DE4225988A1 - Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Werkstoffe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Werkstoffe

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Werk­ stoffe, bei dem als Ausgangsmaterial handelsüblicher Porenbeton verwendet wird. Porenbeton wird aufgrund seiner spezifischen Materialeigenschaften be­ kanntlich vorwiegend in der Bauindustrie zum Herstellen von Leichtbausteinen und -fertigteilen verwendet. Für andere Einsatzgebiete, die beispielsweise eine höhere Druckfestigkeit, höhere Ad- und Absorption oder höhere Abriebfestig­ keit erfordern, ist er dagegen nur bedingt geeignet.
Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem durch einen einfachen Brenn­ vorgang der Porenbeton zu einem mit etwa den bekannten Silikasteinen ver­ gleichbaren Werkstoff mit u. a. höherer Druckfestigkeit, höherer Ad- und Ab­ sorption und höherer Abriebfestigkeit umgewandelt wird.
Es hat sich gezeigt, daß der mit dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellte, im folgenden als Silika-Werkstoff bezeichnete keramische Werkstoff einen gegenüber Porenbeton erhöhten Anteil von offenen Zellen aufweist. Er eignet sich deshalb aufgrund der dadurch vergrößerten inneren Oberfläche insbe­ sondere als Ad- und Absorbens, beispielsweise als Streumittel zum Aufsaugen von giftigen Flüssigkeiten, als Trägermaterial für Mikroorganismen bei der Ab­ wasserreinigung und im häuslichen Bereich als Katzenstreu. Ebenso ist eine Anwendung in der Technik als Filtrationsmittel für Flüssigkeiten und Gase denkbar. Schließlich kann der erfindungsgemäße Werkstoff, wie die bekannten Silikasteine, zur Thermoisolation beispielsweise von Brennöfen verwendet werden.
Die in Anspruch 2 genannte Maßnahme hat den Vorteil, daß die bei der Her­ stellung von Porenbetonbausteinen mit einem Prozentsatz von etwa 7% an­ fallenden Mengen an Abfall und II. Wahl einer sinnvollen Wiederverwendung zugeführt werden können und nicht - wie bisher üblich - auf die ohnehin knapper werdenden Deponieplätze abgelagert werden müssen. Nach einer Schätzung des Autors fallen allein in der Bundesrepublik Deutschland rund 280 000 m3 Porenbetonabfall aus der Produktion an. Die Maßnahme gemäß Anspruch 3 ist in analoger Weise vorteilhaft.
In Anspruch 4 ist ein Verfahrensablauf genannt, der sich nach vielen Ver­ suchsreihen herauskristallisiert hat. Danach werden die Porenbetonstücke in­ nerhalb eines Zeitraums von 7 Stunden langsam auf eine Endtemperatur von 1230°C erhitzt. Die durch die Dehydratisierung der im Porenbeton enthaltenen Silikathydrate und durch temperaturabhängige Gefügeumwandlungen auftre­ tenden Volumenänderungen können während dieser langsamen Temperatur­ steigerung vonstatten gehen. Unter den gleichen Gesichtspunkten ist die an die 4-stündige Sinterphase sich anschließende und 7 Stunden dauernde Abküh­ lungsphase zu sehen.
Durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt gemäß Anspruch 7 können aus den fertigen Silika-Werkstoffstücken je nach Anwendungsfall unterschiedliche Korngrößen eingestellt werden.
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Aus Ausgangsstoff werden Ausschußbausteine aus Porenbeton der Klasse G-2 mit einem Raumgewicht von 500 kg/m3 im Format von 50/25/10 cm verwendet. Die Porenbetonsteine werden auf einem Plattformwagen jeweils mit Abstand voneinander und in drei Etagen übereinander aufgeschichtet und bei Umgebungstemperatur in einen Brennofen eingebracht. Die Temperatur im Innern des Brennofens wird nun innerhalb eines Zeitraums von 7 Stunden kontinuierlich gesteigert, bis eine Endtemperatur von 1230°C erreicht ist. Danach werden die Porenbetonsteine 4 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Dabei findet, wie auch schon gegen Ende der Aufheizphase, ein Sintervorgang statt. Nach Ende der 4- stündigen Sinterphase wird die Temperatur des Brennofens innerhalb von 7 Stunden kontinuierlich auf Raumtemperatur abgesenkt. Die Umwandlung des Porenbetons in einen den Silikasteinen ähnlichen keramischen Werkstoff ist nun abgeschlossen, das Produkt kann entnommen werden. Je nach dem angestrebten Verwendungszweck werden die Silikawerkstoffblöcke anschließend beispielsweise in einem Kegelbrecher zerkleinert und das Zerkleinerungsgut sortiert. Der fertige Silika-Werkstoff weist folgende Pa­ rameter auf:
  • - Raumgewicht ca. 700 kg/m3
  • - Druckfestigkeit 15-20 N/mm2
  • - sekundäre Absorption (gerechnet) ca. 630 l/m3
  • - Feuerfestigkeit bis 1400°C
Neben den oben bereits genannten Anwendungsbeispielen ist der erfindungs­ gemäße Silika-Werkstoff in Korngrößen von bis etwa 2 mm als Träger für Pflanzenschutzmittel geeignet. Dazu wird der feinkörnige Silikawerkstoff mit dem pulverförmigen Pflanzenschutzmittel vermengt. Aufgrund seiner stark ver­ größerten äußeren und zum Teil auch inneren Oberfläche wird das Pflanzen­ schutzmittel praktisch vollständig adsorbiert. Das so vorbehandelte Silika- Werkstoff-Granulat kann beispielsweise mit Getreidekörnern vor deren Aussaat vermischt oder direkt auf den Ackerboden ausgetragen werden. Besonders bei diesem Anwendungsfall macht sich positiv bemerkbar, daß sich der erfin­ dungsgemäße Werkstoff praktisch pH-neutral verhält.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Werkstoff eignet sich aufgrund seiner relativ scharfkantigen Zellwände an der Kornoberfläche bei­ spielsweise als Abriebmittel zum Aufrauhen von Jeansstoffen zur Erzeugung des in der Modebranche als "stone-washed" bekannten Erscheinungsbildes. Gegenüber herkömmlichen Scheuermitteln, wie beispielsweise Bimssteinchen, haben Granulate aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff den Vorteil, daß sie wesentlich abriebfester sind und daher längere Standzeiten aufweisen. Der durch gegenseitigen Abrieb bedingte Abfall ist entsprechend gering.
Weitere Anwendungsbeispiele für den erfindungsgemäßen Werkstoff sind der Einsatz in der Agrarwirtschaft als Bodenstrukturverbesserer, und in der Bau­ industrie als Leichtbetonzuschlag.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Werkstoffe, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • a) Bereitstellen von auf der Basis von quarzhaltigem Sand, Kalk und Zement hergestellten Porenbetonstücken,
  • b) Erhitzen der Porenbetonstücke in einem Brennofen auf mindestens 1000°C und
  • c) Abkühlenlassen und Entnahme des fertigen Produkts.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenbetonstücke bei der Fertigung von Porenbetonbausteinen oder -fertigbauteilen anfallender Ausschuß sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenbetonstücke bei der Errichtung von Bauwerken anfallender Abfall sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenbetonstücke innerhalb 7 Stunden mit kontinuierlich steigendem Temperaturverlauf auf eine Sintertemperatur von 1230°C erhitzt, 4 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten und anschließend innerhalb 7 Stunden mit kontinuierlich fallendem Temperaturverlauf auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenbetonstücke aus hydrothermal und bei höherem Druck bear­ beitetem Porenbeton bestehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenbeton ein Raumgewicht von 300-1000 kg/m3 aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Produkt in einem weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung unterschiedlicher Korngrößen zerkleinert wird.
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