DE1091027B

DE1091027B - Verfahren zur Herstellung kristalliner und poriger Schlackensteine aus Schlackenschmelzen von Hochoefen und Huettenbetrieben sowie aus Aschenschmelzen von Kraftwerken

Info

Publication number: DE1091027B
Application number: DEW25643A
Authority: DE
Inventors: Erich Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-16
Filing date: 1959-05-16
Publication date: 1960-10-13

Description

Verfahren zur Herstellung kristalliner und poriger Schlackensteine aus Schlackenschmelzen von Hochöfen und Hüttenbetrieben sowie aus Aschepschmelzen von Kraftwerken Gasreiche juvenile Laven, insbesondere die basischen (basaltischen) haben die besondere Eigenschaft, trotz ihrer starken Porosität im erkalteten festen Zustand weitgehend kristallisiert zu sein; gasarme Laven dagegen neigen sehr zu glasiger Erstarrung in kompakter Form.
Diese Eigenschaften der juvenilen Laven erklären sich dadurch, daB im Moment des Lavaaustritts zur Erdoberfläche beim Ablauf einer vulkanischen Tätigkeit die in der Lava gelösten Gase (vorwiegend Wasser bzw. Wasserdampf) zu entweichen beginnen und damit neben der Blasenbildung eine Aufhebung der starken durch ihre Anwesenheit in der magmatischen Schmelze bedingten Erstarrungserniedrigung eintritt, während die Kristallisation der Schmelze zugleich so lange noch besonders begünstigt wird, wie die Gase sich noch in Lösung befinden. Mit dem Gasaustritt setzt also zugleich Porenbildung, Zunahme der Viskosität und verstärkte Kristallisation ein.
Dieser Vorgang der Erstarrung eines gashaltigen Magmas ist infolge des Verlustes der leichtflüchtigen Magmenanteile nicht mehr umkehrbar, d. h., eine zu Stein erkaltete Lava läBt sich durch erneutes Aufschmelzen nicht wieder in den früheren Zustand zurückbringen.
Poröses Lavagestein dieser Art verfügt infolge seines Hohlgefüges und seiner Kristallinität über sehr hohe Druckfestigkeit und stellt damit ein ideales natürliches Material für die Herstellung zementgebundener Leicht- und Hohlbausteine dar.
Man bezeichnet z. B. die aus einer erkalteten Lava durch künstliches Erhitzen gewonnene Schmelze als »trockene« Schmelze; hingegen die ursprüngliche juvenile Schmelze als »nasse« Schmelze.
Trockene Schmelzen unterliegen wesentlich anderen Erstarrungs- bzw. Kristallisationsbedingungen als nasse Schmelzen.
Bei den Schlackenschmelzen der Hüttenwerke, Hochöfen und Kohlenkraftwerke handelt es sich durchweg um »trockene« Schmelzen, die gasarm sind und infolgedessen dazu neigen, als kompakte schwere Massen zum größten Teil glasig zu erstarren.
Es ist bisher unmöglich, solche trockene Schmelzen in nasse Schmelzen umzuwandeln, bei deren Erstarrung mit der erwünschten Porenbildung und Kristallisation gerechnet werden kann.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe. gestellt, ein Verfahren zu schaffen, um Hochofen- und sonstige Hüttenschlacken sowie auch Aschenschmelzen aus Kohlekraftwerken in nasse Schmelzen umzuwandeln, damit diese Schlackenschmelzen so verändert werden, daß sie zugleich porig und kristallin erstarren, d. h., es wird auf künstliche Weise ein dem natürlichen, blasigen, basaltischen Lavagestein ähnliches Produkt zu erhalten erstrebt.
Nach der Erfindung werden der glutflüssigen Schlacke Zusätze von bestimmten natürlichen Gesteinen bzw. Mineralien in gekörnter bzw. gepulverter Form in bestimmten Mengen zugegeben.
Als Zuschläge dienen: 1. die basischen und ultrabasischen Gesteine: Serpentin, Pikrit, einschließlich pikritischer Grünerde, Saxonit, Harzburgit, Diabas, Melaphyr, sowie die Gruppen der Chlorit-, Talk-, Serizit- (Ottrelith-und Karpholit-) Schiefer, Phyllite, sowie sedimentäre Glaukonitgesteine.
z. Brauneisenerz, chamositische oder thuringitische Eisenerze sowie Bauxit.
Diese Zusätze enthalten Wasser (bzw. den Molekülkomplex OH) in silika.tisch gebundener Form bzw. in Bindung an Fe2O3 und A1203 (Minerale der Chlorit-und Serpentingruppe, Serizit, Eisen- und Aluminiumhydroxyd.e).
Die unter Raumtemperatur stehenden Gestein-bzw. Mineralzuschläge geben das chemisch gebundene Wasser ihrer Wasser- bzw. O H-haltigen Minerale bei Einbringung in die hochtemperierten Schlackenschmelzen (1100 bis etwa 1400° C) verzögert und in einem größeren Temperatur- und Zeitintervall mehr oder weniger stetig ab, das sie mit der Angleichung an die Temperatur der Schmelze langsam durchlaufen. Dabei findet eine Abkühlung der Schmelze statt, zugleich aber auch durch die Inkorporation des Wassers (die ein exothermer LösungsprozeB ist) eine allgemeine Schmelzpunktserniedrigung. Infolge des fehlenden äußeren Überdrucks tritt das inkorporisierte Wasser, das eine stark mineralisierende, d. h. kristallisationsfördernde Wirkung ausübt, kurzfristig unter Blasen- oder Porenbildung (»Aufrahmen« der Schmelze) wieder aus und hebt dabei auch die Schmelzpunktserniedrigung wieder auf.
Fortschreitende Kristallisation und Rückgängigwerden der Schmelzpunktserniedrigung bewirken eine rasche Viskositätszunahme, die das Zusammenfallen der schauinigporigen Schmelze, also den Austritt der Gasblasen aus der Schmelze verhindert.
Mechanische Durchbewegung der unter diesen Bedingungen stehenden Schlackenschmelze beschleunigt und begünstigt diesen Prozeß, insbesondere den Gasaustritt des Wassers und den Fortgang der Kristallisation.
Die Menge und die Art der Gesteins- bzw. Mineralzusätze können so variiert werden, daß die bei der Erstarrung der Schlacke sich bildenden Kristallphasenluft- und wasserbeständig sind, d. h., daß die Entstehung von Zementklinkermineralen mit hydraulischen Eigenschaften verhindert wird.
Der so entstandene Schlackenstein hat infolge seiner Kristallinität und seines Porengefüges hohe Druckfestigkeit und ist als Zuschlagstoff für die Herstellung von zementgebundenen Leichtbetonsteinen besonders geeignet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung kristallinporiger Schlackensteine aus Schlackenschmelzen von Hochöfen und Hüttenbetrieben sowie aus Aschenschmelzen von Kohlekraftwerken, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Schmelze Pikrit, Serpentin und ähnliche Gesteine (mit hohem Gehalt an Hydratmineralien) zugesetzt werden, worauf dann die Schmelze vorzugsweise unter mechanischer Bewegung langsam abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer Serpentin oder Pikrit auch pikritische Grünerde, Saxonit, Harzburgit, Diabase, Melaphyr, Chlorit-, Talk-, Serizitschiefer (einschließlich von Ottrelith- und Karpholithschiefer), Phyllit, Glaukonitgestein sowie Brauneisenerz, chamositische oder thuringitische Eisenerze und Bauxit teils allein, teils miteinander gemengt in Mengen bis zu insgesamt etwa 10 Gewichtsprozent zugesetzt werden.