DE3127982A1 - CONSTRUCTION MATERIALS BASED ON ALUMINUM HYDROXIDE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents
CONSTRUCTION MATERIALS BASED ON ALUMINUM HYDROXIDE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTIONInfo
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Description
Pateii:ar,'/.ü,' Leinweber £ LiMnirmPateii: ar, '/. Ü,' Linen weaver £ LiMnirm
Rosental 7/11. Aufg. D-8000 München 2Rose Valley 7/11. Task D-8000 Munich 2
15. Juli 1981 DTPA YK-136July 15, 1981 DTPA YK-136
Koqyo κ.κ. Tokyo, japan undKoqyo κ.κ. Tokyo, Japan and
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In der Bauindustrie ist d materialien je nach rf erzeifc -Hude und di; Lageln G nebr rialien sind so breit ^estr eignetes Material nicht · reUt' Verschiedene Eigenschaften^ von B "In the construction industry materials j e d by rf erzeifc -Hude and di; La gels G n e b r rialien are so broad ^ estr suitable material not reUt 'Different properties ^ of B "
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lmmer von Bedeutung, dazu gehören Z.B Always important, this includes Z. B.
mechanische Festigkeiten, Nichtentflammbarkeit oder flammverzögernde Eigenschaften und Wärme- und Schallisolierung sowie Preiswertheit.mechanical strengths, non-flammability or flame retardant Properties and heat and sound insulation as well as value for money.
Was niedrige Preise bei Baumaterialien betrifft, so kann man gleichzeitig zwei Vorteile erzielen, wenn ein Industrieabfall zu Baumaterialien mit zufriedenstellenden Eigenschaften bei Lösung des durch lästiges Abfallmaterial verursachten Problems, wie der Umweltverschmutzung, verarbeitet werden kann, und ferner der kommerzielle Vorteil der herausragend kostengünstigen Herstellung der Baumaterialien aus ihm.As for low prices on building materials, you can at the same time achieve two advantages when an industrial waste building materials with satisfactory properties in solving the problem caused by annoying waste material, such as pollution, can be processed, and further the commercial advantage of being outstandingly inexpensive Manufacture of building materials from it.
So s,ind verschiedene Versuche unternommen worden, nutzlose Industrieabfallmaterialien zur Herstellung von Baumaterialien zu nutzen. Leider sind sehr wenig erfolgreiche Beispiele bekannt, bei denen ausgezeichnete, für die praktische Verwendung geeignete Baumaterialien aus sonst nutzlosen oder ziemlich schädlichen Industrieabfällen als Hauptausgangsmaterial hergestellt werden. Ein Überblick über die ernste Abfallbeseitigungsprobleme zur Vermeidung von Umweltverschmutzung mit sich bringenden Industriezweige zeigen nun, daß die Werke zur Aluminiumgewinnung typisch hierfür notorisch bekannt sind, aufgrund der Schwierigkeiten bei der Abfallbeseitigung. Wie gut bekannt, werden Aluminiumerzeugnisse in den letzten Jahren selten als durch Extrudieren, Gießen oder andere Formgebung mit freier metallischer Aluminiumoberfläche geformt , sondern fast stets nur nach einer Oberflächenendbearbeitung verwendet.Thus, various attempts have been made to find useless industrial waste materials to use for the production of building materials. Unfortunately, very few successful examples are known where excellent building materials suitable for practical use made from otherwise useless or rather harmful Industrial waste produced as the main raw material will. An overview of the serious waste disposal problems The industries involved in preventing pollution are now showing that the aluminum mining works typically notorious for this, due to the difficulties involved in disposing of waste. How well known In recent years, aluminum products have become more rare than by extrusion, casting or other shaping with free metallic aluminum surface, but almost always only used after a surface finish.
Die in der AluminiumIndustrie am verbreitetsten vorgenommene Methode der Oberflächenendbearbextung ist natürlich die anodische Oxidation der Oberfläche, bei der die Oberfläche des Aluminiumgegenstandes in einem sauren Elektrolytbad elektrolytisch oxidiert wird, um sie mit einer dünnen, aber dichten Aluminiumoxidschicht zu bedecken und ihr erhöhte chemische und physikalische Stabilität sowie Schönheit zu verleihen. Ein Problem bei der anodischen Behandlung von Aüiuminiumerzeugnis-The most widely used in the aluminum industry The method of surface finishing is of course the anodic oxidation of the surface, in which the surface of the The aluminum object is electrolytically oxidized in an acid electrolyte bath to give it a thin but dense one To cover aluminum oxide layer and to give it increased chemical and physical stability as well as beauty. A Problem with the anodic treatment of aluminum products
sen besteht darin, daß eine erhebliche Menge Aluminiummetall unvermeidbar im Elektrolytbad gelöst wird und das so gelöste Aluminium schließlich in Form amorphen Aluminiumhydroxids ausfällt, wenn die Elektrolytlösung zur Abfallbeseitigung neutralisiert wird.sen consists in the fact that a considerable amount of aluminum metal is inevitably dissolved in the electrolyte bath and the so dissolved Aluminum eventually precipitates in the form of amorphous aluminum hydroxide, when the electrolyte solution is neutralized for waste disposal will.
Das so ausgefällte Aluminiumhydroxid bildet einen gelartigen Schlamm, der beträchtliche Mengen Verunreinigungen enthält, die aus den verschiedenen Stufen der Aluminiumerzeugung stammen, z.B. Sulfate, beispielsweise Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxysulfat, Natriumsulfat und dergleichen und Natriumaluminat. Der gelähnliche Schlamm enthält gewöhnlich große Volumina, z.B. 70 bis 90 Gew.-% Wasser, ist aber kaum filtrierbar, so daß ein Trocknen eines solchen Aluminiumhydroxidschlamms praktisch unmöglich ist. Daher ist die einzige Möglichkeit nach dem Stand der Technik zur Beseitigung des AIuminiumhydroxidschlamms die, ihn auf einem Kulturland oder im Meer in dieser gelähnlichen Form als solcher zu verwerfen.The aluminum hydroxide precipitated in this way forms a gel-like sludge containing considerable amounts of impurities, that come from the various stages of aluminum production, e.g. sulphates, e.g. aluminum sulphate, aluminum hydroxysulphate, Sodium sulfate and the like and sodium aluminate. The gel-like sludge usually contains large volumes, e.g. 70 to 90% by weight of water, but is hardly filterable, so that drying of such an aluminum hydroxide slurry is practically impossible. Hence the only option according to the state of the art for the disposal of aluminum hydroxide sludge those to discard it as such on a cultivated land or in the sea in this gel-like form.
Eine solche Methode der Abfallbeseitigung ist natürlich nicht recht akzeptabel, selbst wenn man von dem Problem der hohen Transportkosten eines solchen wässrigen Abfallmaterials zu dem erschlossenen Land oder auf das Meer hinaus absieht. Beispielsweise ist ein mit einem solchen gelähnlichen Schlamm aufgefülltes, erschlossenes Land natürlich von geringer Bodenfestigkeit, was zu einer verringerten Nutzungsfähigkeit des Landes führt. Das Verwerfen des Schlamms im Meer ist auch nicht frei von Regelungen zur Verhinderung der Wasserverschmutzung. So war. die Abfallbeseitigung des gelartigen Aluminiumhydroxid-Schlamms das störendste Problem in der aluminiumerzeugenden Industrie.Such a method of waste disposal is of course not quite acceptable, even considering the problem of high levels Transport costs of such aqueous waste material to the developed land or out to sea. For example a developed land filled with such a gel-like mud is naturally of poor soil strength, which leads to a reduced usability of the land. Throwing the mud in the sea is also not free from water pollution prevention regulations. So was. the waste disposal of the gelatinous aluminum hydroxide sludge the most troublesome problem in the aluminum producing industry.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines neuen Baumaterials, das sich hauptsächlich aus einem amorphen, durch Umsetzung mit einem calciumhaltigen Material zumindest teil-The object of the invention is therefore to create a new building material, which is mainly composed of an amorphous material, at least partially due to reaction with a calcium-containing material
weise in Ettringit umgewandelten und mit Hilfe eines fasrigen verstärkenden Materials in eine gewünschte Form gebrachten Aluminiumhydroxid zusammensetzt. Die mechanischen Eigenschaften des Formkörpers können ferner durch kombinierte Verwendung eines hydraulisch abbindenden Materials, wie eines Portland -Zements, weiter verbessert werden.wisely converted into ettringite and with the help of a fibrous Reinforcing material made into a desired shape composed of aluminum hydroxide. The mechanical properties of the molded body can also be used in combination a hydraulically setting material such as a portland -Cement, to be further improved.
Weiter ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines neuen und verbesserten Verfahrens zur Herstellung des oben genannten Baumaterials, ausgehend von dem oben erwähnten gelartigen Aluminiumhydroxid schlamm, der beim Verfahren der anodischen Oberflächenoxidation von Aluminiumer Zeugnissen anfällt.Another object of the invention is to create a new and improved method of making the above Building material based on the above-mentioned gel-like aluminum hydroxide sludge produced in the process of anodic surface oxidation of aluminum certificates accrues.
Beim- erfindungsgemäßen Verfahren wird der gelartige Schlamm amorphen Aluminiumhydroxids zuerst mit einem calciumhaltigen Material, wie Kalk oder Gips, zusammengemischt, wodurch es wenigstens teilweise mit dem calciumhaltigen Material zu Ettringit, 6CaO-Al2O3-3SO3-31H2O, umgesetzt wird, und der Ettringit enthaltende Aluminiumhydroxidschlamm wird dann mit einem fasrigen verstärkenden Material und gegebenenfalls einem hydraulisch» abbindenden Material, wie einem Portland-Zement, zusammengemischt und zu einer gewünschten Form ausgeformt, dann getrocknet.In the method according to the invention, the gel-like sludge of amorphous aluminum hydroxide is first mixed together with a calcium-containing material, such as lime or gypsum, whereby it is at least partially reacted with the calcium-containing material to form ettringite, 6CaO-Al 2 O 3 -3SO 3 -31H 2 O , and the aluminum hydroxide slurry containing ettringite is then mixed together with a fibrous reinforcing material and optionally a hydraulically setting material such as a portland cement and shaped into a desired shape, then dried.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße Baumaterial ist von großem Vorteil in der Bauindustrie, neben den geringen Kosten aufgrund hoher mechanischer Festigkeiten dank der verwickelnden Struktur des fasrigen Verstärkungsmaterials und des Aluminiumhydroxids und/oder Ettringits und der ausgezeichneten Flammenhemmung oder Nichtentflammbarkeit durch den hohen Gehalt an in dem Ettringit enthaltenem Kristallwasser, wie oben angegeben.The above-described building material according to the invention is of great advantage in the construction industry, in addition to the low cost due to high mechanical strength thanks to the entangling Structure of the fibrous reinforcement material and aluminum hydroxide and / or Ettringits and the excellent flame retardancy or non-flammability due to the high content of in the water of crystallization contained in the ettringite, as indicated above.
Wie oben beschrieben, ist das erfindungsgemäß hauptsächlich verwendete Ausgangsmaterial ein gelartiger Schlamm amorphen Aluminiumhydroxids, wie es in großen Mengen als kaum verwerfbaresAs described above, that is mainly used in the present invention The starting material is a gel-like sludge of amorphous aluminum hydroxide, which in large quantities can hardly be discarded
Abfaltmaterial bei der anodischen Behandlung von Aluminiumgegenständen anfällt. Der Schlamm enthält gewöhnlich 70 bis 90 Gew.-% Wasser oder in anderen Worten nur 10 bis 30 Gew.-% Feststoffe und besitzt Fluidität. Er enthält mehrere Arten von Verunreinigungen, die aus verschiedenen Stufen der anodischen Behandlung, die Vorbehandlung und Nachbehandlung eingeschlossen, stammen. Beispielsweise wird die Natriumaluminat enthaltende Abwasserlösung, bei der Vorbehandlung des Entfettens mit Natriumhydroxid und nach dem Waschen mit Wasser angefallen, mit den sauren Abwasserlösungen kombiniert, die bei der anodischen Oxidation in einem sauren Elektrolytbad und beim aich anschließenden Waschen der Aluminiumerzeugnisse mit Wasser anfallen und Schwefelsäure, Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxysulfat und dergleichen je nach den Neutralisation-s-bedingungen enthalten, kombiniert.Unfolding material in the anodic treatment of aluminum objects accrues. The sludge usually contains 70 to 90% by weight of water or in other words only 10 to 30% by weight Solids and possesses fluidity. It contains several types of impurities that come from different levels of anodic Treatment, including pre-treatment and post-treatment. For example, the one containing sodium aluminate Waste water solution, in the pretreatment of degreasing with sodium hydroxide and accumulated after washing with water, combined with the acidic waste water solutions that are used in the anodic Oxidation in an acidic electrolyte bath and subsequent washing of the aluminum products with water accumulate and sulfuric acid, aluminum sulfate, aluminum hydroxysulfate and the like depending on the neutralization-s-conditions included, combined.
Der oben beschriebene Aluminiumhydroxidschlamm wird mit einer geeigneten Menge eines calciumhaltigen Materials zusammengemischt, das mit dem Aluminiumhydroxid zusammen mit den im Schlamm enthaltenen >Sulfatbestandteilen zu Ettringit umgesetzt werden kann. Verschiedene Arten calciumhaltiger Materialien eignen sich für den Zweck, dazu gehören Ätzkalk oder gelöschter Kalk, d.h. Calciumoxid oder Calciumhydroxid, Calciumcarbonat, Gips, d.h. Calciumsulfat, und dergleichen. Kalksorten sind bevorzugt aufgrund der verhältnismäßig hohen Reaktivität mit dem Aluminiumhydroxid. Beispielsweise ist der bei der Umsetzung von Calciumcarbid mit Wasser zur Entwicklung von Acetylengas anfallende Calciumhydroxid-Rückstand geeignet verwendbar. Doch ist zuweilen Calciumoxid bevorzugt, weil Calciumoxid den Wassergehalt des anfallenden Breis durch Reaktion mit dem Wassergehalt des Schlamms unter Bildung von Calciumhydroxid steuernd sowie die Temperatur des Gemischs durch die Reaktionswärme mit Wasser zu erhöhter Reaktion der Ettringit-Bildung erhöhend wirkt. Natürlich kann der Schlamm gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Wassermenge weiter verdünnt werden, doch istThe aluminum hydroxide sludge described above is with a a suitable amount of a calcium-containing material mixed together, which is converted with the aluminum hydroxide together with the> sulphate components contained in the sludge to ettringite can be. Various types of calcium-containing materials are suitable for the purpose, including quicklime or slaked Lime, i.e. calcium oxide or calcium hydroxide, calcium carbonate, gypsum, i.e. calcium sulfate, and the like. Types of lime are preferred because of their relatively high reactivity with the aluminum hydroxide. For example, at the reaction of calcium carbide with water for the development of acetylene gas accumulating calcium hydroxide residue suitable usable. However, calcium oxide is sometimes preferred because calcium oxide increases the water content of the resulting pulp by reacting with it controlling the water content of the sludge with the formation of calcium hydroxide and the temperature of the mixture through the heat of reaction with water increases the reaction of ettringite formation. Of course, you can use the mud if necessary an additional amount of water, but is
gewöhnlich kein zusätzliches Wasser erforderlich aufgrund des hohen Wassergehalts des Aluminiumhydroxid-AusgangsSchlamms. Calciumsulfat, d.h. Gips, ist auch ein billiges calciumhaltiges Material, das z.B. beider Entschwefelung von Abgasen aus der Erdölverbrennung erhalten wird. Gips-Dihydrat ist bevorzugt, wenngleich wasserfreier oder gebrannter Gips verwendet werden kann. Zuweilen ist es vorteilhaft, zwei oder mehr Arten der calciumhaltigen Materialien in Kombination zu verwenden. Insbesondere wird die kombinierte Verwendung von Calciumoxid und Gips-Dihydrat empfohlen, wenn das Gleichgewicht unter Aluminium-, Calcium- und Sulfationen beachtet werden sollte, um die Bildung des Ettringits zu ermöglichen oder zu erleichtern. usually no additional water required due to the high water content of the starting aluminum hydroxide sludge. Calcium sulphate, ie gypsum, is also a cheap calcium-containing material, which is obtained, for example, in the desulphurisation of exhaust gases from petroleum combustion. Plaster of paris dihydrate is preferred, although anhydrous or calcined plaster of paris can be used. Sometimes i st it advantageous to use two or more types of calcium-containing materials in combination. In particular, the combined use of calcium oxide and gypsum dihydrate is recommended if the balance between aluminum, calcium and sulfate ions should be observed in order to enable or facilitate the formation of the ettringite.
Die dem Aluminiumhydroxidschlamm zuzusetzende Menge des calciumhaltigen Materials hängt natürlich von der Schlammzusammensetzung sowie der Art des calciumhaltigen Materials ab, wenngleich dies nicht besonders begrenzend ist. Bemerkt sei, daß die Verwendung einer zu großen Menge an Calciumoxid oder -hydroxid unerwünscht ist, da der in dem anfallenden Produkt mit dem Aluminiumhydroxid nicht umgesetzte, verbleibende freie Kalk für die Beständigkeit des erfindungsgemäßen Baumaterials abträglich ist. Eine bevorzugte Zusammensetzung in dieser Hinsicht ist die mit 100 kg Aluminiumhydroxidschlamm, zuerst zusammengemischt mit 15 bis 20 kg Calciumoxid,und das Gemisch ferner mit Gips-Dihydrat in der 1,0-bis 1,2-fachen oder vorzugsweisen 1,15- bis 1,20-fachen Gewichtsmenge pro Trockenmenge des Gemischs aus Calciumoxid und Schlamm zusammengemischt.The amount of calcium-containing to be added to the aluminum hydroxide sludge Material naturally depends on the composition of the sludge and the type of calcium-containing material, although this is not particularly limiting. It should be noted that the use of too large an amount of calcium oxide or -hydroxide is undesirable, since the unreacted in the resulting product with the aluminum hydroxide, remaining free Lime is detrimental to the durability of the building material according to the invention. A preferred composition in this one Respect is that with 100 kg of aluminum hydroxide sludge first mixed together with 15 to 20 kg of calcium oxide and the mixture also with gypsum dihydrate in 1.0 to 1.2 times or preferably 1.15 to 1.20 times the amount by weight per dry amount of the mixture of calcium oxide and sludge mixed together.
Der so mit dem calciumhaltigen Material gleichförmig zusammengemischte Aluminiumhydroxidschlamm bewahrt noch Fluidität bei erhöhter Temperatur, wenn Calciumoxid als calciumhaltiges Material verwendet wird, durch die Reaktionswärme mit Wasser. Das Gemisch wird dann bei Raumtemperatur oder über 24 bis 48 h hinweg stehen gelassen, so daß die Reaktion zwischen dem amor-The so mixed together with the calcium-containing material uniformly Aluminum hydroxide sludge still retains fluidity at elevated temperature when calcium oxide is used as the calcium-containing material is used by the heat of reaction with water. The mixture is then left at room temperature or for 24 to 48 hours left standing so that the reaction between the amorous
phen Aluminiumhydroxid und dem calciumhaltigen Material zur Bildung von Ettringit der Formel 6CaO-Al2O3-3SO3*31H2O abläuft. Gegebenenfalls wird die Reaktion durch Erwärmen des Gemischs weiter beschleunigt, wenn eine geeignete Wärmequelle zur Verfügung steht. Die Bildung des Ettringits ist durch Röntgenbeugungsanalyse leicht feststellbar und die Reaktion wird fortgesetzt, bis erhebliche Stabilität des Reaktionsgemische erreicht ist. Wie die Röntgenanalyse zeigt, enthält das Reaktionsgemisch nach Abschluß der Umsetzung fast immer verschiedene andere kristalline Vorbindungen, wie Calcit, Gibbsit, Woodfordit und dergleichen neben dem Ettringit, je nach der Zusammensetzung des AusgangsSchlamms sowie der Art des calciumhaltigen Materials.phen aluminum hydroxide and the calcium-containing material for the formation of ettringite of the formula 6CaO-Al 2 O 3 -3SO 3 * 31H 2 O. If necessary, the reaction can be further accelerated by heating the mixture, if a suitable heat source is available. The formation of the ettringite can easily be determined by X-ray diffraction analysis and the reaction is continued until considerable stability of the reaction mixture is achieved. As the X-ray analysis shows, after the reaction is complete, the reaction mixture almost always contains various other crystalline precursors, such as calcite, gibbsite, woodfordite and the like, in addition to ettringite, depending on the composition of the starting sludge and the type of calcium-containing material.
Der nächste Schritt besteht im Zusammenmischen eines fasrigen Verstärkungsmaterials mit dem oben erhaltenen breiähnlichen, !aumindest teilweise in Ettringit umgewandelten Aluminiumhydroxidschlamm. Wenn ein fasriges Material zugemischt und mit dem Schlamm gut gemischt wird, tritt im Gemisch in dem Maße Koagulation ein, wie die Fasern von der gelartigen Masse des Aluminiumhydroxids und/oder Ettringits im Schlamm umgeben werden. The next step is to mix together a fibrous reinforcing material with the pulp-like, Aluminum hydroxide sludge at least partially converted into ettringite. When a fibrous material is mixed in and is well mixed with the sludge, coagulation occurs in the mixture to the extent that the fibers of the gel-like mass of the Aluminum hydroxide and / or ettringite are surrounded in the mud.
Das fasrige Material kann je nach Bedarf entweder organisch oder anorganisch sein. Das verwendbare organische Fasermaterial umfaßt Holzbrei, unverfilzte Zellulosefasern, erhalten durch Vermählen von Altpapier,und verschiedenen Arten fasrigen Flugstaubs aus faserverarbeitenden Fabriken, wie Spinnereien und Webereien. Diese organischen Fasermaterialien werden bevorzugt, wenn leichte Baumaterialien mit guter Wärmeisolierung gewünscht werden. Andererseits sind verwendbare anorganische Fasermaterialien z.B. Asbest, Steinwolle, Glasfasern und dergleichen, und sie sind bevorzugt, wenn hohe Nichtentflammbarkeit oder flammhemmende Eigenschaften beim erfindungsgemäßen Baumaterial gewünscht werden.The fibrous material can be either organic, depending on your needs or be inorganic. The organic fiber material which can be used includes wood pulp, non-felted cellulose fibers obtained by Grinding of waste paper and various types of fibrous fly dust from fiber processing factories such as spinning mills and weaving mills. These organic fiber materials are preferred when light building materials with good thermal insulation are desired. On the other hand, there are usable inorganic fiber materials e.g., asbestos, rock wool, fiberglass, and the like, and they are preferred when high non-flammability or flame retardant Properties desired in the building material according to the invention will.
Die Menge an fasrigem Material wird natürlich unter Beachtung verschiedener Faktoren festgelegt. Bemerkt sei, daß keine zufriedenstellenden mechanischen Festigkeiten oder insbesondere Biegefestigkeit dem fertigen Baumaterial gemäß der Erfindung verliehen werden können, wenn die Menge an fasrigem Verstärkungsmaterial zu gering ist. The amount of fibrous material is of course taking into account determined by various factors. It should be noted that no satisfactory mechanical strengths or in particular flexural strength of the finished building material according to the invention can be awarded if the amount of fibrous reinforcement material is too small.
Die so erhaltene Mischung aus ettringithaltigem Reaktionsgemisch und dem fasrigen Verstärkungsmaterial kann zur gewünschten Form einer Decken- oder Wandplatte und dergleichen durch geeignete Formgebung im Einklang mit der Konsistenz der Mischung geformt werden. Bemerkenswert ist, daß die Mischung ferner mit einem hydraulisch abbindenden Material zusammengemischt wird, d.h. einem Material, das durch Reaktion mit Wasser härtet, wie Portland-Zement oder Gips. Verschiedene Arten hydraulisch abbindender Zemente eignen sich auch anstelle eines Portland-Zements, wie Aluminiumoxid-Zement, Hochofen-Zement, Siliciumdioxid-Zement und dergleichen. Wenn ein indu- s striell vorteilhaftes Formgebungsverfahren gewünscht wird, empfiehlt sich die Anwendung eines früh hochfesten Zements in Kombination mit Gips.The thus obtained mixture of the ettringite-containing reaction mixture and the fibrous reinforcing material can be shaped into a desired shape of a ceiling or wall plate and the like by suitable shaping in accordance with the consistency of the mixture. It is noteworthy that the mixture is further mixed together with a hydraulically setting material, ie a material which hardens by reacting with water, such as portland cement or gypsum. Various types of hydraulically setting cements can also be used in place of Portland cement, such as alumina cement, furnace cement, silica cement, and the like. When a indu- s striell advantageous molding process is desired, the application recommends a high early strength cement in combination with plaster.
Wenngleich das hydraulisch abbindende Material nur gegebenenfalls zusätzlich eingemischt wird, sind in einer typischen Zusammenstellung die bevorzugten Gewichtsanteile des Ettringit enthaltenden Reaktionsgemische, fasrigen Verstärkungsmaterials und hydraulisch abbindenden Materials wie folgt: 20 bis 80 % oder vorzugsweise 40 bis 60 % des Ettringit enthaltenden Reaktionsgemischs, 15 bis 55 % oder vorzugsweise 30 bis 50 % des hydraulischen Materials und 10 bis 55 % oder vorzugsweise 15 bis 25 % des fasrigen Verstärkungsmaterials. Der Zusatz des hydraulisch abbindenden Materials wirkt verbessernd auf die Formbarkeit der Mischung sowie die mechanischen Festigkeiten und die Dimensionsstabilität des fertigen Baumaterials.Although the hydraulically setting material is only mixed in if necessary, they are in a typical composition the preferred proportions by weight of the ettringite-containing reaction mixtures, fibrous reinforcing material and hydraulically setting material as follows: 20 to 80% or preferably 40 to 60% of the ettringite-containing reaction mixture, 15 to 55% or preferably 30 to 50% of the hydraulic material and 10 to 55% or preferably 15 up to 25% of the fibrous reinforcement material. The addition of the Hydraulically setting material improves the formability of the mixture and the mechanical strength and the dimensional stability of the finished building material.
Das Gemisch aus dem Ettringit enthaltenden Reaktionsgemisch und dem fasrigen Verstärkungsmaterial mit oder ohne Zumischung des hydraulisch abbindenden Materials wird dann zu einer gewünschten Form ausgeformt, wie einer Decken- oder Wandplatte, und zwar nach einem geeigneten Formgebungsverfahren, z.B. ebenso wie bei der Herstellung von Asbestzementplatten. Das in der oben beschriebenen Weise hergestellte erfindungsgemäße Baumaterial hat gewöhnlich eine Biegefestigkeit von wenigstensThe mixture of the reaction mixture containing ettringite and the fibrous reinforcing material with or without admixture the hydraulically setting material is then shaped into a desired shape, such as a ceiling or wall panel, by a suitable shaping process, for example as well as in the manufacture of asbestos-cement boards. That Building material according to the invention produced in the manner described above usually has a flexural strength of at least
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80 kg/cm oder bis zu 150 kg/cm oder darüber in manchen Fällen, bei einer scheinbaren Dichte von etwa 0,9 bis 1,3 g/cm nach vollständigem Härten und Trocknen. So sind die erfindungsgemäßen Baumaterialien mit diesen vorteilhaften Eigenschaften sehr brauchbar, nicht nur für die Gebäude von Fabriken und Kaufhäusern, sondern auch von Wohngebäuden im allgemeinen, wenn schöne oder dekorative Oberflächen geschaffen werden.80 kg / cm or up to 150 kg / cm or more in some cases, at an apparent density of about 0.9 to 1.3 g / cm when fully cured and dried. So are the inventive Building materials with these beneficial properties very useful, not only for the buildings of factories and department stores, but also of residential buildings in general, when creating beautiful or decorative surfaces.
Bemerkenswert ist, daß, wenn Kalk, d.h.Calciumoxid oder -hydroxid, als calciumhaltiges Material verwendet wird, die Gegenwart von freiem Kalk im fertigen Baumaterial aufgrund herabgesetzter mechanischer Festigkeiten und Stabilität des Materials im Verlauf der Zeit unerwünscht ist, so daß der freie Kalk möglichst in eine stabile Form, wie Gips, umgewandelt werden sollte. Insofern ist es manchmal vorteilhaft, ein Sulfat, wie Aluminiumsulfat, in die Mischung vor der Formgebung einzumischen, so daß der freie Kalk in Gips, d.h. Calciumsulfat, durch doppelte Umsetzung umgewandelt wird.It is noteworthy that when lime, i.e. calcium oxide or hydroxide, used as calcium-containing material, the presence of free lime in the finished building material due to degraded mechanical Strength and stability of the material over time is undesirable, so that the free lime as possible in a stable form, like plaster of paris, should be converted. In this respect, it is sometimes advantageous to use a sulphate, such as aluminum sulphate, to be mixed into the mixture before shaping, so that the free lime in gypsum, i.e. calcium sulfate, by double Implementation is converted.
Ferner ist bemerkenswert, daß eine gewisse Verbesserung der mechanischen Festigkeiten, z.B. der Biegefestigkeit, durch teilweisen Ersatz des Bestandteils Aluminiumhydroxid des gelartigen Aluminiumhydroxidschlamms durch ein handelsübliches Aluminiumhydroxid, das mehr oder weniger kristallin ist, erzielt werden kann. In den günstigsten Fällen kann die Biegefestigkeit des sich ergebenden Baumaterials um 20 bis 35 % über dem ohne den Ersatz des Aluminiumhydroxidschleimms durch das kristalline Aluminiumhydroxid erhaltenen Wert erhöht werden. Das Ausmaß diesesIt is also noteworthy that some improvement in the mechanical Strengths, e.g. flexural strength, through partial replacement of the aluminum hydroxide component of the gel-like one Aluminum hydroxide sludge can be achieved by a commercial aluminum hydroxide that is more or less crystalline can. In the most favorable cases, the flexural strength of the resulting building material by 20 to 35% above that without replacing the aluminum hydroxide slime with the crystalline aluminum hydroxide received value can be increased. The extent of this
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Ersatzes sollte jedoch nicht über 20 % der Gesamtmenge des Aluminiumhydroxid-Bestandteils in dem Gemisch hinausgehen, da die mechanischen Festigkeiten des Baumaterials durch eine allzu große Menge kristallinen Aluminiumhydroxids eher abnehmen, abgsehen von dem wirtschaftlichen Nachteil aufgrund der Verwendung eines solch verhältnismäßig teuren Materials. Daher ist das Ausmaß des Ersatzes vorzugsweise 15 % oder darunter oder noch bevorzugter im Bereich von 3 bis 10 %.However, replacements should not exceed 20% of the total amount of the Aluminum hydroxide constituent in the mixture go beyond the mechanical strengths of the building material by too large amount of crystalline aluminum hydroxide tend to decrease, apart from the economic disadvantage due to the use such a relatively expensive material. Therefore, the amount of replacement is preferably 15% or less or more preferably in the range of 3 to 10%.
Es folgen Beispiele, die die Erfindung noch näher erläutern und veranschaulichen, den IMfang der Erfindung jedoch keineswegs begrenzen.The following are examples which illustrate the invention in more detail and illustrate but by no means the scope of the invention limit.
Ein gelartiger Aluminiumhydroxidschlamm, erhalten aus einer Anlage zur anodisch oxidierenden Behandlung von Aluminiumerzeugnissen, wurde mit Calciumoxid und Gips-Dihydrat, ein Nebenprodukt der Entschwefelung von Abgasen der Erdölverbrennung, zusammengemischt. Der Kalk und der Gips wurden in Mengen von 5 bzw. 35 kg pro! 40 kg Trockenmaterial im Schlamm zugesetzt. Durch das Zumischen des Calciumoxids stieg die Temperatur des Gemischs deutlich an, und nach gründlichem Mischen konnte das noch fließfähige Gemisch 48 h stehen. Die Röntgenbeugungsanalyse des Gemischs nach 48 h Stehen zeigte an, daß der Calciumbestandtej-l nahezu vollständig reagiert hatte und in Ettringit umgewandelt war.A gel-like aluminum hydroxide sludge obtained from a Plant for anodic oxidation treatment of aluminum products, was made with calcium oxide and gypsum dihydrate, a by-product the desulphurisation of exhaust gases from petroleum combustion, mixed together. The lime and the gypsum were in quantities of 5 or 35 kg per! 40 kg of dry material added in the sludge. The addition of calcium oxide significantly increased the temperature of the mixture, and after thorough mixing it could still flowable mixture stand for 48 h. The X-ray diffraction analysis of the mixture after 48 hours of standing indicated that the calcium constituent j-l had reacted almost completely and was converted to ettringite.
Der so erhaltene Ettringit-haltige Brei wurde dann mit 8 kg Holzbrei und 12 kg Asbest vermischt. Mit dem Einmischen dieser fasrigen Materialien in den Brei umgab das Ettringit-haltige feste Material im Brei die Fasern des Holzbreis und des Asbests und koagulierte. Das so erhaltene Gemisch war verhältnismäßig trocken und in einem Zustand, der es in Klumpen praktisch ohne freies Wasser zerfallen ließ.The slurry containing ettringite thus obtained was then 8 kg Mixed wood pulp and 12 kg of asbestos. With the mixing of these fibrous materials into the pulp, the ettringite-containing one surrounded solid material in the pulp the fibers of wood pulp and asbestos and coagulated. The resulting mixture was proportionate dry and in a state that it practically in lumps without disintegrated free water.
Das Gemisch wurde in die Form einer Platte von 6,8 ram Dicke nach der Technik ähnlich der Herstellung von Asbestzementplatten unter Verwendung einer platten- oder bahnbildenden Walze unter einem linearen Druck von 35 kp/cm gebracht und die so geformte Platte, wie gerollt, 7 Tage gehärtet, dann zu einem fertigen Plattenmaterial vollständig getrocknet.The mixture was made in the form of a sheet 6.8 ram thick according to the technique similar to the manufacture of asbestos-cement sheets using a sheet or sheet forming The roller was brought under a linear pressure of 35 kgf / cm and the plate thus formed was cured as rolled for 7 days, then completely dried to a finished sheet material.
3 Die Platte hatte eine scheinbare Dichte von 0,94 g/cm und3 The plate had an apparent density of 0.94 g / cm and
2 eine Biegefestigkeit von 82,9 kg/cm , ein Durchschnittswert2, a flexural strength of 82.9 kg / cm, an average value
■ für 100 in gleicher Weise hergestellte Platten, und war als■ for 100 plates produced in the same way, and was as
Baumaterial brauchbar.Building material usable.
Das praktische Vorgehen war im wesentlichen das gleiche wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß 10 kg eines Portland-Zements dem Ettringit-haltigen Brei zusammen mit den fasrigen Materialien zugesetzt wurden, von denen das Cellulosefa- * sermaterial nicht Holzbrei,sondern ein wieder_aufbereiteterThe practical procedure was essentially the same as in Example 1, except that 10 kg of a portland cement was used the ettringite-containing pulp together with the fibrous Materials were added, of which the cellulose fiber material is not wood pulp, but a recycled one
Brei aus Altpapier war.Was pulp from waste paper.
Das anfallende Plattenmaterial hatte eine scheinbare DichteThe resulting plate material had an apparent density
3 23 2
von 1,15 g/cm und eine Biegefestigkeit von 128,5 kg/cm , ein Durchschnittswert von 100 in gleicher Weise hergestellten Platten.of 1.15 g / cm and a flexural strength of 128.5 kg / cm Average value of 100 panels produced in the same way.
Das praktische Vorgehen war im wesentlichen das gleiche wie in Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß 3 kg eines Aluminiumhydroxids von Handelsqualität dem Reaktionsgemisch des gelartigen AIuminiumhydroxidschlamms, von Calciumoxid und Gips zugemischt wurden.The practical procedure was essentially the same as in Example 2, except that 3 kg of an aluminum hydroxide was used of commercial quality the reaction mixture of the gel-like aluminum hydroxide sludge, of calcium oxide and gypsum were added.
Das anfallende Plattenmaterial hatte eine scheinbare DichteThe resulting plate material had an apparent density
3 23 2
von 1,17 g/cm und eine Biegefestigkeit von 176,5 kg/cm alsof 1.17 g / cm and a flexural strength of 176.5 kg / cm as
f Durchschnittswert für 100 in gleicher Weise hergestellte Platten. f Average value for 100 panels produced in the same way.
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