DE1646574A1

DE1646574A1 - Verfahren zur Herstellung poroeser,keramischer Materialien

Info

Publication number: DE1646574A1
Application number: DE19671646574
Authority: DE
Inventors: Gerhart Dr Phil Bertoldi
Original assignee: HANIEL AG
Current assignee: HANIEL AG
Priority date: 1966-02-03
Filing date: 1967-01-31
Publication date: 1971-08-12
Also published as: NL6701636A; CH490289A; FR1509712A; BE693585A

Description

Franz Hani el AG-., Basel (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung poröser, keramischer Materialien

Seit mehreren Jahrzehnten sind geblähte Betonleichtzuschlagstoffe auf keramischer Basis zur Erzeugung von leichtbeton bekannt. Diese leichtbetonzuschlagstoffe werden unter verschiedenen Namen gehandelt, wie etwa Blähtongranulat, Blähsplitt, Leca, Keramsit usw. Diesen porösen, keramischen Stoffen ist zu eigen, daß sie aus bestimmten Lehmen, Tonen oder stark lehmigen- oder tonhaltigen Materialien erhalten werden. Mit diesen sehr leichten Zuschlagstoffen ist es möglich, Beton mit einem Raumgewicht von 800 kg/nr und weniger zu erstellen, also mit einem dreimal geringeren Raumgewicht als Formalbeton (Raumgewicht 2-2,6 to/m*), welcher als Zuschlagstoff Kies und Sand enthält.

109833/0396 ~~

Derartige keramie.:!..; I-ic.ritKu.-roi... nach dem äußerlich-·;, lv<^f,öehrr _¥ ü-> Granulate, welch« siru- ^t 21 γ,-^€Γϊ i weisen und in SpIi^ ««*■* ά^; & ein*·* ^ teilt.

^ v/erden gewöhnlich, ri Ar.^V-n, nämlich: in
äpr ::u ide Gestalt aufform "besitzen, unter

Die Splitte werden bekanntlich dureii Brechen von größeren Brocken gewonnen. Die Farbe der Zuschlagstoffe ist kein Qualitätskennzeichen und kann von sc-hwars, grün, dunkelbraun, hellbraun bis nach weißlich schwanken* Die Zuschlagstoffe selbst bestehen aus zahlreichen kleinen Zslien und Bläschen. Diese sind von glasigen Wänden, welche auch einen mehr oder minder großen Kristallitanteil enthalten ki^?nneiij umgeben. Bei den Splitten sind die Zellen bzw. Blaset,*;,M -~m der Oberfläche aufgebrochen, wodurch eine größere Oberflächen-Rauhigkeit erhalten wird.

leichtzuschlagstoffe sind bestimmten Anforderungen unterstellt. Vor allem soll das Material fabrikationstechnisch bei möglichst niedriger Temperatur in eine pyroplastische Phase eintreten* Auch ist darauf zu achten, daß im Bereiche von 800° C bis 1300° G in ienem Zeitpunkte, in welchem das im Ofen befindliche Korn oder
pyroplastischaia Fuetan€<,
abgespalten wird. Xvjfcüfcip*-
leichtzus&hlagstoffc ein

; ns '?*r> Teil davon im eire gewifcHs- Τ/fenge eines Gases solj.1.«n die i'erfeigen

icht, eine sufrie-

— 3 — BAD ORiGtNAL

denstellende Festigkeit eintj möglichst gerl^gs Wasseraufnahmefähigkeit und ein möglichst konstaiits.: Sohüttgewicht aufweisen.

Wenn von Porosität gesprochen wird, so eei festgehalten, daß die in Präge stehenden Materialien poröser- als Ziegelsplitte sind und überdies größere Poren als Ziegelsplitte aufweisen, ferner sollen deren Zellwandungen einen Gehalt an Silikatglasmassen in einer Menge von 10-90 &ew.$ enthalten. Es ergibt sich daraus, daß die neuen Materialien einen höheren Brenngrad und eine geringere Wasseraufnahme ale Ziegelmaterialien aufweisen.

Grundsätzlich sind Lehme und Tone in zwei Arten zu unterteilen. Eine Art erfährt beim Brand praktisch keine Aufblähung. Das Raumgewicht eines solchen gebrannten Lehmes oder Tones liegt zwischen etwa 1,5 und 1,9 g/cm⁵. Es entsteht somit ein Ziegelscherben. Andere Lehm- bzw. Tonarten zeigen bei denselben Brennbedingungen ein deutliches Aufblähen. Das Raumgewicht dieser Stoffe nach dem Brand liegt zwischen 0,2 und etwa 1,5 g/cm . Die ersteren Tone sind zur Erzeugung von keramischen Leichtzuschlagstoffen prinzipiell geeignet, jedoch sind die erreichten Raumgewichte oft zu gering und die Zugabe von Hilfsstoffen ist erwünscht.

Die erfindungsgemäßen keramischen Materialien, welche u. a.

109833/0398

BAD ORIGINAL

als Leichtzuschlagstoffe für Beton verwendet werden können, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht kapillaraktiv sind, einen Gehalt an hauptsächlich geschlossenen Luftporen von über 30 Vol.# aufweisen und aus einem gebrannten Gemenge eines Lehm- bzw. Tonmaterials und einem nichtkeramischen Abfallstoff bestehen, wobei der CaGO,-Gehalt des Lehm- bzw. Tonmaterials höchstene 45 Gew.# beträgt.

Die neuen Materialien werden erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man ein Lehm- bzw. Tonmaterial, dessen Oarbonatgehalt höchstens 45 # beträgt, mit einem nicht keramischen Abfallstoff innig·miteinander vermischt, und das erhaltene Material in an sich bekannter Weise zerkleinert oder in Granulatform, Würstchenform, Fladenform oder in eine beliebige andere Form überführt, worauf das so entstandene Kornhaufenwerk oder die Fladen in an sich üblicher Weise bei einer Temperatur, bei welcher sich das Lehm- bzw. Tonmaterial in pyroplastischem Zustande befindet, brennt.

Die zur Anwendung gelangenden, nicht keramischen Abfallstoffe können in beliebiger Weise mit dem Lehm- bzw. Tonmaterial vermischt werden. Vorzugsweise wird man sie anläßlich der Aufarbeitung, d. h. Zerkleinerung oder Plastifizieren, des Lehm- bzw. Tonmaterials zumischen, wobei eine Aufbereitung in feucht-plastischem Zustande von Vorteil sein kann. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Trockenaufbereitung die Einmi-

109833/0398

scliung praktisch nur dann möglich ist, wenn die Rohstoffe sehr stark zerkleinert werden.

Die Abfällstoffe können auch in Form von Pulvern, zäh oder leicht fließenden Flüssigkeiten usw. zugegeben werden. Um gute Resultate zu erzielen, werden die Abfallstoffe vorzugsweise in einem bestimmten, einstellbaren, prozentuellen Verhältnis zum Rohstoff stehen; dieses Verhältnis kann empirisch ermittelt werden. Die Korngröße der Materialien kann selbstverständlich schwanken. Mit Korngrößen von max. 3 mm lassen sich bei Verwendung von hierzu üblichen Maschinen, wie Kollergängen, Siebrundbeschickern, Großwalzwerken mit konstantem Walzenspalt, Doppelwellenmischern, Siebknetern usw. gute Resultate erzielen.

Nach der Zugabe und Einmischung der Abfallstoffe zum Lehmbzw. Tonmaterial können aus dem Gemenge Fladen oder Wüntohen gebildet werden, welche dann in einem geeigneten Ofen in an sich bekannter Weise gebrannt werden·**

Man kann für die erfindungsgemäßen Zwecke beliebige Lehmbzw. Tonmaterialien verwenden, sowie lehmige und tonige Substanzen aller Art, welche einen minimalen Gehalt an Tonmineralien von 10 i» enthalten, so z. B, Kaolin, Montmorillonit, Illit, Serizit, Halloysit usw. Wie Versuche gezeigt haben, eignen sich Lehm- bzw. Tonmaterialien mit niedrigem Kalkgehalt und einer gewissen Plastizität besondere gut· ,

— t> — _____

Ein wesentlicher V^üS■ ■*- ' -i».^:.. besteht darin« dar ,1 _;, stoffe ode;,¹ gromxnß at V^. fie weise und man-*;hm&X er:; verwenden kann.

^><r >Λη;ΐ.? gemäß en Materialien ·~ϊ -j'-■--■'filing durchweggAbfall. .; *e V.-isr.-T nur eine teil\^rerv€:ttung gefunden haben, mit

Infolge der hohsn Brenntemperatur de 1 ?r-findungsgemäßen keramischen Materialien werden die \i? Anwendung gelangenden Abfallstoffe beim Brennen entweder M.& fux Unschädlichkeit verbrannt, oder sie gehen während des ^rasde3 und Blähprozesses eine Verbindung mit den silikati > m Schmelzen oder Teilschmelzen ein. Jedenfalls werden die j^fallstoffe immer in einen Zustand übergeführt, welcher als machädlich zu bezeichnen ist.

Bei der Wahl der Abfallstoffe wird man selbstverständlich nach Möglichkeit darauf achten, daß sie während des Brenn- und Blähvorganges keine schädlichen und schwer zu beseitigenden Abgase, Dämpfe oder Sublimate bilden, welche mit den Abgasen entweichen.

Ferner sollten sie bei. 12QO⁰ C deutliche Sintererscheinungen zeigen oder nach Möglichk* i.t hei ~#?ii\&*tr als 1200° C schmelzen und sintern cl~r Wi «r'iSt*: I¹^i 1 rer^jen und ausbrennen.

Die zu verwendender, in folgende dr&i flkr.

BAD ORIGINAL

Typ 1: Stoffe, welch· It sins r; aivj "-jfcsi; Eingriffe in den Sinter-, SchiEöl^- _;jü 3,.ä nnesheiiisHa" des Lehm- bzw. Tonmaterials «εώκ^Ώ5 -.'iss Pfandes und Slähvorganges ausüben. Solche Stoffs TCJ^ögaB im allgemeinen das Raumgewicht äee Endproduktes zu heben, wodurch in gewissen Fällen größere Festigkeiten erreicht werden können.

Typ 2: Stoffe, welche im wesentlichen in den Blähmechanismus eingreifen und einen größeren Gehalt an ausbrennbaren Bestandteilen enthalten, hauptsächlich also organische Stoffe. Ihre Wirkung ist teilweise dadurch zu erklären, daß sie Kalorienträger sind und zu lokalen Überhitzungen innerhalb einer Probe führen, welche unter gleichzeitiger Entwicklung von Gasen zu Schmelzungen oder do-ch hohen Sinterungen führt. Andererseits enthalten diese Stoffe auch vielfach, wenn auch nur geringe Mengen, so doch sehr aktive Stoffe, welche in den Schmelz- und Sintermechanismus des Rohstoffes eingreifen, wie etwa Schwefel, Phosphor usw. Durch Zugabe dieser Stoffe erfolgt im Ofen eine wesentliche Einsparung an Brennkosten·

Typ 3: Stoffe, welche selbst praktisch nicht ausbrennbar sind, oder nur unwesentliche Mengen an verbrennbaren Bestandteilen enthalten. Diese Stoffe wirken im wesentlichen durch die Veränderung des Schmelz- und

109833/0398

BAD ORIGINAL

Sinterverhaltens des Lehm- oder Tonrohstoffes. Sie senken den Schmelz- und Sinterpunkt, wenn sie gut in den Rohstoff eingemischt sind und verändern die Zähigkeit der Schmelzen. Auch durch Zugabe dieser Stoffe erfolgt meist eine Einsparung an Heizkosten durch eine etwas niedrigere Brenn- und Blähtemperatur. Teilweise spalten diese Stoffe bei bestimmten Temperaturen Wasser ab, welches sowohl in das Schmelz- und Sinterverhalten des Rohstoffes eingreift, als auch als Blähgas wirken kann.

Die möglichen Zugabemengen von Abfallstoffen gemäß obigem Typ 1 zu Lehm- bzw. Tonmaterial ist mit max. 60 Gew.?ä begrenzt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Zugabe von mehr als 60 Gew.$ derartiger Abfallstoffe bei sonst vorzüglich blähenden Tonen eine zu starke Beschwerung erfolgt, welche sich in einem zu hohen Raumgewicht des Endproduktes bemerkbar macht.

Die Zugabemengen von Abfallstoffen gemäß Typ 2 zu Lehm- bzw. Tonmaterialien betragen max. 50 Gew.$ oder max. 1500 kcal/kg Ton- oder Lehmrohstoff. Werden darüberliegende Heizwerte in Form von organischen Hilfsstoffen zugegeben, so läßt sich der Brand nicht mehr beherrschen. Als besonders günstig kann eine Zugabe von Abfallstoffen dieses Typus zwischen 100 und 600 kcal/kg Ton- oder Lehmrohstoff angesehen werden.

- 9 1098 33/0398

Die Zugab einengen von Abfallstoffen gemäß Typ 2 zu Lehm- bzw. Tonmaterialien betragen schließlich max. 60 Gew. $. Darüberhinausgehende Mengen verändern die Schüttgewichte in ungünstiger Weise, indem sie zu stark erniedrigt werden.

Wie zahlreiche Versuche bewiesen haben, lassen sich Lehm- und Tonmaterialien beliebiger Herkunft verwenden. So gelangte man zu guten Resultaten mit stark blähenden Illit-Tonen (Illitgehalt um und über 35 $), aber auch mit sehr schlecht oder gar nicht blähenden Lehmen mit sehr geringen Gehalten an Uliten, viel Kaolin und Quarz. Bei Verwendung von Tonen der letzteren Art verwendet man allerdings vorzugsweise Zuschlagstoffe, gemäß Typ 2. Ferner wurde festgestellt, daß bei von Natur aus blähenden Tonen bereits geringere Zugabemengen an Abfallstoffen, ζ. B. Mengen von 2 Gew.$ bis 10 Gew.$ eine deutliche Steigerung der Blähneigung hervorriefen, während bei von Natur aus nicht blähenden Tonen größere Mengen davon zugegeben werden sollten. Als Blähtemperatur kann eine Maximaltemperatur von 1150° C angenommen werden.

Bezüglich der für die erfindungsgemäßen Zwecke in Frage kommenden Abfallstoffe werden nachstehend einige Beispiele aufgezählt:
a) Typ 1:

Ein zu gut blähender Ton wird mit Abfallquarzsand vermischt. Dadurch kann das Raumgewicht von 200 kg/m auf 350 kg/m ge-

- 1n -

109833/0396

steigert werlen. ¥?-.?. · ·*^: 41 a; keramisches aufweist.

.:.:;■=■ W?l3« ein geblähtes, / iu Λ. ia Pestigkeitswerte

Ähnliche Ergebnisse k.yait man ieü 1 v.L ΐ ^flotation anfallenden Peinbergen_ν welche ö,"^Jsin bei 115« / - λ^γ'ι keine wesentlichen Sinterersche.Lnuri.gen zeigen, erziele»,· Auch mit vermahlenen Magnesitste'nen und vennahlenem Bete > i.*ssen sich gute Resultate erzielen.

b) Typ 2:

Durch die Beimengung von 35 Gew.$ zuvor eingedicktam Klärschlamm kann ein von Natur aus nicht blähei j.er Ton , .iutlich zum Blähen gebracht werden. Das Raumgewicht fe.r:i . . olchen Tones ohne Klärschlamm beträgt nach dem Brand auf HOO⁰ C während eines Zeitintervalles von weniger als 10 Minuten 1 »85 g/cm ; nach der Zugabe von Klärschlamm sinkt das Raumgewicht auf 0,81 g/cm . Gestaffelte Zugaben zeigen die gute Variierbarkeit des Raumgewichtes mit verschiedenen Zugabemengen. Pur die Verwendung von Klärschlamm ist im wesentlichen nur der Hsiswert desselben ausschlaggebend. Lediglich bei hohen Gehalten an e:jr^ai*:j,s^hen Salzen tritt zusätzlich eine leichte Senkung de-; Blahpiiiu.,.©» naei rr*aäi *geren Temperaturen ein.

Werden andererseits

Mt .V ί_?χ oder Ton gründlich

- 11

* Λ ϊ?

BAD ORIGINAL

46574

vermischt, so erzielt m?Ti -.'-.j _:.v.\:.-·: Blähneigung des erstei.-?n- i;-3 I3i:i ses Abfallstoffes isx, ä^ntv g^oP folgreich einarbeiten.

Zunahme der

^ dl« ν jrserkl einerung die r^ Mangen lassen sich er

Auch mit Abfällen aus Serbersien "'!oxieabfallen) gelangt man zu ausgezeichneten keramischen Materialien, wobei durch diese Zugaben eine bedeutend erhöhte Plastizität bei der Verarbeitung festgestellt werden kann, wodurch eine leichte Verformung des keramischen Materials ermöglicht wird.

Bei der Beimengung von Abfallkohle oder von stark kohlehaltigen Produkten tritt immer eine deutliche Verbesserung des Raumgewichtes ein. Der Bereich der Verbesserung liegt bei einem Raumgewicht von 1,8 g/cnr auf 0,6 g/cnr.

Durch Zugabe von zerkleinerten Wollresten wird die Blähfähigkeit ebenfalls zufolge des Gehaltes an Schwefel gesteigert, so daß man mit einem Gemenge von Wollresten und Ton ein ausgezeichnetes, geblähtes, keramisches Material erhält.

Ferner zeigen Abflaue aus der Erzeugung von Pflanzenextrakten ein sehr leichtes Einmischverhalten zu Ton und verursachen bereits bei Zugaben ab 5 Gew.# deutlich blähsteigernde Wirkungen.

Braunkohle-Brikettabrieb zeigt sich ebenfalls sehr blähstei-

-

109833/0398

BAD OFlIGiNAi.

gernd; es ist allerdings empfehlenswert, den Staub zuvor mit geringen Mengen Natronlauge zu versetzen. Ganz allgemein bewirken geringe Mengen von natronlauge bei Verwendung von Braunkohlen oder von Abfällen der Papierindustrie eine deutliche Blähsteigerung von Lehm bzw. Ton. Die Uatronlaugenzugaben bewegen sich zweckmäßig in der Größenordnung von 0,1 bis 0,01 Gew.$ bezogen auf das Abfallprodukt.

Auch Altöle verschiedener Herkunft, wie etwa Getriebe- und Motoröl, Öle aus ülabscheidern aus Garagen, sowie auch Öle aus den ölabscheidern bei der Metallbearbeitung, ferner öle mit Schwermetalladditiven oder hohen Schwefelgehalten weisen eine deutlich blähsteigernde Wirkung auf Lehm und Ton auf.

Bei Zugabe von verschiedenen Prozentsätzen an Getriebeöl zu Lehm und Ton kann man Raumgewichte des Endproduktes von bis zu 0,3 g/cnr erreichen.

c) Typ 3:

Schlacken aller Art, wie z. B. Haushaltsschlacken, erzeugen beim Einmischen und Blähen mit Ton oder Lehm eine besonders lange pyroplastische Phase, was sich günstig auf die Blähwirkung auswirkt. Die Zusammensetzung solcher Schlacken kann sehr verschiedenartig sein? im wesentlichen handelt es sich jedoch um Silikatgläser mit einem mehr oder minder großen Anteil λ Kristalliten. Derartige Schlacken eignen eich für die Verwendung erfindungsgemäßer Zwecke, wenn sie bei einer Tem-

109833/0398

BAD

peratur von maximal 1200° G eine deutliche Erweichung zeigen. Je früher diese Erweichung eintritt, umso besser eignet sich di Schlacke. Als sehr gut ist eine Schlacke mit einer deutlichen Erweichung um 1000 C anzusprechen.

Auch Schlacken, wie sie etwa bei der Müllverbrennung anfallen, sind ebenfalls geeignet, wenn sie obigen Bedingungen entsprechen. Alle diese Schlacken, so auch die bei der Eisen- und Aluminiumindustrie usw. anfallenden Schlacken werden vorzugsweise bis auf etwa 1-2 mm entweder vor der Zugabe zum Lehm bzw. Ton zerkleinert. Die Zugabemengen an derartigen Schlacken können bis zu 50 Gew.# betragen. Eöstruckstände aus der Erzrösterei, so etwa der Pyritrösterei, können ebenfalls Verwendung finden, und zwar insbesondere weil das fein veiteilte Eisen oder Eisenoxyd auf den Schmelz- und Sinterpunkt sehr stark drückend wirkt, wodurch Tone, welche sonst bei den angegebenen Temperaturen nicht blähen, zu deutlichem Blähen gelangen. Zugabe von 8 fo Eöstrückständen von Pyrit ermöglichen die Blähung eines Tones bei 1080° 0, wobei das Baumgewieht des Endproduktes 0,43 g/cm beträgt.

Abfälle aus der Feldspat-Aufbereitung können ebenfalls verwendet werden. Sie erzeugen eine vorzügliche Blähwirkung, insbesondere, wenn sie mit Pyritrückständen vermengt werden. Sollte dabei eine zu geringe Gasentwicklung erfolgen, so kann sie durch Zugabe von geringen Mengen organischer Substanzen

- 14 -

109833/0398

- 14 wie ζ. B. Klärschlamm, erhöht werden.

Schlamm und Abfälle sowohl aus der Kaolin-, Serizit-, Glimmer- oder Serpentin-, als auch Talk- und Chloritaufbereitung, oder Aufbereitung von Steinen, welche diese Minerale in größeren Mengen enthalten, eignen sich ebenfalls für die erfindungsgemäßen Zwecke. So kann man bis zu 60 Gew.# Abfallschlamm aus österreichischen Kaolinaufbereitungen zu Tonmaterialien zugeben, wodurch fast weiße Granulate mit Raumgewichten von 0,2 bis 0,9 g/onr erhalten werden. Der blähfördernde Bestandteil ist in diesem Falle der aus dem Kaolin ausgewaschene Serizit (feinschuppiger. Glimmer). Dieser gibt im geeigneten Zeitpunkt Zwischenschichtwasser ab, welches den Blähprozeß aktiviert. Die oben aufgezählten Minerale weisen alle Zwischenschichtwasser oder Zwischenschichthydroxy!ionen auf, welche zu Blähungen ftihrtÄt Sehr gute Erfolge erzielt man auch mit 60 Gew.$ Chloritabfallen und 40 Gew.# !Tonmaterial. Die entstehenden Granulate weisen eine außerordentliche Härte bei sehr niedrigem Baumgewicht auf.

Abfälle aus Kies und Sandwäschereien, welche meistens einen nicht unbeträchtlichen Gehalt an Tonmineralien enthalten, erweisen sich ebenfalls als geeignet. Die Zugabemenge ist jedoch in der Praxis mit 30 Gew.^ begrenzt·

Schlamm von galvanischen Industrien, Verzinkereien, Verchrome«

- 15 109833/0393

reien usw. kann ebenfalls Verwendung finden. Ein solcher Schlamm drückt den Schmelz- und Sinterpunkt sehr stark hinunter. Prinzipiell sind für die vorliegende Erfindung alle als Abfallstoffe anfallenden Metallsalze geeignet. Die Größenordnung der maximalen Zugabe ist mit in der Praxis 10 Gew.?& begrenzt, da sonst nicht mehr mit einem eindeutigen und völligen Einbinden in die Silikatschmelze während des Sinter- und Blähvorganges gerechnet werden kann»

Schließlich kann man auch beliebige Abfälle der chemischen Industrie verwenden, welche nicht im wesentliehen ausbrennbare, organische Substanzen enthalten. Solche Abfälle wirken immer auf den Sinter- πηά SoimQlzmeoimiilamvLS äes Lefes- bsw. 3Jonmaterials ein. Voraussetzung is'i e'l j. es;-'.".! Jigs* äaS Leine Stoff© entstehen, welche schädlich sind oder- das Ofe&mauerwerie in stärkerem Maße angreifen.

Das Vermischen der Ausgangsmaterialien kann beispielsweise wie folgt geschehen:

Die Ton- bzw. Lehm-Rohstoffe werden getrocknet und dann vorzugsweise auf eine Korngröße von weniger als 1mm Durchmesser zerkleinert. Die zuzugebenden Abfallstoffe werden, wenn sie in feuchtem Zustande vorliegen, weitgehend getrocknet und zerkleinert oder eingedickt. Nach Vermischen wird die nötige Menge Anmachwasser volumetrisch zugegeben, bis eine Pfefferkornsteife (ale Plastizitätsmaß) von 25 mm erreicht ist. Nach ___-_ - 16 -

109833/0398

BAD

b k b D /

gutem Mischen und Durchkneten werden in einer kleinen zylindrischen Hohlform, welche einen Ausstoß-Stempel aufweist, klein Würstchen mit einem Durchmesser von ca. 10 mm und eine Länge von ca. 20 mm erstellt. Diese Würstchen werden während 10 bis 45 Sek. gebrannt und hierauf an der Luft abgekühlt.

Nachstehend finden sich= einige Ausfünrungsbeispiele, welche die Erfindung näher erläutern sollen. Selbstverständlich soll die Erfindung keineswegs auf diese Beispiele eingeschränkt sein, da es für den Fachmann selbstverständlich ist, daß man anstelle der darin genannten Beispiele mit gleichem oder ähnlichem Erfolg eine Unmenge anderer Abfallstoffe mit Lehm- bzw. Tonmaterialien vermischen und aus solchen Gemengen brauchbare keramische Materialien herstellen kann, welche sich in der Industrie als Zuschlagstoffe zu anderen Materialien oder als zu Isolierzwecken verwenden lassen.

Beispiel

Als Rohstoffe verwendet man:

a) Ziegelton mittlerer bis guter Plastizität

(bestehend aus Illit, abgebautem Glimmer, Quarz, Kaolin, FeIdspath oder Montmorillonit oder einem Gemenge mehrerer dieser Materialien) und

\>) Klärschlamm, eingedickt auf ca. 40 - 50 # Wassergehalt, Heizwert bezogen auf Trockenmasse 550 Kcal/kg.

- 17 -

109833/0398 bad oru»nal.

Mischungsverhältnis:

50 - 60 fi Ziegelton und 40 - 50 j£ Klärschlamm mit oben genanntem Wassergehalt.

Die beiden Rohstoffe, also Ziegelton und Klärschlamm werden zum Zwecke der Grobmischung und Grobzerkleinerung des leicht scholligen Ziegeltones einem Naßkollergang zugeführt, bei welchem auch etwa noch nötiges Plastifizierwasser zugegeben wird. Anschließend gelangt das Material in ein !einwalzwerk, worin eine weitgehendste Feinzerkleinerung des Ziegeltones mit einer gleichzeitigen intensiven Einmischung des zugegebenen Klärschlammes erfolgt.

Wach dem Feinwalzwerk führt man das Material zu einer Maschine, welche das plastische Material mittels Knetarmen durch rundumlaufende, zylindrische Siebbleche drückt, von welchen es in Form kleiner Würstchen abfällt.

Diese Würstchen können durch Bestreuen mit Quarzmehl oder Steinmehl oder Kohlenstaub usw. am Verkleben verhindert werden. Sie werden in einem Drehrohrofen, welcher tunlichst unter reduzierender Atmosphäre gehalten wird, auf eine Maximaltemperatur von 1100° 0 erhitzt und zwar so, daß die erwünschte Endtemperatur nach maximal 5 Minuten erreicht ist. Die Feuerführung des Brenners wird je nach Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien eingestellt.

- 18 -

109833/0398

Das bei diesem Brennvorgang aufgeblähte Granulat wird hierauf gekühlt und gelangt nach der Abkühlung auf 40 bis 50° C auf Siebmaschinen, welche es in verschiedene Komponenten zerlegen, die dann stockiert werden und zum Verkauf gelangen.

Das Abkühlen des Granulates mit Wasser, welches wohl einfach ist, jedoch Schaden an der Qualität hervorruft, ist zu vermeiden. Durch das Ablöschen mit Wasser werden nämlich in der glasigen Haut des Binzelgranulates kleinste Risse erzeugt, welche sowohl die Festigkeit herabsetzen, als auch die Wasseraufnahme des Granulates stark erhöhen·

Das auf diese Weise hergestellte Endgranulat hat, je nach abgesiebter Korngröße, ein Schüttgewicht von 500 bis 1000 kg/m .

Bei der Verwendung anderer Rohstoffe ergibt sich lediglich ein anderes EingangsmiscirirerrhältniB, so etwa bei Brikettabrieb ca. 90 $> Lehm und ca· 10 i» Brikettabrieb, bei der Verwendung von Röstrückständen aus der Pyritröstung ca· 8 Gew.# Röstrück-

- 19 -

109833/0398

stände und ca. 92 $ eines sehr feinen Tones, der aus Quarz, Illit und Kaolin besteht.

Ebenso ist es natürlich möglich, daß mehr als zwei Stoffe als Rohstoffbasis genommen werden» wie etwa ca. 50 $ Lehm, ca. 30 $ gemahlener Serizitschiefer und ca. 18 fo Klärschlamm mit einem Wassergehalt von ca. 50 $ und ca. 2 $ Altölen von Tankstellen. Während Ton, Serizitschiefermehl und Klärschlamm alle auf ein Band dosiert werden und dann einem Kollergang zugeführt werden, wird das Altöl mit einer Dosierpumpe direkt in den Kollergang zugegeben. Die weitere Aufbereitung erfolgt wie oben beschrieben..

Während gemäß den obigen ImMXuäs-ij-igcn '-vn sisie? saesen Aufbereitung der Rohstoffe und Erzeugung der- öraiMlate jsitteiB einer plastischen Phase gesprochen wurde, ist es natürlich auch möglich, eine reine Trockenaufbereitung und Granulierung durchzuführen. Dazu ist es jedoch nötig, daß die Rohstoffe entweder an sich in trockener und zerreiblicher Form vorliegen, oder künstlich in eine solche übergeführt werden können. Als Beispiel sei die Verwendung von trockenem Sohieferton erwähnt, welcher durch an und für sich bekannte Eerkleinerungsmaschinen auf eine Korngröße unter 1 nun gebracht wurde. Als Abfallstoff kann Müllschlacke und Asche zur Verwendung gelangen, welche aus Verbrennung bei höheren Temperaturen von Müll einer Großstadt entstanden ist. Auch dieses Material - 2o -

109833/0398 ä^D original

- 2ο - ■

wird mittels "bekannten Zerkleinerungsmachinen auf Korngröße unter 1 mm zerkleinert. Dann wird der Schieferton atigezogen und gelangt in einem Prozentsatz von ca. 50 $> : 50 °/> zerkleinerter Müllschlacke in ein Durchlaufmischwerk, anschließend wird dieses Material durch Schnellaufende Feinwalzwerke geschickt und dann nochmals in ein Durchlaufmischwerk gegeben. Das so erhaltene gut gemischte Pulver gelangt in einen Granulierteller und wird unter Zugabe von maximal 1,5-2% Sulfitablauge (10 - 20 folg) granuliert.

Diese Granulate werden dann in einem an sich bekannten Ofen gebläht, wobei die Öfenbedingungen vorzugsweise reduzierend gehalten werden; eine Temperatur von 1100° G sollte nicht wesentlich unter- oder überschritten werden.

Patentansprüche

- 21 -

109833/0398

Claims

- 21 Patentansprüche

1. Keramisches Material, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht kapillaraktiv ist, einen Luftporengehalt von über 30 Vol.$ aufweist und aus einem gebrannten Gemenge eines Lehm- bzw. Tonmaterials und einem nicht keramischen Abfallstoff besteht, wobei der CaCO^-Gehalt des Lehm- bzw. Tonmaterials höchstens 45 Gew.$ beträgt.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der CaCO^-Gehalt des Lehm- bzw. Tonmaterials höchstens 25 Gew.# und vorzugsweise 3 bis 10 Gew.# beträgt.

3. Material nach einem der Ansprüche 1 und 2, daduroh gekennzeichnet, daß der nicht keramische Abfallstoff ein solcher ist, welcher sich am Sinter-, Schmelz- und Blähmeohanismua des Lehm- bzw. Tonmateriale während des Brandes praktisch nicht oder nur unwesentlich zu beteiligen vermag»

4. Material nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Abfallstoff höchstens in einer Menge von 60 Gew,# zugegen ist.

5. Material nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht keramische Abfallstoff ein solcher ist, welcher einen wesentlichen Anteil an ausbrennfähigen

- 22 -

109833/0398

Bestandteilen aufweist und dadurch beim Brand Bläheigenschaften entwickelt.

6. Material nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Abfallstoff höchstens in einer Menge von 50 öew.?i zugegen ist*

7. Material nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht keramische Abfallstoff ein solcher ist, welcher praktisch keine ausbrennfähigen Bestandteile aufweist, aber das Schmelz- und/oder Sinterverhalten des lehm- bzw· Tonmaterials beeinflußt.

8. Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Abfallstoff höchstens in einer Menge von 60 Gew.# zugegen iet* .

9. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem gebrannten Gemenge eines lehm- bzw. Tonmaterials und Quarzsand, Feinbergen, vermahlenen Magnesitsteinen, Gesteinsmehlen oder gemahlenem Beton besteht.

1o. Material nach einem der Ansprüche 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem gebrannten Gemenge eines lehm- bzw. Tonmaterials und Klärschlamm, Knochenresten,

- 23 -

109833/0398

Papierabfällen, Gerbereiabfällen, Leimresten, Abfallkohle, kohlehaltigen Abfallprodukten, Braunkohle-Brikettabrieb, Wollresten, Pflanzenextraktabfallen, Altölen, verschmutzten Getriebeölen, oder organischen Abfällen der chemischen Industrie oder dergleichen besteht.

11. Material nach einem der Ansprüche 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem gebrannten Gemenge eines Lehm- bzw. Tonmaterials und Gl as abfall en, Hsrashaltschlakken, Müll- und Kehrichtverbrennungsschlacken, Abfällen aus der Eisen- und Aluminiumindustrie, Rös trucks tänd eis aus der Erzrösterei» a. Br. Pyritrößterei, Abfällen aus der FeIdspataufbereitung, Abfällen aus der Kaolin-, Serizit-, Glimmer-, Serpentin-, SaIk-_s Ghloi-;.t-, ⁰.-sl*teiEsaufbereitung, Abfällen aus Kies und Sandwäschei'eien, Sehlamm von galvanischen Industrien, Verzinkereien, Verchromereien, Metallsalzen mannigfaltigster Art, anorganischen Abfällen der chemischen Industrie usw. besteht.

12. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lehm- bzw. Tonmaterial ein glimmerhaltiges, hoch illithaltiges, stark quarzhaltiges, feldspathaltiges, stark serizithaltiges, montmorillonithaltiges und/oder halloysithaltiges Material ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines nicht kapillaraktiven,

- 24- -

109833/0398

BAD ORIGINAL

keramischen Materials mit einem Luftporengehalt von über 30 Vol.#, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lehm- bzw. Tonmaterial, dessen Carbonatgehalt höchstens 45 °ß> beträgt, mit einem nicht keramischen Abfallstoff nötigenfalls unter vorheriger Zerkleinerung innig miteinander vermischt, das so entstandene Gemenge in an sich üblicher Weise bei einer Temperatur, bei welcher sich das Lehm- bzw. Tonmaterial in pyroplastischem Zustand befindet, brennt und das erhaltene Material in an sich bekannter Weise zerkleinert oder es in Granulatform, Würstchenform oder in eine beliebige, andere Form überzuführen, wobei diese Verformung auch vor dem.Brand an der plastischen Masse erfolgen kann.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung eines stark blähfähigen Ton- bzw. Lehmmaterials einen nicht keramischen Abfallstoff mit die Blähfähigkeit des Lehm- bzw. Tonmaterials senkenden Eigenschaften verwendet.

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 13 und 14» dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht keramischen Abfallstoff Quarzsand, Peinberge, vermahlene Magnesitsteine, Gesteinsmehle oder gemahlenen Beton verwendet.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eil Lehm- bzw. Tonmaterial verwendet, welches bei einer

- 25 -

109833/0398

BAD

solchen Temperatur in die pyroplastische Phase übergeht, bei welcher der nicht keramische Abfallstoff eine gewisse Blähfähigkeit entwickelt.

17. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung eines schwach blähfähigen Lehm- bzw, Tonmaterials einen nicht keramischen Abfallstoff mit die Blähfähigkeit des Lehm- bzw· Tonmaterials steigenden Eigenschaften verwendet.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht keramischen Abfallstoff Klärschlamm, Knochenreste, Papierabfälle, Gerbereiabfälle, Leimreste, Abfallkohle, kohlehaltige Abfallprodukte, Braunkohle-Brikettabrieb, Wollreste, Pflanzenextraktabfälle, Altöle, verschmutzte Getriebeöle oder organische Abfälle der chemischen Industrie oder dergleichen verwendet.

19· Verfahren nach einem der Ansprüche 13 und 1?» dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht keramischen Abfallstoff Glasabfälle, Haushaltschlacken, Müll- und Kehrichtverbrennungsschlacken, Abfälle aus der Eisen- und Aluminiumindustrie, Röstrückstände aus der Erzrösterei, z. B. Pyritrösterei, Abfälle aus der Feldspataufbereitung, Abfälle aus der Kaolin-, Serizit-, Glimmer-, Serpentin-, Talk-, Chlorit-, Gesteinsaufbereitung, Abfälle aus Kies™ und Sand-

- 26 -

109833/0398

Wäschereien, Schlamm von galvanischen Industrien, Verzinkereien, Verchromereien, Metallsalze mannigfaltigster Art, anorganische Abfälle der chemischen Industrie usw. verwendet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß man als Lehm- bzw. Tonmaterial ein kaolinhaltiges» glimmerhaltiges, hoch illithaltiges, stark quarzhaltigea, feldspathaltiges, stark serizithaltiges, montmorillonithaltiges und/oder halloysithaltiges Material verwendet«

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Brand der Ausgangsmaterialien in einem Temperaturbereich von 800° 0 bis 1200° G erfolgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Brand der Ausgangsprodukte in einem Temperaturbereich von 600° C bis 900° C erfolgt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Gemenge die Blähwirkung begünstigende bzw. die Blähwirkung vermindernde Hilfsstoffe zusetzt.

24. Verfahren naoh einem der Ansprüche 13 bis 23t dadurch ge-

- 27 -

109833/0398

ORIGINAL INSPECTED

kennzeichnet, daß man ein Gemisch verschiedener Abfallstoffe des gleichen Types verwendet.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23» dadurch gekennseichnet, dais man ein Gemisch mindestens eines Abfallstoffes eines der Typen 1-3 und mindestens eines Abfallstoffes eines andern der 3 Typen verwendet.

109833/0398

BAD O