WO2004106257A1 - Verfahren zum herstellen eines porösen granulats - Google Patents

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Norbert Kranzinger
Klaus Dambauer
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Norbert Kranzinger
Klaus Dambauer
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    • C04B2111/00405—Materials with a gradually increasing or decreasing concentration of ingredients or property from one layer to another

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a porous granulate from sand bound with a hydraulic binder, wherein a slurry of sand, the hydraulic binder and water is foamed with the addition of a foaming agent and broken to broken grains after at least partial curing of the binder becomes.
  • a slurry is formed from the sands, the hydraulic binder and water, which foamed before curing and after at least one partial curing of the binder is broken.
  • the broken grain obtained in this way is porous, but its compressive strength, in particular, cannot meet higher requirements. It also absorbs water in its open pores, which considerably limits its possible uses.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for producing a porous granulate of the type described, with the help of which, on the one hand, the compressive strength of the granulate can be controlled in accordance with the respective requirements and, on the other hand, the water absorption capacity can be significantly restricted without being high Porosity of the granules.
  • the invention solves this problem in that the broken grain is moistened with water and then at least once coated with a hydraulic binder, optionally mixed with sand, and sprayed with water before the hydraulic binder sets.
  • the non-porous shell of the granulate can be built up in layers by spraying water onto the respectively applied layer in order to allow the attachment of a further layer of sand and binder or only binder.
  • the amount of water required to adhere a coating layer is not sufficient to fully set the hydraulic binder. Therefore, after coating the broken grain with a sand-binder mixture or with binder, additional water must be added to the coated granulate to set the hydraulic binder.
  • the layer-by-layer application of the sheathing of the broken grain does not impair the adhesion between the individual layers, because the layers are applied to one another before the hydraulic binder sets, so that granules can be produced from sand and hydraulic binder which have a high pore content and has a comparatively high pressure and abrasion resistance and hardly absorbs water after the case has set.
  • the compressive strength of the granules can be adapted to the respective requirements by the number of coating layers to be applied one above the other.
  • Particularly advantageous conditions arise in this connection if the fraction of the hydraulic binder increases from cover layer to cover layer with a multiple covering of the broken grain, so that an increasingly increasingly solid shell results for the granulate, which in the outermost layer can consist exclusively of binder.
  • the screened broken grain to be treated which is obtained by breaking a set layer from a foamed mixture of sand and hydraulic binder, is fed from a storage container 1 via a discharge conveyor 2 to a granulating tube 3, in which the broken grain is sprayed with water becomes.
  • the granulating pipe 3 is equipped with a nozzle line 4 which is fed with water via a supply line 5.
  • the broken grain moistened to a predetermined extent in the granulating tube 3 is discharged from the granulating tube 3 into a storage container 6 and then metered into a further granulating tube 8 via a discharge conveyor 7, specifically together with one Mixture of sand and a hydraulic binder, which is metered from a storage container 9, so that during the passage of the broken grain through the granulating tube 8, the broken grain is enclosed with a coating of sand and hydraulic binder.
  • the thickness of this cladding layer depends on the water content of the broken grain, because the adhesion of the granular or powdery mixture of sand and hydraulic binder depends on the wetting or moistening of the particles of the sand-binder mixture which are applied to the surface of the broken grain.
  • the broken grain enclosed with a covering layer is then placed in a subsequent granulating tube 10.
  • the coating layer of sand and binder is moistened.
  • a nozzle line 12 connected to a water line 11 is provided within the granulating tube 10, with the aid of which a water spray is generated, which ensures the necessary moistening of the shell layer of the broken grain.
  • the granules moistened within the granulating tube 10 reach a conveyor 13, with the aid of which the coated granules are conveyed away for further treatment.
  • This further treatment can consist of an intermediate storage for curing the binder of the coating layer.
  • the one-time encapsulation of the granules with a coating layer cannot meet higher requirements for the compressive strength of the granules.
  • the coated, moistened granules are subjected to a further coating with a sand-binder mixture.
  • the adhering sand binder layer is then additionally moistened from the outside.
  • This additional moistening ensures that the granulate particles have a sufficient water content so that either a further coating layer can be applied or the hydraulic binder can set completely.
  • These devices for repeatedly enveloping the granulate with a covering layer correspond to the granulating tubes 8, 10 shown in the drawing. After the outermost covering layer has been applied, sand from a storage container 14 can be added to the granulate in the region of the granulating tube 10 are supplied, which bears against the moistened granulate particles and forms a separating layer which prevents the individual granulate particles from binding together during the subsequent setting of the hydraulic binder.
  • the granulating tubes 3, 8, 10 are rotatably mounted on rollers 15 about their axis.
  • the granulating pipes can be provided with a helically wound, drivable scraper, which is arranged at a radial distance from the pipe casing and provides a wear layer on the pipe casing, formed by the granulate itself, along which the coated broken grain rolls to form the granulate.
  • the dwell time of the broken grain in the granulating pipes 3, 8, 10 depends on the speed of rotation of the respective granulating pipe and its inclination in the conveying direction and can therefore also be set using these parameters.
  • While frequency-controlled electric drives are advantageously used to control the speed of the pelletizing tubes 3, 10, 12, the inclination of the pelletizing tubes can be adjusted via a swivel drive 16.
  • the storage racks 17 for the pelletizing tubes 3, 10, 12 are rotatably mounted on a foundation 19 about a pivot axis 18, between which and the storage rack 17 the pivot drive 16, which consists for example of a pivot cylinder, engages.
  • cement is the most suitable hydraulic binder.
  • natural, hydraulic lime can also be used.
  • Additives, for example to increase the cement strength or hydrophobizing agents, can of course be added to the binder or the binder-sand mixture.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats aus mit einem hydraulischen Bindemittel gebundenen Sand beschrieben, wobei eine Schlämme aus Sand, dem hydraulischen Bindemittel und Wasser unter Zugabe eines Schäumungsmittels aufgeschäumt und nach einer zumindest teilweisen Aushärtung des Bindemittels zu Bruchkorn gebrochen wird. Um eine vorgegebene Druckfestigkeit zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß das Bruchkorn mit Wasser befeuchtet und anschließend wenigstens einmal mit einem gegebenenfalls mit Sand vermischten, hydraulischen Bindemittel umhüllt und mit Wasser besprüht wird, bevor das hydraulische Bindemittel abbindet.

Description

Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats aus mit einem hydraulischen Bindemittel gebundenen Sand, wobei eine Schlämme aus Sand, dem hydraulischen Bindemittel und Wasser unter Zugabe eines Schäumungsmittels aufgeschäumt und nach einer zumindest teilweisen Aushärtung des Bindemittels zu Bruchkorn gebrochen wird.
Stand der Technik
[0002] Bei der Herstellung von Dämm- und Zuschlagstoffen für die Bauindustrie aus mit hydraulischen Bindemitteln gebundenen Sanden, beispielsweise Quarz- oder Kalksanden, wird aus den Sanden, dem hydraulischen Bindemittel und Wasser eine Schlämme gebildet, die vor dem Aushärten aufgeschäumt und nach einer zumindest teilweisen Aushärtung des Bindemittels gebrochen wird. Das auf diese Art erhaltene Bruchkorn ist zwar porös, doch kann insbesondere seine Druckfestigkeit höheren Anforderungen nicht genügen. Außerdem nimmt es in seinen nach außen offenen Poren Wasser auf, was seine Einsatzmöglichkeiten erheblich einschränkt.
Darstellung der Erfindung
[0003] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats der eingangs geschilderten Art anzugeben, mit dessen Hilfe einerseits die Druckfestigkeit des Granulats entsprechend den jeweiligen Voraussetzungen gesteuert und anderseits die Wasseraufnahmefähigkeit wesentlich eingeschränkt werden kann, ohne auf eine hohe Porosität des Granulats verzichten zu müssen. [0004] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Bruchkorn mit Wasser befeuchtet und anschließend wenigstens einmal mit einem gegebenenfalls mit Sand vermischten, hydraulischen Bindemittel umhüllt und mit Wasser besprüht wird, bevor das hydraulische Bindemittel abbindet.
[0005] Da das Bruchkorn zufolge dieser Maßnahmen mit einer nicht porösen Hüllschicht aus mit einem hydraulischen Bindemittel gebundenen Sand bzw. ausschließlich aus Bindemittel umschlossen wird, wird durch diese Hülle die Wasseraufnahmefähigkeit des Granulats weitgehend eingeschränkt und die Druckfestigkeit erhöht. Die Wassermenge, mit der das Bruchkorn vor dem Einhüllen mit einem gegebenenfalls mit Sand vermischten, hydraulischen Bindemittel befeuchtet wird, bestimmt die Dicke der am Bruchkorn haften bleibenden Hüllschicht, deren Dicke daher auch über die auf das Bruchkorn aufgesprühte Wassermenge vorgegeben werden kann. Je nach den gestellten Anforderungen kann die nichtporöse Hülle des Granulats schichtenartig aufgebaut werden, indem auf die jeweils aufgebrachte Schicht Wasser aufgesprüht wird, um das Anhaften einer weiteren Schicht aus Sand und Bindemittel bzw. nur aus Bindemittel zu ermöglichen. Die zum Anhaften einer Hüllschicht benötigte Wassermenge reicht aber nicht zum vollständigen Abbinden des hydraulischen Bindemittels aus. Es muß daher nach dem Umhüllen des Bruchkorns mit einer Sand-Bindemittel-Mischung bzw. mit Bindemittel dem beschichteten Granulat zusätzlich Wasser zum Abbinden des hydraulischen Bindemittels zugeführt werden. Das schichtweise Aufbringen der Umhüllung des Bruchkorns bringt keine Beeinträchtigung der Haftung zwischen den einzelnen Schichten mit sich, weil die Schichten aufeinander aufgebracht werden, bevor das hydraulische Bindemittel abbindet, so daß sich ein Granulat aus Sand und hydraulischem Bindemittel herstellen läßt, das einen hohen Porenanteil und eine vergleichsweise große Druck- und Abriebfestigkeit aufweist sowie nach dem Abbinden der Hülle kaum Wasser aufnimmt.
[0006] Wie bereits ausgeführt wurde, kann durch die Anzahl der übereinander aufzubringenden Hüllschichten die Druckfestigkeit des Granulats an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn bei einem mehrmaligen Umhüllen des Bruchkorns der Anteil des hydraulischen Bindemittels von Hüllschicht zu Hüllschicht zunimmt, so daß sich für das Granulat ein nach außen zunehmend fester werdender Mantel ergibt, der in der äußersten Schicht ausschließlich aus Bindemittel bestehen kann.
[0007] Die Zuführung von Wasser zur äußersten Hüllschicht vor dem Abbinden des hydraulischen Bindemittels birgt die Gefahr in sich, daß aneinanderlie- gende Granulatteilchen an den Berührungsstellen über das hydraulische Bindemittel verbunden werden. Um dieser Gefahr vorzubeugen, kann das Bruchkorn nach dem Befeuchten der letzten Hüllschicht vor dem Aushärten des hydraulischen Bindemittels mit Sand umhüllt werden, der zwischen den Granulatteilchen eine Trennschicht bildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0008] Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert, und zwar wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines porösen Granulats in einem vereinfachten Blockschaltbild gezeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
[0009] Das zu behandelnde, gesiebte Bruchkorn, das durch ein Brechen einer abgebundenen Schicht aus einer aufgeschäumten Mischung aus Sand und hydraulischem Bindemittel gewonnen wird, wird aus einem Vorratsbehälter 1 über einen Austragsförderer 2 einem Granulierrohr 3 zugeführt, in der das Bruchkorn mit Wasser besprüht wird. Zu diesem Zweck ist das Granulierrohr 3 mit einer Düsenleitung 4 ausgerüstet, die über eine Versorgungsleitung 5 mit Wasser gespeist wird. Das im Granulierrohr 3 in einem vorgegebenen Ausmaß durchfeuchtete Bruchkorn wird aus dem Granulierrohr 3 in einen Vorlagebehälter 6 ausgetragen und anschließend über einen Austragsförderer 7 dosiert einem weiteren Granulierrohr 8 aufgegeben, und zwar zusammen mit einer Mischung aus Sand und einem hydraulischen Bindemittel, das aus einem Vorratsbehälter 9 dosiert zugeführt wird, so daß während des Durchlaufes des Bruchkorns durch das Granulierrohr 8 das Bruchkorn mit einer Hüllschicht aus Sand und hydraulischem Bindemittel umschlossen wird. Die Dicke dieser Hüllschicht hängt vom Wassergehalt des Bruchkornes ab, weil ja die Haftung der körnigen bzw. pulverförmigen Mischung aus Sand und hydraulischem Bindemittel von der Durch- bzw. Anfeuchtung der sich an die Oberfläche des Bruchkornes anlegenden Teilchen der Sand-Bindemittelmischung abhängt.
[0010] Das mit einer Hüllschicht umschlossene Bruchkorn wird anschließend einem nachfolgenden Granulierrohr 10 aufgegeben. Während des Durchlaufes durch das Granulierrohr 10 wird die Hüllschicht aus Sand und Bindemittel befeuchtet. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Granulierrohres 10 eine an eine Wasserleitung 11 angeschlossene Düsenleitung 12 vorgesehen, mit deren Hilfe ein Wassersprühnebel erzeugt wird, der für die notwendige Befeuchtung der Hüllschicht des Bruchkornes sorgt.
[0011] Das innerhalb des Granulierrohres 10 befeuchtete Granulat gelangt auf einen Förderer 13, mit dessen Hilfe das umhüllte Granulat zur Weiterbehandlung weggefördert wird. Diese Weiterbehandlung kann in einer Zwischenlagerung zur Aushärtung des Bindemittels der Hüllschicht bestehen. Im allgemeinen wird jedoch das einmalige Umschließen des Granulats mit einer Hüllschicht nicht höheren Anforderungen an die Druckfestigkeit des Granulats genügen können. Aus diesem Grunde wird das umhüllte, befeuchtete Granulat einer weiteren Umhüllung mit einer Sand-Bindemittelmischung unterworfen. Die anhaftende Sand-Bindemittelschicht wird dann zusätzlich von außen befeuchtet. Durch diese zusätzliche Befeuchtung wird ein ausreichender Wassergehalt der Granulatteilchen sichergestellt, damit entweder eine weitere Hüllschicht aufgebracht oder das hydraulische Bindemittel vollständig abbinden kann. Diese Einrichtungen zum wiederholten Umhüllen des Granulats mit einer Hüllschicht entsprechen dem in der Zeichnung dargestellten Granulierrohren 8, 10. Nach dem Auftragen der äußersten Hüllschicht kann im Bereich des Granulierrohres 10 dem Granulat zusätzlich Sand aus einem Vorratsbehälter 14 zugeführt werden, der sich an die befeuchteten Granulatteilchen anlegt und eine Trennschicht bildet, die ein Zusammenbinden der einzelnen Granulatteilchen während des anschließenden Abbindens des hydraulischen Bindemittels verhindert.
[0012] Wie in der Zeichnung angedeutet ist, sind die Granulierrohre 3, 8, 10 auf Rollen 15 um ihre Achse drehbar gelagert. Die Granulierrohre können mit einem schraubenförmig gewundenen, antreibbaren Abstreifer versehen werden, der mit radialem Abstand vom Rohrmantel angeordnet ist und für eine am Rohrmantel anliegende, durch das herzustellende Granulat selbst gebildete Verschleißschicht sorgt, entlang der das umhüllte Bruchkorn zur Granulatbildung abrollt. Die Verweilzeit des Bruchkornes in den Granulierrohren 3, 8, 10 hängt von der Umlaufgeschwindigkeit des jeweiligen Granulierrohres sowie dessen Neigung in Förderrichtung ab und kann daher auch über diese Parameter eingestellt werden. Während zur Drehzahlsteuerung der Granulierrohre 3, 10, 12 vorteilhaft frequenzgesteuerte elektrische Antriebe eingesetzt werden, kann die Neigung der Granulierrohre über einen Schwenkantrieb 16 eingestellt werden. Die Lagergestelle 17 für die Granulierrohre 3, 10, 12 sind hiefür um eine Schwenkachse 18 drehbar auf einem Fundament 19 gelagert, zwischen dem und dem Lagergestell 17 der Schwenkantrieb 16 angreift, der beispielsweise aus einem Schwenkzylinder besteht.
[0013] Besonders vorteilhafte Herstellungsverhältnisse ergeben sich, wenn der Bindemittelanteil von Hüllschicht zu Hüllschicht steigt, wobei unter Umständen die letzte Hüllschicht ausschließlich aus dem Bindemittel bestehen kann. Als hydraulisches Bindemittel kommt vor allem Zement in Frage. Es kann aber auch natürlicher, hydraulischer Kalk eingesetzt werden. Dem Bindemittel bzw. dem Bindemittel-Sandgemisch können selbstverständlich Zusatzstoffe beispielsweise zur Erhöhung der Zementfestigkeit oder hydrophobierender Mittel beigegeben werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zum Herstellen eines porösen Granulats aus mit einem hydraulischen Bindemittel gebundenen Sand, wobei eine Schlämme aus Sand, dem hydraulischen Bindemittel und Wasser unter Zugabe eines Schäumungs- mittels aufgeschäumt und nach einer zumindest teilweisen Aushärtung des Bindemittels zu Bruchkorn gebrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchkorn mit Wasser befeuchtet und anschließend wenigstens einmal mit einem gegebenenfalls mit Sand vermischten, hydraulischen Bindemittel umhüllt und mit Wasser besprüht wird, bevor das hydraulische Bindemittel abbindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zwei- oder mehrmaligen Umhüllen des Bruchkorns der Anteil des hydraulischen Bindemittels von Hüllschicht zu Hüllschicht zunimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchkorn nach dem Befeuchten der letzten Hüllschicht vor dem Aushärten des hydraulischen Bindemittels mit Sand umhüllt wird.
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