FI70955B - Material pao roedslambas foer anvaendning vid vaegbelaeggningsbyggnad - Google Patents

Description

1 70955

Punaliejuun perustuva materiaali tiepäällysterakenteissa käytettäväksi

Keksintö kohdistuu punaliejuperusteiseen materiaaliin 5 käytettäväksi tiepäällysterakenteissa, menetelmään sen valmistamiseksi ja materiaalin käyttöön.

Punaliejuun perustuvan materiaalin valmistus käytettäväksi täyteaineena bitumimassoissa tierakennuksessa on tunnettu, esimerkiksi patenttijulkaisusta DE-PS 18 05 829. 10 Tämän patenttijulkaisun mukaan on punalieju tähän tarkoitukseen erikoisen sopivaa, jos siihen ennen jäännösalumi-naattiliuoksen erottamista lisätään 3-10 paino-% kalkkia kalsiumoksidina (CaO) laskettuna kuivan punaliejun painosta poltetun tai sammutetun kalkin muodossa. Suodatettu pu-15 naliete kuivataan sitten tavanomaisella tavalla ja jauhetaan. Tekniikan tason esittämiseksi viitataan vielä patenttijulkaisuun DE-PS 23 06 145, joka on lisäys edellä mainittuun patenttiin 18 05 829 ja jossa edullisen kuivausmenetelmän avulla, nimittäin ruiskukuivauksen avulla, voidaan 20 parantaa tämän tunnetun täyteaineen annosteltavuutta, jota kutsutaan myös "punatäytteeksi". Mainintaa punalietteen käsittelemiseksi geelinmuodostuksen avulla ei näissä julkaisuissa ole löydettävissä.

Keksinnön mukaiselle punaliejuun perustuvalle mate-25 riaalille on tunnusomaista, että punalieju sisältää geeli-mäistä alumiinihydroksidia, joka on muodostunut punalietteen sisältämien alkalien ainakin osittaisen neutraloinnin vaikutuksesta.

Yllättävästi on täten ilmennyt, että punaliejuun pe-30 rustuva täyteaine tiepäällysteitä varten voidaan valmistaa huomattavasti paremmin ja taloudellisemmin, jos punaliejun sisältämät alkalit neutraloidaan kokonaan tai osaksi muodostamalla geelimäistä alumiinihydroksidia ja saatu reaktiotuote kuivataan ja jauhetaan. Jos punaliejun sisäl-35 tämät natriumalumiinisilikaatteina olevat alkalit neutra- 2 70955 loidaan , muodostuu alumiinihydroksidin lisäksi samanaikaisesti geelimäistä piidioksidia. Tavalla, jota ei etukäteen ole voitu ennustaa, on alumiinihydroksidigeeliä sisältävä täyteaine erittäin sopiva tiepäällysteisiin. Lopputuote on 5 pölytön. Valmistustapa on yksinkertainen ja halpa.

Bayer-uutossa jätetuotteena muodostuva punalieju (bauksiittijäännös) sisältää pesumenetelmästä riippuen 1,5 paino-%:iin asti alkalia (laskettuna NaOH:na) vesiliukoisena natriumaluminaattina ja 3-13 paino-% alkaleja veteen 10 liukenemattomana natriumalumiinisilikaattina (Na2O.Al2C>3.2SiC>2) . Neutraloinnissa hajoaa natriumalumiini-silikaatti muodostaen geelimäistä Siesta, geelimäistä Al(OH)2:a ja vastaavaa natriumsuolaa.

Neutralointiaineena käytetään tätä varten edullises-15 ti happamia alumiinisuoloja, erikoisesti alumiinikloridia. Tämän suolan käyttö on geelimäisen alumiinihydroksidin li-sämuodostuksen vuoksi erikoisen edullista. Alumiiniklori-din asemesta voidaan luonnollisesti käyttää myös muita alumiinisuoloja, esimerkiksi alumiinisulfaattia.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän seuraava etu perustuu siihen, että neutralointiin voidaan käyttää myös happoja, esimerkiksi halpoja jätehappoja, erikoisesti suolahappoa tai rikkihappoa. Neutraloinnissa voidaan käyttää myös happaman alumiinisuolan ja epäorgaanisen hapon seosta.

25 Punaliejua käytetään uudessa menetelmässä tarkoituk senmukaisesti suodatuskosteana, jäännösvesipitoisuuden ollessa siten noin 35-50 paino-%. Tässä tilassa on punalieju tiiviydeltään tahnamainen. Neutralointiaineena käytetty alumiinisuola lisätään punaliejuun tarkoituksenmukaisesti 30 liuotettuna. Hiertämisvaikutuksen lakattua jähmettyy puna-lieju geeliksi. Geelin kuivauksen jälkeen, esimerkiksi kiertorumpukuivaajassa 1P0°C yläpuolella olevissa lämpötiloissa saadaan palamaista tuotetta, joka jäähdyttämisen jälkeen jauhetaan edullisesti pienempään kuin 1 mm:n osas-35 kokoon. Jauhettu tuote ei ole hygroskooppista, sen valu-miskyky on hyvä ja sen sitoutumiskyky bitumiin tai asfalttiin on hyvä. Lisäämällä korkeampia hiilivetyjä, esimer- li 3 70955 kiksi dieselöljyä ennen kuivan materiaalin jauhatusta, voidaan täyteaineen sitoutumiskykyä parantaa edelleen. Neutra-lointiaineen suurinta määrää rajoittaa vain punalietteen alkalipitoisuus. Se säädetään tarkoituksenmukaisesti kul-5 loinkin halutun geelipitoisuuden mukaan.

Tässä yhteydessä on edelleen osoittautunut yllättäväksi se, että punaliejuun perustuva esiteltävä materiaali lisättäessä routimista estävää ainetta, erikoisesti natrium-kloridia, antaa erinomaisen routimista estävän lisäaineen 10 tierakennukseen. Tällöin on oleellista, että punaliejun sisältämät alkalit neutraloidaan vasta routumista estävien aineiden lisäämisen jälkeen. Tavalla, jota ei etukäteen voitu ennustaa, hidastaa nimittäin alumiinihydroksidigeeli routimista estävässä täyteaineessa veden pääsyä routimista 15 estävään aineeseen ja siten sen ennenaikaista liukenemista niin, että kalliiden hydrofobiointiaineiden lisäystä ei tarvita. Mahdollisuus routimista estävän aineen käyttämiseen käytännössä tierakennuksessa paranee siten oleellisesti.

20 Alumiinikloridin käyttö neutralointiaineena on geeli- mäisen alumiinihydroksidin ja natriumkloridin samanaikaisen muodostumisen vuoksi erikoisen edullista, koska kloridi routimista estävänä lisäaineena on jo valmiina punalie-jussa. Lisäksi tällöin kasvaa geeliosuus. Lisättäessä kiin-25 teää natriumkloridia, nesteytyy punalieju, niin että hapan alumiinisuola voidaan sekoittaa helposti liukoisessa tai kiinteässä muodossa punalietesuspensioon, joka hiertämis-vaikutuksen lakattua jähmettyy geeliksi.

Lisättävän kiinteän natriumkloridin määrä on noin 30 2-3 -kertainen punalietteen määrästä laskettuna punaliet teen kuivajäännöksestä. Neutralointiaineen yläraja määräytyy punalietteen aikaiipitoisuuden mukaan. Se säädetään tarkoituksenmukaisesti kulloinkin halutun geelitiiviyden mukaan.

35 Keksintöä esitellään edelleen seuraavien esimerkkien avulla.

4 70955

Esimerkki 1 Lähtöaine on suodatuskostea punalieju, jonka vesipitoisuus on 46,3 % ja Na20-kokonaisosuus 6,1 % (kuivapainosta laskettuna). Tällöin 1,1 % Na20-materiaalista on liukoi-5 sena natriumaluminaattina ja 4,9 % Na20-materiaalista liukenemattomana natriumalumiinisilikaattina.

2 000 kg edellä mainittua punalietettä sekoitettiin voimakkaasti, jolloin muodostui nestemäinen suspensio. Tähän suspensioon lisättiin 45 kg A1C12 20 %:isena liuoksena. 1C Viiden minuutin kosketusajan jälkeen muodostui tahna, joka kuivattiin rumpukuivaajassa 145°C lämpötilassa ilman, että tapahtui paakkuuntumista. Kuivattuun tuotteeseen sekoitettiin sitten 5 % dieselöljyä ja tuote jauhettiin pienempään kuin 1 mm:n osaskokoon. Dieselöljylisäys ei vaikuttanut 15 kuivan materiaalin hyviin jauhatusominaisuuksiin. Saatiin pölyämätön, tuote jonka täyteaineominaisuudet olivat erittäin hyvät.

Esimerkki 2 1 000 kg:aan esimerkin 1 mukaista punalietettä koh-20 distettiin pakkosekoittimessa erittäin suuret hiertämis-voimat, jolloin muodostui juokseva suspensio. Suspensioon sekoitettiin 45 kg i^SO^ 40 %:isena rikkihappona. Lämpöä kehittäen tapahtui neljän minuutin kuluessa jähmettyminen tahnamaiseksi materiaaliksi. Tahna kuivattiin rumpukuivaa-25 jassa 140°C lämpötilassa, jolloin itse kuivaajassa ei esiintynyt paakkuuntumista. Kuivattu materiaali voitiin lisättäessä 5 % dieselöljyä jauhaa hyvin ilman pölynmuo-dostusta pienempään kuin 1 mm:n osaskokoon. Tuotteen pH-arvo oli 6,0 ja sen täyteaineominaisuudet olivat erinomai-30 set tierakennuksessa käytettäessä.

Esimerkki 3 Lähtöaineena käytettiin punaliejuna, jonka vesipitoisuus oli 42 % ja Na20-pitoisuus 6,1 (kuivapainosta laskettuna). Tästä Na20-pitoisuudesta oli 1,1 % natriumaluminaat-35 tia ja 5 % natriumalumiinisilikaattia.

5 70955 100 kg tätä punalietettä sekoitettiin huolellisesti 100 kg kanssa keittosuolaa; muodostui juokseva suspensio. Tähän suspensioon lisättiin 20 kg alumiinikloridiliuosta (vastaten 4,7 kg AlCl^) . Lämpöä kehittäen muodostui tahna, 5 joka voitiin paakkuuntumatta kuivata rumpukuivaajassa 130°C:ssa. Kuivattu tuote ei ollut hygroskooppista ja jauhettaessa pienempää kuin 1 mm:n osaskokoon olivat sen jau-hatusominaisuudet hyvät. Jos kuivaan materiaaliin lisättiin ennen jauhatusta 5 % dieselöljyä, pieneni pölynmuodostus 10 ilman jauhtausominaisuuksien heikentymistä.

Tätä materiaalia voidaan käyttää routimista estävänä lisäaineena.

Esimerkki 4 100 kg esimerkin 3 mukaista punaliejua sekoitettiin 15 100 kg kanssa keittosuolaa, jolloin muodostui nestemäinen seos. Suspensioon sekoitettiin 10 kg 36 %:ista suolahappoa. Lämpöä kehittyen tapahtui jähmettyminen tahnamaiseksi massaksi. Reaktiotuote kuivattiin rumpukuivaajassa 140°C lämpötilassa ja lisäten 6 % kevyttä polttoöljyä jauhettiin 20 pienempään kuin 1 mm:n osaskokoon. Kuivattu tuote voitiin sekoitettuna kevyen polttoöljyn kanssa jauhaa erittäin hyvin pölynmuodostuksen ollessa vähäistä.

Lopuksi mainittakoon vielä, että esimerkkien mukaan valmistetun lisäaineen määrän bitumipitoisessa tiepäällys-25 teessä täytyisi olla noin 4-5 %. Se voidaan sovittaa pintavedelle halutun jäätymispisteen alenemisen mukaan.

Claims (20)

70955

1. Punallejuun perustuva materiaali tiepäällyste-rakenteita varten, tunnettu siitä, että punalieju 5 sisältää geelimäistä alumiinihydroksidia, joka on muodostunut punalietteen sisältämien alkalien ainakin osittaisen neutraloinnin vaikutuksesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että punalieju sisältää lisäksi 10 geelimäistä piidioksidia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että punalieju sisältää geelimäistä alumiinihydroksidia, joka on muodostunut neutraloitaessa punaliejun natriumaluminaattina sisältämät liuenneet 15 alkalit.

4. Patenttivaatimusten 2 ja 3 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että punalieju sisältää geelimäisiä hydroksideja, jotka ovat muodostuneet neutraloitaessa puna-liejussa natriumaluminaattina olevat liuenneet alkalit ja 20 natriumalumiinisilikaattina olevat liukenemattomat alkalit.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että punalieju sisältää lisäksi routimista estävää ainetta, erikoisesti natriumkloridia.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen materiaali, 25 tunnettu siitä, että sen osaskoko on pienempi kuin 1 mm.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että osasiin on lisätty korkeampia hiilivetyjä.

8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että osasiin on lisätty dieselöljyä .

9. Menetelmä patenttivaatimusten 1-4 ja 6-8 mukaisen materiaalin valmistamiseksi, tunnettu siitä, 35 että a) punaliejuun lisätään sekoittaen ainetta punaliejun sisältämien alkalien neutraloimiseksi, 7 70955 b) neutraloinnissa muodostunut geeli kuivataan ja jauhetaan sitten.

10. Menetelmä patenttivaatimuksen 5 mukaisen materiaalin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että 5 a) punallejuun sekoitetaan routimista estävää ainetta, erikoisesti natriumkloridia, b) tähän seokseen lisätään sekoittaen ainetta puna-lietteen sisältämien alkalien neutraloimiseksi, c) neutraloinnissa muodostunut geeli kuivataan ja 10 sitten jauhetaan.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että punallejuun natriumalu-minaattina liuenneet alkalit neutraloidaan.

12. Patenttivaatimusten 9-11 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että punaliejun natriumalumiinisi- likaattina sisältämät alkalit neutraloidaan.

13. Patenttivaatimusten 9-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan hap-pamalla alumiinisuolalla, erikoisesti alumiinikloridilla 20 ja/tai alumiinisulfaatilla.

14. Patenttivaatimusten 9-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan epäorgaanisella hapolla, erikoisesti suolahapolla tai rikkihapolla .

15. Patenttivaatimusten 13 ja 14 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan happaman alumiinisuolan ja epäorgaanisen hapon seoksella.

16. Patenttivaatimusten 9-15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että punaliejuna käytetään materi- 30 aalia, jonka jäännöskosteuspitoisuus on noin 35-50 paino-%.

17. Patenttivaatimusten 9-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivattuun materiaaliin lisätään ennen jauhatusta korkeampaa hiilivetyä. 8 70955

18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivattuun materiaaliin lisätään ennen jauhatusta dieselöljyä.

19. Patenttivaatimusten 1-4 ja 6-8 mukaisen materiaa-5 Iin käyttö täyteaineena.

20. Patenttivaatimusten 1-8 mukaisen materiaalin käyttö routimista estävänä täyteaineena. 70955