DE1284348C2 - Verfahren zur herstellung von blaehton mit verbesserten eigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- 35 wickelt.

lung von Blähton. Durch Anwendung einer bestimm- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren

tea Kombination von Zusatzstoffen und eine auf diese zur Herstellung von Blähton aus plastischem Ton,

Kombination abgestimmte Verfahrensführung werden dem Flußmittel und gegebenenfalls Blähhilfsstoffe

die Eigenschaften des Erzeugnisses gegenüber han- zugesetzt werden, durch Trocknung und pulverige

delsüblichem Blähton erheblich verbessert. 40 Aufbereitung, Granulierung, Trocknung und Vor-

Die Zugabe von Hilfsstoffen bei der Herstellung wärmung des Rohgranulats und Blähung unter

von Blähton ist bekannt. Wärmeeinwirkung, das dadurch gekennzeichnet ist,

Es wurden beispielsweise Versuche unternommen, daß dem zur Granulation verwendeten Wasser zuden porigen Kern des Blähtonkorns mit einer ver- sätzlich neben dem in suspendierter Form vorliegenglasten Schale zu versehen, um die unerwünschte 45 den Flußmittel ein an sich bekanntes, unter 300° C Wassersaugfähigkeit zu verhindern. Bei der Verwen- aushärtendes, aus alkalifreier Lösung bestehendes dung wassersaugenden Blähtons als Betonzuschlag- Bindemittel und gegebenenfalls ein in emulgierter stoff ergaben sich nämlich Schwierigkeiten bei der oder suspendierter Form vorliegender Blähhilfsstoff Einstellung eines definierten Wasser-Zement-Wertes, zugesetzt wird und das damit hergestellte Rohder die mechanischen Betoneigenschaften mit- 50 granulat vor der Blähung, die in reduzierender Atmobestimmt; auch bewirkt die Komdurchfeuchtung Sphäre vorgenommen wird, in ruhender Schicht bei eine starke Verminderung der Wärmeisolierwirkung. Temperaturen unter 300° C, vorzugsweise knapp Eine in bekannter Weise durch Pudern mit verglasen- über 100⁰C, getrocknet und gleichzeitig verfestigt den Stoffen erzeugte dichte Haut erbrachte jedoch wird.

nachteilige Begleiterscheinungen. Wurde vor der 55 Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von Schäumung gepudert, so neigten die Blähtongranalien plastischem Ton mit oder ohne Gehalt an von Natur während des Ofendurchgangs zum Zusammenbacken aus vorhandenen vergasungsfähigen Bestandteilen, oder zu Ansätzen an der Apparatur. Nach der Blä- Der Naturrohstoff wird zuerst trocken homogenisiert, hung gepuderte Granalien erforderten dagegen eine Die zur anschließenden Herstellung des Rohgranulats Nachbehandlung und wiesen eine zu glatte Korn- 60 aus dem trockenen Tonpulver verwendete Granulieroberfläche auf, die im Beton ungünstig zur Wirkung flüssigkeit enthält das Flußmittel in suspendierter kam. pulveriger Form. Die alkalifreie Bindemittellösung ist

Zusatzstoffe sind auch bekannt zum Zweck der vorzugsweise eine wäßrige Lösung.

Verbesserung der Blähfähigkeit von Tonen. Hilfs- Anschließend an die Trocknung und Festigung stoffewieSulfitablaugeundMelasse(DT-PS832569), 65 wird das Rohgranulat in bekannter Weise bei Tem-

hochkohlenstoffhaltige Schweröle, Kohlemehl, Sulfate, peraturen zwischen 1000 und 1200° C in reduzieren-

Carbonate u. dgl. wurden in plastischen Ton einge- der Atmosphäre gebläht und gegebenenfalls nach

knetet oder ihm auf andere Weise zugemischt, um die Abkühlung in Korngruppen sortiert, vorbereitend für

die Weiterverarbeitung aiit Zement zu Leichtbeton oder auch mit Gips, Kunststoffen oder anderen Bindemitteln zu Fonnteilen.

Nach einer bevorzugten Ausfühnmgsform der Erfindung werden als bindemittelhaltige Lösung Sulfitablauge, als Flußmittel feingemahlener Phonolith und als vergasungsfähige Blähhilfsstoffe Emulsionen synthetischer oder natürlicher öle verwendet. Weiterhin ist es vorteilhaft, als bindemittelhaltige Lösung Dex-

Trocknung eine verfestigte Schale um das Korn zu bilden vermögen. Diese Zusatzstoffe dienen als Bindemittel und sollen bei niederen Temperaturen — unter 300⁰C, vorzugsweise Jcnapp übei 100⁰C — 5 aushärten. Bei den höheren Temperaturen der späteren Blähung — bekannterweise 1000 bis 1200° C je uach Rohstoff — sollen die ehemals gelösten Stoffe keine Schmelze bilden; die gegebenenfalls verkohlte Schicht übt durch das Fehlen alkalischer verglasen-

trinlösung und als Flußmittel Eisen(III)-oxyd zu ver- io der Bestandteile eine Trennmittelwirkung aus.

wenden. Als geeignete Lösung erwies sich z.B. Sulfitab-

Einzelne Bestandteile der erfindungsgemäßen lauge, die gegenüber anderen Lösungen, die der

Kombination von Zusatzstoffen sind an sich schon Fachmann auf Grund der hier gegebenen Lehre ohne

bei der Blähtonherstellung verwendet worden. Zum weiteres zusammensetzen kann, den Vorteil aufweist,

Beispiel erfüllt »Sulfitablauge«, ein Abfallprodukt der 15 billig und in großen Mengen als Abfallprodukt er-

Zellstoffgewinnung, die Kennzeichen der erfindungs- hältlich zu sein.

gemäßen Lösung. Sulfitablauge ist eine wäßrige Lö- Beispiele für andere geeignete Lösungen sind

sung von Ligninsulfosäurecalciumsalz, Essigsäure, Phenolharzlösung und Dextrinlösung.

Gerbsäure, Kieselsäure, Zucker und Stickstoffverbin- Im Gegensatz dazu werden erfindungsgemäß pulv-

dungen; sie ist alkalifrei und enthält Bindemittel, die so rfge Flußmittel lind gegebenenfalls vergasungsfähige

unterhalb 300° C erhärten.

Auch Flußmittel, speziell alkalische Lösungen, wurden Ton schon zugegeben zwecks Erzeugung von Schmelzphase bei der Blähung, um ein wirkungsloses Entweichen der Blähgase zu verhindern.

Die kombinierte Anwendung dieser Stoffgruppen mußte jedoch zunächst sinnwidrig erscheinen, da sie in ihrer Wirkungsweise in sich gegeneinandergerichtet sind.

BJähhilfsstoffe in Suspension oder Emulsion zugesetzt. Es wurde gefunden, daß sich bei der Trocknung die suspendierten oder emulgierten Stoffe in situ von der Trägerflüssigkeit abscheiden und zwi-25 sehen den Tonteilchen im Kern des Rohgranulats fein verteilt zurückbleiben, während die Flüssigkeit ausdiffundiert und verdampft. Bei der späteren Blähung bilden die feinverteilten Flußmittel überall im Kern Schmelzphase. Dadurch werden die von Natur Mit Sulfitablauge versetzte blähfähige Tone zeigen 30 aus vorhandenen oder erfindungsgemäß gegebenenerfahrungsgemäß geringe Neigung zu der gefürchte- falls gleichfalls suspendiert oder emulgiert eingeten Traubenbildung von Blähgranulat im Ofen. Da brachten vergasungsfähigen Stoffe eingekapselt. Die das Kleben durch die Flußmittel jedoch begünstigt Bildung von Schmelzphase erfolgt bei Temperaturen, wird, war anzunehmen, daß der kombinierte Zusatz die wesentlich unterhalb der im Ofen angewendeten von Flußmittel, würde er beispielsweise durch Alka- 35 Blähtemperatur liegen. Die eingekapselten Blähgase lien., fest oder in Lösung, bestritten, diesem vorteil- dehnen sich aus und bewirken Zeilenbildung. Das haften Effekt entgegenwirken würde. Oberraschen- Rohgranulat nimmt dabei um das Fünf- bis Zehnderweise ist jedoch das Gegenteil der Fall. fache seines Volumens zu; entsprechend vermindert Entscheidend für die vorteilhafte Auswirkung des sich die scheinbare Dichte des Korns. Als Flußmittel erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei die Form 40 werden vorzugsweise Eisen(III)-oxyd oder Phonolith der Zugabe verglasend wirkender Stoffe, nämlich in verwendet. Weitere geeignete Flußmittel sind z. B. Form der Suspension. Ebenfalls erfindungswesentlich Basaltlava, Bimsstein, Abfallglas oder Glasurfritte, ist die Form der Suspension oder Emulsion bei der alle im feingemahlenem Zustand.
Zugabe solcher Zusätze, die gegebenenfalls die Bläh- Auf die Kombination von Zusatzstoffen ist erfinwirkung unterstützen oder (bei von der Natur nicht 45 dungsgemäß ferner die Durchführung des Trockblähenden Tonen) auslösen sollen. nungsvorgangs abgestimmt. Die Trockentemperaturen Es wurde gefunden, daß sich bei der Trocknung sollen 300° C nicht übersteigen und vorzugsweise nur des Rohgranulats (Erhitzung auf Wasserverdamp- knapp über 100⁰C eingestellt werden. Dies erfolgt fungstemperatur) echte Lösungen anders verhalten mit Rücksicht auf die organischen Zusätze. Verals Suspensionen und Emulsionen. So zeigen echte 50 dampfen soll im wesentlichen nur das Lösungs- bzw. Lösungen bei der Trocknung des Rohgranulats eine Suspendierwasser; die vergasungsfähigen Stoffe im deutlich nachweisbare Tendenz, als Ganzes aus dem Kern sollen dagegen möglichst bis zur Bildung von Korn zu diffundieren; die Ausscheidung der gelösten Schmelzphasen erhalten bleiben, und auch die Binde-Substanz aus dem Lösungsmittel erfolgt daher im mittel in der Schale dürfen durch die Temperatur wesentlichen bei Übergang der Feuchtigkeit vom 55 nicht zerstört, sondern nur ausgehärtet werden.
Korn zum Trocknungsgas; die gelösten Stoffe reichern Die Trocknung erfolgt vorzugsweise in ruhensich an der Granulatsoberfläche an. Dagegen zeigen, der Schicht, da gefunden wurde, daß hierbei eine wie weiter gefunden wu-de, suspendierte oder emul- besonders günstige Ablagerung der Bindemittel gierte Stoffe bei der Trocknung offensichtlich Nei- erzielt wird. Die Trocknung in ruhender Schicht gung zur Absonderung von der Emulgier- oder Sus- ^6o wurde bisher nur selten praktiziert (DT-PS pendierflüssigkeit in situ. 10 54 004). Sie bietet außerdem den Vorteil, daß Ab-Diese neue Erkenntnis gibt dem Fachmann nun- riebstaub vermieden wird. Versuche haben nämlich mehr die Möglichkeit, durch die Wahl der gelösten ergeben, daß Staub, der sich bei bewegter Trocknung bzw. emulgierten/suspendierten Stoffe Zusatzstoffe — beispielsweise in einem Trommeltrockner — vom entweder fein im Kern des Rohgranulats zu vertei- ⁶5 Rohgranulat abgerieben hatte, bei der späteren len oder an der Oberfläche anzureichen. Schäumung die Gefahr des Zusammenbackens und Erfindungsgemäß wird beim Granulieren eine Lö- der Ofenansätze wesentlich mitbestimmte und steisung von Zusatzstoffen beigefügt, die im Verlauf der gerte.

Der auf die Trocknung folgende Blähvorgang verläuft in bekannter Weise bei Temperaturen um 1100° C. Das erfindungsgemäß ruhend auf einem Band oder Rost getrocknete und verfestigte Rohgranulat gelangt in einen Drehofen oder auf ein Sinterrost, vorzugsweise bei reduzierender Ofenatmosphäre.

Die Temperatursteigerung vor etwa 200 auf etwa 1100⁰C löst, bedingt durch die erfindungsgemäße Folge vorangegangener Verfahrensschritte, eine Reihe von verwickelten Vorgängen aus, die schließkeil den beschriebenen stark verbesserten Blähton bilden. In vereinfachter Form lassen sich diese Vorgänge etwa folgendermaßen darstellen:

Die organischen Verbindungen, die der Ton von Natur oder durch Zusatz enthält, werden gekrackt und vergast; gleichzeitig bildet sich überall im Korn Schmelzphase und schließt die entstehenden Gase ein; auf der Oberfläche des blähenden Rohgranulats verkohlen — gefördert durch die reduzierende Atmosphäre — die organischen Bestandteile der Verfestigungsschicht und bleiben mit den anorganischen Resten und dem Ton gemischt zurück. Die an Schmelzphase ärmere Kornoberfläche gibt keinen Anlaß zum Zusammenbacken des Granulats und zu Ansätzen oder Ringbildungen in der Blähvorrichtung. Im Korninnern werden die Blähgase wirkungsvoll eingeschlossen. Die feinverteilte Schmelze bewirkt die Bildung vieler feiner Zellen, die gegeneinander abgeschlossen sind.

Das erfindungsgemäß erzeugte Produkt kann — abhängig von der Dosis zugesetzter Blähhilfsstoffe — im Vergleich zu handelsüblichem Blähton in ungewöhnlich niedriger scheinbarer Dichte hergestellt werden. Es unterscheidet sich auch hinsichtlich der Kornstruktur. Die dünne rauhe Schale nimmt geringe Mengen Wasser auf; dagegen ist der Kern, der weit über 90 % des Kornvolumens ausmacht und .aus vielen gegeneinander abgeschlossenen Zellen besteht, undurchlässig für Wasser und Dampf.

Wird der erfindungsgemäß hergestellte Blähton als Leichtzuschlag mit Zement zu Leichtbeton weiterverarbeitet, so werden in der dünnen Schale geringe Mengen Anmachwasser gespeichert. In den Kern dringt — im Gegensatz zu üblichem Blähton — keine Feuchtigkeit. Die in der Schale gespeicherten Wassermengen wirken sich vorteilhaft aus, weil sie bei der anschließenden Zementhydratation /.ur Verfügung stehen, also zu einem günstigen Zeitpunkt verwertet werden, was bei üblichem Blähton, in dessen Kern Feuchte eindiffundierte, nicht der Fall ist. Der wasserundurchlässige Kern des erfindungsgemäß hergestellten Produkts ist sowohl bei der Betonbereitung als auch hinsichtlich der konstanten Wärmeisolierwirkung des Blähgranulats von großem Vorteil.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Verfahren äußerst einfach durchgeführt werden kann, da einmal der als Ausgangsstoff verwendete Ton schon so feinkörnig vorliegt, daß sich eine weitere Vermahlung erübrigt, und dann lediglich das die Zusatzstoffe enthaltende Granulierwasser noch zugefügt werden muß.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie darauf zu beschränken.

Beispiel 1 _6s

Plastischer Ziegelton, der von Natur aus im wesentlichen keine vergasungsfähigen Bestandteile enthält, wird in einem Heißgastrockner, der mit einer Schlägermühle kombiniert ist, auf etwa 2°/o Feuchtigkeit gebracht und dabei feinpulvrig aufbereitet.

Das weitere Verfahren wird nachstehend an Hand der Herstellung von Blähton der Korngruppe 7 bis 15 mm beschrieben. Der pulverige Ton wird im Granulierteller körnig geformt.

Auf lOOGewichtsteile Ton sind bei der Granulierung etwa 20 Gcwichtsteile Granulierflüssigkeit erforderlich. Die Granulierflüssigkeit besteht aus folgenden Bestandteilen:

1 Gewichtsteil Sulfitablauge (als etwa 50°/oige

wäßrige Lösung),
1 Gewichtsteil Heizöl, emulgiert,
18 Gewichsteile Wasser.

Darin werden zusätzlich 5 Gewichtsteile Phonolith suspendiert.

Das Gemisch wird durch ein Rührwerk während des Granulierprozesses in Bewegung gehalten.

Das so erhaltene Rohgranulat wird dann auf einem Trockenband, das mit einem Gemisch von Abgasen des Blähofens und Frischluft auf 150° C Temperatur beheizt ist, schonend in ruhender Schicht getrocknet, dabei vorgewärmt und dem Blähofen zugefördert. Zum Blähen dient ein relativ kurzer Drehofen mit großem Durchmesser, der mit öl direkt beheizt ist. Durch Drosselung der Verbrennungsluft wird im Drehofen eine schwach reduzierende Atmosphäre eingestellt. Die Temperatur steigt — bei Gegenstrombefeuerung — vom Drehofeneinlauf zum Brenner von etwa 1050 auf 1150° C an. Das Rohgranulat mit etwa 1000 kg/m³ Schüttgewicht bei Korndurchmessern von etwa 4 bis 9 mm wird im Drehofen zu einem Blähgranulat mit etwa 250 kg/m³ Schüttgewicht bei etwa 7 bis 15 mm Korndurchmesser aufgebläht. Das entspricht einer scheinbaren Dichte des Blähtons von durchschnittlich 0,45 g/cm³.

Das zwecks Abwärmeverwertung in einer Trommel abgekühlte Blähgranulat zeigt beispielsweise bei einem 10 mm großen Korn einen dicht verglasten vielzelligen Kern mit einer etwa 0,1 mm dünnen rauhen Schale.

Beispiel 2

Ausgangsmaterial ist ein Ton, der von Natur aus bereits vergasungsfähige Bestandteile enthält und der bei gleicher Aufbereitung und Temperaturbehandlung, jedoch ohne Zusätze zum Granulierwasser zu Blähton mit etwa 500 kg/m³ Schüttgewicht in der Korngruppe 6 bis 12 mm verarbeitet werden kann.

100 Gewichtsteilen dieses Tons, der ähnlich wie im vorstehenden Beispiel zur Granulierung vorbereitet wird, setzt man eine folgendermaßen zusammengesetzte Granulierflüssigkeit zu:

0,5 Gewichtsteile Dextrinlösung,
20 Gewichtsteile Wasser.

Darin werden suspendiert

3 Gewichtsteile Eisen(III)-oxyd.

Die Granulierung, Trocknung des Rohgranulats und die Blähung werden unter gleichen Bedingungen wie im vorhergehenden Beispiel 1 erläutert durchgeführt.

Gewonnen wird dabei ein Blähgranulat mit etwa 300 kg/m³ Schüttgewicht in der Korngruppe 7 bis 15 mm. Das entspricht einer scheinbaren Dichte des Blähtonkorns von durchschnittlich 0,6 g/cm³.

Claims (3)

scheinbare Dichte (Raumgewicht von Porenkörperu) Patentansprüche· des Blähtons herabzusetzen. Nach Journ. of the American Ceramic Society, Bd. 34, Nr. 4, 1951,

1. Verfahren zur Herstellung von Blähton aus S. 121, 124 und 125, werden dabei auch Blähhflfspiastischem Ton, dem Flußmittel und gegebenen- 5 mittel gemeinsam mit alkalischen FluBmitteln verfalls Blähhilfsstoffe zugesetzt werden, durch wendsL Zu Blähton verarbeiteter Rohstoff enthalt Trocknung und pulverige Aufbereitung Granu- zwar in der Regel von Natur aus schon vergasungslierung, Trocknung und Vorwärmung des Roh- fähige Stoffe. Die Zugabe der genannten Blähhilfsgranulats und Blähung unter Wärmeeinwirkung, stoffe, deren Auswahl meistens auf empirische Verdadurch gekennzeichnet, daß dem zur io suche zurückzuführen ist, sollte jedoch eme AnGranulation verwendeten Wasser zusätzlich neben reicherung vergasungsfähiger Stoffe und somit einen dem in suspendierter Form vorliegenden Fluß- höheren Blähgrad bewirken.

mittel ein an sich bekanntes, unter 300° C aus- Mit den bekannten Maßnahmen gelang es bisher

härtendes, aus alkalifreier Lösung bestehendes nicht, einen Blähton herzustellen, der au£är einer Bindemittel und gegebenenfalls ein in emulgierter 15 niedrigen scheinbaren Dichte auch die erwünschte oder suspendierter Form vorliegender Blähhilfs- geringe Wassersaugfähigkeit besitzt. Die blähstoffstoff zugesetzt wird und das damit hergestellte reichen Tone erbrachten nämlich meistens Erzeug-Rohgranulat vor der Blähung, die in reduzieren- nisse mit hohem Anteil offener und großer Poren, der Atmosphäre vorgenommen wird, in ruhender Gab man verglasende Stoffe in die Rohmischung, Schicht bei Temperaturen unter 300° C, Vorzugs- 20 brachte das die geschilderten Schwierigkeiten bei der weise knapp über 100° C, getrocknet und gleich- Ofenbehandlung. Pudert man nach dem Blähvorzeitig verfestigt wird. gang, so bewirkte die Glashaut eine wesentliche Ge-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- wichtserhöhung des Korns. Daher fehlten noch imkennzeichnet, daß als bindemittelhaltige Lösung mer die Voraussetzungen, einen Zuschlag für einen Sulfitablauge, ais Flußmittel feingemahlener Pho- as hoch und konstant wärmedämmenden Leichtbeton nolith und als vergasungsfähige Blähhilfsstoffe herzustellen.

Emulsionen synthetischer oder natürlicher öle Überraschendei weise ist es nunmehr gelungen, die

verwendet werden. genannten Mängel zu beheben. Es gelang, Kombi-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- nationen von Zusatzstoffen aufzufinden, die die Verkennzeichnet, daß als bindemittelhaltige Lösung 30 arbeitung nahezu jedes plastischen Tons zu einem Dextrinlösung und als Flußmittel Eisen(IIl)-oxyd Blähton mit erwünschter niedriger scheinbarer Dichte verwendet werden. und geringer Wassersaugwirkung gestatten. Auf die

Zusatzstoffe abgestimmt, wurde eine spezielle neue

Verfahrensabwicklung der Blähtonherstellung ent-