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Verfahren zur Herstellung von Kalksandsteinen Die Erfindung bezieht
sich auf el Verfahren zur IIerstellung von Kalksandsteinen und betrifft insbesondere
eiri Verfahren zur Herstellung von Xalksandsteine.n unter Verwendung des bei der
Verarbeitung von Silicium enthaltellden Stoffen anfallenden Staubes mit oder ohne
Zusatz sonstiger Zuschlagstoffe.
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Bei der durch Reduktion von Siliciumdioxid im Elektroofen bei hoher
Temperatur erfolgenden Herstellung von Silicium und/oder Silicium legierungen fällt
feinteiliger, hauptsächlich Kieselsäure enthaltender Staub an, der durch Verflüchtigen
eines Teiles der Reaktionsprodukte gebildet wird.
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Zwar wurden bereits verschiedene Verwendungsmöglichkeiten für solchen
aus dem Ofenabgas gewonnenen Staub vorgeschlagen, etwa als Antibackmittel für Kunstdünger,
als Füllstoff oder dessen Rückführung in den Prozeß nach Granulierung unter Zusatz
von Alkalilaugen.
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Die anfallenden Staubmengen übersteigen jedoch bei weitem die bisher
bekannten Verwendungsmöglichkeiten; Es wurde daher immer wieder nach Wegen gesucht,-den
bei der Reinigung des Abgases aus der Verarbeitung von Silicium enthaltenden Stoffen
anfallenden Staub einer nützlichen Verwendung zuzuführen, welche eine Deponie unnötig
macht und darüber hinaus einen wirtschaftlichen Nutze.
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erzielen läßt. -
Große Mengen Kieselsäure enthaltende
Produkte stellen Kalksandsteine dar. Diese entsprechen jedoch nicht in allen Fällen
den an sie gestellten Anforderungen. So wurde z.B. versucht, deren Isolierfähigkeit
durch Zugabe von Kieselgur zu erhöhen oder zur Verringerung ihrer Dichte Blähtonstaub
bzw. hochofens ci la ckengranulat zuzusetzen. Des weiteren ist bekannt, zur Erhöhung
der Druckfestigkeit der Kalksandsteine der Rohmasse lösliche, Kieselsäure enthaltende
Stoffe und gegebenenfalls Zement oder feingemahlenen Sand beizumischen.
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Neben den Versuchen zur Verbesserung der Isolierfähigkeit durch bestimmte
Zusätze, wurden auch bereits Lochsteine hergestellt.
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Deren Wärmedämmung ist um so besser, je mehr Löcher der Stein enthält;
um so geringer ist jedoch seine Druckfestigkeit. Ein Kalksand-Lochstein mit ausreichender
Wärmedämmung und einer Druckfestigkeit von mindestens 150 kp/cm2 ist aus der normalerweise
üblichen Kalksand-Robmasse nicht herstellbar.
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Es bestand daher die Aufgabe, die Druckfestigkeit von Kalksandsteinen
zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß sçurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Gemisch
zur Herstellung von Kalksandsteinen, welches im wesentlichen aus Kieselsäure und
Calciumoxid besteht, ein Teil der Kieselsäure durch bei der Verarbeitung von Silicium
enthaltenden Stoffen anfallenden Ofenabgasstaub ersetzt wird Dieser Ofenabgasstaub
muß wegen des relativ hohen Staubauswurfes von Elektroöfen und im Hinblick auf das
große öffentliche Interesse am Umweltschutz, insbesondere an der Luftreinhaltung,
aus dem Ofenabgas abgeschieden werden. Diese Abscheidung kann durch Zyklone, Schlauchfilter
oder elektrostatisch erfolgen. Der Ofenabgasstaub besitzt eine ähnliche Feinheit
wie Kieselgur und ist damit erheblich feinkörniger als gemahlener Sand. Außerdem
enthält dieser Staub keine lösliche Kieselsäure. Es war deshalb zu erwarten, daß
ein Zusatz des Ofenabgasstaubes zur Kalksand-Rohmasse gemäß DRP 138 935 zu einem
Stein mit allenfalls niedrigerer Dichte, also besserer Isolierfähigkeit, und höchstens
unveränderter Druckfestigkeit führen würde.
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Überraschenderweise salrdc nun gefunden, daß ein teilweiser Ersatz
des zur Herstellung solcher Steine benötigten Quarzsandes in der Kalksand-nsohmasse
durch Ofenabgasstaub zu Kalksandsteinen mit allenfalls leicht erhöhter Dichte aber
wesentlich erhöhter Druckfestigkeit führt.
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Die Menge des durch Ofenabgasstaub ersetzbaren Quarzsandes kann in
weiten Grenzen schwanken. Erstaunlich ist, daß bereits geringe Zusatzmengen von
z.B. 0,5 % Ofenstaub zu einer deutlichen Druckfestigkeitssteigerung führen. Je mehr
Quarzsand durch den überaus feinteiligen Ofenabgasstaub in der Rohmasse ersetzt
wird, um so höher sind auch die Festigkeiten der daraus hergestellten Steine.
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Im allgemeinen führen Zusätze von 0,2 bis 15 % Ofenabgasstaub zu Steinen,
deren Druckfestigkeit im Vergleich zu nur aus Quarzsand als ieselsäurekomponente
bestehenden Steinen erheblich gesteigert worden ist.
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Der Abgasstaub aus der durch Reduktion von Siliciumdioxid in Elektroschmelzöfen
bei hoher Temperatur erfolgenden Herstellung von Silicium oder Siliciumlegierungen,
der durch Verflüchtigen der Reaktionsprodukte gebildet wird, besitzt im allgemeinen
folgende mittlere Zusammensetzung und Korngrößenverteilung (Tabelle I): Tabelle
I Ferro- Calcium-Abgas staub aus der Herstellung von Silicium Silicium Silicium
a) chemische Analyse Siliciumdioxid % 97,0 91,0 70,3 Calciumoxid % 0,3 1,8 26,5
Eisenoxid 96 0,2 1,6 0,2 Aluminiumoxid % 1,3 0,9 0,6 Kohlenstoff % 0,5 1,0 0,1 Magnesiumoxid
% 0,5 0,5 1,1
b) Siehanalyse über 10 Zum % 5 10 .,, 3 1 % 5 3 ...
l " % 15 1 ... 0,5 /um % 15 .0,5 . 0,25 n so 20 0,25 ... 0,1 s 25 unter 0,1 " %
15 Verwendet man diesen Abgasstauh bei der Herstellung von Kalksand-Rohmasse, indem
man ihn dem Sand auf der Waage beimischt, anschliessend den Branntkalk zuwiegt,
das erforderliche Wasser unter inni<jen Vermischen der Komponenten zugibt und
dann die Masse dem Reaktor zuführt, in dem das Ahlöschen des Branntkalkes erfolgt,
so erhält man nach dem Verpressen der Masse zu Rohlingen und deren hydrothermaler
Härtung Kalksandsteine mit gegenüber den aus der Vergleichsmischung ohne Ofenabgasstaub
hergestellten Steinen wesentlich erhöhter Druckfestigkeit, wie die folgenden Beispiele
zeigen.
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Neben diesen bei der Verarbeitung von Silicium enthaltenden Stoffen
anfallenden Abgasstäuben können auch andere im wesentlichen Silicium dioxid enthaltende
Stäube oder Flugaschen mit gleichem Vorteil für die Herstellung von kalksandsteinen
verwendet werden, wenn deren Zusammensetzung und Körnung im wesentlichen den in
der Tabelle 1 angegebenen Produkten entspricht.
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Beispiel. 1 (Vergleichsmischung) 1.500 Gew.Tle. eines für die Kalksandstein-Herstellung
verwendbaren Sandes und 120 Gew.Tle. handelsüblicher Branntkalk werden in einen
Gegenstrom-Zwangsmischer eingewogen. Außerdem wird soviel Wasser zugegeben, wie
für das Ablöschen des Kalkes und die anschließende Verformung notwendig ist. Die
angegebenen Komponenten werden innig gemischt, die erhaltene Mischung wird dem nachgeschalteten
Reaktor zugeführt, in dem unter Erwärmung das Ablöschen des Kalkes erfolgt.
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Die aus dem Reaktor austretende fertige Kalksand-Rohmasse wird über
einen Zwischenbunker den Pressen aufgegeben und mit 200 atü
Preßdruck
zu Rohlingen verformt, die anschließend acht Stunden bei 16 ata mit Sattdampf gehartet
werden. Die erhaltenen Ralksandsteine hatten die in Tabelle II aufgeführte Druckfestigkeit.
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Beispiele 2 bis 15 In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise werden
Robmischungen hergestellt, bei denen der Sand teilweise durch Ofenabgasstaub aus
der Herstellung von Silicium und Siliciumlegierungen ersetzt wird. Die genauen Mischungsverhältnisse
und die bei den fertigen Steinen erzielten Druckfestigkeiten sind aus Tabelle II
ersichtlich.
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Tabelle II
| I ~~~~~~~~ ~~~~ -I |
| rn |
| 4> |
| rlC d) r. £: |
| Abgas-Staub aus der l õ 3 0> 0> v |
| Bei 1 Sand Herstellung von a x x <- »~ |
| spiel - Sand Herstellung von 4> -rI |
| c: Calcium nr ra u ci H |
| Silicium Ferro- Calcium AS 4> H 4> t |
| AS |
| Silicium S4 0>£: < 44 |
| AS k > - |
| X X {n { |
| U tY U o:o k |
| :5 h ~I :1 S eel |
| S ax )4 P> |
| cl cl 0> .o Q |
| x |
| Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. cm % |
| Tle. Tle. Tle. Tle. Tle. |
| 1 1.500 - - - 120 156 - |
| 2 1.493 7 - - 120 171 10 |
| 3 1.489 11 - - 120 184 18 |
| 4 1.470 30 ~ ~ 120 243 - 56 |
| 5 1.460 40 i - 120 255 63 |
| 6 1.493 - 7 - 120 174 12 |
| 7 1.489 - 11 - 120 187 20 |
| 8 1.475 - 25 - 120 224 44 |
| 9 1.470 - 30 - 120 241 54 |
| 10 1.460 - 40 - 120 254 63 |
| 11 1.450 : - 50 - 120 257 65 - |
| 12 1.489 - - 11 120 189 21 |
| 13 1.470 - - 30 120 240 54 |
| 14 1.460 - - 40 120 257 65 |
| 15 1.450 - - 50 120 262 68 |
x) Fehlergrenze + 5 %
Beispiel 16 Bei der in Beispiel 1 beschriebenen
Mischung wurden bei sonst gleichen Bedingungen 150 Cew.Tle. Sand durch Bläbton ersetzt.
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Die erhaltenen Steine hatten eine Druckfestigkeit von 120 kp/cm2 Beispiel
17 Bei der in Beispiel 16 beschriebenen Mischung wurden bei sonst gleichen Bedingungen
150 Gew.T@e. Sand durch Blähton und 50 Gew.-Tle. Sand durch Ofenabgasstaub aus der
FeSi-Herstellung ersetzt.
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Die erhaltenen Steine hatten eine Druckfestigkeit von 175 kp/cm2.