DE19707038C1

DE19707038C1 - Verfahren zum Herstellen eines Bindemittels

Info

Publication number: DE19707038C1
Application number: DE1997107038
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Koslowski
Original assignee: Sicowa Verfahrenstechnik fur Baustoffe & Co Kg 52072 Aachen De GmbH; Sicowa Verfahrenstechnik fuer Baustoffe GmbH and Co KG
Current assignee: Rheinische Baustoffwerke GmbH
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2017-02-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bin demittels.

Braunkohlenflugaschen, die kalk- und sulfatreich sowie arm an Puzzolanen sind, fallen bei der Verfeuerung von Braunkohle aus Lager stätten in Ostdeutschland an. Eine Verwertung derartiger Braunkohleflug aschen im Baustoffbereich ist angesichts des Kalk- und Sulfatreichtums problematisch. Freier Kalk führt infolge der Ablöschreaktion zum Trei ben, entsprechendes gilt für ebenfalls in relativ großer Menge vorhande nes freies Magnesiumoxid, das allerdings etwas träger ist, so daß dessen Treiben später eintritt. Außerdem ergibt sich zusammen mit dem Sulfat (Anhydrit) in kalkreicher Umgebung eine treibend wirkende Ettringitbil dung.

Aus DE 36 04 760 A1 ist ein Verfahren zur Konditionierung von kalk- und gipsreichen Aschen bekannt, bei dem der Freikalkgehalt der Asche einstufig abgelöscht wird.

Aus DE 195 31 942 A1 ist die Herstellung eines Baustoffs unter Verwendung von Filteraschen bekannt, deren Freikalkgehalt zuvor gezielt abgelöscht wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, kalk- und sulfatreiche, puzzolanarme Braunkohlenflugaschen für den Bau stoffbereich nutzbar zu machen, ohne daß Treibreaktionen schädliche Ein flüsse ausüben können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstel len eines Bindemittels aus kalk- und sulfatreicher Braunkohlenflugasche mit einem vernachlässigbaren Gehalt an puzzolanischen Stoffen, wobei der freie Kalk in der Braunkohlenflugasche zunächst unterstöchiometrisch durch entsprechende Wasserzugabe zu einem Mischer teilgelöscht und an schliessend die Braunkohlenflugasche in einer Mühle, in die Wasserdampf zum stöchiometrischen Ablöschen des verbliebenen Restfreikalks einge führt wird, aufgemahlen und gegebenenfalls nach Zwischenlagerung einer Mischstufe zugeführt wird, in der für das spezifische, herzustellende Bindemittel notwendige Bestandteile und gegebenenfalls Additive zuge mischt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Abbildung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert.

Braunkohlenflugasche, wie sie sich bei der Verbrennung von Braunkohle aus ostdeutschen Lagerstätten ergibt, enthält typischerweise etwa 22% SiO₂, etwa 11% Al₂O₃, etwa 4,5% Fe₂O_3, etwa 47% CaO, etwa 5,5% MgO, etwa 8% SO₃. Der Gehalt an freiem Kalk kann zwischen 10 und 25% schwanken.

Derartige Braunkohlenflugasche wird aus einem Aufnahmebehälter 1 einem Mischer 2 zugeführt, in den außerdem Wasser, vorzugsweise als Dampf, in unterstöchiometrischer Menge in bezug auf den in der Braunkoh lenflugasche enthaltenen Freikalk eingeführt wird. Hierdurch wird der enthaltene Freikalk zum großen Teil gelöscht.

Vom Mischer 2 gelangt die teilgelöschte Braunkohlenflugasche in eine Mühle 3, die eine längere Verweilszeit des aufzumahlenden Mate rials gewährleistet, etwa eine Kugelmühle. In der Mühle 3 wird die Braunkohlenflugasche gemahlen, wobei auch Kalkkörner, die zwar ober flächlich, aber nicht im Inneren hydratisiert sind, zerkleinert werden, so daß zusätzlich in die Mühle 3 eingeführter Dampf zum Löschen des noch verbliebenen Restfreikalks führt. Der Dampf wird hierbei in einer höch stens geringfügig überstöchiometrischen Menge eingeführt, so daß sich einerseits ein sicheres Ablöschen des gesamten Freikalkgehalts und ande rerseits allenfalls eine sehr geringe Menge an Restfeuchtigkeit nach dem Löschen ergibt, so daß bei einer nachfolgenden Lagerung praktisch keine Verfestigung in Lagersilos 5 od. dgl. eintritt.

Der zum Löschen des Freikalks verwendete, in das entsprechende Aggregat eingedüste Dampf kondensiert in der Braunkohlenflugasche, wo durch diese erwärmt wird. Durch die Erwärmung wird die Kalklöschreaktion beschleunigt.

Die abgelöschte Braunkohlenflugasche wird nach Kühlen in ei nem Kühler 4 von Lagersilos 5 aufgenommen, um dann einer Mischstufe 6 zugeführt zu werden, in der für das spezifische, herzustellende Binde mittel notwendige Zusätze und Additive zugemischt werden.

Um einen Binder für die Kalksandsteinherstellung herzustellen, kann die so abgelöschte Braunkohlenflugasche beispielsweise durch Zumi schen von Kalkhydrat auf einen konstanten Kalkhydratgehalt eingestellt werden, wobei ein derartiger Binder dann gegebenenfalls nach Zugabe von Additiven als solcher (Quarzsandanteile sind enthalten) oder unter Bei mischen von Quarzsand in einer Menge bis zu etwa 90 Masse-% zur Kalk sandsteinherstellung verwendet werden kann.

Vorzugsweise wird ein zementähnlicher, hydraulischer Binder durch Beimischen von gemahlenem Hüttensand hergestellt, wobei in der ab gelöschten Braunkohlenflugasche enthaltenes Kalkhydrat und Sulfat als Anreger für den Hüttensand dienen.

Gemahlener Hüttensand wird hierbei zweckmäßigerweise in einer Menge von 20 bis 80 Masse-%, vorzugsweise 30 bis 60 Masse-%, insbesonde re 40 bis 55 Masse-%, zugesetzt. Gegebenenfalls können auch kleinere Mengen Portlandzement oder gemahlener Fortlandzementklinker bis etwa 10 Masse-% der Gesamtbindermenge eingesetzt werden, wobei dann gewöhnlich entsprechend höhere Hüttensandmehlmengen einzusetzen sind, um den Kalk gehalt infolge des Portlandzementzusatzes in etwa zu kompensieren, so daß bei einer längeren Lagerung von mit einem derartigen Binder herge stellten Teilen unter Wasser bzw. im Feuchtklima eine zerstörende Et tringit- oder Thaumasitbildung nicht eintritt.

Bei einem derartigen Binder ist zweckmäßigerweise das Verhält nis Calciumsulfat, ausgedrückt als Anhydrit, zu Hüttensandmehl kleiner als 0,5 und das Verhältnis Kalkhydrat, ausgedrückt als CaO, gegebe nenfalls zuzüglich des Portlandzements oder -klinkers, zu Hüttensandmehl kleiner als 1,3, insbesondere kleiner 1.

Additive wie Beschleuniger, Verzögerer od. dgl. können entspre chend den Anforderungen des jeweiligen Binders zugesetzt werden.

Ein derartiger hydraulischer, zementähnlicher Binder läßt sich beispielsweise für Beton, Betonwaren, im Tiefbau, insbesondere beim Dicht- und Schlitzwandbau, oder für Putze, Mauermörtel; Estriche oder als Verfüllbinder (Dämmer), Tragschichtbinder oder zur Immobilisierung verwenden.

Beispiel

Braunkohlenflugasche, abgelöscht (mit 13 Masse-% gelöschtem Freikalk, 15,2 Masse-% CaSO₄), gemahlener Hüttensand, Portlandzement PZ 42,5 R in den Mengen
30 Masse-% Braunkohlenflugasche
65 Masse-% Hüttensand
5 Masse-% Portlandzement
werden mit Normsand im Verhältnis 1 : 3 und mit einem Wasser/Bindemittel- Verhältnis von 0,6 gemäß EN 196/197 angemischt. Es ergibt sich ein Aus breitmaß ABM = 167 mm. Aus der Mischung hergestellte Prismen werden un ter Wasser gelagert und weisen nach 28 Tagen folgende Festigkeiten auf:
Druckfestigkeit: 19,2 N/mm²
Biegezugfestigkeit: 6,0 N/mm²

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Bindemittels aus kalk- und sulfatreicher Braunkohlenflugasche mit einem vernachlässigbaren Gehalt an puzzolanischen Stoffen, wobei der freie Kalk in der Braunkohlenfluga sche zunächst unterstöchiometrisch durch entsprechende Wasserzugabe zu einem Mischer teilgelöscht und anschließend die Braunkohlenflugasche in einer Mühle, in die Wasserdampf zum stöchiometrischen Ablöschen des ver bliebenen Restfreikalks eingeführt wird, aufgemahlen und einer Mischstu fe zugeführt wird, in der für das spezifische, herzustellende Bindemit tel notwendige Bestandteile zugemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgemahlene Material vor dem Zuführen zu einer Mischstufe zwischengela gert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischstufe Additive zugemischt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die ablöschte Braunkohlenflugasche nach Verlassen der Müh le in einem Kühler gekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das zum unterstöchiometrischen Ablöschen verwendete Wasser als Dampf zugesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der abgelöschten Braunkohlenflugasche Kalkhydrat so zuge geben wird, daß die Mischung zur Herstellung von Kalksandstein geeignet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß aus der abgelöschten Braunkohlenflugasche durch Zugabe von gemahlenem Hüttensand ein hydraulischer Binder hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Hüt tensandmehl in einer Menge von 20 bis 80 Masse-% zugesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Hüt tensandmehl in einer Menge von 30 bis 60 Masse-% zugesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Hüttensandmehl in einer Menge von 40 bis 55 Masse-% zugesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß dem hydraulischen Binder bis zu 10 Masse-% Portlandze ment oder gemahlener Portlandzementklinker zugemischt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Binder so eingestellt wird, daß das Massenverhält nis Calciumsulfat, ausgedrückt als Anhydrit, zu Hüttensandmehl kleiner als 0,5 ist und das Massenverhältnis Kalkhydrat, ausgedrückt als CaO, zu Hüttensandmehl kleiner als 1,3 ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis Kalkhydrat zu Hüttensandmehl kleiner als 1 verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich net, daß bei Vorhandensein von Portlandzement oder -klinker bei der Bil dung des Massenverhältnisses von Kalkhydrat zu Hüttensandmehl der Port landzement oder -klinker dem Kalkhydrat zugerechnet wird.