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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus humushaltigem Sand und
Kalkpulver Es ist bekannt, Formkörper aus Kalk und Sand zu erzeugen, indem diese
Ausgangsstoffe miteinander gemischt und gefeuchtet, sodann geformt und schließlich
hydrothermal behandelt werden. Die hydrothermale Behandlung erfolgt in einem Härtekessel,
in den die Formkörper eingebracht werden und dem sodann Wasserdampf von mindestens
8 atü zugeführt wird. Unter Einwirkung des Wasserdampfes verbindet sich an der Oberfläche
des Sandes die Kieselsäure mit dem Kalk zu Kalziumhydrosilikaten, wodurch die Formkörper
gefestigt werden. Es hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Verfahren aus verschiedenen
Ursachen bisweilen eine erhebliche Einbuße an Festigkeit der erzeugten Formkörper
eintritt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der verwendete Sand durch
organische Bestandteile verunreinigt ist, welche im folgenden mit Humus bezeichnet
sind und beispielsweise aus Wald- oder Moorböden, der Ackerkrume, Grasnarbe od.
dgl. stammen. Untersuchungen haben ergeben, daß schon eine geringe Beimengung solcher
Humusbestandteile eine Festigkeitsverminderung verursacht, welche die erzeugten
Formkörper wertlos werden läßt. Zur Abwendung dieses Nachteiles ist man bisher bestrebt,
für die Herstellung der Formkörper nur solchen Sand zu verwenden, der Humusbestandteile
nicht oder nur in sehr geringen Spuren enthält. Es ist in zurückliegender Zeit von
Erfindern versucht worden, durch Beigabe höherer Kalkanteile oder durch Zumischen
eines oberflächenaktiven Stoffes, wie Vinsol-Resin, den nachteiligen E.influß der
Humusbestandteile zu mildern, jedoch haben diese Maßnahmen keine nennenswerte Besserung
erbracht. Es ist aus der österreichischen Patentschrift 13 381 ferner bekannt, bei
der Herstellung von Kalksandsteinen durch scharfes Erhitzen über 100° C vorbehandelten
oder durch Glühen über 100° C erhitzten Sand im noch warmen Zustand mit Kalkbrei
zu vermischen und das zu Formlingen gepreßte Gemisch im Härtekessel hydrothermal
zu festigen. Nach dem Inhalt dieser Patentschrift bezweckt das Glühen ein Trocknen
und Zerspringen des Sandes sowie eine Wärmeübertragung vom Sand zum Kalkbrei, um
das Ablöschen verschlackter Kalkteile zu beschleunigen und ein Ansteifen des Kalkbreies,
auch wenn dieser dünnflüssig ist, zu erreichen. Es soll ferner durch die Wärmewirkung
des Sandes beim Zusammenführen mit dem Kalkbrei der Aufschliqßungsvorgang beschleunigt
eingeleitet werden, damit das Gemisch die für das Pressen günstige Beschaffenheit
erhält. Die Verwendung von Kalkpulver ist bei diesem bekannten Verfahren ausdrücklich
ausgeschlossen. Physikalische Zusammenhänge, welche zwischen dem Erhitzen des Sandes
und dem Einfluß von Humusbestandteilcn bestehen, sind nicht erkannt worden. Der
für das Glühen des Sandes notwendige hohe Wärmeaufwand sowie die durch die Verwendung
von Kalkbrei bedingte Erschwerung des Herstellungsverfahrens standen entgegen, um
das Verfahren zum Vorbild für eine wirtschaftliche Herstellung von Kalk-Sand-Formlingen
und zum Anlaß von Überlegungen zu wählen, welche die Beseitigung des nachteiligen
Einflusses von Humusbestandtei-len im Sand bei der Herstellung von Kalk-Sand-Formlingen
betreffen.
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Demgegenüber haben die Erfinder erkannt, daß es möglich ist, mit einem
wirtschaftlichen Verfahren Preßlinge aus humushaltigem Sand und Kalkpulver in einem
Härtekessel, dem Wasserdampf von mindestens 8 atü zugeführt wird, zu Formkörpern
mit gleichmäßig guten Festigkeitseigenschaften zu härten. Dies wird gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß der Sand vor dem Mischen mit dem Kalkpulver auf 150 bis 300°C
erhitzt wird. Die Erwärmung des Sandes im bezeichneten Temperaturbereich beseitigt
die festigkeitsvermindernden Einflüsse der Humusbestandteile im Sand. Es bedarf
nach der Erkenntnis der Erfinder weder des hohen Wärmeaufwandes für ein Glühen des
Sandes, noch muß der Kalk in Breiform verwendet werden, um trotz der bisher nicht
als möglich erachteten Verwendung humushaltigen Sandes, Steine oder Formkörper zu
erzeugen, welche der DIN-Vorschrift Nr. 106 genügen.
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Für die wirtschaftliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
empfiehlt es sich, in an sich bekannter Weise die aus dem Härtekessel anfallende
Abwärme auszunutzen, um den Sand vor denn Mischen mit dem Kalkpulver zu erhitzen.
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Beispiel Quarzsand mit einem Humusgehalt von 2,40,'0 wurde
a)
nicht vorbehandelt, b) auf Temperaturen von 100, 200 und 300°C erwärmt.
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Dem nicht vorbehandelten und den vorbehandelten Sande wurden 8,0%
Kalk zugemischt; dem Gemisch ist so viel Wasser zugegeben worden, daß zum Löschen
des Kalkes ausreichend Wasser zur Verfügung stand.
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Die so gewonnenen Kalk-Sand-Mischungen mit5,5% Feuchtigkeit wurden
zu Formsteinen nach DIN 106 verpreßt und im Härtekessel bei einem Dampfdruck von
16 atü (204° C) über eine Zeit von -11/2 Stünden in bekannter Weise gehärtet.
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Die auf vorbeschriebene Weise hergestellten Formkörper weisen die
nachgenannten Druckfestigkeiten auf:
Der Gehalt an Humusbestandteilen des beim Beispiel verwendeten Quarzsandes würde
bei den bisherigen mit Kalkpulver betriebenen Herstellungsverfahren zu Formkörpern
geführt haben, die wegen mangelnder Festigkeit den Vorschriften der DIN-Norm 106
nicht entsprochen hätten und somit für eine Verwendung ungeeignet gewesen wären.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung
des Quarzsandes vor dem Mischen mit dem Kalk zu variieren. Besonders die Dauer der
Wärmebehandlung richtet sich nach der gewählten Temperatur sowie 'Menge und Art
der organischen oder sonstigen Verunreinigungen. Ferner können in bisher bekannter
Weise der beigegebene Kalkanteil, der Feuchtigkeitsgrad der aus den Ausgangsstoffen
erzeugten Mischung, der Druck und die Temperatur im Härtekessel sowie die Dauer
der darin vollzogenen hydrothermalen Behandlung geändert werden.