im 60 Bergbau. Diese kalziumsulfathaltigen Bindemittel werden aus natürlich vorkommendem Gipsstein in der Natur gebrochen und durch Brennen hergestellt oder direkt in der Natur gefunden. The anhydrous calcium sulfate, known as anhydrite, is also used mixed with calcium sulfate hemihydrate, for example for floor coatings or as a dam building material in mining. These calcium sulfate-containing binders are broken from naturally occurring gypsum stone in nature and produced by burning or found directly in nature.

Andererseits ist es heute ebenfalls allgemein bekannt, dass solche Kalziumsulfatverbindungen in Form von Anhydrit, Halb- 65 hydrat und Dihydrat in grossen Mengen bei der Herstellung von Phosphorsäure und bei der zunehmend mehr und mehr praktizierten Rauchgasentschwefelung anfallen. Diese durch Industrieverfahren erzeugte Kalziumsulfatverbindungen sind natürlich, aufgrund ihrer Entstehung und Bildung mit vielerlei Fremdstoffen aktiven und inerten Charakters beladen, die eine Verwendung eines solchen Industriegipses im Gegensatz zu denen aus natürlichen Vorkommen stammenden Gipsen erschweren bzw. ganz unmöglich machen. On the other hand, it is also generally known today that such calcium sulfate compounds in the form of anhydrite, hemihydrate and dihydrate occur in large quantities in the production of phosphoric acid and in the increasingly more and more practiced flue gas desulfurization. These calcium sulfate compounds produced by industrial processes are of course, due to their formation and formation, loaded with many foreign substances, active and inert, which make the use of such industrial gypsum, in contrast to gypsum from natural sources, more difficult or completely impossible.

Um diesen Übelstand zu beseitigen sind viele Verfahren bekannt geworden, um Industriegipse bzw. solche aus der Phosphorsäureherstellung so zu behandeln, dass sie wie Gipse aus natürlichen Vorkommen verarbeitet werden können. Obwohl diese Aufbereitungsverfahren die umweltbelastende Deponie von Industriegips beseitigen wollen, sind sie doch nur bedingt erfolgreich, so dass nach wie vor grosse Mengen Industriegips auf Deponien abgeladen werden müssen. Andererseits sind diese Aufbereitungsverfahren ebenfalls wieder deshalb nachteilig, In order to eliminate this problem, many processes have become known for treating industrial gypsum or those from the production of phosphoric acid in such a way that they can be processed like gypsum from natural sources. Although these processing methods want to eliminate the polluting landfill of industrial gypsum, they are only of limited success, so that large quantities of industrial gypsum still have to be dumped on landfills. On the other hand, these processing methods are also disadvantageous again because

weil sie das entsprechend verbesserte Produkt in jeder Hinsicht verteuern, so dass eine wettbewerbliche Verwendung schwer möglich ist. because they make the correspondingly improved product more expensive in every respect, making it difficult to use it competitively.

Es hat daher auch nich an Vorschlägen und Veröffentlichungen gefehlt, wie solche Industriegipse ohne weitere Behandlung günstig und vorteilhaft eingesetzt werden können. There has therefore been no lack of proposals and publications as to how such industrial plasters can be used cheaply and advantageously without further treatment.

Insbesondere auch an dieser Stelle setzt die vorliegende Erfindung ein, indem sie zur Lösung eines Problems beiträgt, besonders Industriegipse in jeder Form, sei es als Halb-, Dihydrat oder als Anhydrit, günstig verwertbar zu machen, derart, dass ein Bindemittel entsteht, das mit allen herkömmlichen Bindemitteln dieser Kategorie in den Wettbewerb treten kann, das aber auch eine Einsatzmöglichkeit bildet für natürlich vorkommende Kalziumverbindungen . At this point in particular, the present invention comes into play by contributing to the solution of a problem, in particular making industrial gypsum in any form, be it as a hemihydrate, dihydrate or anhydrite, in such a way that a binder is formed which forms with can compete with all conventional binders in this category, but this also forms an application for naturally occurring calcium compounds.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bindemittel mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Bindemittels haben die in den Ansprüchen 2 bis 5 angegebenen Merkmale. This object is achieved by a binder with the features specified in claim 1. Preferred embodiments of the binder according to the invention have the features specified in claims 2 to 5.

Erfindungsgemässe Bindemittel können mit Wasser in eine giessfähige Konsistenz überführt und verarbeitet werden. Binders according to the invention can be converted into a pourable consistency and processed with water.

Erfindungsgemässe Bindemittel werden vorzugsweise nach einem Verfahren mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmale hergestellt; bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens haben die in den Ansprüchen 7 bis 10 angegebenen Merkmale. Binders according to the invention are preferably produced by a process with the features specified in claim 6; preferred embodiments of the method have the features specified in claims 7 to 10.

So geht man z. B. zur Herstellung des Monokalziumaluminats (Ca0.Al203) von Kalziumverbindungen wie Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid mit einer Korngrösse < 63 (Jim aus, wobei auch natürlich vorkommende Kalziumverbindungen , beispielsweise Calcit oder Aragonit verwendet werden können. Als Aluminiumverbindung wird ein natürlich vorkommendes oder künstlich entstandenes Aluminiummineral mit einem hohen Gehalt an Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid engesetzt. Es können Mineralien der Bauxitgruppe verwendet werden, beispielsweise Diaspor oder Gibbsit, oder Mischungen solcher Stoffe, ebenfalls mit sehr feiner Aufmahlung wie bei der Kalziumverbindung. Diese Menge, diez. B. im Verhältnis von 1 Mol Kalziumoxid pro 2 Mol Aluminiumhydroxid vermischt werden, werden mit einem Flussmittel aus Eisensulfat und/oder Kalziumflorid vermischt und mit wenig Wasser zu Pellets von 4 bis 10 cm Durchmesser geformt und in einem Drehrohrofen oder ählichen Brennaggregaten 0,5 bis 4 Stunden bei Temperaturen zwischen 850-1500° C, vorzugsweise zwischen 900-1200° C gebrannt. So you go z. B. for the production of the mono-calcium aluminate (Ca0.Al203) of calcium compounds such as calcium carbonate, calcium oxide or calcium hydroxide with a grain size <63 (Jim, whereby naturally occurring calcium compounds, for example calcite or aragonite can also be used. As a aluminum compound, a naturally occurring or artificial The resulting aluminum mineral with a high content of aluminum hydroxide or aluminum oxide can be used. Minerals from the bauxite group can be used, for example diaspor or gibbsite, or mixtures of such substances, also with very fine grinding as with the calcium compound. This amount, for example in the ratio of 1 mole of calcium oxide are mixed per 2 moles of aluminum hydroxide, are mixed with a flux of iron sulfate and / or calcium fluoride and formed with little water into pellets of 4 to 10 cm in diameter and in a rotary kiln or similar firing units for 0.5 to 4 hours at temperatures between hen 850-1500 ° C, preferably fired between 900-1200 ° C.

Das durch den Brennprozess entstehende Kalziumaluminat wird in einer Körnung von vorzugsweise < 32 um zur Herstellung des Bindemittels mit Kalziumsulfat in Form des Dihydrats, des Halbhydrats oder des Anhydrits, oder Gemischen dieser Verbindung vermischt und zwar derart, dass Mengen zwischen 1-3 Mol CaS04 auf ein Mol A1;03 des Kalziumaluminats kommen. Das Anmachwasser wird meist in einer solchen Menge zugegeben, dass man eine giessfähige Konsistzenz erhält oder jedenfalls so viel, dass sich eine Verbindung der Formel 3CaO. Al203.3Ca-S04.31H20 ergibt. Neben dieser Verbindung kann in beliebigen The calcium aluminate resulting from the firing process is mixed in a grain size of preferably <32 .mu.m to produce the binder with calcium sulfate in the form of the dihydrate, hemihydrate or anhydrite, or mixtures of this compound, in such a way that amounts of between 1-3 mol CaSO4 one mole A1; 03 of the calcium aluminate come. The mixing water is usually added in such an amount that a pourable consistency is obtained or in any case so much that a compound of the formula 3CaO. Al203.3Ca-S04.31H20 results. In addition to this connection can be in any

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io io

Mengen auch noch Gips in herkömmlicher Form, also als Dihydrat, vorliegen. Das Baustoffgemisch kann so eingestellt sein, Amounts of gypsum are also available in conventional form, i.e. as a dihydrate. The building material mixture can be set so

dass es im fertigen Produkt einen Anteil der obengenannten den Namen Ettringit führenden Verbindung enthält, sowie ettringit-ähnliche Phasen, einen Anteil Gips und einen Anteil Zuschlag- 5 stoffe. Diese Zuschlagstoffe können auch in Form bereits abgebundenen Gipses zugegen sein, oder in Form von Sand, Flugasche und dergleichen mehr. that it contains in the finished product a portion of the above-mentioned compound bearing the name ettringite, as well as phases similar to ettringite, a portion of gypsum and a portion of aggregates. These additives can also be present in the form of gypsum that has already set, or in the form of sand, fly ash and the like.

Die Anmachwassermenge und die zusetzbare Kalziumsulfatverbindungen können^ber auch so bemessen sein, dass sich möglichst nur die obengenannte Verbindung Ettringit bildet. Vermittels dieser Verbindung lässt sich in erfindungsgemäss vorteilhafter Weise auch eine grosse Menge Abfall oder Industriegips verarbeiten, der lediglich die Kalziumsulfat-Phase liefert und sonst als Füllstoff oder als sich in situ bildender Gips zugegen ist. The amount of mixing water and the calcium sulfate compounds that can be added can also be such that, if possible, only the above-mentioned compound ettringite is formed. By means of this connection, a large amount of waste or industrial gypsum can be processed in an advantageous manner according to the invention, which only provides the calcium sulfate phase and is otherwise present as a filler or as gypsum which forms in situ.

Ausser den obengenannten Zuschlagstoffen kann auch noch Vermikulit, Perlit, Naturstein, Kalkstein, Schlacke usw. verarbeitet werden, wobei die Körnungen bzw. die Siebkurven so gewählt sind, dass je nach Verwendung oder Anwendung des Bindemittels optimale Verhältnisse erreicht werden. In addition to the above-mentioned aggregates, vermiculite, pearlite, natural stone, limestone, slag etc. can also be processed, the grain sizes or the sieve curves being selected such that optimum ratios are achieved depending on the use or application of the binder.

15 15

20 20th

Es ist auch möglich, dem Bindemittelgemisch Fasermaterial zuzusetzen in Form von natürlichen Fasern oder Kunstfasern bzw. Glasfasern oder Cellulosefasern, Verflüssiger und Schäume 25 zur Auflockerung des Endproduktes. It is also possible to add fiber material to the binder mixture in the form of natural fibers or synthetic fibers or glass fibers or cellulose fibers, plasticizers and foams 25 to loosen the end product.

Bei der Herstellung der Baustoffmischung können auch, wie an sich bekannt, Dispersionsmittel und Netzmittel, Reaktionsbeschleuniger und Reaktionsverzögerer angewandt werden, auch die Zugabe von Zement ist möglich. Je nach Einstellung des Gemisches liegt die Abbindezeit des Materials zwischen 20 min bis 48 Stunden, wobei die Mahl- und Brennbedingungen einen Einfluss ausüben. As is known per se, dispersants and wetting agents, reaction accelerators and reaction retarders can also be used in the production of the building material mixture, and the addition of cement is also possible. Depending on the setting of the mixture, the setting time of the material is between 20 minutes and 48 hours, whereby the grinding and firing conditions have an influence.

Der Baustoff kann allein durch die Verbindung Ettringit verbunden sein oder durch eine ähnliche Verbindung, die durch eine ähnliche oben beschriebene Weise entsteht und es ist möglich, durch Zuschläge bis 80% abzumagern. The building material can be connected solely by the ettringite compound or by a similar connection which is produced by a similar way described above and it is possible to lose up to 80% by additions.

Das Raumgewicht eines aus einem solchen Baustoffgemisches hergestellten Formkörpers kann über den Wasser-Bindemittel-Faktor und über Zuschläge und sonstige Zusätze im weiten Rahmen variiert werden, so dass das Gewicht zwischen 0,05 g/ cm3-2,0 g/cm3 variieren kann. Besonders vorteilhaft ist der Baustoff in seiner Anwendung als Feuerschutzplatte wegen des relativ hohen kristalingebundenen Wasseranteils. Die durch die Abgabe des Wassers einfallende Schrumpfung des Baustoffes an sich, die zu einem Zerfall beispielsweise einer Platte führen kann, kann durch Einarbeitung einer Menge Mineralfasern, Vermiculit u. a. verhindert werden. The density of a molded article produced from such a building material mixture can be varied within a wide range using the water-binder factor and additives and other additives, so that the weight can vary between 0.05 g / cm3-2.0 g / cm3. The building material is particularly advantageous in its use as a fire protection panel because of the relatively high crystalline-bound water content. The shrinkage of the building material due to the release of the water itself, which can lead to the disintegration of, for example, a plate, can be incorporated by incorporating a lot of mineral fibers, vermiculite and the like. a. be prevented.

Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden 5 Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen wurde das Kalziumaluminat (CA-Phase) wie folgt hergestellt: The invention will now be explained in more detail with reference to the following 5 examples. In these examples, the calcium aluminate (CA phase) was made as follows:

5200 g Al(OH)3,5000 g CaC03,200 g Flussmittel mit einer Körnung < 63 um werden gemischt, nach Wasserzugabe pelletiert und4hbei 1200°C im Kammerofen gebrannt. Es entsteht ca. 6200 g einer CA-Phase, die mit Hilfe einer Schlagkreuzmühle auf < 32|im Korngrösse aufgemahlen wird. Nach der Röntgen-beugungsanalyse besteht das Material überwiegend aus CA-Phasen. 5200 g of Al (OH) 3.5000 g of CaCO3.200 g of flux with a grain size <63 µm are mixed, pelleted after the addition of water and fired at 1200 ° C in a chamber furnace. Approx. 6200 g of a CA phase is formed, which is ground to <32 | with the help of a cross beater mill. According to the X-ray diffraction analysis, the material mainly consists of CA phases.

Beispiele Examples

Biegezug Bending tension

Kugeldruck Bullet pressure

Druckfestigk. Compressive strength

WGF WGF

Raumgewicht Density

Wasserverlust bei Erhitz, a. 1000 °C Water loss when heated, a. 1000 ° C

IR, Rö-Analyse IR, Ro analysis

Grundmischung 100 g CA-Phase 318 g DH REA Basic mix 100 g CA phase 318 g DH REA

1,9-2,6 1.9-2.6

50-75 50-75

20-40 20-40

0,54 0.54

1,2-1,5 1.2-1.5

30-35 30-35

Umsatz CA-Phase vollständig CA phase sales complete

Grundmischung gemagert mit 20% CaC03 Base mixture leaned with 20% CaC03

2,2-3,0 2.2-3.0

60-80 60-80

30-50 30-50

0,54 0.54

1,4-1,6 1.4-1.6

20-30 20-30

Umsatz CA-Phase vollständig CA phase sales complete

Grundmischung gemagert mit 50% CaC03 Base mixture leaned with 50% CaC03

2,2-2,8 2.2-2.8

30-40 30-40

10-20 10-20

0,87 0.87

1,3-1,6 1.3-1.6

10-20 10-20

Umsatz CA-Phase vollständig CA phase sales complete

Grundmischung gemagert mit 20% Natur All Base mixture leaned with 20% natural all

2,0-2,5 2.0-2.5

60-80 60-80

30-50 30-50

0,54 0.54

1,3-1,8 1.3-1.8

20-30 20-30

Umsatz CA-Phase vollständig CA phase sales complete

100 g CA-Phase + 300 g REA-DH 10-15 40gCellulose-Fa-sern 100 g CA phase + 300 g REA-DH 10-15 40 g cellulose fibers

40-50 40-50

- -

abgesaugt aus 6-fachemWasser-überschuss extracted from 6-fold excess of water

1,2-1,3 1.2-1.3

- -

Umsatz CA-Phase vollständig CA phase sales complete

M M

Claims

654 821

PATENT CLAIMS

1. Binder with calcium sulfate compounds for a building material mixture, characterized in that the binder contains calcium aluminate in the form of mono- to tricalcium aluminate in 5 fine grains mixed with finely ground gypsum in the form of anhydrite, hemihydrate or dihydrate in such an amount that to 1 mol Alumina in the calcium aluminate compound 3 mol or more calcium sulfate come.

2. Binder according to claim 1, characterized in that it also contains aggregates in the form of set gypsum, sand and fly ash and the gypsum preferably comes from the flue gas desulfurization and the fly ash is contained therein in part as an impurity.

3. Binder according to claim 1 or 2, characterized in that the binder also contains additives, such as vermiculite, pearlite, natural stone grains, mixed in individually or in a mixture.

4. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized in that it contains fibers of natural or artificial origin 20 added.

5. Binder according to one of claims 1 to 4, characterized in that it retarder or accelerator and /

or contains hardener.

6. A process for the preparation of the binder according to claim 1, characterized in that the calcium aluminate is produced from a pelleted mixture of calcium compounds with a grain size of <63 [im and aluminum compounds with a grain size of <63 μm by firing and the calcium aluminate thus obtained is ground and mixed with the plaster.

7. The method according to claim 6, characterized in that calcium carbonate, calcium oxide or calcium hydroxide are used as calcium compounds.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the mixing ratio of calcium compounds to aluminum compounds is 1 to 3: 2 mol.

9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the pellets have sizes between 4 and 10 cm.

10. The method according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the calcium aluminate is ground to a grain size of <32 [im.

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