SE453078B - Forfarande for forbettring av cementbruks och betongs egenskaper - Google Patents

Description

10 453 078 fluor och kisel, men även mindre mängder fosfor, järn, nickel och krom utfälles.

Denna fällning avskiljs därefter från den vattenhaltiga slurryn genom exempelvis centrifugering. Det så erhållna slammet kan deponeras, men på grund av slam- konsistens i regel först efter inblandning av torrt bär-material och i regel till betydande kostnader. i ,_ När moderlut och gastvättvätskor erhållna vid produktion av aluminíumfluorid från aluminiumhydroxid och hexafluorokiselsyra blandas och neutraliseras med kalciumhydroxid till pH 8-10, företrädesvis 8-9, utfiílls föroreningarna, huvudsak- ligen aluminium, fluor och kisel, som efter avskiljning, företrädesvis genom cent- rifugering, utvinnes som slam, varefter filtratet ledes till en recipient. Efter lämplig torkning av slammet vid ca 110°C, exempelvis i spraytork, flashtork eller roterande trumma, erhålls ett mycket finkornigt stoft som innehåller 8-1296 aluminium, 23-2896 fluor, 22-3096 kalcium, 6-1596 kiseldioxid och bundet vatten motsvarande ca 20% glödgningsförlust.

Stoftets kornstorlek ligger till minst 90% mellan 1 och 45/um och har en specifik yta av ca 2100 m2/kg enligt BLAINE.

Hittills offentliggjorda förfaranden för upparbetning av moderlut och gastvätt- vätskor har inte kommit till industriell användning.

SE-B-366 723 avser ett förfarande för att utvinna fluor och aluminium ur ut- spädda, vattenhaltiga lösningar, företrädevis moderlut erhållen vid kristallisation av aluminiumfluorid, varvid moderluten behandlas med ammoniak eller ammo- niumkarbonat för att ge en chiolit-analog ammoniumförening, (NH4)5Al3F14.

SE-B-7502835-7 avser tillverkning av ett koncentrerat syntetiskt flussmedel baserat på kalciumklorid, vari återstående fluorkvantiteter från avfallslösningar efter aluminiumíluoridtillverkníng utfälles med användning av en kalciumföre- ning.

SE-A-8100218-0 visar ett förfarande för utvinning av användbara produkter från inledningsvis beskrivna avfallsprodukter, varvid det förorenade kiselsyra- avfallet löses i en stark basisk hydroxid. Den härvid erhållna första lösningen 3,53 078 blandas dels med en andra lösning, erhållen genom upplösning av aluminíumhydr- oxid med en stark basisk hydroxid, dels med avfallsmoderlut och gastvättvätska från aluminiumfluoridframställningen i sådana proportioner att blandningens pH-värde kommer att ligga mellan 10 och 14, varvid kiselinnehållet i de tillförda avfallsprodukterna utfälles som ett silikoaluminat, vilket avskiljes för eventuell vidare behandling eller direkt användning, varefter fluor från avfallsprodukterna utvinnes ur filtratet genom tillsats av en aluminiuzmförening i en mängd. tillräck- lig för att utfälla allt fluorinnehåll som fluoraluminat. Detta avskiljes genom filtrering för vidare användning, varefter det slutgiltiga filtratet leds till en recípient.

Enligt SE-A-8200045-6 tillsätts ett alkalimetallsalt till en blandning av moderlut och gastvättvätska, varefter en alkalimetallbas tillsätts för justering av pH. till 2,0-5,0 under upprätthållande av temperaturen i blandningen av över 50°C. Det därvid utfällda alkalimetallfluoroaluminatet avskíljes genom filtrering och ett slutfiltrat erhålles innehållande kiselsyra och mindre mängder aluminium och fluor.

Vid sidan av dessa mera invecklade och dyrbara förfaranden kvarstår önskemålet att finna en användning för moderlutar och gastvättvätskor som erhålls som avfall vid produktion av aluminiumfluorid.

Det är känt att extremt finkornigt kiselstoft, en restprodukt från tillverkning av metalliskt kisel eller legeringsämnet kiseljärn, har fått en användning som s k puzzolan vid tillverkning av betong (Sellevold E. et al: Condensed silica fume in concrete. Institutt for Bygningsmateriallaere, NTH, Trondheim 1982 respek- tive Bache, H: Densified cement/ultrafine particle-based materials. Proc. 2:nd Int. Conf. on Superplasticizers in concrete. Ottawa June 10-12, 1981). Detta kiselstoft består av kulformade partiklar med en kornstorlek mellan 0,01-1 /um (ca 70% <0,1/um), dvs ca 100 gånger mindre än cementpartiklar, och en specifik yta av 20.000 mZ/kg.

En puzzolan reagerar kemiskt med kalkhydrat till kalciumsilikathydrater, liknan- de dem som bildas vid cementhydratisering, och som ger en tätare cementgel, dvs den hållfasthetsbildande komponenten i betong. 453 078 Kiselstoftets puzzolaneffekt tillskrivs dels fínkornigheten, dels partiklarnas kul- form och dels den extremt stora specifika ytan (Sellevold, E: Silika i betong.

Virkemâte som pozzolan och filler. BALLASTDAGER, Luleå 13-15 september 1982).

Beskri ' avfó ' ande f' ' -Föreliggande uppfinning avser användning av slam, otorkat eller torkat, som erhålles genom neutralisering av moderlut och/eller gastvättvätskor från alumi- niumfluoridprocessen med en alkali, företrädesvis kalciumhydroxid, till ett pH större än 7, företrädesvis 8-9, som puzzolan i betong eller cementbruk, i synner- het vid varmt klimat. Avfallsslammet, framöver räknat som torr produkt och kallat ACA, förbättrar flera betongegenskaper vid tillsats till cementbruk eller betong i kvantiteter av upp till 10% av den föreskrivna cementmängden, företrä- desvis 1-596, varvid samtidigt cementmängdeni cementbruk och betong kan minskas med motsvarande viktmängd.

På toppen av horisontella betongytor bildas det normalt ett tunt vattenskikt motsvarande nagra procent av totala betongvolymen. Detta beror pa att betong- en sätter sig och skiljer ut en del vatten som pressas upp till ytan. Ofta transpor- teras de finaste partiklarna med detta vatten och det bildas ett slamskikt med högt cementinnehåll. Om betongen är för blöt uppstår dessutom en separation, ballasten sjunker ned och det uppstår en ojämn partikelfördelning. Vid tillsats av ACA motsvarande endast 2-596 av cementvikten i cementbruk eller betong reduceras separationen mycket kraftigt.

Tillstyvnande kallas skedet då betongen efter gjutningen gradvis övergår från en arbetbar till en icke arbetbar massa. En tillsats av ACA motsvarande 1-396 av cementvikten fördröjer tillstyvnandet med upp till 20096 av normal tid. En sådan retardation eftersträvas ofta vid betongarbeten i länder med varmt klimat.

Vid tillsats av ACA motsvarande 1-596 av cementvikten kan cementbrukets eller betongens täthet och hâllfasthet ökas, även om cementtillsatsen reduceras med samma viktmängd.

FV 5453 078 ACAzs. puzzolaneffekt är markant och inga negativa effekter har kunnat påvisas i betong genom tillsatser.

Exem 1 Cementbruk med hâllfasthetsklass K30 tillverkades med svensk standardcement (Slite Std) och ballast med max 8 mm kornstorlek som referens. Parallellt tillver- kades cementbruk med den avvikelsen att 1,5, 2,5, 3,5 resp 5,096 av cementvíkt- mängden ersattes med torkat avfallsslam ACA (beteckning ACA 1,5, ACA 2,5, ACA 3,5 resp ACA 5). Provningarna utfördes enligt svensk standard vid 20°C och med följande resultat.

Avfallsslammet enligt detta och följande försök innehöll 13% SiO2, 26% F, 1096 Al och 2496 Ca.

Vattenseparation (SS 137112) redovisas i figur 1. Dä 2,596 av cementmängden ersatts med motsvarande mängd ACA minskade vattenseparationen till ca 1096 av normal separation, då ACA-mängden ökades till 5% uteblev separationen praktiskt taget helt.

Vid kontroll av tillstyvnandet (SS 137114), dvs skedet då betongen efter gjutning- en gradvis övergår från en arbetbar till icke arbetbar massa, erhölls en retarde- tion, dvs fördröjning av tillstyvnandet, med ca 20096 av referensprovets tidför- lopp och tämligen oberoende av tillsatsmängderna av 1,5-3,5% ACA (figur 2).

Tryckhállfastheten enligt SS 137210 var de första 2 dygnen nagot sämre för pro- verna innehållande 1,5-3,5% ACA än för referensprovet, men från 7:e dygnet och därefter cirka 10% högre än för referensprovet (figur 3).

Exemæl 2 Cementbruk av samma typ som vid exempel 1 tillverkades utan och med ACA- -avfall, dock endast med 2,596 ACA och den avvikelsen att försöken utfördes vid en lufttemperatur av 35°C istället för 20°C.

Tillstyvnadsförloppet sker vid 35°C betydligt snabbare än vid 20°C, men även 453 078 vid dessa försök erhölls en fördröjning med upp till ca 20096 av referensprovets tídförlopp (figur 4). Även tryckhâllfastheten ökade betydligt snabbare vid den högre temperaturen för både referens- och AGA-proverna. Från 3:e dygnet efter gjutning visade AGA-proverna 1096 högre tryckhâllfasthet än referensproverna (figur 5).

Claims (5)

10 15 20 25 453 078 PATBNTKRAV

1. Förfarande för förbättring av oementbruks och betongs egenskaper, k ä n- n e t e c k n a t av att slamavfall, som erhålls genom neutralisering av moder- lut, och/eller eventuellt gastvättvätskor, från framställning av aluminiumfluorid från aluminíumhydroxid och hexafluorokiselsyra med en alkali, företrädevis kal- cíumhydroxid, till ett pH större än 7, företrädesvis 8-9, tillsätts cementbruk eller betong i viktmängder motsvarande 0,5-1096, företrädesvis 1,0-5,096 av den föreskrivna cementvikten och räknat som torrt material.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä' n n e t e c k n a t av att cementtillsatsen kan reduceras med upp till ungefär samma viktmängd som motsvarar slamavfall- tillsatsen.

3. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att förfarandet utnyttjas speciellt vid lufttemperaturer av 30°C och därutöver.

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slamavfallet inne- häller 6-1596 kiseldioxid, 8-1296 aluminium, 23-2896 fluor, 22-3096 kalcium.

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slamavfallet inne- häller 6-1596 kiseldioxid, 4-696 aluminium, 9-1396 fluor och 10-1596 kalcium och härrör frán moderluten enbart.