DE2226477A1

DE2226477A1 - Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes

Info

Publication number: DE2226477A1
Application number: DE19722226477
Authority: DE
Inventors: Philippe Aime Ghislain Stockay Dumont (Belgien)
Original assignee: Carrieres et Fours a Chaux Dumont-Wautier, La Mallieue, Hermalle-sous-Huy (Belgien)
Priority date: 1971-06-09
Filing date: 1972-05-31
Publication date: 1972-12-28
Also published as: FR2141251A5; GB1382595A; US3827897A; NL7207415A; BE783711A

Description

Anmelder: ^{Sllt αΙ}* °"^βΙηαΙ 67 Ludwigshaf en/Kh., 30.5.72

Carrier es et Fours a Chaux Dumont-Wautier La Mailleue/Belgien 4134 Hermalle-sous-Huy

Vertreter;

Pat ent anwält e

Pipl.-Ing. Adolf H. Fischer Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Fischer 67 Ludwigshafen am Ehein Richard-Wagner-Straße 22

"Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes"

Die Erfindung bezieht sich auf.ein Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes, der Kalkhydrat und Gipsmörtel in trockener und pulveriger Form enthalten soll.

Mörtel, die auf Kalkhydrat - CaCOH^ - und Gipsmörtel -CaSO^.^frp^ - basieren, werden im allgemeinen im Baugewerbe als Verputz für Deckenarbeiten oder als Grundmaterial für das Herstellen von Platten oder Verkleidungen benutzt, die als Trennwände oder zur Abdeckung Verwendung

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finden.

Man kann Fasern, Sand und organisches Material beimischen, sog. Verdickungsmittel, wie zum Beispiel Methylcellulose, oder Härtverzögerer, wie zum Beispiel Keratin oder andere Materialen, die den Zweck haben, bestimmte Eigenschaften hervorzurufen, wie zum Beispiel Formbarkeit, Härtedauer oder Widerstandsfähigkeit, wobei die Verhältnisse von Kalk- und Gipsmörtel variiert werden könne, zum Beispiel von einem bis neun Gewichtsteilen des Gipsmörtels zu einem Gewichtsteil des Kalkhydrats.

Die Herstellung von gemischten Gips-Kalk-Mörteln durch Zusammenmischen von pulverigen Ätzkalk - Ca(OH)O ~₄ der aus trockengelöschtem, ungelöschtem Kalk gewonnen wird, mit Gipsmörtel - CaSO^. TjHgO ~ hergestellt gemäß den üblichen Verfahren von gebrannten Gips, ist bekannt.

Eine solche Mischung kann von dem Benutzer an Ort und Stelle hergestellt werden, wo der betreffende Mörtel verwendet werden soll. Es werden aber jetzt derartige Mischungen immer mehr in einer Fabrik hergestellt und dem Benutzer in pulverförmigen und trockenen Zustand angeliefert.

Die Verwendung der Mischung,der verschiedene Zusätze beigegeben sind,sowie zum Beispiel HärteverzÖgerer oder Verdickungsmittel, brauchen dann bloß unter Zusatz von Wasser zu einem

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Mörtel vermischt -werden, der sehr leicht hergestellt werden kann.

Es muß jedoch beachtet werden, daß das Grundmaterial verhältnismäßig teuer ist·, denn sowohl Gipsmörtel als Kalkhydrat sind Produkte, die fabrikmäßig hergestellt werden müssen, wozu dann'noch die Transportkosten für diese MateiL alen von der Erzeugungsstätte zu dem Hersteller kommen, der die Mischung herstellen soll. ' -

Andererseits ist es bekannt, den gelöschten Kalk mit natürlichem Gips bei einer Temperatur von mehr als 150° C zu einer Reaktion kommen zu lassen, um so eine Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel zu erhalten, entsprechend der folgenden Gleichung:

(I) CaO + CaSO^.2H₂O ^ Ca (OH)₂ + CaSO^.P; H₂0+^H₂0

Während dieser Reaktion tritt ein Austausch des Materials und der Wärme ein, und zwar zwischen dem ungelöschten Kalk und dem natürlichen Gips; das Wegbringen des Kristallwassers des Gipses wird durch die Hitze verursacht, die durch die Eeaktion des Löschens des Ätzkalks entsteht und das Wasser, das von dem ungelöschten Kalk aufgenommen wird, stammt von der Dehydration des natürlichen Gipses.

Dieses Verfahren ist niemals mit Erfolg industriell verwen-

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det worden, und zwar aus folgenden Gründen:

1) Venn natürlicher Gipsstein verwendet wird, ist die Umsetzung dieses Gipses in Gipsmörtel leichter und wesentlich billiger mit Hilfe bekannter Verfahren, wie Brennen in einem Drehrohrofen und Erhitzung durch Feuerabstrahlung.

2) Natürlicher Gips hat eine geringere Reaktionsfähigkeit, so daß die Menge von Ätzkalk, die für die Reaktion gebraucht wird, sehr groß ist. Unter diesen Umständen muß die Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel einen großen Anteil von Kalkhydrat enthalten, nämlich mehr als 50 Gewi cht sprο ζ e nt e.

Dieser hohe Anteil von Kalkhydrat gewährleistet die Qualität der Mischung, wenn diese als Überzug für Deckenarbeiten verwendet werden soll. Es wurde in diesem Zusammenhang gefunden, daß dann, wenn ein Mörtel aus Kalkhydrat und Gipsmörtel mehr als 30 Gewichtsprozente Kalkhydrat enthält, verschiedene Eigenschaften des Verputzes mit diesem Mörtel nicht besonders günstig sind, was für die Haftung, das Schrumpfvermögen, die Härte-und die Bindefähigkeit und die Zusammendrückbarkeit gilt.

Darüber hinaus bedeutet die Notwendigkeit eine große Menge von Ätzkalk zu verwenden auch eine bedeutende Erhöhung der Kosten der Mischung.

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3) Wenn natürlicher Gips verwendet wird, ist die geringste Menge von Atzkalk, die verwendet werden muß, zumindest so groß, daß das ganze Kristallwasser, welches in dem Gips enthalten ist, von dem Atzkalk aufgenommen wird. Dies bedeutet, daß man mindestens 0,65 Gewichtsteile des Ä'tzkalks für ein Teil natürlichen Gips verwenden muß, so daß die hergestellte Mischung von Kalkhyärat und Gipsmörtel etwa 50 °/° von jedem der ,beiden Material en enthält.

4-) Wenn natürlicher Gips verwendet wird, ist es sehr wichtig, ihn sehr innig mit dem Kalkhydrat zu vermischen, um auf diese Art, soweit es irgendwie möglich ist, eine konstante Reaktionstemperatur zu erhalten und um örtliche Überhit zungen zu vermeiden, die dazu führen könnte, daß die Temperatur der Reaktionsmasse zu einem Wert ansteigt, bei welchem das Halbhydrat in lösliches Anhydrit (163° C) oder unlösliches Anhydrit (200° C), umgesetzt wird. Im Hinblick auf den Überschuß von Kalk, der hier verwendet wird, und im Hinblick auf die Tatsache, daß die für diese Reaktion verwendeten Geräte nicht so eingerichtet sind, daß sie die Erzeugung von Anhydrit vermeiden können, ist es notwendig die Mischung des Kalkhydrats und Gipsmörtels, die aus Ätzkalk und natürlichen Gips in einem früheren Arbeitsgang hergestellt wurde, die Umsetzung des Anhydrits, der in einer solchen Mischung innerhalb des Gipsmörtels

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vorhanden ist, dadurch zuweg zu bringen, daß Wasser zugesetzt wird oder die Feuchtigkeit der Luft zu Hilfe genommen wird.

5) Um die Reaktionsfähigkeit des natürlichen Gipses zu verbessern und dadurch die Reaktionsdauer herabzusetzen, ist es niwendig, die Teilchengröße des natürlichen Gipses zu verkleinern. Dies erfordert einen zusätzlichen Verfahrensschritt, wodurch die Kosten der Mischung; von Kalkhydrat und Gipsmörtel wieder erhöht werden.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, allen diesen Schwierigkeiten zu begegnen und ein Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes zu schaffen, der aus einer Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel besteht, der in einem einfachen und billigen Arbeitsgang hergestellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wurde nun darin gefunden, daß dieser Baustoff, der Kalkhydrat und Gipsmörtel enthält, durch Reaktion von Ätzkalk mit Gips hergestellt wird, wobei synthetischer Gips verwendet wird.

Es erscheint dabei in vielen Fällen besonders vorteilhaft, als Gips einen Phosphorgips zu verwenden, der als Heben-

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produkt bei der Herstellung von Phosphorsäure angefallen ist. Wenn man diesen synthetischen Gips mit Ätzkalk zu einer Reaktion bringt, so erhält man eine trockene und pulverförmige Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel, die der folgenden Gleichung entspricht:

(II) CaB0^.2H₂0 + mH₂0 + nCaO ^ CaSO^.^ H₂O + nCa(0H)₂ +

(m+|.-n) H₂O (gas) "

m bedeutet unter Umständen die Zahl null, während η ein Koeffizient ist, der in Übereinstimmung mit der Menge des Kalkhydrats gewählt wird, die in der zu erhaltenden Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel vorhanden sein soll.

In Übereinstimmung mit den RelatJwerhältnissen zwischen synthetischen) Gips, freiem Wasser - soweit vorhanden - und Ätzkalk, braucht die Reaktion gemäß obiger Formel (II) keine Wärmequelle mit Ausnahme jener Wärme, die bei der exothermen Reaktion der Hydration des Kalks entsteht, wenn dieser mit dem Kiistallwasser und der Feuchtigkeit des Gipses oder des zugesetzten Wassers bei der Mischungsreaktion zusammenkommt.

Die Reaktion tritt bei einer Temperatur von mehr als

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100 G und wird "besonders günstig "bei Temperaturen von

mehr als 150° C verlaufen.

Die mindeste Temperatur,bei welcher synthetischer Gips in Gipsmörtel umgesetzt wird, wird bei der Reaktion zwischen Ätzkalk und dem freien Wasser, welches im allgemeinen in dem synthetischen Gips enthalten ist, schnell erreicht.

Bei einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es vorteilhaft, die Reaktion zwischen synthetischen Gips und Ätzkalk in einer mit Wasser gesättigten Athmosphäre durchzuführen.

Wenn man die tragbare Hitze der hergestellten Mischung in Betracht zieht, ergibt sich für die Reaktion ein thermisches Gleichgewicht nach folgender Formel:

(III) AH_total « 20715 + 12139 m - 2513Ο η (Kalorien/Mol des Gipses).

In der Gleichung (III) sind die ziffernmäßigen Werte aus dem "Chemical Engineers Handbook, herausgegeben bei John H. Perry, 4. Auflage", entommen.

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Die geringste,gebrauchte Menge von Ätzkalk je Mol' des syntlietischen G-ipses, um eine vollständige Reaktion gemäß der Formel (II) zu erreichen, d.h. also um das ganze dehydrierte Kalziumsulfat (Gips), in das entsprechende harbhydrierte Salz (Gipsmörtel) umzusetzen und ferner die Menge des Itzkalkes, die notwendig ist, um den möglichen Feuchtigkeitsgehaltes des synthetischen. Gipses herauszuholen und für das Vorerhitzen der Masse kommt man zu der Gleichung

In der Praxis muß man natürlich in Rechnung stellen, daß Wärme durch die Wärmeisolation der Reaktionszone verloren geht ebenso wie der Grad der Reinheit und der Kalzinierung des Ätzkalks zu "beachten ist.

Es wurde ferner festgestellt, daß ein sehr reakbionsfreudiger Ätzkalk, also ein solcher der-eine große chemische Affinität zu Wasser hat, ein solcher Ätzkalk ist, der in einem Drehrohrofen hergestellt wurde oder in einem senkrechten Ofen kalziniert wurde, wobei flüssige oder gasförmige Brennstoffe Verwendung finden, so daß dieses Material besonders günstig ist, um die Reaktion gemäß der Formel (II) herbeizuführen.

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Es ist in vielen Fällen auch vorteilhaft so vorzugehen, daß der bei der Reaktion entstehende Wasserüberschuß aus der Reaktionszone entfernt und in die Nähe der Stelle gebracht wird, wo die erzeugte Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel aus dieser Zone abgeführt wird.

weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß eine geringe Menge.Ätzkalk von etwa einem Gewichtsteil und etwa vier Gewichtsteile trockenen synthetischem Gips Verwendung finden.

Die Verwendung eines sehr reaktionsfreudigen Itzlcaiks in Pulverform ist besonders vorteilhaft, um eine vollständige überführung des Ätzkalks in Kalkhydrat herbeizuführen.

Die Gegenwart von nicht zur Reaktion gekommenen Kalziumoxyd in der hergestellten Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel soll vermieden werden, weil sie nämlich dazu führt, daß ein Verputz, der mit Hilfe eines solchen Mörtels, der diese Mischung enthält, gemacht wird, örtlich Blasen bildet, die dadurch entstehen, daß das Kalziumoxyd, welches in dem Kalziumhydroxyd enthalten ist, sich ausdehnt, wenn es mit dem Wasser in Berührung kommt, welches der Mischuig zur Herstellung des Verputzmörtels zugegeben wird.

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Darüber hinaus wird auch dadurch, daß man einen reaktionsfreudigen Ätzkalk verwendet, die Dauer der Reaktion mit natürlichem Gips stark heruntergesetzt, im Hinblick auf den großen Anstieg, der dabei entstehenden Wärme und dies erlaubt eine Nutzung von mindestens 85 % im Hinblick auf die theoretischen Werte, wie sie der Formel (III) entnommen werden können.

Um eine völlige Hydrierung des JLtzkalks zu' erreichen, eine durchgehend einheitliche Temperatur der Reaktionsmasse und einen geringen Wärmeverlust, ist es vorteilhaft, einen Mischer zu verwenden, wie er in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Es ist dort ein Querschnitt durch einen für das Herstellen der erfindungsgemäßen Mischung vorteilhaft zu verwendenden Mischers gegeben.

Dieser Mischer besteht aus einem halbzylinderförmigen Behälter 1 mit horizontaler Achse, in welchem die Reagenzien innig miteinander vermischt werden. Eine Welle 2, die mit abgewinkelten Armen 3 versehen ist, die an ihren Enden Schaufelblätter 4 besitzen, erstreckt sich waagerecht durch den Behälter 1 und wird mit Hilfe eines Motors 5 mit verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten in Bewegung gesetzt.

Ätzkalk und synthetischer Gips werden aus einem Behälter 6 bzw. einem.Behälter 7 über Förderbänder 8 und 9 in einen

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Speisebehälter 10 gebracht. Über ein umlaufendes Zuteilventil 11 wird dieses Grundmaterial in den Mischer 1 eingefüllt, dessen Wände wärmeisoliert sind.

In dem Mischer 1 wird eine mit Wasser gesättigte Athmosphäre aufrechterhalten und die hergestellte Mischung wird dann durch eine Abflußleitung 12 über ein umlaufendes Ventil abgeführt. _ .

Nahe dem Ende des Mischers 1, wo die hergestellte Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel ausgetragen wird, ist der Mischer noch mit einer Öffnung 14 für den Abfluß des Wasserüberschusses ausgestattet.

Bei einem derartigen Apparat ist es sehr leicht möglich, während des Ablaufs der Mischungsreaktion von der Zuführung des Matenals bis zu der Austragung, die Temperatur dieser Mischung zu kontrollieren.

Wenn der Benutzer den Wunsch hat, ein Produkt zu erhalten, welches eine größere Menge von Kalkhydrat enthält als die verhältnismäßig geringe Menge von Kalziumoxyd, welches für die Trocknung und die völlige Umsetzung des synthetischen Gipses in Gipsmörtel gebraucht wird, dann ist es nur notwendig., eine größere Menge von Ätzkalk sowie eine entsprechend Lenge

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von Wasser dem Mischer zuzuführen, um auf diese Art die Temperatur während der Reaktion auf den gewünschten Wert zu erhalten, um die Bildung von Anhydrit zu vermeiden.

Der Apparat kann mit Wärmequellen, die nicht dargestellt sind, ausgestattet werden, die dann zur Erhitzung der Mischung von Ätzkalk und synthetischem. Gips verwendet werden, wenn eine Temperatur über 150° C gewünscht wird_? um die Reaktion zu "beschleunigen»

Nachstehend soll in zwei Beispielen der Vorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens-dargestellt werden«,

Beispiel 1

In einem Apparat wie er in !Figur 1 dargestellt ist, werden 789 kg von Phosphorgips der frei von Feuchtigkeit ist (m=0) mit 211 kg Ätzkalk gemischt, der in einem Drehrohrofen hergestellt wurde, wobei die Teilchengröße des Phosphorgipses und des Ätzkalks nicht größer als 2 mm ist.

In Folge der Abwesenheit von freien Wasser in dem Phosphorgips, wird Atzkalk und V/asser in einer solchen Menge zugesetzt, daß zu einem Teil Ätzkalk 0, 3 Teile Wasser für die Einleitung der "Reaktion zur Verfugung stehen, d.h. also um auf diese Art die Eeaktionsiaischung auf eine Temperatur

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von mindestens 100° 0 zu bringen.

Die Reagenzien (Phosphorgips und Ätzkalk) werden fortschreitend in den Reaktionsbehälter, während dreier Stunden eingeführt. Während dieser Zeit werden etwa 1,2 kg Ätzkalk und 4-, 4- kg Phosphorgips pro Minute in den Reaktionsbehälter eingebracht, wobei die Temperatur bis ungefähr 160 C ansteigt, ohne daß äußere Wärme zugeführt ,wird.

Die Reaktion in der Mischung dauerte etwa 20 Minuten.

Das ursprünglich erhaltene Produkt, welches einen Überschuß an Kalkhydrat enthielt, wurde ausgeworfen.

Das erhaltene Produkt war eine Mischung, die etwa 29,5 % Kalkhydrat und etwa 7°>5 % Gipsmörtel enthielt.

Eine Analyse des erhaltenen Produkts führte nicht zu einer Feststellung von Kalziumoxyd oder Kalziumsulfat innerhalb des Produktes.

Beispiel 2

In einem Mischer 1 gemäß der Zeichnung werden 72,0 kg Phosphorgips mit 10 % Feuchtigkeit enthalten (m = 1,06), was etwa 72 kg Wasser entspricht;, mit etwa 280 kg pulverförmigem Ätzkalk vermischt.

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In Folge des hohen Anteils freien Wassers, welches in dem Phosphorgips enthalten ist, hat die Temperatur der Mischung sehr rasch 160° C erreicht, welche während dem ganzen Ablauf der Reaktion gleich blieb.

Die vorstehend genannten Mengen des feuchten Phosphorgipses und des Ätzkalks sind 'laufend in den Mischer, während drei Stunden eingeführt worden. , ·

Das endgültige Produkt enthält etwa 600 kg Gipsmörtel und etwa 400 kg Kalkhydrat.

Es konnten keine Rückstände von Kalkziumoxyd und dehydriertem Kalziumsulfat in dem fertigen Produkt gefunden werden.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Baustoff Kalkhydrat und Gipsmörtel enthält, durch Reaktion von Ätzkalk mit Gips, wobei synthetischer Gips verwendet wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geke-nnzeichnet, daß als Gips ein Phosphorgips verwendet wird, der als Nebenprodukt "bei der Herstellung von Phosphorsäure angefallen ist.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einer mit Wasser gesättigten Athmosphäre durchgeführt wird.

4) Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der "bei der Reaktion entstehende Wasserüberschuß aus der Reaktionszone entfernt und in die Nähe der Stelle gebracht wird, wo die erzeugte Mischung von Kalkhydrat und Gipsmörtel aus dieser Zone abgeführt wird.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine geringe Menge Ätzkalk von etwa einem Gewichtsteil und etwa vier Gewichtsteile trockenen

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synthetischem Gips Verwendung finden.

6) Verfahren nach Anspruch.1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gemäß den Angaben des Beispiels 1 durchgeführt wird.

7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 ,dadurch, gekennzeichnet,· daß das Verfahren gemäß den Angaben dQs·Beispiels 2 durchgeführt wird. '

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