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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gasbeton od. dgl., bei dem durch Zerstäuben geschmolzenen Aluminiums entstehende Aluminiumkügelchen als Gasbildner dem Gasbetonmörtel, beispielsweise
Zement-oder Kalksandmörtel, beigegeben werden.
Die Verwendung von Aluminiumpulver als Gasbildner für die Gasbetonherstellung ist seit langem bekannt und durchaus bewährt. Das Aluminium, das dem Zement oder Kalksandmörtel, der hauptsächlich als
Grundmischung in der Gasbetonindustrie gebraucht wird, beigegeben ist, reagiert mit dem Alkali des Kalkes oder
Zementes nach folgender Formel :
2 Al + 3 Ca (OH) 2 + 6 H20 = 3 CaO. Al2O . 6 H : : 0 + 3 H2
Bei dieser Reaktion wird unter Bildung von Aluminaten Wasserstoffgas frei, das in der Gasbetonmischung
Bläschen bildet und diese aufbläht. Durch die mit dem Ende der Gasentwicklung einsetzende Erstarrung der
Mischung bleibt deren aufgelockerte Struktur erhalten. Nach Zerschneiden des erstarrten Blockes in baugerechte
Stücke entstehen Elemente mit hervorragenden Isolier- und Bearbeitungseigenschaften.
Das zum Einsatz für diesen Zweck verwendete Aluminiumpulver wird bisher durch Zerdrücken oder
Zerschlagen von Aluminiumfolien in Hammermühlen od. ähnl. Zerkleinerungsmaschinen erzeugt, wodurch
Plättchen mit grosser Oberfläche entstehen, die mit einer Fettschicht, meist Paraffin, vor Oxydation durch den
Luftsauerstoff geschützt werden müssen. Beim Einbringen dieser Aluminiumplättchen in die stark alkalischen
Gasbetonmörtel verseift die Fettschicht und das blanke Aluminium kann nach obigem Reaktionsschema unter
Bildung von Wasserstoff reagieren. Statt der Fettschicht können die Plättchen auch mit Mineralöl od. dgl. überzogen sein, das dann aber vor Verwendung des Aluminiumpulvers unter Luftabschluss wieder abgeröstet werden muss.
Um das umständliche und mühevolle Herstellen des Aluminiumpulvers zu verbessern, ist es auch schon bekannt, geschmolzenes Aluminium durch eine Düse in einer Schutzgasatmosphäre zu feinen Kügelchen zu zerstäuben, die nach der sofortigen Erstarrung im Windsichter nach ihrer Grösse geordnet werden. Bei dieser
Herstellung von feinen Aluminiumkügelchen ist ein Fettüberzug der einzelnen Partikel nicht ohne weiteres möglich, da durch den hohen Schmelzpunkt des Aluminiums bedingt jede organische Substanz verkohlen würde.
Nach Aufheben der Schutzgasatmosphäre, die nur beim Austritt des heissen Aluminiums aus der Sprühdüse vorhanden ist, setzt sofort die Oberflächenoxydation der Aluminiumkügelchen durch den Luftsauerstoff ein.
Diese Oxydschicht ist zwar einerseits erwünscht, da sie ein Weiteroxydieren des Aluminiums verhindert, anderseits aber von grossem Nachteil, da sie auch einer direkten Einwirkung des Alkalis auf das blanke Aluminium im Weg steht, und es dadurch zu keiner oder nur zu einer äusserst schwachen Wasserstoffentwicklung kommt. Eine Gasbetonherstellung ist auf diese Weise nicht möglich. Bisher wird dieses Hindernis nun dadurch umgangen, dass den Aluminiumkügelchen etwa 10 Grew.-% paraffiniertes Aluminiumpulver zugesetzt wird, das in bekannter Weise sofort im alkalischen Medium zu reagieren beginnt. Die reduzierende Atmosphäre des dabei entstehenden Wasserstoffes kann dann die Oxydschicht der Aluminiumkügelchen zerstören, so dass auch bei diesen die gewünschte Reaktion bzw. Gasbildung einsetzt.
Diese an sich durchaus verwendbare Lösung besitzt aber den Nachteil, dass zusätzlich zu den Aluminiumkügelchen Aluminiumpulver hergestellt werden muss, wozu die umständliche Zerkleinerung der Aluminiumfolien und deren Einfettung gebraucht wird.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben, mit dem die durch Zerstäuben geschmolzenen Aluminiums entstehenden Aluminiumkügelchen ohne Beimengung eines vor Oxydation geschützten Aluminiumpulvers als Gasbildner bei der Gasbetonherstellung verwendet werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass zumindest ein Teil der Aluminiumkügelchen vor dem Beimengen zum Gasbetonmörtel mit einer Schicht aus wasser-oder alkalilöslichem, bei einer tieferen Temperatur als metallisches Aluminium schmelzendem Salz, z. B.
Natriummetaphosphat, umhüllt wird, das seinerseits die oxydierte Oberflächenschicht der Aluminiumkügelchen auflöst. Die Oxydation der Aluminiumkügelchen wird also nicht verhindert, sondern die Kügelchen selbst mit einer Salzschicht umgeben, die das Aluminiumoxyd auflöst. Der Gasbetonmörtel seinerseits kann dann diese Salzschicht, die ja wasser-oder alkalilöslich ist, von sich aus zerstören, so dass das Alkali des Mörtels direkt mit dem blanken Aluminium in Verbindung kommt, wodurch sofort unter Gasentwicklung die bekannte Reaktion eintritt.
Um die Aluminiumkügelchen mit der gewünschten Salzschicht umhüllen zu können, sind erfindungsgemäss verschiedenste Möglichkeiten vorhanden. Es kann beispielsweise Salzschmelze während des Zerstäubens des Aluminiums mittels einer Düse in den Aluminiumstrahl geblasen werden, oder es kann das Salz direkt der Aluminiumschmelze beigegeben und das entstehende Gemisch gemeinsam zerstäubt werden. Es ist auch möglich, dass die Aluminiumkügelchen in die oxydlösende Salzschmelze eingebracht werden, wonach das entstandene Gemisch zur feinen Durchmischung granuliert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren beschränkt sich dabei nicht auf diese Methode, sondern schliesst darüber hinaus alle Möglichkeiten, mit denen das zerstäubte Aluminium mit Salz vermengt bzw. die einzelnen Aluminiumteilchen mit einer Salzkruste versehen werden können, in sich ein.
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Als Ausführungsbeispiel wird nun die Methode des Blasens von Salzschmelze in den Aluminiumstrahl geschildert :
Das Zerstäuben des geschmolzenen Aluminiums in einer Gasatmosphäre zu feinen, erstarrenden Kügelchen erfolgt in bekannter Art und Weise mittels einer Sprühdüse. In geringem Abstand zur Austrittsöffnung dieser
Sprühdüse ist im spitzen Winkel zum Aluminiumstrahl eine Zerstäuberdüse mit trichterförmigem Mantelrohr angeordnet, durch die flüssiges Natriummetaphosphat mit Pressluft zu einem Aerosol zerstäubt wird.
Natriummetaphosphat schmilzt ab einer Temperatur von 620oC, doch ist der Schmelzbereich ungenau, da bei ihm keine einheitliche Molekülgrösse vorliegt.
Die durch die feine Verteilung rasch erstarrende Schmelze des
Natriummetaphosphats bedient sich beim Durchdringen des Aluminiumstrahles der ebenfalls erstarrenden Aluminiumkügelchen als Kondensationskerne und setzt sich demnach vorwiegend auf diesen als Salzkruste fest.
Ein Überschuss an Natriummetaphosphat lagert sich an der Wandung des Zerstäubergehäuses ab, die daher auswechselbar ausgebildet ist. Das unverändert geblieben Metaphosphat wird dabei wieder in den Prozess zurückgeführt. Um auch ein Verkrusten der Zuleitung und Zerstäubungseinrichtung zu vermeiden, wird diese während des Betriebes elektrisch beheizt und durch diese nach Abschalten der Salzschmelzenzufuhr Heissdampf geblasen. Da das zu zerstäubende Aluminium vorwiegend aus Schrott gewonnen wird, besteht es nicht aus Reinmetall, sondern aus verschiedenen Legierungen. Es ist daher auch beim Aluminium ein Schmelzbereich vorhanden, der zwischen Temperaturen von 590 und 6600C liegt. Durch diesen Temperaturbereich kann sich der Abstand der Erstarrungszone des zerstäubten Metalls von der Düsenöffnung ändern.
Da aber diese Zone für die Wirkung der Aluminiumkügelchen als Kondensationskerne zur gewünschten Salzkrustenbildung äusserst wichtig ist, muss die Methaphosphat-Zerstäuberdüse in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar angeordnet sein.
Mit der hier beschriebenen Methode kann natürlich kein gleichmässiger Salzüberzug über die Aluminiumkügelchen gebildet werden, doch ist dies auch gar nicht nötig, da ein Aufbrechen der Oxydschicht an einzelnen Stellen genügt, um die Wasserstoffentwicklung im alkalischen Medium einzuleiten, deren Reduktionswirkung auch das restliche Metall von der Oxydschicht befreit.
Um den Wert des erfindungsgemässen Verfahrens zu prüfen, wurden in zwei parallelen Versuchsreihen einmal nicht vorbehandelte Aluminiumkügelchen und einmal erfindungsgemäss vorbehandelte Aluminiumkügelchen den in der industriellen Erzeugung verwendeten Gasbetonmörtel-Grundmischungen beigegeben. Beginnend bei einem Mörtel aus Portlandzement mit 40% Wasser und Zuschlagstoff (Normsand) und geringster Alkalität bis zu einem reinen Kalkmörtel höchster Alkalität zeigte sich immer das gleiche Ergebnis. Durch die Zugabe von geblasenen, aber nicht vorbehandelten Aluminiumkügelchen trat überhaupt keine oder nur eine äusserst geringe Quellung durch Gasentwicklung ein, wobei diese Gasentwicklung jedoch so langsam war, dass sich das wasserreiche Gemisch schon vorher in einem Bodensatz aus Feststoffen und darüberstehendem Wasser trennte.
Eine Gasbetonherstellung war mit nicht vorbehandelten Aluminiumkügelchen unmöglich. Bei Zugabe von geblasenen und erfindungsgemäss vorbehandelten Aluminiumkügelchen setzte hingegen in allen Fällen die gewünschte sofortige Wasserstoffentwicklung ein, die eine Entmischung der Rohmasse verhinderte. Das Ende der Gasentwicklung, die mit dem Erstarrungsbeginn des Mörtels zusammenfiel, trat analog der Verwendung von in Hammermühlen erzeugten, dann paraffinierten Aluminiumplättchen nach etwa 45 min ein, und es entstand der gewünschte, gleichmässig mit Gasporen durchsetzte Gasbeton.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gasbeton od. dgl., bei dem durch Zerstäuben geschmolzenen Aluminiums entstehende Aluminiumkügelchen als Gasbildner dem Gasbetonmörtel, beispielsweise Zement- oder
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Aluminiumkügelchen vor dem Beimengen zum Gasbetonmörtel mit einer Schicht aus wasser-oder alkalilöslichem, bei einer tieferen Temperatur als metallisches Aluminium schmelzendem Salz, z. B.
Natriummetaphosphat, umhüllt wird, das seinerseits die oxydierte Oberflächenschicht der Aluminiumkügelchen auflöst.
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