DE3218446A1

DE3218446A1 - Binder for a construction material mix

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Publication number: DE3218446A1
Application number: DE19823218446
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Rigips GmbH
Current assignee: Saint Gobain Rigips GmbH
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1982-05-15
Publication date: 1983-11-17
Also published as: CH654821A5

Abstract

A binder consisting of a mix of a calcium aluminate is obtained by burning fine grains of calcium compounds and aluminium compounds, finely grinding the calcium aluminate and mixing it with anhydrite, calcium sulphate hemihydrate or calcium sulphate dihydrate and, as appropriate, further additives and processing it by making up with water to a pourable consistency.

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für ein Baustoffgemisch unter Verwendung von Kalziumsulfatverbindungen. The invention relates to a binder for a building material mixture under Use of calcium sulfate compounds.

Es ist allgemein bekannt, daß abgesehen von hydraulischen Bindemitteln Kalziumsuifatverbindungen insbesondere mit einem halben Molekül Kristallwasser aber auch kristallwasserfrei, wertvolle, gut verarbeitbare, saubere Bindemittel darstellen, die im Bauwesen eine weite Verbreitung gefunden haben. Insbesondere zu nennen ist hier Kalziumsulfathalbhydrat, welches in seiner abgebundenen Form Gips bildet,und das als solches zur Herstellung von Platten und ähnlichen Formkörpern Verwendung findet, als auch in Verbindung mit Zuschlägen als Putzmischung, um nur einige zu nennen. It is well known that apart from hydraulic binders Calcium sulfate compounds in particular with half a molecule of crystal water, however They are also free of water of crystallization, valuable, easy to process, clean binders, which have found widespread use in construction. Is to be mentioned in particular here calcium sulphate hemihydrate, which in its hardened form forms gypsum, and as such for the production of panels and similar moldings use finds, as well as in connection with aggregates as a plaster mix, to name but a few to name.

Das wasserfreie Kalziumsulfat, als Anhydrit bezeichnet, findet Anwendung auch gemischt mit Kalziumsulfathalbhydrat beispielsweise für Fußbödenestriche oder als Dammbaumittel im Bergbau. Diese kalziumsulfathaltigen Bindemittel werden aus natürlich vorkommendem Gipsstein in der Natur gebrochen und durch Brennen hergestellt oder direkt in der Natur gefunden. The anhydrous calcium sulfate, known as anhydrite, is used also mixed with calcium sulfate hemihydrate, for example for floor screeds or as a dam construction material in mining. These calcium sulphate binders are made from naturally occurring gypsum stone broken in nature and made by burning or found directly in nature.

Andererseits ist es heute ebenfalls allgemein bekannt, daß solche Kalziumsulfatverbindungen in Form von Anhydrit, Halbhydrat und Dihydrat in großen Mengen bei der Herstellung von Phosphorsäure und bei der zunehmend mehr und mehr praktizierten Rauchgasentschwefelung anfallen. Diese durch Industrieverfahren erzeugte Kalziumsulfatverbindungen sind natürlich, aufgrund ihrer Entstehung und Bildung mit vielerlei Fremdstoffen aktiven und inerten Charakters beladen, die eine Verwendung eines solchen Industriegipses im Gegensatz zu denen aus natürlichen Vorkommen stammenden Gipsen erschweren bzw. ganz unmöglich machen. On the other hand, today it is also common knowledge that such Calcium sulfate compounds in the form of anhydrite, hemihydrate and dihydrate in large Quantities in the production of phosphoric acid and in the increasingly more and more flue gas desulphurisation practiced. This generated by industrial processes Calcium sulfate compounds are natural, due to their creation and education loaded with a variety of foreign substances of active and inert character, the a use of such industrial plaster in contrast to those made of natural Make the occurrence of gypsum more difficult or even impossible.

Um diesen Ubelstand zu beseitigen sind viele Verfahren bekannt geworden, um Industriegipse bzw. so-lche aus der Phosphorsäureherstellung so zu behandeln, daß sie wie Gipse aus natürlichen Vorkommen verarbeitet werden können. Obwohl diese Aufbereitungsverfahren die umweltbelastende Deponie von Industriegips beseitigen wollen, sind sie doch nur bedingt erfolgreich, so daß nach wie vor große Mengen Industriegips auf Deponien abgeladen werden müssen. Andererseits sind diese Aufbereitungsverfahren ebenfalls wieder deshalb nachteilig, weil sie das entsprechend verbesserte Produkt in jeder Hinsicht verteuern, so daß eine wettbewerbliche Verwendung schwer möglich ist. In order to remedy this problem, many methods have become known, to treat industrial plasters or those from phosphoric acid production in such a way that that they can be processed like plaster from natural resources. Although these Treatment processes eliminate the polluting landfill of industrial gypsum want, they are only partially successful, so that still large quantities Industrial gypsum must be dumped in landfills. On the other hand, these are processing methods also disadvantageous because they are the correspondingly improved product more expensive in every respect, so that it is difficult to use them competitively is.

Es hat daher auch nicht an Vorschlägen und Veröffentlichungen gefehlt, wie solche Industriegipse ohne weitere Behandlung günstig und vorteilhaft eingesetzt werden können. There has therefore been no lack of proposals and publications like such industrial plasters, used cheaply and advantageously without further treatment can be.

Insbesondere auch an dieser Stelle setzt die vorliegende Erfindung ein, indem sie zur Lösung eines Problems beiträgt, besonders Industriegipse in jeder Form, sei es als Halb-, Dihydrat oder als Aniwdrit, günstig verwertbar zu machen, derart, daß ein Bindemittel entsteht, das mit allen herkömmlichen Bindemitteln dieser Kategorie in den Wettbewerb treten kann, das aber auch eine Einsatzmöglichkeit bildet, für natürlich vorkommende Kalziumverbindungen. In particular, this is also where the present invention comes into play one by helping to solve a problem, especially industrial plaster in everyone To make the form, be it as hemihydrate, dihydrate or aniwdrite, inexpensively usable, in such a way that a binder is produced which is similar to that of all conventional binders of this Category can enter the competition that but also a possible use forms, for naturally occurring calcium compounds.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bindemittel aus Kalziumaluminat in feiner Körnung, gemischt mit fein aufgemahlenem Gips in Form von Anhydrit, Halbhydrat oder Dihydrt in einer solchen Menge, daß auf 1 Mol Aluminiumoxid in dem Kalziumaluminat 3 Mol oder mehr Kalziumsulfat kommen. Diese Mischung wird mit Wasser in eine gießfähige Konsistenz überführt und verarbeitet. This task is solved by a binding agent made of calcium aluminate in fine grain, mixed with finely ground gypsum in the form of anhydrite, hemihydrate or dihydrate in an amount such that to 1 mole of alumina in the calcium aluminate 3 moles or more of calcium sulfate come in. This mixture becomes pourable with water Consistency transferred and processed.

So geht man z.B. zur Herstellung des Monokalziumaluminats (CaO. Al203) von Kalziumverbindungen wie Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid mit einer Korngröße im aus, wobei auch natürlich vorkommende Kalziumverbindungen, beispielsweise Calcit oder Arogonit verwendet werden können* Als Aluminiumverbindung wird ein natürlich vorkommendes oder künstlich entstandenes Aluminiummineral mit einem hohen Gehalt an Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid eingesetzt. Es können Mineralien der Bauxitgruppe verwendet werden, beispielsweise Diaspor oder Gibbsit, oder Mischungen solcher Stoffe, ebenfalls mit sehr feiner Aufmahlung wie bei der Kalziumverbindung. Diese Menge, die im Verhältnis von 1 Mol Kalziumoxid pro 2 Mol Aluminiumhydroxid vermischt werden, werden mit einem Flußmittel aus Eisensulfat und/oder Kalziumfluorid vermischt und mit wenig Wasser zu Pellets von 4 bis 10 cm Durchmesser geformt und in einem Drehrohrofen oder ähnlichen Brennaggregaten 0,5 bis 4 Stunden bei Temperaturen zwischen 850-15000C, vorzugsweise zwischen 900-12000C, gebrannt. This is how one goes e.g. for the production of the monocalcium aluminate (CaO.Al203) of calcium compounds such as calcium carbonate, calcium oxide or calcium hydroxide with a grain size im from, including naturally occurring calcium compounds, for example Calcite or arogonite can be used * As an aluminum compound is a natural Occurring or artificially created aluminum mineral with a high content used on aluminum hydroxide or aluminum oxide. It can contain minerals of the bauxite group used, for example diaspore or gibbsite, or mixtures of such substances, also with a very fine grind like the calcium compound. This quantity, which are mixed in the ratio of 1 mole of calcium oxide per 2 moles of aluminum hydroxide, are mixed with a flux made of iron sulfate and / or calcium fluoride and formed into pellets with a diameter of 4 to 10 cm with a little water and placed in a rotary kiln or similar firing units for 0.5 to 4 hours at temperatures between Fired 850-15000C, preferably between 900-12000C.

Das durch den Brennprozeß entstehende Kalziumaluminat wird in einer Körnung 4cm32 ßm zur Herstellung des Bindemittels mit Kalziumsulfat in Form des Dihydrats, des Halbhydrats oder des Anhydrits, oder Gemischen dieser Verbindung vermischt und zwar derart, daß Mengen zwischen 1-3 Mol CaS04 auf ein Mol Al203 des Kalziumaluminats kommen. Das Anmachwasser wird in einer solchen Menge zugegeben, daß man eine gießfähige Konsistenz erhält oder jedenfalls so viel, daß sich eine Verbindung der Formel 3CaO.Al203.3CaS04.31H20 ergibt. eben dieser Verbindung kann in beliebigen Mengen auch noch Gips in herkömmlicher Form, also als Dihydrat, vorliegen. Das Baustoffgemisch kann so eingestelllt sein, daß es im fertigen Produkt einen Anteil der obengenannten den Namen Ettringit führenden Verbindung enthält, sowie ettringitähnliche Phasen, einen Anteil Gips und einen Anteil Zuschlagstoffe. Diese Zuschlagstoffe können auch in Form bereits abgebundenen Gipses zugegen sein, oder in Form von Sand, Flugasche und dergleichen mehr. The calcium aluminate produced by the firing process is in a Grain size 4cm32 ßm for the production of the binding agent with calcium sulphate in the form of the Dihydrate, hemihydrate or anhydrite, or mixtures of these compounds mixed in such a way that amounts between 1-3 moles of CaS04 per mole of Al203 des Calcium aluminate come. The mixing water is added in such an amount that that you get a pourable consistency or at least so much that a Compound of the formula 3CaO.Al203.3CaS04.31H20 gives. this connection can Plaster of paris is also present in conventional form, i.e. as a dihydrate, in any amount. The building material mixture can be adjusted so that there is one in the finished product Contains portion of the above compound bearing the name Ettringit, as well Ettringite-like phases, a portion of gypsum and a portion of aggregates. These Aggregates can also be present in the form of already set plaster, or in the form of sand, fly ash and the like.

Die Anmachwassermenge und die zusetzbare Kalziumsulfatverbindungen können aber auch so bemessen sein, daß sich möglichst nur die obengenannte Verbindung Ettringit bildet. Vermittels dieser Verbindung läßt sich in erfindungsgemäß vorteilhafter Weise auch eine große Menge Abfall oder Industriegips verarbeiten, der lediglich die Kalziumsulfat-Phase liefert und sonst als Füllstoff oder als sich in situ bildender Gips zugegen ist. The amount of mixing water and the calcium sulphate compounds that can be added but can also be dimensioned so that as far as possible only the above-mentioned connection Ettringite forms. By means of this connection can be more advantageous according to the invention Way, also process a large amount of waste or industrial plaster, which is merely the calcium sulfate phase supplies and otherwise as a filler or as forming in situ Plaster of paris is present.

Außer den obengenannten Zuschlagstoffen kann auch noch Vermikulit, Perlit, Naturstein, Kalkstein, Schlacke usw. verarbeitet werden, wobei die Körnungen bzw. die Siebkurven so gewählt sind, daß je nach Verwendung oder Anwendung des Bindemittels optimale Verhältnisse erreicht werden. In addition to the additives mentioned above, vermiculite, Perlite, Natural stone, limestone, slag, etc. are processed, whereby the grains or the sieve curves are chosen so that depending on the use or application of the binder optimal conditions can be achieved.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dem Bindemittelgemisch Fasermaterial zuzusetzen in Form von natürlichen Fasern oder Kunstfasern bzw. Glasfasern oder Cellulosefasern, Verflüssiger und Schäume zur Auflockerung des Endproduktes. According to the invention it is also possible to add fiber material to the binder mixture to be added in the form of natural fibers or synthetic fibers or glass fibers or Cellulose fibers, liquefiers and foams to loosen up the end product.

Bei der Herstellung der Baustoffmischung können auch, wie an sich bekannt, Dispersionsmittel und Netzmittel, Reaktionsbeschleuniger und Reaktionsverzögerer angewandt werden, auch die Zugabe von Zement ist möglich. Je nach Einstellung des Gemisches liegt die Abbindezeit des Materials zwischen 20 min bis 48 Stunden, wobei die Mahl- und Brennbedingungen einen Einfluß ausüben. In the production of the building material mix can also, as per se known dispersants and wetting agents, reaction accelerators and reaction retarders can be used, cement can also be added. Depending on the setting of the Mixture, the setting time of the material is between 20 minutes to 48 hours, with the milling and firing conditions exert an influence.

Der erfindungsgemäße Baustoff kann allein durch die Verbindung Ettringit verbunden sein oder durch eine ähnliche Verbindung, die durch eine ähnliche oben beschriebene Weise entsteht und es ist erfindungsgemäß möglich, durch Zuschläge bis zu 80 % abzumagern. The building material according to the invention can be obtained solely through the compound ettringite be connected or by a similar connection made by a similar above described manner arises and it is possible according to the invention by surcharges to lose weight up to 80%.

Das Raumgewicht eines aus einem solchen Baustoffgemisches hergestellten Formkörpers kann über den Wasser-Bindemittel-Faktor und über Zuschläge und sonstige Zusätze im weiten Rahmen variiert werden, so daß das Gewicht zwischen 0,05 g/cm3 - 2,0 g/cm3 variieren kann. Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Baustoff in seiner Anwendung als Feuerschutzplatte wegen des relativ hohen kristallingebundenen Wasseranteils. Die durch die Abgabe des Wassers einfallende Schrumpfung des Baustoffes an sich, die zu einem Zerfall beispielsweise einer Platte führen kann, kann durch Einarbeitung einer Menge Mineralfasern, Vermiculit u.a. verhindert werden. The density of one made from such a building material mixture Shaped body can be about the water-binding agent factor and about additives and others Additions can be varied within a wide range, so that the weight is between 0.05 g / cm3 - 2.0 g / cm3 can vary. The building material according to the invention is particularly advantageous in its application as a fire protection panel because of the relative high crystalline-bound water content. The incident caused by the release of the water Shrinkage of the building material itself, leading to the disintegration of a panel, for example can lead by incorporating a lot of mineral fibers, vermiculite, etc. be prevented.

Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden 5 Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen wurde das Kalziumaluminat (CA-Phase) wie folgt hergestellt: 5200 g Al(OH)3, 5000 g CaC03, 200 g Flußmittel mit einer Körnung c 63 m werden gemischt, nach Wasserzugabe pelletiert und 4 h bei t2000C im Kammerofen gebrannt. Es entsteht ca. The invention will now be explained in more detail on the basis of the following 5 examples explained. In these examples the calcium aluminate (CA phase) was made as follows: 5200 g Al (OH) 3, 5000 g CaC03, 200 g flux with a grain size c 63 m are mixed, Pelletized after addition of water and burned for 4 hours at t2000C in a chamber furnace. It arises approx.

6200 g einer CA-Phase, die mit Hilfe einer Schlagkreuzmühle auf 32 ßm Korngröße aufgemahlen wird. Nach der Röntgenbeugungsanalyse besteht das Material überwiegend aus CA-Phasen.6200 g of a CA phase, which with the help of a cross beater mill to 32 ßm grain size is ground. According to the X-ray diffraction analysis, the material passes mostly from CA phases.

Beispiele: Beispiele Wasserverlust Beispiele Biegezug Kugeldruck Druck- W G F Raumgewicht bei Erhitz.a. IR, Rö-Ana- festi@k. 1000°C lyse Grundmischung 100 g CA-Phase 1,9 - 2,6 50 - 75 20 - 40 0,54 1,2 - 1,5 30 - 35 Umsatz CA- 318 g DH REA Phase voll- ständig Grundmischung 2,2 - 3,0 60 - 80 30 - 50 0,54 1,4 - 1,6 20 - 30 Umsatz CA- gemagert mit Phase voll- 20 % CaCO3 ständig Grundmischung gemagert mit 2,2 - 2,8 30- 40 10 -20 0,87 1,3 - 1,6 10 - 20 dto. 50 % CaCO3 Grundmischung gemagert mit 2,0 - 2,5 60 - 80 30 - 50 0,54 1,3 - 1,8 20 - 30 dto. 20 % Natur AII 100 g CA-Phase abge- + 300 q REA-DH 10 - 15 40 - 50 - saugt 1,2 - 1,3 - dto. 40 g Cellulose- aus Fasern 6-fa- chem Wasserüberschuß Examples: Examples Water loss Examples of bending tension ball compression pressure WGF volume weight when heated. IR, Rö-Ana- festi @ k. 1000 ° C analysis Basic mix 100 g CA phase 1.9 - 2.6 50 - 75 20 - 40 0.54 1.2 - 1.5 30 - 35 sales CA- 318 g DH REA phase full constant Basic mix 2.2 - 3.0 60 - 80 30 - 50 0.54 1.4 - 1.6 20 - 30 Sales CA- leaned with phase full 20% CaCO3 constantly Basic mix leaned with 2.2 - 2.8 30- 40 10 -20 0.87 1.3 - 1.6 10 - 20 dto. 50% CaCO3 Basic mix leaned with 2.0 - 2.5 60 - 80 30 - 50 0.54 1.3 - 1.8 20 - 30 dto. 20% nature AII 100 g CA phase removed + 300 q REA-DH 10 - 15 40 - 50 - sucks 1.2 - 1.3 - dto. 40 g cellulose from Fibers 6-fa- chem Excess water

Claims

Patentansprüche 1. Bindemittel für ein Baustoffgemisch unter Verwendung von Kalziumsulfatverbindungen dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumaluminat in Form von Mono- bis Trikalziumaluminat in feiner Körnung mit fein aufgemahlenem Gips in Form von Anhydrit, Halbhydrat oder-Dihydrat in einer solchen Menge vermischt ist, daß auf 1 Mol Aluminiumoxid in der Kalziumaluminatverbindung 3 Mol oder mehr Kalziumsulfat kommen, diese Mischung dann mit Wasser in eine gießfähige Konsistenz überführt und verarbeitet. Claims 1. Binder for a building material mixture using of calcium sulfate compounds characterized in that the calcium aluminate in Form of mono- to tricalcium aluminate in fine grain with finely ground plaster of paris in the form of anhydrite, hemihydrate or dihydrate mixed in such an amount is that for 1 mole of alumina in the calcium aluminate compound, 3 moles or more Calcium sulfate come, this mixture then with water in a pourable consistency transferred and processed.

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumaluminat aus einem pelletierten Gemisch, bestehend aus Kalziumverbindungen wie Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid mit einer Korngröße zu 63 tim und Aluminiumverbindungen mit einer Korngröße 63 ßm durch Brennen bei Temperaturen zwischen 850 - 15000C erhalten ist.2. Binder according to claim 1, characterized in that the calcium aluminate from a pelletized mixture consisting of calcium compounds such as calcium carbonate, Calcium oxide or calcium hydroxide with a grain size of 63 tim and aluminum compounds with a grain size of 63 µm by firing at temperatures between 850 - 15000C is.

3. Bindemittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis Kalziumverbindungen zu Aluminiumverbindungen 1 bis 3 : 2 Mol beträgt.3. Binder according to claim 1 and 2, characterized in that the mixing ratio of calcium compounds to aluminum compounds is 1 to 3: 2 Moles.

4. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets eine Größe zwischen 4 und 10 cm aufweisen.4. Binder according to claim 1 to 3, characterized in that the pellets are between 4 and 10 cm in size.

5. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenntemperatur des Gemisches aus Kalzium- und Aluminiumverbindungen vorzugsweise zwischen 900-12000C liegt.5. Binder according to claim 1 to 4, characterized in that the firing temperature of the mixture of calcium and aluminum compounds is preferred is between 900-12000C.

6. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erbrannte Produkt aus den Kalzium- und Aluminiumverbindungen<= 32 ßm gemahlen ist.6. Binder according to claim 1 to 5, characterized in that the burnt product from the calcium and aluminum compounds <= 32 µm ground is.

7. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel Zuschlagstoffe zugesetzt sind in Form von abgebundenem Gips, Sand und Flugasche und daß der Gips vorzugsweise aus der Rauchgasentschwefelung stammt. und die Flugasche zum Teil als Verunreinigung darin enthalten ist.7. Binder according to claim 1 to 6, characterized in that Aggregates are added to the binding agent in the form of hardened plaster of paris, sand and fly ash and that the gypsum preferably comes from flue gas desulphurisation. and some of the fly ash is contained therein as an impurity.

8. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mit Zuschlagstoffen wie Vermikulit, Perlit, Natursteink,rnungen einzeln oder im Gemisch, vermischt ist.8. Binder according to claim 1 to 6, characterized in that the binder with aggregates such as vermiculite, perlite, natural stone grains individually or in a mixture, is mixed.

9. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Fasern natürlicher oder künstlicher Herkunft beigemischt sind.9. Binder according to claim 1 to 8, characterized in that fibers of natural or artificial origin are added to the mixture.

10. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch andere an sich bekannte bei der Verarbeitung von Kalziumsulfathalbhydrat eingesetzte Stellmittel, wie Verzögerer, Beschleuniger und Härter, enthält.10. Binder according to claim 1 to 9, characterized in that the mixture is other known per se in the processing of calcium sulfate hemihydrate Contains thickening agents used, such as retarders, accelerators and hardeners.