DE3035626C2

DE3035626C2 - Verfahren zur Herstellung eines frosthemmenden Zuschlagstoffes auf Rotschlammbasis für den Straßenbau

Info

Publication number: DE3035626C2
Application number: DE3035626A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6700 Ludwigshafen Bayer, (verstorben); Werner Ing.(grad.) 6901 Heiligkreuz Siegmund
Original assignee: Alcoa Chemie 6700 Ludwigshafen GmbH; Almatis Chemie GmbH; Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-09-20
Filing date: 1980-09-20
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE3035626A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einec frosthemmenden Zuschlagstoffe auf Rotschlammbasis für den Straßenbau.

In den nicht vorveröffentlichten deutschen Offenlegungsschriften 29 23 939 und 29 43 447 wird bereits die Einlagerung von frosthemmenden Mitteln wie NaCI in getrockneten und vermahlenen Rotschlamm vorgeschlagen. Dabei wird so vorgegangen, daß der Rotfüller (getrocknete Rotschlamm) unter ständigem Rühren in eine wäßrige Kochsalzlösung, die zusätzlich eine hydrophobierende Siliziumverbindung enthält, eingetragen wird, wobei die gebildete Mischung vor der Trocknung und Vermahlung einer weiteren hydrophobierenden Behandlung mit Siliziumverbindungen unterworfen

wird.

Ein Nachteil des vorstehenden Verfahrens wird nun darin gesehen, daß der Rotfüller aufgrund seines außerordentlich hohen Porenvolumens beim Hantieren und unter Einwirkung von Luftbewegungen stark staubt. Durch Besprühen mit Wasser kann der Staubentwicklung deshalb nicht entgegengewirkt werden, weil der Rotfüller wegen seines relativ hohen Anteils an wasserlöslichem Alkali sowie seines hohen Porenvolumens Wasser begierig aufnimmt und damit seine Rieselfähigkeit und Dosierbarkeit verliert.

In der ebenfalls nicht vorveröffentlichten DE-PS 29 46 823 wird daher auch schon vorgeschlagen, das Wasseraufnahmevermögen eines aus Rotschlamm her-

:5 gestellten Füllers dadurch zu senken, daß das frosthemmende Mittel, insbesondere Natriumchlorid, unmittelbar einer Rotschlammsuspension zugemischt wird, und zwar derart, daß das Vermischen des frosir ;mmenden Mittels mit der Suspension mindestens in der Endphase des Mischens bei Anwesenheit silizium-organischer Verbindungen erfolgt. Ein unter den angegebenen Bedingungen erzeugter frosthemmender Zuschlagstoff ist wasserabweisend, zeigt ein wesentlich höheres Schüttgewicht als der bekannte Rotfüller und ist wirtschaftlich vorteilhafter herstellbar.

Die Herstellung eines Füllers für bituminöse Massen auf der Basis von Rotschlamm ist aus der DE-PS 18 05 829 bekannt. Gemäß dieser Patentschrift ist der Rotschlamm für den vorstehenden Zweck dann besonders geeignet, wenn er vor der Abtrennung von der Restaluminatlauge mit 3 bis 10Gew.-%, berechnet als CaO und bezogen auf den trockenen Rotschlamm, Kalk in Form von gebranntem oder gelöschtem Kalk versetzt wird. Der abfiltrierte Rotschlamm wird dann in üblicher Weise getrocknet und vermählen. Gemäß Zusatzpatent 23 06 145 wird die Trocknung mit besonderem Vorteil als Zerstäubungstrocknung ausgeführt.

In der DE-PS 18 05 829 wird zwar bei der Abhandlung des Standes der Technik auch ein Verfahren erwähnt, bei welchem der Rotschlamm einen besonderen Wasch- oder Neutralisationsprozeß unterworfen und der Gehalt des Rückstandes an wasserlöslichen Alkalien unter 1 %, vorzugsweise auf 0,6% oder weniger, gesenkt wird, eine Anregung zur Gewinnung eines frosthemmenden Zuschlagstoffes für den Straßenbau durch Neutralisation von Rotschlamm kann jedoch auch aus dieser Angabe nicht hergeleitet werden. Die Gewinnung alkalifreier Rotschläinme und deren Verwendung als Füller in bituminösen Massen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Überraschenderweise hat sich nunmehr gezeigt, daß ein neuer frosthemmender Zuschlagstoff auf Rotschlammbasis weit besser und wirtschaftlicher als bisher hergestellt werden kann, wenn der Rotschlamm mit einem frosthemmenden Mittel, insbesondere Natriumchlorid versetzt wird, zu dieser Mischung unter Rühren das Mittel zur mindestens teilweisen Neutralisation der im Rotschlamm enthaltenen Alkalien zugegeben wird und daß die bei der Neutralisation gebildete Rot-Schlammsuspension zu einem Gel erstarrt, welches anschließend getrocknet und vermählen wird. Werden auch die in Form von Natriumaluminiumsilikaten im Rotschlamm enthaltenen Alkalien neutralisiert, so wird neben dem Aluminiumhydroxid gleichzeitig gelförmiges Siliziumdioxid gebildet. In nicht vorhersehbarer Weise verzögert das Aluminiumhydroxidgel auf dem frosthemmenden Zuschlagstoff den Zutritt des Wassers zu dem frosthemmenden Mittel und damit seine vorzeitige

Auflösung, so daß der Zusatz kostspieliger Hydrophobierungsmittel entfällt Die Chancen für einen praktischen Einsatz des frosthemmenden Zusatzstoffes haben sich somit wesentlich erhöht

Der beim Bayer-Aufschluß als Abfallprodukt anfallende Rotschlamm (Bauxitrückstand) enthält in Abhängigkeit vom Waschprozeß bis zu l,5Gew.-% Alkali (ber. als NaOH) in Form von wasserlöslichem Natriumaluminat and 3 bis 13 Gew. -% Alkalien in Form von Nairiumaluminiumsilikat(Na₂O · Al₂O₃ · SiO₂).Beider Neutralisation wird das Natriumaluminiumsilikat unter Ausscheidung von gelförmigem SiO₂, gelförmigem Al(OH)₃ und dem entsprechenden Natriumsalz zersetzt.

Als Neutralisationsmittel werden hierbei vorteilhafterweise saure Aluminiumsalze eingesetzt, insbesondere Aluminiumchlorid. Die Verwendung dieses Salzes ist wegen der gleichzeitigen Bildung von gelförmigem AI(OH)₃ und Natriumchlorid von besonderem Vorteil, da das Chlorid als frosthemmender Zusatz bereits im Rotschlamm vorhanden ist. Außerdem kann auf diese Weise der GelanteR erhöht werden. Anstelle von Aluminiumchlorid können selbstverständlich auch andere Aluminiumsalze eingesetzt werden, etwa Aluminiumsulfat und Aluminiumnitrat

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß zur Neutralisation auch Säuren, gegebenenfalls billige Abfallsäuren, eingesetzt werden können, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure oder Gemische dieser Säuren.

Der Rotschlamm wird bei dem neuen Verfahren zweckmäßigerweise filterfeucht verwendet, also mit einem Restwassergehalt von etwa 35 bis 50 Gew.-%. In diesem Zustand besim der Rotxhiami;. eine pastenförmige Konsistenz. Bei Zugabe voi. festem Natriumchlorid verflüssigt sich der Rotschlamm, st daß sich das saure Aluminiumbalz in gelöster oder fester Form leicht in die Rotschlammsuspension einarbeiten läßt, die bei Aufhebung der Schereinwirkung zu einem Gel erstarrt. Nach Trocknung des Gels im Drehtrommeltrockner bei Temperaturen oberhalb 10O⁰C, liegt ein stückiges Gut vor, das nach Abkühlung auf eine Korngröße von < 1 mm vermählen wird. Das Mahlprodukt ist nicht hygroskopisch, gut rieselfähig und zeigt ein gutes Bindungsvermögen mit Bitumen oder Asphalt. Durch Zugabe von höheren Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Heizöl, vor der Vermahlung zum Trockengut kann das Bindungsvermögen noch erhöhl werden.

Die Menge des zugesetzten kristallinen Natriumchlorids beträgt etwa das 2- bis 3fache des Rotschlammes, bezogen auf Trockenrückstand des Rotschlammes. Die Menge des Neutralisationsmittels ist nach oben durch den Alkaliengehalt des Rotschlammes begrenzt. Sie wird zweckmäßigerweise jeweils auf die gewünschte Gelkonsistenz abgestellt.

Anhand der nachstehenden Beispiele wird der Erfindungsgegenstand noch erläutert.

Beispiel 2

Wärmeentwicklung bildet sich eine Paste, die ohne Anbackungen in einem Trommeltrockner bei 130⁰C getrocknet werden kann. Das Trockengut ist nicht hygroskopisch und zeigt bei der Vermahlung auf eine Korngröße < 1 mm gute Mahleigenschaften. Werden dem Trockengut vor der Mahlung 5% Dieselöl zugesetzt so wird die Staubbildung herabgesetzt, wobei die Mahleigenschaften nicht verschlechtert werden.

Beispiel 2

100 kg Rotschlamm nach Beispiel 1 werden nach Zusatz von 100 kg Kochsalz einer Mischbehandlung unterworfen, wobei ein Flüssiggeniisch entsteht In die Maische werden 100 kg HCl 36%ig eingemischt Unter Wärmeentwicklung tritt eine Verfestigung zu einer stichfesten Masse ein. Das Reaktionsprodukt wird in einem Trommeltrockner bei 140⁰C getrocknet und nach Zugabe von 6% leichtem Heizöl auf eine Korngröße < 1 mm vermählen. Das Trockengut läßt sich in Mischung mit leichtem Heizöl bei geringer Staubbildung sehr gut vermählen.

Abschließend wird noch erwähnt, daß ein nach den Beispielen hergestellter Zuschlagstoff in einer bituminösen Straßendecke etwa 4 bis 6% betragen sollte. Es kann dann mit der gewünschten Gefrierpunktserniedrigung des Oberflächenwas^rs gerechnet werden.

Ausgangsprodukt ist ein Rotschlamm mit einem Wassergehalt von 42% und einem Na₂O-GeHaIt zu 6,1% (bezogen auf Trockengewicht). 1,1% Na₂O liegen als Natriumaluminat und 5% Na₂O in Form von Natriumaluminiumsilikat vor.

100 kg dieses Rotschlammes werden mit 100 kg Kochsalz innig vermischt; es entsteht eine flüssige Maische, in diese Maische werden 20 kg Aluminiumchlorid-Lösung (entsprechend 4,7 kg AlCI₃) eingemischt. Unter

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines frosthemmenden Zuschlagstoffes auf Rotschlammbasis für den Straßenbau durch Neutralisation des Rotschlammes, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotschlamm mit einem frosthemmenden Mittel, insbesondere Natriumchlorid, versetzt wird, zu dieser Mischung unter Rühren das Mittel zur mindestens teilweisen Neutralisation der im Rotschlamm enthaltenen Alkalien zugegeben wird und daß die bei der Neutralisation gebildete Rotschlammsuspension zu einem Gel erstarrt, welches anschließend getrocknet und vermählen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rotschlamm in Form von Natriumaluminat gelösten Alkalien neutralisiert werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die im Rotschlamm in Form von Natriumaluminiumsilikat enthaltenen Alkalien neutralisiert werden.

4. Verfahreil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation mit einem sauren Aluminiumsalz durchgeführt wird, insbesondere mit Aluminiumchlorid und/oder Aluminiumsulfat.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation mit einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure oder Schwefelsäure durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation mit einer Mischung aus einem säuren Aluminiumsalz und einer anorganischen Säure durchgeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotschlamm mit einer Restfeuchte von etwa 35 bis 50 Gew.-% eingesetzt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem getrockneten Zuschlagstoff vor der Vermahlung ein höherer Kohlenwasserstoff zugesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem getrockneten Zuschlagstoff vor der Vermahlung Dieselöl zugesetzt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff auf eine Korngröße kleiner 1 mm vermählen wird.