DE19947247A1

DE19947247A1 - Poröse Formkörper aus natürlichem Gestein

Info

Publication number: DE19947247A1
Application number: DE1999147247
Authority: DE
Inventors: Ullrich Knopf; Barbara Schwieger; Rainer Steckert
Original assignee: VERFAHRENSTECHNISCHES INST SAA
Current assignee: VERFAHRENSTECHNISCHES INST SAA
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: DE19947247B4

Abstract

Die Erfindung betrifft poröse Formkörper aus natürlichem Gestein, die als Zuschlagstoff für Baustoffe einsetzbar sind. DOLLAR A Die erfindungsgemäßen porösen Formkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Ausgangsmischung von DOLLAR A 60-99 Gew.-% Gesteinsmehl DOLLAR A 0-35 Gew.-% Bindemittel DOLLAR A 0,5-7 Gew.-% Blähmittel DOLLAR A bestehen und das Gesteinsmehl vorzugsweise Bims ist und eine chemische Zusammensetzung von DOLLAR A 50-65 Gew.-% SiO¶2¶ DOLLAR A 15-25 Gew.-% Al¶2¶O¶3¶ DOLLAR A 0-5 Gew.-% CaO DOLLAR A 0-5 Gew.-% MgO DOLLAR A 5-15 Gew.-% Alkalioxide DOLLAR A besitzt. Dabei beträgt ihre Schüttdichte vorzugsweise 0,2-0,6 g/cm·3· und die Porengrößen vorzugsweise 20 mum-2 mm. DOLLAR A Das als Abfallstoff der Gesteinsproduktion anfallende Gesteinsmehl der Ausgangsmischung weist eine Körnung von 300 mum, vorzugsweise mit einem Anteil > 50% im Bereich 100 mum, auf. Das Blähmittel besteht aus organischen/anorganischen Substanzen in feinverteilter oder gelöster Form. DOLLAR A Verwendbar sind die porösen Formkörper vorzugsweise als Leichtzuschlagstoff für Baustoffe, als Schütt-Dämmaterial, als Substrat, als Träger- oder Saugmaterial für Flüssigkeiten.

Description

Die Erfindung betrifft poröse Formkörper aus natürlichem Gestein, insbe sondere Granulate, für deren Herstellung Abfallstoffe eingesetzt werden und die vorzugsweise als Zuschlagstoff in Baustoffen verwendet werden. Es werden nur solche Abfallstoffe verwendet, die Schadstoffe in unbedenkli chen Konzentrationen enthalten.

Poröses Granulat oder Leichtzuschlagstoffe für Baustoffe werden traditionell aus natürlich vorkommenden Rohstoffen wie Ton oder Schiefer unter Anwendung eines thermischen Blähprozesses hergestellt. In steigendem Maße werden Anstrengungen unternommen, Leichtzuschlagstoffe vergleich barer Qualität aus Abfallstoffen herzustellen, wobei einerseits die teure Entsorgung dieser Stoffe entfällt und andererseits natürliche Ressourcen geschont werden.

Bekannte Lösungen sind beispielsweise in den Patentschriften DE 43 42 996 C2 oder EP 94 10 1310.4 oder in DE 43 44 994 A1 für die Herstellung von Leichtzuschlagstoffen aus Glasabfällen beschrieben.

Die Patentschrift DE PS 31 50 993 und ergänzend DE PS 33 00 052 schla gen den Zusatz von möglichst hohen Anteilen an feinkörnigen Fluß- und Seesedimenten zu üblichen blähfähigen und zur Herstellung von Leichtzu schlagstoffen geeigneten Tonen vor, wobei gleichzeitig eine Entfernung bzw. eine Inertisierung der in den Sedimenten erhaltenen Schadstoffe erfolgen soll.

Die Regenerierung von in Brauereien anfallendem Alt-Kieselgur und die Nutzung dieses hoch wärmedämmenden Leichtzuschlagstoffes zur Erzeu gung von Baustoffen wird in der DE OS 44 44 521 dargestellt.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von porösem Granulat oder von Leichtzuschlagstoffen erfordern in der Regel aufwendige und kostenintensive Aufbereitungsschritte, um die Anforderungen zu erfüllen, die an die Ausgangsstoffe für diese Prozesse sowie an die fertigen Granulate als Endprodukte gestellt werden. Eine wichtige Forderung ist die geringe Korngröße der eingesetzten Materialien, ohne die die gewünschte Feinblasig keit (Feinporigkeit) der porösen Formkörper nicht zu erreichen ist.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, poröse Formkörper aus natürlichem Gestein zu entwickeln, bei denen die Ausgangsmischung aus Abfallstoffen in Form von Gesteinsmehl vorliegt und durch einen thermi schen Blähprozeß zu Formkörpern bestimmter Zusammensetzung und gezielter Eigenschaften formbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die porösen Gesteins-Formkörper aus einer Ausgangsmischung mit Anteilen von vorzugs weise
60 . . . 99 Gew.-% Gesteinsmehl,
0 . . . 35 Gew. % Bindemittel und
0,5 . . . 7 Gew.-% Blähmittel
bestehen. Dabei ist als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäßen porösen Formkörper Gesteinsmehl als Abfallmaterial einsetzbar, vorzugsweise Gesteinsmehl aus Bims oder Diabas mit einer chemischen Zusammensetzung von:
50 . . . 65 Gew.-% SiO₂
0 . . . 25 Gew.-% Al₂O₃
0 . . . 5 Gew.-% CaO
0 . . . 5 Gew.-% MgO
5 . . . 15 Gew.-% Alkalioxiden, bezogen auf glühverlustfreies Material.

Die erfindungsgemäßen porösen Formkörper sind außerdem dadurch gekennzeichnet daß das Gesteinsmehl der Ausgangsmischung eine Körnung ≦ 300 µm, vorzugsweise mit einem Anteil von < 50% im Bereich ≦ 100 µm aufweist.

Die Gesteinsmehl-Rohstoffe fallen in den Entstaubungsanlagen der Stein bruchbetreiber bei der Herstellung der verschiedenen Schotterkörnungen an bzw. werden aus den im Überschuß anfallenden Brechsanden durch Sieben Windsichten oder nasse Verfahren abgetrennt.

Die Abfälle aus der Gesteinsherstellung enthalten keine Schadstoffe, deren Eintrag in die Umwelt ansonsten durch entsprechend erforderliche Filteranla gen verhindert werden müßte. Prinzipiell erfolgt die Herstellung der porösen Formkörper damit nach den Technologien, mit denen bekannterweise Blähschliefer und Blähton bzw. Blähglas hergestellt werden. Die erfindungs gemäßen Formkörper sind vorteilhafterweise recyclingfähig und damit umweltfreundlich verarbeit- und einsetzbar.

Sowohl das Gesteinsmehl der Ausgangsmischung als auch die geblähten porösen Formkörper bestehen vollständig aus Bus oder aus einer Mischung von mindestens 50% Bims und einem anderen Gestein, vorzugsweise Diabas, und enthalten nur noch Anteile des der Ausgangsmischung zugesetz ten Bläh- und/oder Bindemittels.

Desweiteren ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Blähmittel der Ausgangsmischung aus gasbildenden organischen oder anorganischen Substanzen bestehen, die infolge von Zersetzungs-, Verdampfungs- oder Oxidationsprozessen im Blähbereich zwischen Temperaturen von 900 . . . 1100°C eine Gasentwicklung bewirken. Die Blähmittel sind entweder feinverteilt in einer Körnung < 50 µm oder in gelöster Form zugegeben worden.

Die porösen Formkörper besitzten eine Schüttdichte im Bereich von vorzugs weise 0,2 . . . 0,6 g/cm³ sowie Porengrößen im Bereich von vorzugsweise 20 µm . . . 2 mm, die in Abhängigkeit vom Blähprozeß gezielt herstellbar sind. Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung ist, daß die porösen Formkörper mit ihren hochwertigen Eigenschaften aus Abfällen der Gesteinspoduktion, insbesondere aus Bimsmehl oder Diabasmehl als Ausgangsprodukten beste hen und nach bekannten Blähprozessen verarbeitbar sind.

Die Ausgangsmischung der erfindungsgemäßen porösen Formkörper wird zu einem Produkt mit hochwertigen Eigenschaften verarbeitet, das ansonsten entweder durch den Verbrauch von Rohstoffen hergestellt werden müßte oder für dessen Herstellung aus Abfallstoffen energieaufwendige Zerkleine rungs- und Siebprozesse notwendig wären.

Die erfindungsgemäßen porösen Formkörper sind vorzugsweise als Leichtzu schlag für Haustoffe, als Schütt- Dämmaterial, als Substrat für z. B. Dachbegrünungen, als Träger- oder Saugmaterial für Nährlösungen oder zur Beseitigung schädlicher Flüssigkeiten u. a. verwendbar.

Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:
Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischung werden bezogen auf die Trockensubstanz 60-95 Gew.-% Bimsmehl mit einer Körnung < 200 µm, ein Abfall mit Bindemitteleigenschaften wie Kieswaschschlamm in einem Anteil von 5-35 Gew.-% und ein vorwiegend organischer Abfall wie Klärschlamm mit einem Anteil von 5 . . . 7 Gew.-% verwendet. Die drei Bestandteile der Mischung werden in einem Mischer, z. B. einem Pflugscharmischer so gemischt, daß eine homogene Mischung entsteht. Abhängig von der Feuchte der Ausgangstoffe wird der Mischung so viel Wasser zugegeben, daß eine granulierfähige Masse mit einer Feuchte von 9-16% entsteht. Diese wird im Mischer vorgranuliert und auf einem Granulierteller auf die gewünschte Konsistenz gebracht. Das Granulat mit der gewünschten Körnung, z. B. 2-4 mm, wird abgesiebt. Das so hergestellte Ausgangsgranulat wird dem Blähprozeß unterzogen. Dazu wird das Granulat in einen Drehrohrofen gegeben, in dem eine Temperatur von maximal 1100°C nicht überschritten wird im Aufgabeteil des Drehrohrs wird das Material aufgeheizt, wobei ein Teil des organischen Materials zersetzt wird und verbrennt. Die Verweilzeit des Granulates im Blähbereich, der oberhalb von 1050°C beginnt, ist abhängig vom Granulatdurchmesser und dem Tempera turprojill im Drehrohr und muß mindestens 3 Minuten betragen. Der Gefahr des Verklebens der Körner kann durch Bepudern des Granulats mit einer Inertsubstanz oder Zugabe einer solchen Substanz in das Drehrohr vorge beugt werden.

Das abgekühlte Granulat wird entsprechend dem vorgesehenen Verwen dungszweck in verschiedene Körnungsbereiche unterteilt.

Bei einer zweiten Ausführungsform für beliebige Formkörper werden 99% Bimsmehl mit 1% feingemahlenem Koks der Körnung < 45 µm gemischt und durch Zugabe von ca. 3-5% Wasser in eine Mischung überführt. Diese Mischung wird entweder mittels einer handelsüblichen Schneckenpresse zu Briketts geformt oder in speziellen feuerfesten Formen zu beliebigen Formkörpern gebläht. Diese Formkörper werden in einem Durchlaufofen abhängig von ihrer Größe und der gewünschten Porosität bei einer Tempera tur von 1070-1200°C 5-20 Minuten thermisch behandelt. Das geblähte Material mit einer Dichte von ca. 0,4 g/cm³ wird entsprechend den Anforde rungen zerkleinert und in verschiedenen Körnungen oder Formen bereitge stellt.

Bei einer dritten Ausführungsform sind 75% Bimsmehl mit 25% Diabas mehl gemischt. Dieser Mischung sind 5% in Wasser gelöste organische Substanz mit Bindemitteleigenschaften wie z. B. Zucker zugesetzt, und die Mischung wird in einem Mischer granuliert. Das getrocknete Granulat mit einer Restfeuchte von 2-3% wird einer Hochtemperatur-Wirbelschichtanlage mit einem solchen Durchsatz zugeführt, daß die Verweilzeit des Granulates in der Wirbelschicht mit einer Temperatur von 1070-1090°C 2-3 Minuten beträgt.

Die Weiterverarbeitung der erfindungsgemäßen Formkörper erfolgt entspre chend ihres weiteren Verwendungszweckes als Leichtzuschlagstoff für Baustoffe, als Schütt- Dämmaterial, als Substrat für Dachbegrünungen oder als Träger- oder Saugmaterial für Flüssigkeiten.

Claims

1. Poröse Formkörper aus natürlichem Gestein, hergestellt aus einer Ausgangsmischung mit Anteilen aus natürlichem Gestein, einem Bindemittel und einer gasbildenden Substanz, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischung aus
60 . . . 99 Gew.-% Gesteinsmehl,
0. . . 35 Gew.-% Bindemittel und
0,5 . . . 7 Gew.-% Blähmittel
besteht und
daß das Gesteinsmehl vorzugsweise Bims ist und eine chemische Zusam mensetzung von
50 . . . 65 Gew. % SiO₂
15 . . . 25 Gew.-% Al₂O₃
0 . . . 5 Gew.-% CaO
0 . . . 5 Gew.-% MgO
5 . . . 15 Gew.-% Alkalioxide, bezogen auf glühverlustfreies Material,
besitzt.

2. Poröse Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie überwiegend aus Birne oder aus einer Mischung von mindestens 50% Bims und einem anderen Gestein, vorzugsweise Diabas, und Anteilen des Bläh- und/oder Bindemittels bestehen.

3. Poröse Formkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesteinsmehl der Ausgangsmischung eine Körnung im Bereich ≦ 300 µm, vorzugsweise mit einem Anteil von < 50% im Bereich ≦ 100 µm aufweist.

4. Poröse Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blähmittel der Ausgangsmischung aus im Temperaturbereich von 900 . . . 1100°C gasbildenden organischen oder anorganischen Substanzen bestehen und in feinverteilter Form mit einer Körnung im Bereich 0 < 50 µm oder in gelöster Form vorliegen.

5. Poröse Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schüttdichte im Bereich 0,2 . . . 0,6 g/cm³ und gezielt herge stellte Porengrößen im Bereich von 20 µm . . . 2 mm besitzen.

6. Poröse Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie vorzugsweise als Leichtzuschlagstoff für Baustoffe, als Schütt- Dämmaterial, als Substrat für Dachbegrünungen oder als Träger- oder Saugmaterial für Flüssigkeiten verwendbar sind.