DE1671118A1

DE1671118A1 - Leichtzuschlag fuer konstruktiven Leichtbeton

Info

Publication number: DE1671118A1
Application number: DE1967ST027428
Authority: DE
Inventors: Lemmens Jan Christian
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1966-10-08
Filing date: 1967-10-07
Publication date: 1971-08-26
Also published as: DE1671118B2; DE1671118C3; NL6614201A; BE704779A

Description

Leichtzuschlag für konstruktiven Meichtbeton-Die Erfindung betrifft ein herfahren zur Herstellung von gekörntem Blähgut aus ton-. oder schieferartigen Gesteinskörnern oder Gesteinsbröckchen, wobei die Körner oder Brdckehen auf eine Temperatur von mindestens 1000o0 erhitzfwerden. Es ist bekannt, dass sieh aus Ton oder Schiefer körniges Blähmaterial herstellen lässt, das sich als Zuschlagstoff für hoehwertgeri.Beichtbeton eignet. Die Körner müssen ein niedriges Raumgewicht (etwa 1,0'bie 1,2), aber eine genügend hohe Festigkeit haben. Ein aus dem obigen Gesteinsmaterial . bestehendes Korn wird'bs zu der Erweichungstemperatur des Gesteins, welche im Normalfall mindestens 100000-beträgt, erhitzt. Dabei wird das Korn plastisch und es bildet sich um das Korn eine glasartige abdichtende Haut. Zugleich tritt eine Gasbildung im Korn auf, wodurch die plastische Masse aufbläht und eine sehr feine und leichte Forengtruktur entsteht. Ein geeignetes Ausgangsmaterial für das Blähgut wird erhalten, indem man Schiefer einem Z-ermahlungsvorgang unterzieht, wodurch sich nach Benetzung ein tonartiges. Material bildet.
Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf ein solches Ausgangsmaterial.
Es zeigt sich, dass durch die Anwesenheit von Bitumina, insbesondere-von Kohlenteilchen, die Festigkeit sowie die Blähfähigkeit der auf diese Weise hergestellten Körner weitgehend beeintr4chtigt wird. So darf der Anteil an Kohlenresten beim ¢ebrauQl von Schiefer nicht über etwa 5% hinausgehen, wenn die Körner -auereichende Festigkeit aufweisen sollen.: Die Berge,. wie sie auf der Halde einer Kohlenzeche vorliegen, enthalten gewöhnlich 10 - 20,ilfe an Steinkohleresten, so dass sieh dieses Gestein für die Herstellung fester, als Zuschlagmaterial für hochwertigen konstruktiven Leichtbeton bestimmter Körner weniger eignet. Es ist nicht möglich, die schädliche Kohle während der genannten Erhitzung zu entfernen,, weil die Er= -hitzungszeit zu kurz ist-und die abdichtende Haut um das Korn einen Eintritt oxydierender Gase in das Korn verhindert. Es wäre möglich, die Kohlerireate rufbekannte Weise durch eine Vorwaschung aus dem Material zu entfernen. Diese Behandlung erfordert jedoch einen hohen Kostenaufwand und führt infolge einer meistens innigen vurchwachaung von Bergen und Kohle (Mittelgut) nicht zu dem gewünschten Ergebnis. Bitumina, darunter Kohlenreste, lassen sich auch dadurch entfernen, dass man das Gestein, wenigstens zum Teil, bei einer ausreichend hohen Temperatur, z.B..600 - 050°C, glüht. Durch dieses Glü14en geht aber die Blähfähigkeit des Gesteins verloren.
Aus diesem Grunde darf nur ein Teil des aufzublähenden Materials geglüht werden, so dass nicht genügend schädlicher Kohlenstoff auf diese Weise entfernt wird.
Es wurde nunmehr gefunden, dass körniges Blähgut von ausreichender Festigkeit aus btumenhaltigem_Gestein,. wie Waschbergen öder Haldenmate'rzal von Zechen hergestellt werden kann, wenn man dieses Gestein vor der eigentlichen Erhitzung auf eine-Temperatur von mindestens 100000 in einem oxydierenden Medium bei einer Temperatur von mindestens 440 und höchsaena etwa 650°C einigQ attmden vorbehandelt.
Y Biese Vorbehandlung bezweckt im wesentlichen, den schäl liehen Kghlenstoff durch Vergasung weitgehend zu beee.tiäen, ohne lose dadurch die charakteristischen Eigenschaften des Gesteins, wie Gasbildung bei Erhitzung und Plastizität,. beeinträchtigt werden. Geie nt:ist sowohl die Plastizität von noch weiter zu Körnern zu verarbeitendem, tonartigem Gut (ggf. erhalten"durch Zermahlung aus hohlenhaltigem Schiefer, wie Bergen), wie die Plastizität von nahe der -Erweichungstemperatur erhiUten Körnern.-Ferner wird die Festigkeit-der aufgeblähten Körner bei einer richtigen Wahl der Vorbehandlungstemperatur gefördert. Die vorgenannte obere Temperaturgrenze hängt von den charakteristischen Eigenschaften und der Zusammensetzung des betreffenden Gesteins ab und kann zwischen 475 und 65000 betragen. Für jeden einzelnen fall ist der Optmalwert festzulegen. Die untere Temperaturgrenze muss immerhin so hoch sein, dass eine Vergasung der Bitumina auftreten kann, welche erst bei 400°C einsetzt. Die Zeitdauer der Vorbehandlung hängt selbstverständlich davon ab, welche Temperatur dabei-gewählt 'wird und in welchem umfang der Sauerstoff Zutritt zudem KQrnern hat. Eine-Behandlungadauer von maximal fünf Stunden reicht in den meisten Fällen aus Beispiele Einzelne Partien zermahlener Waschberge aus einer Zeche mit einem Glühverlust bei 7500C von 30,9% wurden vier Stunden lang unter Zufuhr- von Luft bei verschiedenen Temperaturen .erhitzt. Aus dem so behandelten Material wurden anschließend unter Benetzung kugelförmige Körner mit einem Gewicht von etwa 8-g gebildet. Nach Trocknung Wurden diese Körner einige Minuten lang auf 125000 erhitzt. Anschließend-wurde das Raumgewicht der 90-erhitzten Kügelchen ermittelt. Eis wurde auch der 1)ruekzertrfmmerungagrad der aufgeblähten Kügelchen bestimmt. Dazu wurden diese Kügelchen, bis zum Bruch, zwischen zwei flachen Stahlplatten gepresst. Die dabei auf die runden Körner wirkende Punktbelastung ist nur als ein Vergleichsmaßstab zu betrachten. Es wurden folgende Resultate erhalten:

Behand ungs- Raumgewicht V na -oh

p, Erhitz ng bis zu Zulässige Belastung

tem G 1250C

Nicht behandelt 1,50 20

450 1,14 66

525 0,95 1s

600 1,60 63

Aus den Zahlen ist ersichtlich, dass nicht behandeltes Material ein schweres, nicht festes Korn ergibt. Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, dass die einzelnen Gesteinsteilchen in der plastischen Phase bei 1250°C durch die zwischengelagerten Kohleteilchen nur schlecht zusammenkitten und nicht ineinander fließen. Hierdurch entsteht kein inniger Zusammenhang; außerdem kann sich das Korn auch nicht insgesamt aufblähen.
Bei einer Behandlungstemperatut von 450°C zeigen die Körner eine feste Struktur und haben ein leichtes Gewicht. Bei einer Behandlungstemperatur von 525°C lässt-die Festigkeit durch ein übermäßiges Aufblähen wieder stark nach. Das Beispiel zeigt deutlich, dass die Bläheigenschaften bei einer Temperatur von 600°C größtenteils verlorengegangen sind. Es hat sich dann ein festes., und schweres Korn gebildet. Ein ähnlicher Versuch wurde mit einem Gesteinsgemisch mit besonders hohem Kohleanteil durchgeführt. Das Gemisch bestand zu 75% aus Wqschbergen mit einem Glühverlust bei 750°c von 31%, und zu 25,% aus Mittelgut mit einem Glühverlust bei 750°c von 50%.
Nachfolgende Ergebnisse wurden erhalten:

Behand@ungs- Raumgewicht nach Zulässige Belastung

temp. C Erhitzung

Nicht behandelt Korn zerfällt -

450 1,0 64

525 194 6

6.00 194 74

Bei einem auf ähnliche Weise geprüften Gemisch einer Zeche mit einem Glühverlust bei 750°C von 23% wurden nachfolgende Werte festgestellt:

Behandloungs- Raumgewicht nach Zulässige Belastung

temp. c Erhitzung

Nicht behandelt 1,0 Keine Druckfestigkeit

450 1,2 25

500 1,0 30

600 1,1 70

700 1,4 25

Dieses Beispiel zeigt, dass die günstigste Vorbehandlungstemperatur dieses Gesteinsmateriqls höher ist als bei den Beispielen 1 und z. Bei einer Vorbehandlungstemperatur von. 600 °c fällt ein sehr starkes und leichtes Korn an. Um lediglich den Einfluss der Vorbehandlung auf die Blähfähigkeit eines Gesteins prüfen zu können, wurde ein blähfreudiger, kohlearmer karbonischer Schiefer mit einem Glühverlust von 9,5% bei 750o einer ähnlichen Reihe von Versuchen unterzogen. Die Ergebnisse waren wie folgt:

ehandlungstemp. in 0C Raumgewicht nach Erhitzung

200 0,9

300 0,6

400 0,7

450 0,7

500 1,6

600 1,9

700 1,9

800 1,8

Aus diesem Beispiel geht deutlich hervor, dass sich bei einer Vorbehandlungstemperatur zwischen etwa 4750C und 50000 eine Änderung in der Blähfähigkeit dieses rlaterials einstellt.
Die Beispiele zeigen ferner, dass Raumgewicht und/oder Festigkeit der Körner durch eine bestimmte kritische Einstellung der Vorbehandlungstemperatur beeinflusst werden können.
Obwohl in den Beispielen die fein zermahlenen Waschberge vor der Verarbeitung zu Blähgut gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelt wurden, wird nachdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Vorbehandlung der Waschberge nach erfolgter Körnerbildung auch ein wesentlicher Teil der Erfindung ist. Nur der Zutritt des zum Vergasen der Kohlenteilchen erforderlichen Sauerstoffs kann hierbei stärker beeinträchtigt werden. Das kann eine Verlängerung der notwendigen Vorbehandlungszeit bedeuten, ist aber durch den beim Zermahlen erhaltenen Feinheitsgrad bedingt.
Es ist notwendig, dass während dieser Vorbehandlung eine örtlich übermäßige Erhitzung durch das Brennen von Kohleteilchen vermieden wird. Dies kann dadurch bewirkt werden, dass man die Zufuhr von oxydierendem Gas in Abhängigkeit von der Temperatur regelt. Dies ist möglich, wenn man das Gas nach dem Kontakt mit den Körnern wieder zurückführt, und zwar unter Zusatz eines sauerstoffhaltigen Gases, wie Luft. Dieses Verfahren kann mit einem Festbett, auf einem Rostband, in einem Trommelofen o.ä. durchgeführt werden.
Bevorzugt wird dabei eine Behandlung der Körner gemäß einem an sich bekannten Verfahren, und zwar dem Wirbelschichtverfahren, damit die Vorbehandlungszeit verkürzt wird. Dazu gehört auch die Verwendung eines sogenannten " spouted-bed". Wegen der großen Beweglichkeit der Wirbelschichtteilchen wird eine örtlich übermäßige Erhitzung vermieden.
Sowohl die Vorbehand ung als die Erhitzung finden vorzugsweise in gesonderten Reaktoren statt, wobei jeder Reaktor eigens für diesen Zweck bemessen ist. Es ist allerdings auch möglich, die Behandlungen hintereinander in demselben Reaktor durchzuführen.

Claims

Patentansprüche Z-. Verfahren zur Herstellung von gekörntem ßlähgut aus ton- oder schieferartigen Gesteinskörnern oder-Gesteinsbröckchen, bei dem die Körner oder Bröckchen auf eine Temperatur von mindestens 100000 erhitzt werden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Blähgut aus bitumenhaltigem Gestein, wie Waschbergen oder Haldenmaterial von Zechen, hergestellt wird, indem man dieses Gestein vor dem eigentlichen Erhitzen auf mindestens 10000C in einem oxydierenden Medium bei einer Temperatur von mindestens 40000 und höchstens etwa 6500C einige Stunden vorbehandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , dass die Zufuhr von oxydierendem Gas während der Vorbehandlung in .Abhängigkeit von der Behandlungstemperatur geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h- g e -k e n n z e ich n e t , dass die Vorbehandlung nach Bildung des tonartigen Materials zu Körnern durchgeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e ich n e t , dass man das oxydierende Gas nach Kontakt mit den-zu blähenden Körnern unter Zugabe eines sauerstoffhaltigen Gases wieder umlaufen lässt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, d a d u r eh g e k e, n n z e i e h n e t , dass die Vorbehandlung der Körner gemäß dem Wirbelschichtverfahren erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorbehandlung und die Erhitzung der Körner in gesonderten Reaktoren stattfinden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e 'n n z e i c h n e t , dass die Vorbehandlung und die Erhitzung hintereinander in demselben Reaktor vorgenommen werden. B. Gekörntes Blähgut; hergestellt gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 7.