DE849527C - Verfahren zur Herstellung leichter Kunststeinmassen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung leichter Kunststeinmassen Der Umfang, den die Energieerzeugung aus Steinkohle in letzter Zeit angenommen hat, insbesondere die überwiegende Verwendung von Staubfeuerungen in den Steinkohlenkraftwerken, hat dazu geführt, daß der Anfall von Flugasche feinster Körnung in den Kraftwerken ein Ausmaß annahm, das die Flugascliebeseitigung oder -verwertung zu einem ernsten und dringenden Problem machte. Da die chemische oder metallurgische Verwertung die Flugasche aus verschiedenen Gründen nicht in Betracht kommen kann, lag es. nahe, sie als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Baustoffen zu benutzen, zumal damit größere Mengen verarbeitet werden können und man in der heutigen Lage einem dringenden Bedarf entgegenkommt. Diesem Verwertungszweck steht jedoch der vollständige Mangel an hydraulischen Eigenschaften der ausgesprochen feinkörnigen, teilweise bis zu 4oo/o Unverbranntes (Flugkoks) enthaltenden Flugasche hindernd im Wege. Versuche, die Flugasche in der anfallenden Form zur Herstellung von Baustoffen, Steinen usw. nach Art des Leicht-oder Schaumbetons zu verwenden, führten deshalb zu Mißerfolgen.
• Es ist bekannt, daß nicht hydraulisches Material, selbst solches organischen Charakters, durch Zumischung von Wasserglas u. dgl. mit bindefähigem Material, wie Zement, Kalk u. a., zur Verfestigung gebracht werden kann.
• Es sind auch Versuche angestellt, Flugasche aus Steinkohle in der eben geschilderten Weise in mit Zement bindefähigen Zustand zu bringen und diese Massen entweder mit Zement gemischt an der Luft abbinden zu lassen oder sie mit Kalkzusatz in einem Härteprozeß nach Art der Kalksandsteinfabrikation zu verfestigen. Die bisher auf diese Weise hergestellten verfestigten Massen (Steine, Platten) erforderten aber einen verhältnismäßig hohen Aufwand an Chemikalien und Zement und wiesen trotzdem nur ungenügende Festigkeitseigenschaften auf.
• Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, mit verhältnismäßig geringem Chemikalienaufwand und Zuschlag von Kalk allein oder Kalk und Zement durch geeignete Verfahrensweise aus Steinkohlenflugasche verfestigte Massen (Steine, Platten usw.) mit Druckfestigkeiten von 3o kg/cm2 bis über ioo kg/cm2 und guter Kanten- und Abriebfestigkeit herzustellen. Dazu ist erforderlich, daß insbesondere die Flugasche, aber auch die übrigen Zuschlagstoffe, wie Kalk oder Zement oder beide, wirksam verkieselt werden. Um das zu erreichen, wird vorteilhaft, wie gefunden wurde, das zu verkieselnde Material, in erster Linie die Flugasche, mit einem feinen, die Oberfläche deckenden und die Poren füllenden, gut haftenden Kieselsäuregel überzogen. Hierzu ist es zweckmäßig, den kieselsäurehaltigen chemischen Zuschlag, beispielsweise handelsübliches Wasserglas von 37° Be, der Flugasche in verdünnter Form zuzusetzen und gut mit ihr zu vermischen. Beispielsweise muß das handelsübliche Wasserglas von 37° Be in einer Verdünnung von mindestens i : io verwendet werden. Zur Erzeugung von Kieselsäure in Gelform muß die in der Wasserglaslösung enthaltene Kieselsäure in der Flugasche mit einem koagulierenden Fällungsmittel versetzt werden, als welches Säuren oder Salze der Alkalien und Erdalkalien in Betracht kommen. Zweckmäßigerweise verwendet man dafür Calciumchlorid als mit dem Kalkzuschlag art verwandten Stoff. Es wurde nun weiter gefunden, daß die Reihenfolge der Zumischung der Zuschlagstoffe und der Zeitpunkt der Ausfällung des Kieselsäuregels von wesentlicher Bedeutung für die Bindefähigkeit der fertiggemischten Masse und die Güte der daraus erzeugten verfestigten Massen (Steine usw.) sein kann. Beispielsweise wird bei Herstellung einer gut bindefähigen Mischung aus i oo Gewichtsteilen trockener Flugasche, 2 Gewichtsteilen Wasserglas von 37'° Be, auf das :ofache Volumen verdünnt, o,65 Gewichtsteilen Ca 02, 7,o Gewichtsteilen Kalk und 2o Gewichtsteilen Zement im Dampfdruckhärteverfahren ein Stein von 105 kg/cm2 Druckfestigkeit und sehr guter Kanten- und Abriebfestigkeit erhalten, wenn die Mischung in folgender Reihenfolge vorgenommen wird: i. Mischung der verdünnten Wasserglaslösung mit Flugasche, 2. Zumischung von Kalk in Form von gut aufgeschlossenem Kalkhydrat (CaOH20), 3. Zumischung von Zement, 4. Zumischung einer stark verdünnten Calciumchloridlösung (i ccm - 0,07 g Ca C12), 5. (oder gleichzeitig mit 4.) Zusatz der erforderlichen Menge Wasser.
• Es wurde weiterhin gefunden, daß der Menge des zugesetzten Wassers, d. h. dem Wassergehalt der Mischung, eine wesentliche Bedeutung zukommt. Der Wassergehalt muß mindestens 4o bis 42'/o der Gesamtmasse betragen und ist in dieser Höhe in allen Teilen der Mischung während des gesamten Verfestigungsprozesses zu halten, sei es dadurch, daß die Erhärtung durch Abbindung an der Luft nach Art der Betonsteinherstellung, sei es, daß die Verfestigung unter dem Druck gespannten Dampfes nach Art der Kalksandsteinherstellung erfolgt. Von der Einhaltung dieser Bedingungen hängen die Festigkeitseigenschaften der erhaltenen Massen oder Steine ab.
• Es wurde zudem festgestellt, daß die Güte, d. h. die Festigkeitseigenschaften (Druck-, Kanten-, Abriebfestigkeit), der Steine aus gleich zusammengesetzten Massen von dem Verfestigungsverfahren, d. h. der weiteren Behandlung der Mischung, abhängig sind. So erhält man z. B. bei zementkalkgebundenen Steinen unter sonst gleichen Bedingungen nach dem Härteverfahren mit gespanntem Dampf erheblich festere Steine als beim Abbind.everfahren an der Luft. Die obengenannte Mischung ergibt im Dampfdruckverfahren, 8 Stunden Härtung bei 8 atü, einen Stein vom spezifischen Gewicht o,9o und io5 kg/rm2Druckfestigkeit, sehr guter Kantenfestigkeit und hoher Abriehfestigkeit, im Abbindeverfahren an der Luft (.4 Wochen) dagegen nur einen Stein vom spezifischen Gewicht o,96 und 58 kg/cm2 Druckfestigkeit, leidlicher Kanten- und unzureichender Abriebfestigkeit. Es ist anzunehmen, daß der Grund für die unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften trotz gleicher Zusammensetzung und Mischfolge der Masse in der Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden und alleTeile der Masse umfassenden Feuchtigkeitsgehalts zu suchen ist. Die Bedingungen lassen sich bei der Dampfdruckhärtung leicht aufrechterhalten, während sich bei der über mehrere Wochen erstreckenden Lufthärtung eine Verarmung der Steinoberfläche,.insbesondere der Kanten und Ecken, an Feuchtigkeit bemerkbar macht, die nur durch kostenerhöhende Maßnahmen beseitigt werden kann.
• Die Formgebung des stark voluminösen Massengemisches erfolgt vorteilhaft dadurch, daß die Masse durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise eine Preßschnecke, einer Vorpressung unterworfen wird. Die so vorgepreßte Masse kann danach zweckmäßig unter Vermeidung von Schlagdruck durch allmählich wirkenden Druck, z. B. in einer hydraulischen oder Exzenterpresse, endgültig geformt werden. Der Preßdruck der Formgebung der Masse wird korrespondierend mit der Feuchtigkeit vorteilhaft so eingestellt, daß im gepreßten Formling alle Teilchen, insbesondere aber die Oberflächen- und Kantenteilchen, von einem Flüssigkeitsfilm umgeben sind.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von verfestigten Massen, beispielweise von Leichtbausteinen und -platten, vom spezifischen Gewicht o,6 bis o,9 und hoher Festigkeit aus Steinkohlenflugasche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Flugascheteilchen und den Zuschlagstoffen, wie Kalk, Zem,°cit, Mischungen aus diesen oder sonstigen an sich bekannten weiteren Zuschlagstoffen, ein Kieselsäuregelüberzug erzeugt und der Mischung ein Mittel zur Ausfällung des Kieselsäuregels zugeführt wird, beispielsweise derart, daß als Fällungsmittel Säuren, Salze der Alkalien oder Erdalkalien od, dgl., vornehrnlich Calciumchlorid, verwendet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Stoffe in der Reihenfolge vor sich geht, daß der mit Wasserglaslösung versetzten Flugasche Kalkhydrat, gegebenenfalls auch Zement, zugemischt und unmittelbar vor der Wasserzugabe, gegehenenfalls in `'erl>indung mit dieser, verdünnte Calciumchloridlösung zugegeben wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der fertigen Nfischung auf über 42% der Gesamtmasse gebracht wird und Mittel, wie das Druckhärteverfahren, angewendet werden, um den Wassergehalt während des Verfestigungsprozesses in allen Teilen der Mischung in gleicher Höhe zu halten.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Formgebung des stark voluminösen Massegemisches eine Vorpressung, beispielsweise durch Preßschnecke, vorgenommen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Formgebung durch allmählich ansteigenden Druck einer Exzenterpresse, hydraulischen Presse od. dgl. erfolgt und der Preßdruck nach dem Feuchtigkeitsgehalt so ,eingestellt wird, daß im gepreßten Formling alle Teilchen, insbesondere die Oberflächen- und Kantenteilchen, von einem Flüssigkeitsfilm umgeben sind. Angezogene Druckschriften: Wecke, ABC der Zementtechnik, i944, S.42.