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Verfahren zur Herstellung von porösen Granulaten für
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industrielle Zwecke sowie Verwendung solcher Granulate Im allgemeinen
wird Leichtbeton in Form von Gasbeton bzw. Schaumbeton aus einer Ausgangsmischung
hergestellt, die aus mindestens einem kalkhaltigen Bindemittel, z.B.
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Kalk und/oder Portlandzement, und aus mindestens einem kieselsäurehaltigen
Material, z.B. Quarzsand, Schieferasche, Flugasche u.s.w. sowie Wasser besteht.
Sowohl das Bindemittel als auch das Kieselsäurematerial sind sehr fein gemahlen,
d.h. zu einer Korngröße von wenigen oder einigen Mikrometern. Der Ausgangsmischung
wird ein gas- oder schaumbildendes Mittel zugefügt, das während des Gießvorgangs
der flüssigen Ausgangsmischung in eine Form unter Bildung einer Masse Makroporen
in der Masse entwickelt. Nach einer gewissen Zeit nach dem Gießen bindet die Masse
ab und nimmt dabei eine selbsttragende, halbplastische Beschaffenheit an. In diesem
Zustand eignet sich die Masse oder das Formstück sowohl für
ein
Aufteilen mittels Schneidefäden als auch für eine Beförderung zwischen verschiedenen
Bearbeitungsstandorten. Es ist üblich, um in kurzer Zeit der Masse eine kristalline
Struktur zu verleihen, die dem Material die endgültige- Festigkeit gibt, das Material
im Autoklav unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur einer Dampfhärtung auszusetzen,
obwohl es an und für sich auch vorkommt, daß das Material einer langdauernden Lufthärtung
ausgesetzt wird. Im Zusammenhang mit diesem Härtungsvorgang, während dessen die
Ausgangskomponenten chemische Reaktionen miteinander eingehen unter Bildung von
Kalziumsilikathydraten, entwickeln sich auch Mikroporen im Material.
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Der Hauptteil des auf die oben angegebene Art und Weise hergestellten
Leichtbetons wird im Baugewerbe verwendet, näher gesagt in Form von gerüstbildenden
Elementen in Wänden, Dächern und Geschoßdecken. In letzter Zeit hat das betreffende
Material jedoch auch auf mehreren anderen Gebieten Anwendung gefunden, auf denen
es sich gezeigt hat, daß die gleichzeitige makro- und mikroporöse Struktur des Materials
einen Nutzen aufweist. Einer dieser alternativen Anwendungsbereiche besteht darin,
die zerkleinerten Granulate aus Leichtbeton zum Aufsaugen oder zu einer anderweitigen
Bekämpfung von unerwünschten Flüssigkeiten, insbesondere von ÖlenZeinzusetzen. Es
hat sich gezeigt, von besonderem Vorteil zu sein, mit Hilfe von Leichtbetongranulaten
verschüttetes Öl aufzusaugen, das aus Fahrlässigkeit auf Werkstattböden und dgl.
geraten ist. Bei derartigen Aufgaben zur Bekämpfung unerwünschter Flüssigkeiten
macht man sich solche in der normalen Baustoffherstellung angefertigte Elemente
zunutze, die aus einem beliebigen Grund ausrangiert werden müssen.
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Diese Elemente werden durch Zerkleinerllng in einer für den Zweck
geeigneten Vorrichtung, z.B. in Walzen-und/oder Hammerbrechern, Schleudermühlen
und dgl. zertrümmert. Je nachdemXwie wie weit der Zerkleinerungsvorgang betrieben
wird, erhält man Fraktionen verschiedener Größen von hauptsächlich zwei Sorten,
d.h. einerseits eine erste verhältnismäßig grobe Fraktion der Granulate mit einer
Korngröße von etwa 0,1 mm und darüber, andererseits eine verhältnismäßig feine Fraktion,
die mehr oder weniger einen pulverförmigen Charakter hat.
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In der Praxis eignet sich nur das aus der erstgenannten Fraktion herrührende
Material zur Bekämpfung oder zum Absaugen von Flüssigkeiten, da das pulverförmige
Material der zweiten Fraktion mindestens in den Werkstattbetrieben erhebliche Staubprobleme
mit sich bringt. Aus diesem Grund wird das aus der Zerkleinerungsvorrichtung kommende
Material durch Sieben,vorzugsweise mit herkömmlichen Plansieben, sortiert, wobei
eine Fraktion der Granulate mit einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm bei einer Ausbeute
von etwa 20 bis 30 % für Zwecke der Flüssigkeitsbekämpfung eingesetzt werden kann.
Das übrige Material, das hauptsächlich in Pulverform vorliegt, aber auch größere
Körnchen enthalten kann, muß entweder endgültig ausrangiert werden oder kann einer
weiteren Zermahlung als Alternative ausgesetzt werden, um dann beispielsweise als
Rohmaterial der Ausgangsmischung zur Herstellung von Leichtbeton zurückgeführt zu
werden. Das sehr feine Material kann ebenfalls als Füllmaterial in Kunststoffen,
Papier und dgl. verwendet werden.
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Ein Vorteil bei der Herstellung von Granulaten, die bei der Bekämpfung
unerwünschter Flüssigkeiten verwendet werden, aus fertig hergestellten und dann
ausrangierten Leichtbeton-Bauelementen auf die oben be-
schriebene
Art und Weise liegt selbstverständlich darin, daß das Ausgangsmaterial für die Granulate
hauptsächlich kostenlos zur Verfügung steht. Ein erheblicher Nachteil liegt allerdings
darin, daß die Zerkleinerungsarbeit von recht gewaltsamer Art ist und große Mengen
an Energie erfordert;ein Umstand, der mit den steigenden Energiepreisen bedeutet,
daß die Herstellung von Material zur Bekämpfung von unerwünschten Flüssigkeiten
im ganzen betrachtet trotz geringer oder nicht vorliegender Rohstoffkosten eine
verhältnismäßig teure Angelegenheit wird. Dazu trägt auch der große Verschleiß der
Zerkleinerungsvorrichtung als eine Folge der Tatsache bei, daß die Bearbeitung im
gehärteten Zustand des widerstandsfähigen Leichtbetonmaterials ein hartes Vorgehen
erfordert. Ferner ist sowohl das Zerkleinern als auch das Sieben des Leichtbetons
und die damit in Zusammenhang stehende Materialhandhabung mit erheblichen} auf die
Arbeitsumwelt beziehenden technischen Problemen insofern verbunden, daß die zwangsweise
entstehende Feinfraktion sehr stark staubt. Dazu kommt noch, daß die Ausbeute von
verwendbarem Granulatmaterial recht gering ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, die oben aufgeführten
Nachteile zu beseitigen und Voraussetzungen für eine rationelle, saubere und preisgünstige
Granulatherstellung mit einer hohen Ausbeute zu schaffen.
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Dies wird mittels eines Verfahrens erreicht, das in Übereinstimmung
mit dem Prinzip der Erfindung hauptsächlich dadurch gekennzeichnet wird, daß die
gegossene Masse nach dem Abbinden, jedoch vor dem Härten - wenn die Masse noch halbplastisch
ist - zu Granulaten zerkleinert wird, die dann wiederum in diesem Zustand der betreffenden
Härtung ausgesetzt werden und dann beim Einsatz als Mittel zur Flüssigkeitsbekämpfung
oder für einen anderen
industriellen Zweck ähnlicher Art Verwendung
finden.
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Ein Satz Ausgangsmischung wird genauso wie bei der herkömmlichen Leichtbetonherstellung
in eine Form gegossen. Man läßt dann die Mischung unter Porenentwicklung gären und
danach abbinden, wobei sie eine selbsttragende, halbplastische Beschaffenheit erhält.
Das dabei gewonnene Formstück wird durch Entfernen von Formenteilen freigelegtSund
nach einer gewissen Trocknungszeit wird eine mechanische Bearbeitung des Formstücks
zwecks Zerkleinerung desselben zu Granulaten mit geeigneter Korngröße vorgenommen.
In der Praxis kann diese mechanische Bearbeitung mit Hilfe von einer Fräse oder
mehreren Fräsen durchgeführtwerden, z.B. mit einer Fadenfräse von dem in der Auslegungsschrift
SE 307 097 beschriebenen Typ. Die Fräse wird mit passender Bearbeitungstiefe, z.B.
in der Größenordnung 1 - 10 mm) gegen das Formstück angesetzt, und danach wird eine
relative Bewegung zwischen dem Formstück und der Fräse entweder dadurch erzielt,
daß das Stück dazu gebracht wird, sich relativ zu einer stillstehenden Fräse zu
bewegen, oder am vorteilhaftesten. dadurch, daß die Fräse dazu gebracht wird, sich
entlang des Formstücks zu bewegen. Am besten bearbeitet man eine oder mehrere senkrechte
Seiten des Formstücks; dies hat zur Folge, daß die von der Fräse losgelösten Materialkörnchen
selbständig in einen Sammelbehälter fallen und dort leicht aufgesammelt werden können.
Es ist jedoch auch denkbar, das Formstück in geeignetem Winkel relativ zur waagerechten
Ebene zu neigen und das Oberteil des Formstücks zu bearbeiten. Als Sammelbehälter
für losgelöste Materialkörnchen werden vorzugsweise recht niedrige, großflächige
Behälter, in denen die Körnchen bis zu einer maximalen Höhe von etwa 0,3 -0,4 m
gesammelt werden. Die Korngröße der losgelösten
halbplastischen
Körnchen kann durch eine geeignete Wahl der Ansetztiefe der Fräse gegenüber dem
Formstück, durch die Rotationsgeschwindigkeit der Fräse sowie durch die Geschwindigkeit
der relativen Bewegung zwischen der Fräse und dem Formstück reguliert werden. Die
Fadenstärke der Fräse hat ebenfalls eine Einwirkung auf die Korngröße. In der Praxis
kann die Fadenstärke von 0,75 bis 1,5 mm betragen.
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Bei der Herstellung von ausschließlich für die Bekämpfung von unerwünschten
Flüssigkeiten vorgesehenen Granulaten wird das ganze Formstück zur Gänze bearbeitet.
Es ist jedoch denkbar, die Granulatherstellung mit der herkömmlichen Herstellung
von Bauelementen insofern zu verbinden, daß ein bestimmter Teil des Formstücks mittels
Schneidefäden aufgeteilt wird, um Bauelemente zu bilden, und der Rest des Formstücks
gefräst wird, um Granulate zu bilden.
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Bei der herkömmlichen Gasbetonherstellung, d.h. bei der Herstellung
von Bauelementen auf der Basis von Kalk und Sand sowie Bindemittel bzw. Kieselsäurematerial
liegt die Trocknungszeit der Masse oder des Formstücks unter zwei Stunden ab dem
Zeitpunkt des Gießens bis zum Aufteilen in Bauelemente mittels Schneidefäden, da
sonst die Gefahr besteht, daß die Masse zu steif wird, um mit Schneidefäden geschnitten
werden zu können. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
wird die genannte Trocknungszeit, d.h. die Zeit, die zwischen dem Gießen und Fräsen
vergeht, verlängert, um bei dem Fräsvorgang eine trockenere Masse zu erhalten und
somit Granulate, die eine verminderte Neigung zum Zusammenkleben zeigen. In der
Praxis kann die Trocknungszeit mit einer Viertelstunde oder mehr verlängert werden.
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Die Verlängerung der Trocknungszeit muß in jedem Falle
mindestens
5 % der herkömmlichen Trocknungszeit für das betreffende Leichtbetonmaterial betragen.
Wenn hier von der herkömmlichen Trocknungszeit geredet wird, so ist dabei zu verstehen,
daß diese sich auf das Rezept für das betreffende Leichtbetonmaterial bezieht. Somit
braucht ein Leichtbeton auf Kalkbasis normalerweise eine bedeutend kürzere Trocknungszeit
als ein Leichtbeton auf Zementbasis. Das Wesentliche im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Verlängerung der Trocknungszeit liegt daher darin, daß das Trocknen (mindestens
5 %) länger als bis zu dem Trockengehalt betrieben wird, an dem das Schneiden durch
Fäden undurchführbar ist; ein Umstand, der dadurch möglich ist, daß das Verfahren
gemäß der Erfindung nicht das Fadenschneiden, sondern nur das Fräsen einbezieht.
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Nach vorgenommenem Fräsen werden die Granulate, die in den Sammelbehältern
liegen, zum Autoklaven befördert,in dem sie dem Dampfhärten unter hauptsächlich
den gleichen Bedingungen ausgesetzt werden, die bei der Dampfhärtung von in herkömmlicher
Weise hergestelltem Bauleichtbeton herrschen, d.h. bei einem Druck von etwa 9 -
20 atü 0 und bei einer Temperatur von 175 - 211 0 C. Während dieses Härtens können
die einzelnen Granulate mit den benachbarten Granulaten entlang den Kontaktflächen
aneinanderkleben,und und sie müssen, um ein Auseinanderbringen der einzelnen Körnchen
voneinander bewirken zu können, nach dem Härten einer neuen mechanischen Bearbeitung
ausgesetzt werden. Die Bearbeitung, die hier erforderlich ist, ist von sehr kurzer
Dauer, einfach durchzuführen und erfordert nur wenig Energie,. da die Granulate
nur leicht aneinanderkleben. Daher kann es für ein Trennen der Granulate völlig
ausreichend sein, diese Granulate einem Schütteln auszusetzen, z.B. auf einem Schütteltisch
bekannter Ausführung.
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In einem abschließenden Arbeitsgang werden die derart angefertigten
Granulate gesiebt, um eine bestimmte Korngrößenklasse der Granulate zu erhalten.
Beispielsweise können die äußerst kleinen Mengen an Körnchen, die kleiner als 0,2
mm sind, getrennt werden, wobei auch Körnchen, die eine größere Korngröße als eine
maximale obere Korngröße, z.B. 4, 6, 8 oder 10 mm aufweisen, getrennt werden können.
Danach ist das Granulatmaterial lieferfertig.
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Bei dem oben beschriebenen Herstellungsvorgang kann, ungeachtet dessen,
ob es sich um die Herstellung von ausschließlich Granulaten oder von Granulaten
im Zusammenhang mit herkömmlichen Bauelementen handelt, vorzugsweise ein Materialrezept
verwendet werden, das einen sogenannten durchhydrophobierten Leichtbeton ergibt,
d.h. ein Rezept, das neben der eigentlichen Ausgangsmischung ein Hydrophobierungsmittel,
z.B.
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Silikonpolymeren, einschließt, das dem Material einen hydrophoben
Charakter verleiht. Hierdurch erhält man Granulate, die wasserabstoßend sind, und
die aufgrunddessen gelagert oder sonst gehandhabt werden können, ohne eine Neigung
zum Aufsaugen von Wasser zu zeigen.
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Mit anderen Worten weisen derartige durchhydrophobierte Granulate
eine größere Affinität gegenüber solchen Flüssigkeiten wie Öl als nichthydrophobierte
Granulate auf.
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In dem halbplastischen noch etwas nassen Zustand, in dem die Granulatbildung
gemäß vorliegender Erfindung stattfindet, tendiert das Leichtbetonmaterial in keiner
Weise zum Stauben, sondern das ganze durch den Fräsvorgang losgelöste Material bildet
verhältnismäßig schwere Granulate, die unmittelbar in die Sammelbehälter fallen,
ohne sich in der Luft auszubreiten.
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Dies bedeutet, daß der Herstellungvorgang besonders sauber und umweltfreundlich
in bezug auf den Arbeitsplatz erfolgt. Ein anderer Vorteil, der damit in Verbindung
steht, daß kein Staub entsteht, liegt darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren
eine sehr hohe Ausbeute ermöglicht, weil im wesentlichen das ganze Material anwendbare
Granulate bildet. Im Vergleich zum Zerkleinern des fertiggehärteten, widerstandskräftigen
Materials gemäß bisher bekannter Techniken erfordert das Verfahren gemäß Erfindung
sehr kleine Mengen an Energie, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
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Wie bereits angeschnitten können die in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Granulate vorzugsweise dazu verwendet werden, solche Flüssigkeiten
wie Öl aufzusaugen und zu sanieren.
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Eine derartige Bekämpfung des Öls kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Materials nicht nur bezüglich 01, das auf Böden oder dgl. verschüttet wurde, stattfinden,
sondern auch desjenigen Öls, das auf der Wasseroberfläche herumschwimmt, z.B. bei
Schiffsunfällen. Ferner kann das betreffende Material bei der Bekämpfung von Bränden,
insbesondere bei Metallbränden)eingesetzt werden, d.h. bei Bränden, bei denen ein
oder mehrere Metalle, wie z.B. Kalium oder Natriums aus Fahrlässigkeit in Brand
geraten sind.
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Hier dient das Material als ein vorzügliches Bekämpfungsmittel, da
es bei Zufuhr von ausreichend großen Mengen an den Brandherd diesen erstickt.
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Es ist ebenfalls denkbar, die in Übereinstimmung mit der Erfindung
hergestellten Granulate in anderen Materialien als Ballaststoff zu verwenden. Bei
dieser Anwendung ist es übrigens möglich, dem granulatförmagen Körperchen eine äußere
nichtporöse Haut zu ver-
leihen, indem das Material vor dem Härten
einem Rollprozeß ausgesetzt wird, währenddessen die Oberfläche der Körperchen verdichtet
wird.
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Es ist klar, daß die Erfindung nicht nur auf die oben beschriebenen
Ausführungen begrenzt ist. Somit ist es denkbar, die aus dem Formstück bearbeiteten
Granulate durch Lufthärtung während eines längeren Zeitraumes zu härten, statt sie
für eine kurze Zeit der Dampfhärtung auszusetzen. Eine andere für das Loslösen der
Granulatkörperchen aus dem frischen, halbplastischen Formstück geeignete maschinelle
Ausrüstung kann ebenfalls in Frage kommen, anstelle des Einsatzes von Fadenfräsen.
Man kann beispielsweise für diesen Zweck mit Stiften versehene Trommeln oder Walzen
verwenden, die wie die Fräsen ins Rotieren gebracht und denen eine relative Bewegung
gegenüber dem Formstück verliehen werden. Auch eine andere Anzahl als gerade ein
Werkzeug, d.h. zwei oder mehrere Bearbeitungswerkzeuge>können eines nach dem
anderen in verschiedener Tiefe in bezug auf das Formstück angebracht sein, um eine
schnelle Bearbeitung desselben zu erzielen.