DE19843086C2 - Shock-dried, microporous clay mineral powder, process for its preparation and its use - Google Patents
Shock-dried, microporous clay mineral powder, process for its preparation and its useInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Tonmineralpulver, ein Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung.The invention relates to a clay mineral powder, a method for its Manufacturing and its use.
In der DE 42 15 542 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines riesel fähigen, feinmehligen und leicht dosierbaren tonhaltigen Materials mittels Tonmehltrocknung oder Tonschlickereindüsung beschrieben, wobei die Tonmineralien ganz oder teilweise mittels Rauchgasen getrocknet werden.DE 42 15 542 A1 describes a process for producing a trickle capable, finely floured and easily metered clay-containing material by means of Clay flour drying or clay slip injection described, the All or part of the clay minerals can be dried using flue gases.
Tonmineralpulver sind zum Beispiel unter dem Handelsnamen TIXOTON® CV.15 der Fa. Südchemie, München, oder IBECO® Bentonit CR 4 der Fa. IBECO, Mannheim, bekannt.Clay mineral powders are, for example, under the trade name TIXOTON® CV.15 from Südchemie, Munich, or IBECO® Bentonit CR 4 from Fa. IBECO, Mannheim, known.
Die Bedeutung eines derartigen Tonmineralpulvers liegt insbesondere beim Einsatz für Dichtwandmassen. Eine Dichtwandmasse wird beispielsweise in der DE 36 33 736 A1 beschrieben. Zur Erzielung der Eigenschaft der Zementstabilität sind die Grundeigenschaften des Abbauminerals, die Verfahrensabläufe bei der Trocknung einschließlich Vermahlung und die Gemengebildung mit Hilfsstoffen entscheidend. Derzeit ist die Erzielung der Zementstabilitat an relativ teure Bentonite bestimmter Fundstätten gebunden.The importance of such a clay mineral powder lies in particular with Use for bulkhead materials. A sealing wall mass is, for example, in DE 36 33 736 A1. To achieve the property of Cement stability are the basic properties of the mining mineral that Procedures for drying including grinding and the Batch formation with auxiliary materials is crucial. Currently, the achievement of Cement stability bound to relatively expensive bentonites from certain sites.
Die Trocknung des Ausgangsminerals erfolgt in bekannten Trocknungs verfahren, z. B. in Horden-, Etagen- oder Trommeltrocknern, zur Vermahlung werden Walzenschüssel-, Kugelmühlen, ggf. Kollergänge eingesetzt.The starting mineral is dried in known drying procedure, e.g. B. in tray, tier or drum dryers, for grinding roller bowl mills, ball mills, and possibly pan mills are used.
Nichtzementstabile Bentonite, hier mit NBF bezeichnet, ergeben zusammen mit Zement praktisch keine stabile Suspension bestimmter Viskosität, Fließgrenze und Filtrationseigenschaften. Die Haupteigenschaften suspensionsstabiler Minerale, wie Bentonite, werden durch ihre Morphologie und Ladungsverteilung charakterisiert, wobei eine direkte Zuordnung dieser Eigenschaften zu ihren chemischen Bestandteilen nicht ohne weiteres gelingt, folglich die sicherste Analyse im empirischen Vorgehen mit Erproben im System liegt.Non-cement-stable bentonites, here designated NBF, together result practically no stable suspension of certain viscosity with cement, Yield point and filtration properties. The main characteristics Suspension-stable minerals, such as bentonites, are characterized by their morphology and charge distribution characterized, a direct assignment of these Properties of their chemical components are not easy succeeds, consequently the safest analysis in the empirical procedure with tests is in the system.
Zur Herstellung von Dichtwandmassen ist es gebräuchlich, Bentonit und Zement plus eventuell Zuschläge z. B. Steinmehl oder Adsorbentien, trockengemischt zu halten und zum Einsatz mit Wasser anzurühren als Komponentengemisch in Wasser- oder Einstufenverfahren, hier mit ESTV bezeichnet. Alternativ werden Bentonit und Wasser vordispergiert und erst dann Zement eingerührt als Einkomponenten in Wasser- oder Zweistufen verfahren, hier mit ZSTV bezeichnet.For the production of sealing wall masses it is common to use bentonite and Cement plus possibly surcharges. B. stone powder or adsorbents, keep dry mixed and mix with water for use as Component mixture in water or one-step processes, here with FTA designated. Alternatively, bentonite and water are predispersed and first then cement stirred in as one component in water or two stages proceed, referred to here as ZSTV.
Die im Dichtwandbau einschlägig eingesetzten Bentonite, hier mit ZBF bezeichnet, weisen qualitativ, insbesondere fundstättenmäßig, die oben dargelegte Zementstabilität auf.The bentonites used in the construction of sealing walls, here with ZBF referred to, qualitatively, in particular the location, the above demonstrated cement stability.
Nichtzementstabile Bentonite, NBF, in Mischung mit jeweils verschiedenen Zementarten zeigen bekanntermaßen keinen einwandfreien Ablauf und entfallen bislang für die Dichtwandanwendung und zwar unabhängig von der generell zumischbaren Zementart. Herkömmliche zementstabile Bentonite, ZBF, beschränken sich in Mischung auf bestimmte geeignete Zemente.Non-cement-stable bentonites, NBF, in a mixture with different ones It is known that types of cement do not show a perfect process and have so far been eliminated for the diaphragm wall application, regardless of the generally admixable type of cement. Conventional cement-stable bentonites, ZBF, when mixed, are limited to certain suitable cements.
Die heutigen Zementarten von Bedeutung für die Herstellung von Dichtwand massen unterscheiden sich im wesentlichen im Anteil von Hüttensand/- Hochofenschlacke. Weniger für Dichtwandmischungen geeignete Zemente sind solche mit niedrigem Anteil von Hüttensand (ca. 50 bis 60 Gew.-%) sowie Portlandklinker. Nach dem Zementhandbuch ist der im wesentlichen aus Zementklinker bestehende Portlandzement CEM I, hier mit QA3 bezeichnet, der am meisten hergestellte. Der speziell für Unterwasserabbin dung abgestimmte Hochofenzement CEM III/B, hier mit QA2 bezeichnet, zum Beispiel HOZ 35 L, enthält über 60 Gew.-% Hochofenschlacke; beim Normzement Traßzement ist äquivalent zum Hüttensand Traß enthalten.Today's types of cement are important for the production of sealing walls masses differ essentially in the proportion of slag sand / - Blast furnace slag. Cements less suitable for sealing wall mixtures are those with a low proportion of blastfurnace slag (approx. 50 to 60% by weight) as well as Portland clinker. According to the cement handbook, this is essentially Portland cement CEM I made of cement clinker, here with QA3 designated, the most manufactured. The especially for underwater binders blast furnace cement CEM III / B, here designated QA2, for example HOZ 35 L, contains over 60% by weight blast furnace slag; at the Standard cement Traßzement is included equivalent to the hut sand Traß.
Ein Zement, der neben Portlandzementklinker einen Hochofenschlacken anteil von 20-80 Gew.-%, hier mit QA1 bezeichnet, für den einen Ansatz und von 30-60 Gew.-% für den anderen Ansatz in der Trockenmischung mit zementstabilem Bentonit wird gemäß der DE 36 33 736 A1 zur Herstellung von Dichtwandmassen nach dem Einstufenverfahren ESTV eingesetzt. Für das Zweistufenverfahren ZSTV eignen sich der vorgenannte Zement nach DE 36 33 736 A1 sowie der Hochofenzement, allerdings wiederum nur in Bezug auf die bekannten zementstabilen Bentonite. Ungeeignet stellen sich Portlandzement QA3 bei den Verfahren ESTV, ZSTV und Hochofenzement QA2 beim Verfahren ESTV dar.A cement that, in addition to Portland cement clinker, blast furnace slag proportion of 20-80% by weight, here designated QA1, for one approach and from 30-60% by weight for the other batch in the dry mix Cement-stable bentonite is used for the production according to DE 36 33 736 A1 of sealing wall materials used according to the one-step procedure ESTV. For the two-stage process ZSTV are suitable for the aforementioned cement DE 36 33 736 A1 and the blast furnace cement, but again only in Regarding the known cement-stable bentonites. Pose unsuitable Portland cement QA3 for the ESTV, ZSTV and blast furnace cement processes QA2 in the FTA procedure.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, ein Tonmineral stofflich so zu verändern, dass ein mikroporöser Feingrieß mit definierten Material eigenschaften resultiert, der Zementstabilität aufweist und mit verschiedenen Zementarten einwandfreie Dichtwandmassen bildet.The object underlying the invention is a clay mineral material to change that a microporous semolina with defined material properties results, which has cement stability and with different Cement types forms perfect sealing wall masses.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Tonmineralpulver gemäß Anspruch 1 gelöst.The object of the invention is achieved by a clay mineral powder Claim 1 solved.
Der Anwendungsbereich bezieht sich beispielsweise auf zementbasierte Dichtwandmassen, zementbasierte Schadstoffeinbettmassen, quellzeit reduzierte leicht dispergierbare Schlitzwandbentonite, staubreduzierte Quellbentonite für Mixed-on-site-Applikationen, wie Teich- und Deponiebasis abdichtung, Vorprodukte für hochverdichtete Bentonite und Dichtmatten.The area of application relates, for example, to cement-based Sealing wall materials, cement-based pollutant investment materials, swelling time reduced easily dispersible diaphragm wall bentonites, reduced dust swelling bentonites for mixed-on-site applications, such as pond and landfill bases waterproofing, preliminary products for high-density bentonites and sealing mats.
Mit einem schockgetrockneten, speziell vermahlenen und dadurch mikroporös gewordenen Fein-/Feinstgrieß, hier mit ZBFM bezeichnet, aus lagerstättenbedingt zementstabilem Bentonit ZBF können Dichtwandmassen mit bisher dafür nicht geeigneten Zementen, z. B. QA3, hergestellt werden. Dieser Feinstgrieß, hier mit NBFM bezeichnet, aus lagerstättenbedingt nichtzementstabilem Bentonit NBF wandelt sich zu einer Qualität, wie sie der lagerstättenbedingt zementstabile Bentonit ZBF ursprünglich aufweist.With a shock-dried, specially ground and thereby microporous semolina, here referred to as ZBFM Due to the deposit, cement-stable bentonite ZBF can be used as sealing wall materials with previously unsuitable cements, e.g. B. QA3. This very fine semolina, here designated NBFM, from deposits non-cement-stable bentonite NBF changes to a quality like that of Cement-stable bentonite ZBF originally due to deposits.
Der erzielte mikroporöse Feingrieß ZBFM, NBFM weist in der Trocken mischung mit Zement eine Lagerstabilität auf, bei der von mindestens sieben Tagen ausgegangen werden kann, wobei in der Regel bis 30 Tage keine wesentliche Werteveränderung eintritt. Der Grieß zeichnet sich dadurch aus, dass seine Partikel mit ihrer geringen Oberfläche wenig Angriff für den reaktiven Zement bieten und ihre innere Oberfläche aufgrund großer Mikroporosität eine schnelle Dispergierbarkeit gewährleistet.The microporous semolina ZBFM, NBFM shows in the dry mix with cement a storage stability of at least seven Days can be assumed, usually up to 30 days significant change in values occurs. The semolina is characterized by that its particles with their small surface have little attack for the provide reactive cement and its inner surface due to large Microporosity ensures rapid dispersibility.
Als Vorteil der erfindungsgemäßen Darstellung des Feingrießes ZBFM, NBFM zeigt sich, dass die Schnittverhältnisse hoch liegen, d. h. die Grieß fraktion einen hohen Massenanteil erreicht, jedoch eng verteilt bleibt. Der Feingrieß weist günstige Eigenschaften auf hinsichtlich seiner Quelleigen schaften, Dispergierbarkeit, was die Aufteilung in die Primärteilchen des Tones in Wasser betrifft, Pulverfluidität und Lagerstabilität.As an advantage of the presentation of the semolina ZBFM according to the invention, NBFM shows that the cutting ratios are high, i. H. the semolina fraction reached a high mass fraction, but remains closely distributed. The Semolina has favorable properties with regard to its source , dispersibility, which is the division into the primary particles of the Tones in water affects powder fluidity and storage stability.
Für den Vermahlungsprozeß gelten:
Eingangskörnung 5 bis 20 mm,
Grießkorn nach Vermahlung 0,025 bis 0,1 mm.
The following applies to the grinding process:
Input grain size 5 to 20 mm,
Semolina grain after grinding 0.025 to 0.1 mm.
Die Dichte des erfindungsgemäß hergestellten Grießes ZBFM, NBFM beträgt 900 bis 1200 kg/m3. Der Wassergehalt beläuft sich auf 7 bis 12 Gew.-%. Für den Na2O-Gehalt gelten 0,5 bis 3,5 Gew.-%.The density of the semolina ZBFM, NBFM produced according to the invention is 900 to 1200 kg / m 3 . The water content amounts to 7 to 12% by weight. 0.5 to 3.5% by weight apply to the Na 2 O content.
Der Trocknungsprozeß wird mit hoher Trockengeschwindigkeit als
Schocktrocknung geführt, wobei im wesentlichen folgende Parameterwerte
zugrundezulegen sind:
The drying process is carried out at high drying speed as shock drying, whereby the following parameter values are essentially used:
- - Eingangswert Gruben-, Lagerfeuchte 30 bis 42 Gew.-%,- Input value of pit and storage moisture 30 to 42% by weight,
- - Restfeuchte 16 bis 22 Gew.-%,Residual moisture 16 to 22% by weight,
- - Verdampfungsleistung min. 0,2 kg Wasser/(kg Bentonit und min),- Evaporation performance min. 0.2 kg water / (kg bentonite and min),
- - bei Gleichstromtrocknung Eingangstemperatur 300 bis 700°C (Trommel trockner),- With direct current drying input temperature 300 to 700 ° C (drum dryer),
- - bei Mühlentrocknung 40 bis 110°C bei hoher Luftmenge,- with mill drying 40 to 110 ° C with high air volume,
- - bei Querstromtrocknung 100 bis 300°C,- with cross-flow drying 100 to 300 ° C,
- - Ausgangstemperatur kleiner/gleich 85°C.- Initial temperature less than or equal to 85 ° C.
Die innere Guttemperatur soll möglichst 60°C für längere Zeit nicht überschreiten, um irreversible Veränderungen in der Morphologie des Minerals zu vermeiden.The internal temperature of the goods should preferably not be 60 ° C for a long time exceed irreversible changes in the morphology of the To avoid minerals.
Vermahlung und Trocknung können sowohl in einer geeigneten Mühle, z. B. einer Ultrarotormühle, kombiniert als auch stufig durchgeführt werden. Die Verweilzeit in der Mühle ist kürzest einzustellen, so dass die gewünschte Mahlfeinheit ohne zu lange Einwirkung auf das Partikel erreicht wird, was einen niederen Kreislauffaktor impliziert. Eine Pulverfeinheit, die in der Größenordnung der Mikroporosität liegt, ist auch wegen der Gefahr der Übertrocknung bei gleichzeitiger Morphologiezerstörung zu vermeiden. Bei zweistufiger Trocknungsführung/Trockenmahlungsführung ist eine Über trocknung in der vorgeschalteten Trocknungsstufe aus den vorgenannten Gründen ebenfalls zu vermeiden. Die Minimalfeuchtigkeit vor Eintritt in die Mühlentrocknung sollte 16 Gew.-% nicht unterschreiten. Sämtliche Angaben von Feuchtigkeitswerten beziehen sich nach DIN bezüglich Ofentrocknung bei 105°C bis Gewichtskonstanz.Grinding and drying can be carried out in a suitable mill, e.g. B. an ultrarotor mill, combined and carried out in stages. The The dwell time in the mill must be set as short as possible so that the desired one Grinding fineness is achieved without too long exposure to the particle, which implies a lower circulatory factor. A fineness of powder that in the Magnitude of microporosity is also due to the risk of Avoid overdrying while destroying morphology. at two-stage drying control / dry grinding control is an over drying in the upstream drying stage from the aforementioned Avoid reasons too. The minimum humidity before entering the Mill drying should not fall below 16% by weight. All information of moisture values refer to oven drying according to DIN at 105 ° C to constant weight.
Die obigen Werte sind selbstverständlich bedingt variierbar.The above values can of course be varied to a limited extent.
Der Nachweis der Mikroporosität stützt sich praktisch auf die Oberfläche, hat jedoch theoretisch Gültigkeit für das ganze Korn.The detection of microporosity is based practically on the surface however theoretically valid for the whole grain.
Üblicherweise wird das Mahlgut durch Sichtung in oder direkt nach der Mühle in den Anteil mit gewünschter Kornfeinheit und das noch zu grobe, wieder rückzuführende Material aufgetrennt. Dadurch befindet sich letzeres in einem unbestimmt langen Kreislauf. Bei einem dem Mahlvorgang überlagerten Trocknungsvorgang wird das zirkulierende Material übermäßig getrocknet, was bei smektitischen Tonen zur Folge hat, dass diese übertrocknete Teilfraktion nicht mehr genügend in Wasser dispergierbar/- benetzbar ist und in den wichtigsten Anwendungsgebieten untauglich wird.Usually the regrind is sifted into or immediately after Mill in the portion with the desired grain size and that is still too coarse, material to be recycled again. As a result, the latter is located in an indefinitely long cycle. During a grinding process overlaid drying process, the circulating material becomes excessive dried, which results in smectite clays that over-dried fraction no longer sufficiently dispersible in water / - is wettable and becomes unsuitable in the most important areas of application.
Bei Führung in der Ultrarotormühle wird das Material aufgesplittet, und das grobe, ansonsten rezirkulierende Material der Nutzfraktion zugeordnet.When guided in the ultra rotor mill, the material is split up, and that coarse, otherwise recirculating material assigned to the useful fraction.
Drehzahl, Anzahl und Ausbildung der Mahlkörper zusammen mit der Mahlbahn bestimmen den Schnitt. Es ist das Ziel, grobes Spritzkorn zu vermeiden, das der Wiedervermahlung im Kreislauf bedarf. Speed, number and design of the grinding media together with the The grinding path determines the cut. The goal is to get coarse grain avoid the need for regrinding in the cycle.
Das erfindungsgemäß dargestellte Tonmineralpulver ZBFM ist einsetzbar für Dichtwandmassen bezüglich der Zementarten QA1, QA2 im Einstufen (ESTV)- sowie im Zweistufenverfahren (ZSTV), die Gängigkeit liegt auch für Portlandzement, Zementart QA3, im Zweistufenverfahren vor. Tonmineral pulver NBFM, aus fundstättenbedingt nichtzementstabilem NBF gewonnen, eignet sich wie ein herkömmlich zementstabiler Bentonit ZBF für den Dichtwandbau, wie oben im Zusammenhang mit den Mischverfahren und Zementarten für den Stand der Technik dargelegt. Die Bentonitqualität NBF wird somit auf die Verarbeitungsstufe ZBF in Form des ZBFM gehoben.The clay mineral powder ZBFM shown according to the invention can be used for Sealing wall materials with regard to cement types QA1, QA2 in one step (ESTV) - as well as in the two-stage procedure (ZSTV), the current rate is also for Portland cement, cement type QA3, in a two-stage process. clay mineral NBFM powder, obtained from NBF-unstable due to the site, is suitable for the like a conventional cement-stable bentonite ZBF Diaphragm wall construction, as above in connection with the mixing process and Cement types set out for the prior art. The bentonite quality NBF is thus raised to the ZBF processing level in the form of the ZBFM.
Das dargestellte Tonmineralpulver ZBFM, NBFM eignet sich zur Zementvergütung bei Estrich- und Spritzbeton.The clay mineral powder shown ZBFM, NBFM is suitable for Cement remuneration for screed and shotcrete.
Das erfindungsgemäße Tonmineralpulver ZBFM, NBFM zeigt eine für die Anwendung notwendige erhöhte Lagerstabilität in Trockenmischung mit hydraulisch abbindendem Bindemittel, ebenso ist es aufgrund der Mikroporosität leicht dispergierbar.The clay mineral powder ZBFM, NBFM according to the invention shows one for the Application necessary increased storage stability in dry mix with hydraulically setting binder, it is also due to the Microporosity easily dispersible.
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