DE2122201C3 - Verfahren zur Herstellung hydraulisch erhärtender Baustoffe durch Brennen von SiO tief 2 enthaltendem Kalk - Google Patents

Description

maximal 50 Gewichtsprozent Kalziumkarbonat so

35 gebrannt wird, daß 40 bis 70 Gewichtsprozent des in dem Kieselkalk vorliegenden Kalziumkarbonats zer-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung setzt werden und dabei kein Dikalziumsilikat in dem

hydraulisch erhärtender Baustoffe durch Brennen von Baustoff gebildet wird.

SiO₂ enthaltendem Kalk bei Temperaturen zwischen Unter Kieselkalk versteht man einen vergleichsweise 700 und 110O⁰C und bei einer Brennzeit, die bei relativ 40 seltenen Mergel, bei dem der Silikatmodul einen großkörnigem Ausgangsmaterial und niedriger Brenn- extrem hohen Wert besitzt, also einen Mergel mit temperatur bei etwa einer Stunde liegen kann und vorwiegendem Kieselsäureanteil und mit nur geringen sich bei feinkörnigem Material und hohen Brenn- Mengen an Tonerde und Eisenoxid,
temperaturen bis auf wenige Sekunden reduzieren Zur Feststellung eines Dikalziumsilikatgehaltes läßt. Dabei können die verwendbaren Ausgangs- 45 — bei der Einregulierung der Brenntemperatur und materialien in Form, Zusammensetzung und Be- Brennzeiten — werden zweckmäßigerweise Röntgenschaffenheit sehr verschieden sein. Die Materialgröße Heizkameras oder Raster-Elektronenmikroskope verkann von beispielsweise faustgroßen Stücken bis hin wendet; mit solchen Einrichtungen lassen sich noch zu mehlfeinen Partikeln variieren. Dikalziumsüikatgehalte von weniger als etwa 1 %

Die Herstellung von Bindemitteln aus Kalkstein, 50 sicher nachweisen.

Quarzsand, silikatischen Erden und Ton oder ton- Nach einer vorteilhaften Ausführungsart des erhaltigen Materialien, die in einem bei der Herstellung findungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als Ausvon Portlandzement üblichen Verhältnis oder aber gangsmaterial stückiger Kieselkalk verwendet und auch in einer davon abweichenden Zusammensetzung dieser in einem Drehrohrofen gebrannt, wie in dem vorliegen, ist bekannt (britischen Patentschrift 422 238). 55 später folgenden Ausführungsbeispiel noch näher Wenn auch bei diesem Verfahren ein Verklinkern des erläutert wird.

Gemisches nicht eintreten soll, so führen jedoch in Andererseits kann im Rahmen der Erfindung auch

jedem Fall die eingehaltenen Brenntemperaturen und Ausgangsmaterial in Form eines wäßrigen Schlammes

-zeiten zu einer vollständigen Kalzinierung des Kalk- in ein beheiztes Wirbelbett eingeführt und dort

steins. 60 gebrannt werden, wobei dann das gebrannte Gut von

Auch andere Verfahren zur Herstellung ungesinterter dem Rauchgas ausgetragen und nach Abkühlung

hydraulischer Bindemittel aus kalziumkarbonatreichen aus dem Rauchgas wi<;der ausgeschieden wird.

Mergeln sind bereits bekannt. Als Beispiele sind Des weiteren ist erfindungsgemäß noch vorgesehen,

hydraulischer Kalk und Romankalk zu wählen. den in der beschriebenen Weise hergestellten hydrau-

Die Herstellung solcher Bindemittel aus kalzium- 65 lisch erhärtenden Baustoff mit nur 10 bis 30 Gewichtskarbonatarmen Mergeln, ist ebenfalls bekannt wenn prozent Kalziumkarbonat zur Herstellung von hydroauch nicht gebräuchlich. Sie unterscheiden sich thermal mit gespanntem Dampf zu härtenden Formgrundsätzlich von den Bindemitteln aus kalzium- körpern zu verwenden.

2 122 2Oi

3 ^u 4

Die erSndungsgemäß verwendeten Kieselkalke füh- Gewichtsprozent

ten vielfach zu besseren Baustoffen als schonend Glühverlust 21,40

gebrannte Mergel. Es hat sich gezeigt, daß in diesen SiO₂ 45,94

Bindemitteln nur wenig oder kein Dikalziumsilikat Al₂O₃ 2,99

enthalten sein darf. Diese Feststellung steht im S Fe₂O₃ 1,27

Gegensatz zu der von Fachleuten als gültig erachteten CaO 21,70

Meinung, daß in diesem Falle hauptsächlich das Di- MgO 4,06

kalziumsilikat das hydraulische Abbinden bewirken Rest 2,11

würde. Summe 99,47

Die chemischen und physikalischen Voreäne** ίο r.· ™ ·. ι · l c j ->« w

u. λ» !,«nnj.» c uc. , lcj" Die Brennzeiten lagen zwischen 5 und 30 Minuten, welche die besonderen Eigenschaften des erfindungs-

gemäß hergestellten Baustoffes herbeiführen, sind Das gebrannte Gut wird zerkleinert, mit Wasser

noch nicht vollständig aufgeklärt. Vieles spricht angemacht — wobei der freie Kalk löscht — und zu

jedoch dafür, daß der »halbgebrannte« Kalk mit der einem Bauelement von 1,5 · 0,75 mm gestampft, ver-

feinverteilten, ebenfalls thermisch behandelten Kiesel- 15 preßt öder gegossen.

säure beim Erhärten besonders lebhaft reagiert. Das geformte Bauelement wird in einem Autoklav

Das Brennen muß derart verlaufen, daß sich nur mit Sattdampf von 9 kg/crn² 10 Stunden lang gehärtet,

ein Teil des Kalksteines zersetzt. Allgemein ergeben Das Endprodukt hat folgende Eigenschaften:

natürliche Ausgangsmaterialien gute Baustoffe, wenn Raumeewicht 1 44 ke/dm³

das Brennen zwischen 700 und 900⁰C erfolgt. Auch ao KcKtekeit 380 |£/S

ist die Abstimmung der Brennzeit auf die Tempera- Druckfestigkeit JSU Kp/cm

luren und auf die Korngröße von Bedeutung; bekannt- B e i s d i e 1 2

lieh sinkt die Brennzeit mit steigender Temperatur.

Außerdem sollte stückiger Kieselkalk nur relativ In einer Kieswäsche fällt ein Schlamm folgender

langsam — bis zu 1 Stunde — bei vergleichsweise »5 Zusammensetzung an:

niedrigen Temperaturen von 700 bis 800⁰C gebrannt Gewichtsprozent

werden. Glühverlust 19,10

Schlammiger Kieselkalk wird vorteilhafterweise SiO₈ 50,40

zunächst zerstäubt und im Heizgas schwebend ge- Al₂O₃ ......... '.'.'.'.'.'. !' 1/77

brannt. In diesem Fall genügen häufig kurze Brenn- 30 Fe₂O, '..'.'. l!l3

zeiten von nur wenigen Sekunden, wenn die Brenn- CaO 22^50

temperatur auf relativ hohe Werte von 900 bis HOO⁰C MgO '.'.'.'.Υ.'.'.'.'.'.,'...'.'.'.'. 2,88

gesteigert wird. Es ist zu beachten, daß längere Brenn- Rest '.'.'.'..'.'.'. l|91

reiten bei Temperaturen über 900⁰C zum Überbrennen Summe 99^69

führen, was bedeutet, daß das gebrannte Gut nicht 35

mehr ausreichend abbindet. Dieser Schlamm wird mit 40 Gewichtsprozent

Als Bindemittel werden die erfindungägemäß her- Wasser in ein ölbeheiztes Wirbelbett eingedüst, in

gestellten Baustoffe im allgemeinen mehlfein gemahlen diesem Wirbelbett getrocknet und gebrannt und

verarbeitet. Beim Herstellen wird entweder der rohe sodann von dem Rauchgasstrom ausgetragen. Nach

Kieselkalk aufgemahlen und daraufhin gebrannt, 40 Abkühlung des Gasstromes wird das gebrannte

oder das stückige Gut wird erst nach dem Brennen Material im Staubscheider wieder aus dem Rauchgas

gemahlen. ausgeschieden. Die Temperatur im Wirbelbett beträgt

Stückiger, gebrannter Kieselkalk wird zu einer in diesem Falle 970° C. Die schwierig meßbaren

geeigneten Korngrößenverteilung zerkleinert, mit Brennzeiten lagen in der Größenordnung von 1 Se-

Wasser angemacht und zu Bausteinen verformt. 45 künde.

Nach dem Erhärten ist ein Baustoff von bedeutender Das mehlfein gemahlene Bindemittel ergibt mit

Festigkeit entstanden. Auch große Bauelemente sind Sand gemischt einen brauchbaren Mörtel,

auf diese Art herstellbar. Das gemahlene Endprodukt Das mit Wasser aufgeüchlämmte Bindemittel wird

läßt sich außerdem in bekannter Art und Weise zu in bekannter Weise mit Aluminiumpulver geschäumt,

Leichtbaustoffen, auch geschäumten Leichtbaustoffen, 50 in Formen vergossen und mit Sattdampf von 9 kg/cm²

weiterverarbeiten. 10 Stunden lang gehärtet.

Bei den kalziumkarbonatärmeren Kieselkalken, Der nach diesem Beispiel hergestellte Porenbaustoff

insbesondere bei solchen mit 10 bis 30 Gewichtspro- hat ein

zent Kalziumkarbonat, ist in der Regel eine hydro- Raumgewicht von 0,85 kg/dm* und eine

thermale Härtung mit gespanntem Dampf im Auto- 55 Druckfestigkeit von 120 kp/cm². ktev angebracht.

Die folgenden beiden Beispiele dienen der weiteren Das erfindungsgemäße Verfahren erweitert erheblich

Erläuterung der vorliegenden Erfindung: die Rohstoffbasis der Baustoffherstellung. Von besonderer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung ist

B e i s ρ i e 1 1 60 die Tatsache, daß mit dem Verfahren nach der Erfindung auch Abfallschlämme, wie sie in vielen

Ein stückiger Kieselkalk wird auf eine Korngröße Gesteins- und Kieswäschen anfallen, nicht nur beunter 20 mm gebrochen und im Drehrohrofen bei seitigt, sondern auf einfache Weise zu einem ausge-85O⁰C gebrannt. Das Ausgangsmaterial besitzt fol- zeichneten Bindemittel oder sonstigem Baustoff vergende chemische Zusammensetzung: 65 arbeitet werden können.

Claims (4)

karbonatreichen Mergeln durch ihr eher »puzzolan- Patentansprüche: artiges« Erhärten. Schonendes Brennen zersetzt das Kaiziumkarbonat und die Tonsubstanz. Man ver-

1. Verfahren zur Heistellung eines hydraulisch sucht daher die Reaktion zwischen dem Kalk und erhärtenden Baustoffes durch Brennen von SiO₂ 5 den Hydraulefaktoren möglichst zu vermeiden,
enthaltendem Kalk bei einer Temperatur zwischen Das schonend gebrannte 'Gemisch besteht zum 700 und 1100⁰C und einer Brennzeit, die je nach großen Teil aus dem zersetzten Ton, einem künstlichen Korngröße und Brenntemperatur zwischen etwa Puzzolan nnd aus Kalk, sowie aus erheblichen Men-1 Stunde und wenigen Sekunden liegt, dadurch gen von Kalkaluminaten. Beim Anmachen reagiert gekennzeichnet, daß ein Kieselkalk mit io das Kalkhydrat mit dem Puzzolan und die Kalkmaximal 50 Gewichtsprozent Kalziumkarbonat so aluminate mit Wasser, was das hydraulische Erharten gebrannt wird, daß 40 bis 70 Gewichtsprozent des bewirkt.

in dem Kieselkalk vorliegenden Kalziumkarbonats Technik und Schrifttum behandeln fast nur die

zersetzt werden und dabei kein Dikalziumsilikat Herstellung ungesinterter hydraulischer Bindemittel in dem Baustoff gebildet wird. *5 aus Mergeln allein; sehr selten brennt man hydraulische

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Kalke aus (kalziumkarbonatreichen) Kieselkalken. zeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Form von Nicht bekannt sind Romankalke aus Kieselkalk,
stückigem Kieselkalk in einem Drehrohrofen Bekanntlich wird die hydraulische Erhärtung der gebrannt wird. hydraulischen Kalke und der Romankalke durch die

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- so Kalziumaiuminate und Kalziumsilikate bedingt. Selbst zeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Form eines bei den schonend gebrannten Mergeln, die puzzolanwäßrigen Schlammes in ein beheiztes Wirbelbett artig erhärten, ist festzustellen, daß fast die gesamte eingeführt und dort gebrannt wird, und daß das Tonerde der zersetzten Tonsubstanz als Kalziumgebrannte Gut sodann von dem Rauchgas ausge- aluminat vorliegt. In Fachkreisen herrscht die Ansicht, tragen und schließlich nach Abkühlung aus dem as daß diese Kalziumaiuminate in erster Linie das er-Rauchgas wieder ausgeschieden wird. staunlich schnelle Abbinden herbeiführen und daß

4. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 im Vergleich dazu die Kalizumsilikate träge wirken, bis 3 hergestellten hydraulisch erhärtenden Bau- Folglich müßten kalziumkarbonatarme Kieselkalke stoffes mit nur 10 bis 30 Gewichtsprozent Kalzium- auch nach schonendem Brennen schlechte Binder karbonat zur Herstellung von hydrothermal mit 30 und andere Baustoffe ergeben.

gespanntem Dampf zu härtenden Formkörpern. Es wurde nun gefunden, daß das eingangs genannte

Herstellungsverfahren zu Baustoffen hoher Festigkeit führt, wenn erfindungsgemäß ein Kieselkalk mit