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Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Baustoffes Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines künstlichen-Baustoffes, dessen
Hauptbestandteil aus mineralhaltigen Abfällen gebildet ist, die beim Verbrennen
von Staubkohle entstehen und unter dem Namen Flugasche, einem nicht verbrennbaren,
glasartigen Mineralstoff, bekannt sind. Der Baustoff zeichnet sich durch einen hohen
Grad von Festigkeit und Widerstand gegen Wettereinflüsse aus und besitzt auch andere
wertvolle Eigenschaften.
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Flugasche unterscheidet sich von allen anderen Formen von Kohlenstoffresten
durch die feine Verteilung -und ihre chemische und mineralogische Zusammensetzung.
Die außerordentlich feine Verteilung des Stoffes bietet die Möglichkeit, ihn nach
dem vorliegenden Verfahren zu verwenden, ohne daß man nötig hat, eine weitere Zerkleinerung
oder Unterteilung der Bestandteile vorzunehmen. Die Erfinderin hat überraschend
festgestellt, daß ein Erdalkalioxyd, wie Kalk, chemisch auf solche Flugasche einzuwirken
vermag -und dann einen Baustoff von außerordentlicher Stärke und verhältnismäßig
geringer Dichte, falls dies gewünscht wird, liefert und daß dieser Baustoff ferner
sehr gute wetterbeständige Eigenschaften besitzt.
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Bei der praktischen Ausführung wird erfindungsgemäß zu der Flugasche
ein Alkali oxyd, wie Kalk, meiner Menge zugesetzt, die zu der Flugasche im Verhältnis
5 bis 15 % ist. Wenigstens werden diese prozentualen Mengen ein ausgezeichnetes
Resiultatergeben. Dabei muß genügend Wasser zugeführt werden, um die Arbeit und
gründliche Durchmischung zu erleichtern. Die Masse wird dann in die gewünschte Form
gebracht, was zweckmäßig durch geeignete mechanische Mittel geschieht.
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Die geformten Baustoffkörper werden dann ohne besondere Trocknung
zweckmäßig im Beisein von Wasserdampf durch Erhitzen erhärtet, während das Reaktionswasser,
das in dem Körper noch enthalten ist, in demselben verbleibt, bis die gewünschte
chemische Reaktion eintritt.
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Manche Flugasche enthält ungelöschte Stoffe, z. B. gebrannten Kalk,
der für das Endprodukt schädlich wirken könnte. Um irgendwelche nachteiligen Wirkungen
durch derartige Stoffe zu vermeiden, wird die Flugasche zweckmäßig durch Erhitzen
in Gegenwart von Feuchtigkeit gelöscht oder die Flugasche kann auch durch Aufbewahren
in feuchtem Zustand bei Zimmertemperatur gealtert werden. In einigen Fällen könnte
das Löschen gleichzeitig mit dem nachbeschriebenen Härten erfolgen.
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Die Flugaschenteilchen können an ihrer Oberfläche eine Schicht von
Gasen und/oder von nichtwäßriger Flüssigkeit aufweisen, die an der Oberfläche sehr
fest- ,anhaftet. Um die gewünschte chemische Reaktion in dem neuen Verfahren zu
erzielen 'und das gewünschte Produkt zu erhalten, muß diese absorbierte Schicht
von den Bestandteilen und der Oberfläche derselben durch Kneten,,
Durcharbeiten
und Reiben und durch inniges Befeuchten entfernt werden, so daß die feuchten Teilchen,
wenn sie mit den feuchten Teilchen eines Erdalkalioxydes unter geeigneten Bedingungen
(durch den erhöhten Oberflächenkontakt) in Berührung kommen, schneller und gründlicher
reagieren.
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Durch Zugabe einer kleinen Menge organischer oder anorganischer Stoffe
in Lösung (z. B. Glycerin) zum Wasser oder der netzenden Flüssigkeit kann das Befeuchten
erleichtert werden. Die angefeuchtete Flugasche kann man auch vor der endgültigen
Verarbeitung .eine Zeitlang mit feuchtem Dampf behandeln.
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Manche Flugasche enthält Schwefel und andere Stoffe, die, wenn sie
in dem Endprodukt vorhanden sind, Salze bilden würden, die unter natürlich auftretenden
Bedingungen sich auflösen und in weißer kristallischer Form auf der Oberfläche des
Endproduktes sich niederschlagen würden. Diese Wirkung wird im allgemeinen mit Auswitterung
bezeichnet und ist sehr schädlich.
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Es 'wurde überraschend festgestellt, daß sich bei Steinen aus Flugasche
die Auswitterung ausschalten -und vermeiden läßt, sobald man zu der Masse einen
kleinen Bestandteil Harz oder harziger Stoffe zusetzt. Auf diese Weise wird die
Auswitterung vermieden. Man kann dabei gleichzeitig die physikalischen Eigenschaften
des Endproduktes beeinflussen. Die Menge der Harzzusätze hängt in gewisser Hinsicht
von der Beschaffenheit der verwendeten Flugasche ab und muß den jeweiligen Verhältnissen
angepaßt werden. Als Beispiel wurde ermittelt, daß man auf 5o kg Flugasche
5 kg Kalk und 1/4 kg gepulvertes Harz sowie 7 bis 8 kg Wasser vertuenden
muß, -um ein brauchbares Ergebnis zu @erhalten, Es wurde auch noch ermittelt, daß
anstatt von Harz oder harzartigen Bestandteilen Sulfitablaugen und vegetabilischer
Zucker verwendet werden kann, um die Auswitterung zu verhindern. Die sich daraus
ergebende Reaktion bringt ebenfalls einen Wasser widerstehenden und absorptionsregelnden
Stoff hervor. Beispiel i Flugasche einer Feuerungsanlage, die bituminöse Staubkohle
verfeuert, wird gefeuchtet, dann Kalk und Harz oder rin anderes, geeignetes Mittel
zugesetzt, das das Auswittern verhindert. Darauf wird die Masse gründlich geknetet
und gefeuchtet, im Anschluß daran die Masse gefärbt und die gefärbte Masse ohne
Trocknung durch feuchte Hitze erhärtet, während das wesentliche Reaktionswasser
zurückgehalten wird, bis die gewünschte chemische Reaktion oder Reaktionen eintreten
und das gewünschte Endprodukt erhalten ist.
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Die Erhärtung erfolgt in dem Beispiel durch Dampf von einer Temperatur
von z 5o° C während einer Dauer von 2 Stunden,, wonach keine weitere Behandlung
erfolgt. Eine vollständige Reaktion zwischen der Flugasche und dem Erdalkalioxyd
läßt sich durch die Anwesenheit von freiem Kalk in dem Endprodukt erkennen, das
aus einem steinartigen Material von deiner Körnung und leichter Bearbeitbarkeit
besteht und das einen Kompressionsdruck von 65okg/cm2 aushält.
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Beispiel a Die Flugasche wird mit Kalk und Harz oder anderen geeigneten
Mitteln vermengt, die ein Auswittern verhindern. Hierauf wird Wasser zugefügt und
das Gemisch wie oben beschrieben geknetet, worauf man die behandelte Masse zerkleinert
und in der beschriebenen Weise förmt und härtet. Beispiel 3 Die Flugasche wird zur
Erleichterung des Knetens angefeuchtet und in einer geheizten Kammer oder in einem
geheizten Behälter durchgerührt, und diese feuchte Flugasche wird dann in ihrem
feuchten Zustande aufbewahrt. Gegebenenfalls kann die Flugasche auch mit Kallc (und
Harz) gemischt und während der Mischung gehärtet werden. Beispiel q.
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Bei mancher Flugasche, insbesondere wenn sie vor dem endgültigen Härten
gemischt und erhitzt wird, erfolgt ein Zusatz eines Stoffes, wie Glycerin, um die
Oberflächenspannung zu vermindern. Der Zusatz von Glycerin verfolgt vor dem Erhitzen
und Umrühren, was das darauffolgende Härten erleichtert.
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Das erfindungsgemäß erzielte Endprodukt ist ein steinartiges, feinkörniges
Material, das sich ohne weiteres, verarbeiten lä.ßt und einen Kompressionsdruck
von ungefähr 65o kg/cm2 aushält, dabei wasserbeständig, nicht auswitternd ist, nicht
schrumpft, sich nicht wirft und seine ursprüngliche Form und Größe beibehält. Der
Baustoff kann in verschiedenen Farben hergestellt werden, in= dem man Bein geeignetes
mineralisches Pigment vor der Formgebung der Masse zusetzt. Das Endprodukt ist dauernd
farbecht. Bei großen, umfangreichen Körpern braucht nur die Oberfläche gefärbt zu
werden. Das läßt sich leicht dadurch Herreichen, daß man die Form mit ungefärbtem
Material ausfüllt und nur an der Außenwand gefärbtes Material zugibt.
Man
kann auch der Masse andere Materialien, wie Steinbruch, glühende Asche usw., in
grobem Aggregatzustand zufügen und mit dem Rohmaterial vor der Formgebung vermischen,
wobei dann die zugeführten Stoffe sich mit dem Endprodukt innig vereinigen.