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DE2039196A1 - Fly ash building material - Google Patents

Fly ash building material

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Publication number
DE2039196A1
DE2039196A1 DE19702039196 DE2039196A DE2039196A1 DE 2039196 A1 DE2039196 A1 DE 2039196A1 DE 19702039196 DE19702039196 DE 19702039196 DE 2039196 A DE2039196 A DE 2039196A DE 2039196 A1 DE2039196 A1 DE 2039196A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ash
ashes
water
mass
production
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702039196
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Foerster
Wolfgang Dipl-Chem D Friedrich
Helmut Klein
Guenther Kurzig
Klaus Moeller
Wolfgang Reimann
Manfred Dipl-Chem Dr Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INSTITUT fur ENERGETIK
Original Assignee
INSTITUT fur ENERGETIK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INSTITUT fur ENERGETIK filed Critical INSTITUT fur ENERGETIK
Publication of DE2039196A1 publication Critical patent/DE2039196A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/24Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/26Cements from oil shales, residues or waste other than slag from raw materials containing flue dust, i.e. fly ash
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Fly ash has a content of 3-15% by weight SO3 and 40-90% active ingredients which are SO3 free & 100% active. The latter comprises by weight %, 8-25 SiO2, 18-45 Al2O3 + Fe2O3, and 35-75 CaO + MgO. The mixture is bound with water at 50-90 C, pref. 60-80 C, & the building material is obtained in less than 24 hrs. Specifically, the fly ash is lignite or oil shale filter ash.

Description

Verfahren zur Verwertung von Flugaschen, insbesondere zur Herstellung von Baustoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung kalkreicher Flugaschen. Kalkreiche Flugaschen mit Bindemittelcharakter werden allein oder in Mischung mit bekannten Zuschlägen zu Zuschlagstoffen (Pellets, Aschebetonsplitt), Betonwären, verschiedenartigen Bauelementen und Massenbeton verarbeitet oder werden zur Bodenvermörtelung (Bodenstabilisation) herangezogen.Process for the utilization of fly ash, in particular for production of building materials The invention relates to a method for utilizing lime-rich fly ash. Lime-rich fly ashes with a binding agent character are produced alone or in a mixture with known aggregates to aggregates (pellets, ash concrete grit), concrete ware, Different types of construction elements and mass concrete are processed or are used for soil reinforcement (Soil stabilization).

Es ist bekannt, daß Flugaschen, insbesondere Braunkohlen-und Ölschieferfilteraschen, die über 8 % CaO in Form von freiem und an Silikate und Aluminate eiundenen klk enthalten, sich durhc mehr oder weniger stark ausgeprägtes Erhärtungsvermögen auszeichnen, d.h. sie erstarren und erhärten nach Anmachen mit Wasser ähnlich einem industriell hergestelltem Bindemittel, Es hat daher in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, die Bindeeigenschaften dieser billig zur Verfügung stehend Aschen in der Praxis zu nutzen.It is known that fly ash, in particular lignite and oil shale filter ashes, the more than 8% CaO in the form of free and bound to silicates and aluminates klk contain, are characterized by a more or less pronounced hardening capacity, i.e. they solidify and harden after being mixed with water, similar to an industrial one manufactured binder, It has therefore not been tried in the past lacking the binding properties of these cheaply available ashes in the Practice to use.

Diesen Bemühungen stehen jedoch unerwünschte Eigenschaften de: Aschen entgegen, so daß insgesamt gesehen der Verwertungsgrad vor aller kalkreicher Aschen gering bliebe Aschen unterliegen im Anfallzustand in einem Kraftwerk in Abhängigkeit vom Ort des Anfalls und des Entnahmezeitpunktes im allgemeinen starken Schwankungen in der chemisch-mineralogischen und physikalischen Zusammensetzung. Diese werden durch die Änderungen in der qualität des Brennstallbess der Betriebsweise der Feuerung und der Entsteubungaanlage verursacht. Derzufolge ändern sich auch die bindemitteltechnischen Eigenschaften der Aschen, die neben positiv wirkenden hydraulischen und latenthydraulischen Bestandteilen wechselnde Mengen der als schädlich geltenden, zwischen 900 und 1400 o gebrannten Bestandteile CaSO4 und CaO (frei) enthalten. Durch Hydratation oder zeitlich verzögerte chemische Reaktionen dieser Bestandteile können in der erhärteten Asche früher oder später Treib- oder Zerfallserscheinungen auftreten, die eine alleinige Verwendung der Aschen als Bindemittel bisher stark erscherten. Es wurden bereits Verfahren vorgeschlagen, die es trotz der dargelegten Nachteile der Aschen im Anfallzustand gestatten, ihre Bindeeigenschaften zu nutzen.However, these efforts are faced with undesirable properties of ashes contrary, so that overall, the degree of utilization before all lime-rich ashes Ashes that remain low are subject to dependency in a power plant in the state of accumulation the location of the attack and the time of removal generally strong fluctuations in the chemical-mineralogical and physical composition. These are due to the changes in the quality of the Brennstallbess the operation caused by the firing and the dedusting system. As a result, change too the binder-technical properties of the ashes, which have a positive effect varying amounts of hydraulic and latent hydraulic components considered harmful Applicable components CaSO4 and CaO (free) burned between 900 and 1400 o contain. By hydration or delayed chemical reactions of these Sooner or later, constituents of the hardened ash can show signs of growth or disintegration occur that a sole use of the ashes as a binder so far has been strong shocked. Procedures have already been proposed which do it in spite of what is set out Disadvantages of the ashes in their accumulation state allow their binding properties to be used.

Neben rein physikalischen Maßnahmen zur Erhöhung des Gebrauchswertes der Aschen durch Homogenisieren. Selektieren besonders geeigneter Chargen aus dem Gesamtascheanfall eines Kraftwerkes oder Mahlen, wurden vor allem chemische Maßnahmen vorgeschlagen.In addition to purely physical measures to increase the utility value the ashes by homogenizing. Selecting particularly suitable batches from the Total ash from a power station, or grinding, were mainly chemical measures suggested.

In einzelnen und diess 1. Mischen oder Vermahlen der Aachen nit Bindemitteln nie gebranntem oder gelöschtem Kalk, Zementen, Gips und/oder latenthydraulischen Stoffen (Hochofenschlacken, kieselsäurehaltige Rückstände aus der Aluminiumsulfatproduktion aus Ton, Traß, Ziegelmehl). Hierdurch sollen von den spezifischen Nachteilen der Aschen weitgehend befreite Mischbindemittel erzeugt werden, die im allgeneinen zwischen 20 und 70 % Asche enthalten.In individual and this 1. Mixing or grinding the Aachen n with binders never burnt or slaked lime, cement, gypsum and / or latent hydraulic Substances (blast furnace slag, siliceous Residues from the Aluminum sulphate production from clay, trass, brick powder). This is intended to be used by the specific Disadvantages of the ashes largely freed mixed binders are produced in the generally contain between 20 and 70% ash.

2. Ausschalten der zum Treiben anlaßgebenden schädlichen Bestandteile CaO (frei) und CaSO4, die in tIberbrannten, schwer hydrolysierbaren Zustand vorliegen sollen. CaO wird durch längeres Einsumpfen oder Behandeln der Aschen mit Wasserdampf bei einem Druck bis zu 20 at oder durch Einleiten von feuchter Luft in die trockene Asche gelöscht.2. Elimination of the harmful constituents that give rise to drifting CaO (free) and CaSO4, which are burnt and difficult to hydrolyze should. CaO is made by soaking the ashes for a long time or treating them with water vapor at a pressure of up to 20 at or by introducing moist air into dry air Ashes cleared.

CaSO4 soll entweder durch Dampfdruckbehandlung zu CaS04 . 21120 hydrolysiert oder durch Umsatz mit äquivalenten Mengen an Sr-, Ba- oder Pb-Salzen zu schwerlöslichen Sulfaten umgesetzt werden. Auch Zusätze von NaOH oder Tonerdehydrat sollen das Sulfattreiben ausschalten. CaSO4 should either be converted to CaS04 by steam pressure treatment. 21120 hydrolyzed or by conversion with equivalent amounts of Sr, Ba or Pb salts to form sparingly soluble Sulphates are implemented. Additions of NaOH or alumina hydrate are also said to drive the sulfate switch off.

Perner wurde voresch1agen, durch sofortiges Lagern von durch Pressen gefertigten Steinen unter Wasser,die rechtzeitige Hydratation der Schadkomponenten herbeizuführen. Perner was suggested by immediately storing by pressing manufactured stones under water, the timely hydration of the harmful components bring about.

3. Einstellen des Mörtel-pH-Wertes auf den Bereich 11 ;bis 12 durch Neutralisation des überschüssigen Kalkes durch Salzsäure. Diese Maßnahme beruht auf der Theorie, daß das Treiben der kalkreichen Braunkohlenasohen durch Ettringit-Umwandlung verursacht wird. Auch ein mehrtätiges Behandeln der Aschen mit 2 n Salzsäure ist bekannt.3. Adjust the mortar pH value to the range 11 to 12 Neutralization of the excess lime with hydrochloric acid. This measure is based on the theory that the hustle and bustle of the lime-rich brown coal miners caused by ettringite transformation. Also treating the ashes for several days with 2N hydrochloric acid is known.

4. Beeinflussung der Verarbeitbarkeit der Aschen und Verbesserung der Qualität der Baustoffe durch gemeinsame Verarbeitung der Aschen mit Zusätzen von NaOH, Na2HPO4, Na3PO4, NaHSO4, H2SO4, Na2CO3, NaHCO3. Wasserglas, Alaun, Aluminiumpulver, gemahlene Aluminiumkrätze, Al2(SO4)s, CaCl2 (1 bis 3 %) und neuerdings auch MgCl2 in Mengen bis zu 100 g auf 1 kg Flugasche. Durch den Einsatz derwertiger Chemikalien sollen die stark schwankenden bindemitteltechnischen Eigenschaften der Aschen ausgeglichen und Raum-, Wasser- und Frostbeständigkeit der so gefertigten Materialien gewihrleistet werden.4. Influencing the processability of the ashes and improving them the quality of the building materials through joint processing of the ashes with additives of NaOH, Na2HPO4, Na3PO4, NaHSO4, H2SO4, Na2CO3, NaHCO3. Water glass, alum, aluminum powder, ground aluminum dross, Al2 (SO4) s, CaCl2 (1 to 3%) and recently also MgCl2 in quantities of up to 100 g per 1 kg of fly ash. Through the use of chemicals of the same quality should compensate for the strongly fluctuating binding agent properties of the ashes and space, water and frost resistance of the materials manufactured in this way will.

5. Gleichzeitige Anwendung von mehreren unter 1., 2. und 4. geschilderten Maßnahme.5. Simultaneous use of several of the items described under 1., 2. and 4. Measure.

Den gekennzeichneten bekannten Verfahren zur Verwertung kalkreicher Flugaschen haften, wie die Praxis zeigt, @konomische und/oder qualitative Mängel an. Zu einer verbreiteten, anhaltenden Verwendung kalkreicher Aschen ist es daher in der Baustoffindustrie trotz langjähriger Anstrenungen nicht gekommen.The well-known processes for the recovery of lime-rich As practice shows, fly ash adhere to @economic and / or qualitative defects at. It is therefore a widespread, sustained use of lime-rich ashes in the building materials industry despite many years of effort.

Die Mischbinderproduktion ist im allgemeinen durch die Aufwendungen für Transporte und Technologie zu teuer, zumal auch die im Vergleich zu Normenzementen verminderten Qualitätsparameter der Mischbindmittel in Kauf genommen werden müssen. Außerdem werden die zur Herstellung von Mischbindern vorzugsweise benötigten Hochfenschlacken volkswirtschaftlich zweckmäßiger zur Produktion von Hüttenzementen eingesetzt.The mixed binder production is generally due to the expenditures Too expensive for transport and technology, especially when compared to standard cements decreased Quality parameters of the mixed binders accepted Need to become. In addition, those for making mixed binders are preferred required high fey slag economically more appropriate for the production of Metallurgical cements used.

Das Hydratisieren des überbrannten CaO- und CaSO4 der Aschen geht bei Normaltemperatur, z.B. beim Einsumpfen, mit einer unerwünschten, vorzeitigen Hydratation wertpoller hydraulischer Komponenten einher. Es wird ein Aschenmörtel erhalten, der sich zur Herstellung hochwertiger Aschebaustoffe nicht mehr eignet. Die Nachteile sollen durch Löschen mit gespannten Wasserdampf vermieden werden. Der dazu erforderliche apparative Aufwand ist jedoch groß. Außerdem tritt in den meisten Fällen ein Spättreiben, hervorgerufen durch die Bildung von Ettringit, auf. Die CaSO4-Bindung durch die teuren und giftigen Sr-, Ba- oder Pb-Verbindungen hat sich nicht einführen können; das Lagern frisch gepreßter Formlinge in Wasser zur Vermeidung späteren Treibens erwies sich infolge alsbald auftretender Zarfallserscheinungen als undurchführbar.The hydration of the burned CaO and CaSO4 of the ashes works at normal temperature, e.g. when swamping, with an undesirable, premature Hydration of valuable hydraulic components goes hand in hand. It becomes an ash mortar received, which is no longer suitable for the production of high-quality ash building materials. The disadvantages are to be avoided by extinguishing with tensioned water vapor. However, the outlay on equipment required for this is great. Also occurs in the in most cases there is late rub caused by the formation of ettringite. The CaSO4 bond is due to the expensive and toxic Sr, Ba or Pb compounds cannot introduce oneself; the storage of freshly pressed moldings in water for Avoidance of later driving turned out to be due to the appearance of decay as impracticable.

Auch das Einstellen eines bestimmten Mörtel-pH-Wertes durch genaue Salzsäure-Dosierung zur Vermeidung des Treibens hat sich wagen der Erschwernis beim Arbeiten mit Salzsäure auf Baustellen und wegen der erforderlichen chemischen Überwachung jeder Aschecharge nicht durchsetzen können.Also the setting of a certain mortar pH value through precise Hydrochloric acid dosage to avoid drifting has become more difficult when venturing out Working with hydrochloric acid on construction sites and because of the required chemical monitoring every ash batch cannot enforce.

In der Praxis zeigte sich, daß bei Verwendung einer Asche eines bestimmten Kraftwerkes und eines empirisch gefundenen Chemikalienzusatzes (d.h. die angeführten Salze, Laugen Usw.) durchaus Baustoffe mit guten Qualitätsmerkmalen erhalten werden konnten. Bei Übertragung der Ergebnisse auf andere Aschen oder bei Schwankungen der Qualität des ursprünglich eingesetzten Aschetype zeigte sich jedoch im allgemeinen schnell die begrenzte Anwendbarkeit der Verfahren: Bauschäden treten auf Die vorgeschlagene Verarbeitung kalkreicher Aschen eines definierten chemischen Qualitätsbereiches mit MgCl2, vorzugsweise in Form der billig zur Verfügung stehenden Endlaugen der Kaliindustrie, stellte in diesem Zusammenhang einen wesentlichen Fortschritt dar, da es hierdurch möglich wurde, große Mengen Flugaschen im Anfallzustand unmittelbar in einer bei Einsatz von Zement üblichen Weise, allerdings unter Verwendung einer Salzlsung als Anmachflüssigkeit, zu nutzen. Trotz guter Früh- und Endfestigkeiten dieses Flugasche-MgCl2-Betons und der zulässigen relativ großen Schwankungen der Einsatzasche konnte sich dieses Verfahren infolge der erst nach 2 bis 5 Tagen eintretenden Wasser und Frostbeständigkeit der Erzeugnisse nicht in allen vorgeschlagenen Anwendungsbereichen einführen. Die zunächst vorhandene unzureichende Wasser- und Frostbeständigkeit der Erzeugnisse bedingt, daß ein Versand erst nach einer mehrtägigen geschützten Zwischenlagerung erfolgen kann. Dies verursacht erhöhten Bedarf an Lagerflächen und innerbetrieblichen Transport und belastet die Ökonomie des Flugasche-MgCl2-Betons.In practice it was found that when using an ashes a certain Power plant and an empirically found chemical additive (i.e. the listed Salts, alkalis, etc.) building materials with good quality characteristics can definitely be obtained could. If the results are transferred to other ashes or if there are fluctuations however, the quality of the ash type originally used was generally evident quickly the limited applicability of the procedure: structural damage occurs The proposed Processing of lime-rich ashes of a defined chemical quality range with MgCl2, preferably in the form of the cheaply available final liquors from Potash industry, represented a significant advance in this context, as this made it possible to directly dispose of large quantities of fly ash in the accumulation state in a manner customary with the use of cement, but using a To use saline solution as mixing liquid. Despite good early and final strengths this fly ash-MgCl2 concrete and the permissible relatively large fluctuations in the This process could not be used due to the fact that it only occurred after 2 to 5 days Water and frost resistance of the products not in all suggested areas of application introduce. The initially existing insufficient water and frost resistance of the products requires that a dispatch only after several days of protected Interim storage can be done. This causes an increased need for storage space and in-house Transport and burdens the economy of the fly ash-MgCl2 concrete.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kalkreiche Flugaschen allein oder unter Zusatz bekannter Zuschlastoffe zu Baustoffen zu verarbeiten oder zur Bodenvermörtelung einzusetzen, wobei die dargelegten technischen und ökonomischen Mängel zu vermeiden sind. Die Aschen sollen vorzugsweise im Anfallzustand, d.h. ohne vorheriges Ablöschen im Autoklaven. Vermischen mit herkömmlichen Bindemitteln und/oder Chemikalien eingesetzt werden. Die Baustoffe sollen unmittelbar nach Fertigungsabshhluß, spätestens 24 h nach Fertigungsbeginn, raum-, wasser und frostbeständig sein, wobei gleichzeitig dem 8tand der Technik entsprechende Früh- und Endfestigkeiten der Baumaterialien garantiert werden sollen.The invention is based on the object of high-lime fly ash alone or to process with the addition of known additives to building materials or for To use soil reinforcement, with the technical and economic Defects are to be avoided. The ashes should preferably be used in the state of attack, i. without prior extinguishing in the autoclave. Mix with conventional binders and / or chemicals are used. The building materials should be used immediately after completion of production, be room, water and frost-resistant at the latest 24 hours after the start of production, whereby At the same time, the early and final strengths of the building materials corresponding to the state of the art should be guaranteed.

Gleichzeitig soll durch die Erfindung erreicht werden, daß sich die durch Schwankungen der Kohlequalität bedingten Änderungen der Aschequalität nicht in einen solchen Maße auf fie Parameter der Erzeugnisse auswirken, daß deren Güte in Frage gestellt wird.At the same time should be achieved by the invention that the Changes in ash quality caused by fluctuations in coal quality do not affect the parameters of the products to such an extent that their quality is questioned.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Aschen verwendet werden, die mindestens 40 % und maximal 90 % aktive Bestandteile, entsprechend einem Inertstoffgehalt von 10 bis 60 % enthalten. Unter aktiven Bestandteilen werden dabei solche verstanden, die bei 10 min dauerndem Kochen 1,00 g Asche in 50 ml eines aus gleiche Teilen bereiteten Gemisches aus konzentrierter Salzsäure und Wasser in Lösung gehen.The object is achieved according to the invention in that ashes are used will contain at least 40% and a maximum of 90% active ingredients, corresponding to a Contains inert substances from 10 to 60%. Among active ingredients will This means that when boiling for 10 minutes, 1.00 g of ash in 50 ml of a Mixture of concentrated hydrochloric acid and water prepared from equal parts go into solution.

Die Zusammensetzung des auf SO3-frei umgerechneten aktiven Ascheanteils (gleich 100 % gesetzt) muß außerdem in den Grenzen SiO2 8 bis 25 Masse-% Al2O3 + F2O3 18 bis 45 Masse-% CaO + MgO 35 bis 75 Masse-% liegen, entsprechend dem auf Fig. 1 angegebenen Gebiet I im Dreistoffsystem SiO2; Al2O3 + FeO3; CaO + MgO. Gebiet II kennzeichnet die für das Verfahren unbrauchbaren Aschen, soweit sie nicht als an sich bekannte nicht selbsterhärtende Zuschlagstoffe eingesetzt werden. Der SO3-Gehalt der Rohaschen, die nach Analyse und Rechnung dem Gebiet I entsprechen, darf in den Grenzen 3 bis 15 Masse-% liegen.The composition of the active ash content converted to SO3-free (set equal to 100%) must also be within the limits of SiO2 8 to 25% by mass Al2O3 + F2O3 18 to 45 mass% CaO + MgO 35 to 75 mass% lie, corresponding to the Fig. 1 indicated area I in the three-component system SiO2; Al2O3 + FeO3; CaO + MgO. area II identifies the ashes that cannot be used for the process, unless they are classified as not self-hardening aggregates known per se are used. The SO3 content of the raw ashes which, according to analysis and calculation, correspond to area I, may be in the Limits are 3 to 15% by mass.

Erfindungsgemäß müssen weiterhin die als geeignet gekennzeichneten Aschen bei erhöhter Temperatur in reich von 50 bis 90 °C, vorzugsweise zwischen 60 bis 80 °C unter hydrothermalen Bedingungen erhärten; d. h. die mit Asche bereiteten Baustoffmischungen müssen während der im Fertigungsprozeß vorgesehenen Erhärtungszeit in diesem Temperaturbereich gehalten werden. Dies kann bekannter Weise durch Bedampfung und/oder Vorwärmung der Einsatzmaterialien geschehen, Raum-, Wasser- und Frostbeständigkeit dieser Baustoffe werden in Abhängigkeit von der Aschenqualität und den gewählten Verarbeitungsbedingungen innerhalb von 1 bis 20 h nach Erreichen der Erhärtungstemperatur erzielt, wobei die Vorlagerungszeit der Materialien bei Temperaturen <50°C nach der Formgebung 5 h nicht überschreiten darf.According to the invention, those identified as suitable must continue to be Ash at elevated temperature in the range from 50 to 90 ° C, preferably between Harden at 60 to 80 ° C under hydrothermal conditions; d. H. who prepared with ashes Building material mixtures must be used during the hardening time provided in the manufacturing process be kept in this temperature range. This can be done in a known manner by steaming and / or preheating of the feed materials happen, space, water and frost resistance of these building materials are dependent on the ash quality and the selected processing conditions within 1 to 20 hours after reaching the hardening temperature achieved, with the pre-storage time of the materials at Temperatures <50 ° C must not exceed 5 hours after shaping.

Bei Überschreitung der angegebenen Temperaturgrenze von 90°C tritt in Abhängigkeit vom Ausmaß der Überschreitung eine erhebliche Verminderung der Qualitatsparameter (z.B. If the specified temperature limit of 90 ° C is exceeded Depending on the extent of the exceedance, a considerable reduction in the quality parameters (e.g.

Festigkeiten) der Baustoffe ein, die auch bei Aschen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung dazu führen kann, daß Raum-, Wasser- und Frostbeständigkeit nicht mehr gewährleistet sind. Dies ist u.a. auf einen beginnenden thermischen Abbau des Erhärtungsträgers Ettringit zurückzuführen. Bei Erhärtungstemperaturen <50°C werden auch bei Verarbeitung von Aschen der genannten Qualitätsparameter Raum-, Wasser- und Frostbeständigkeit in der Regel nicht erzielt. Strengths) of the building materials, even with ashes with the invention Composition can lead to room, water and frost resistance not more are guaranteed. This is due, among other things, to an incipient thermal degradation of the Hardening carrier ettringite attributed. At hardening temperatures <50 ° C When processing ashes, the mentioned quality parameters of space, Water and frost resistance usually not achieved.

Es wurde gefunden, daß die aus der Zementchemie bekannten Zusammenhänge zwischen Erhärtungstemperatur, Erhärtungsdauer und den erzielbaren Festigkeiten bei Verarbeitung von Schen nicht angewendet werden können. It has been found that the relationships known from cement chemistry between hardening temperature, hardening time and the achievable strengths cannot be used when processing Schen.

Die Verarbeitung der Aschen kann allein oder im Gemisch mit bekannten Zuschlag- oder Erdstoffen, wie Kiessand, Feinsand, Holzpänen, Xylit aus Rohbraunkohle, nicht mit Wasser abbindender Aschen und Schlacken, Lehm oder Mergel erfolgen. Der Einsatz von Luftporenmitteln ist zulässig. The processing of the ashes can be done alone or mixed with known Aggregates or earth materials, such as gravel sand, fine sand, wood chips, xylitol from raw lignite, not with Water-setting ash and slag, clay or marl take place. The use of air entrainment agents is permitted.

Ein Zusatz von herkömmlichen Bindemitteln (Kalk, Zement, Gips) sowie Salzen, Säuren und Basen kann erfolgen. ist Jedoch zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe nicht erforderlich; im Gegenteil die bei Erhärtung von Aschen unter Normalbedingungen bekanntermaßen positiv wirkenden Zusätze, wie z. B. KOH oder CaCl können im erfindungsgemäa angegebenen Temperaturbereich qualitätsvermindernd wirken. An addition of conventional binders (lime, cement, gypsum) as well Salts, acids and bases can be done. However, to solve the inventive Task not required; on the contrary, when ashes harden under normal conditions known positive additives, such as. B. KOH or CaCl can be used in the invention specified temperature range have a quality-reducing effect.

Die erfindungsgemäß ausgewählten und verarbeiteten Aschen eignen sich zur Herstellung von leicht-, schwer- und holzbetonartigen Baustoffen und Zuschlagstoffen, die durch Peiletisieren und Härten der Pellets im angegebenen Temperaturbereich oder durch Aufbrechen von erfindungsgemäß hergestellten Aschebeton erhalten werden. Das Verfahren eignet sich ferner zur Herstellung von Verfüllmassen mit Erdstoffen beliebiger Art, falls auf Frühfestigkeit und schnell eintretende Wasser- und Frostbeständigkeit der Massen Wert gelegt wird. The ashes selected and processed according to the invention are suitable for the production of light, heavy and wood-concrete-like building materials and aggregates, by bearing and hardening the pellets in the specified temperature range or by breaking up ash concrete produced according to the invention. The method is also suitable for the production of filling compounds with soil of any kind, if on early strength and fast water and frost resistance the masses are valued.

Im allgemeinen werden die Aschen im Anfallzustend oder nach Homogenisierung größerer Mengen in natürlicher Feinheit verwendet. Die Erfindung erweitert die Anwendungsmöglichkeiten fÜr den bisher noch unzureichend genutzten Industrieanfallstoff Plugasche, wobei die Asche im Antallzustand eingesetzt werden kann. Bisher übliche kostenaufwendige Vorbehandlungen, z.B. in Mühlen und Autoklaven, entfallen. Durch die Gewährleistung der Wasser-und Frostbeständigkeit der Erzeugnisse sofort nach Fertigungsabschluß wird die Ökonomie der Baustoffproduktion günstig beeinflußt, da Zwischenlagerung bzw. Materialschädigungen durch Witterungseinflüsse nunmehr entfallen. Generally, the ashes become as they are or after homogenization used in larger quantities in natural fineness. The invention extends the application possibilities for the so far insufficiently used industrial waste plug ash, whereby the ashes in the antall state can be used. Previously common There is no need for costly pre-treatments, e.g. in mills and autoclaves. By ensuring the water and frost resistance of the products immediately after Completion of the production, the economy of building material production is favorably influenced, since temporary storage or material damage due to weather influences now omitted.

Zur Erreichung gleicher Festigkeiten sind im allgemeinen 1 t Portlandzement durch 1,2 bis 2 t Flugasche gekenzzeichneter Qualität, die im Vergleich zum Zement wesentlich billiger zur Verfügung steht, ersetzbar.In general, 1 t of Portland cement is required to achieve the same strength 1.2 to 2 t of fly ash of a quality that is higher than that of cement is available much cheaper, replaceable.

Die Erfindung soll nachstehend an Beispielen zur Herstellung verschiedener Baustoffe erläutert werden.The invention is illustrated below by way of examples for the preparation of various Building materials are explained.

Beispiel 1: Aschebeton In einem Zwangsmischer wurden jeweils 600 kg Rohkies (annähernd Sieblinie E) und 150 kg Braunkohlenfilterasche (Zusammensetzung in Masse-%): Inertstoffgehalt: 21.8 % SO3 a 6,8 % aktive Substanz t 16,3 s S102 26,8 % Al2O3 + FeO3 56,9 % CaO + MgO unter Zusatz von 24 1 Wasser zur Erreichung einer steifen Konsistenz gemischt.Example 1: Ash concrete In a compulsory mixer, 600 kg Raw gravel (approximately grading curve E) and 150 kg lignite filter ash (composition in% by mass): Inert substance content: 21.8% SO3 a 6.8% active substance t 16.3 s S102 26.8% Al2O3 + FeO3 56.9% CaO + MgO with the addition of 24 liters of water to achieve this mixed to a stiff consistency.

Hieraus wurden armierte Baustellenfahrbahnplatten gefertigt. Die Mischung wurde sie üblich in Stahlformen verdichtet und die Pormen dann in eine Dampfkammer eingebracht. Nach einer Aufheizzeit von 2 h wurden 75°C 6 h gehalten, wobei die Temperatur im Aschebeton bei der Versuchsfertigung durch Fernthermometer kontrolliert wurde.Reinforced construction site slabs were made from this. The mixture it was usually compacted in steel molds and the pormen then in a steam chamber brought in. After a heating time of 2 h, 75 ° C. were held for 6 h, the The temperature in the ash concrete during the trial production was controlled by a remote thermometer became.

Die Platten wurden nach einer Abkühlzeit von 4 h entschalt und im Freien gelagert.The panels were demolded after a cooling time of 4 hours and im Stored outdoors.

Sie waren nech Fertigungsabschluß raum-, wasser- und frostbeständig. An analog behandelten Vergleichswürfeln 20 cm x 20 cm x 20 cm ergaben sich Druckfestigkeiten von 180 kp/cm² (Fertigungsabschluß) bzw. 283 kg/cm² nach 28 Tagen Feuchtraumlagerung.They were room, water and frost resistant after completion of the production. Compressive strengths were found on comparative cubes 20 cm x 20 cm x 20 cm treated in the same way of 180 kg / cm² (completion of production) or 283 kg / cm² after 28 days of storage in a damp room.

Beispiel 2: Hohlblocksteine unter Verwendung schwerer Zuschlagstoffe Wie im Beispiel 1 aus Rohkies und Asche im Masseverhältnis 4 : 1 gefertigte Mischungen wurden auf einen halbautomatischen, Steinfertiger zu 2000 3-Kammer-Hohlblocksteinen 24 cm x 30 cm x 23,8 cm geformt und diese naoh einer fertigungsmäßig bedingten Vorlagerzeit von 0 bis 2 h in einer Dampfkammer gehärtet (Aufheizzeit 2 h, Haltezeit 2 h bei 70°C, Kammer nach weiteren 10 h geöffnet).Example 2: Hollow blocks using heavy aggregates Mixtures made from raw gravel and ash in a mass ratio of 4: 1 as in Example 1 were on a semi-automatic, block maker to 2000 3-chamber hollow blocks 24 cm x 30 cm x 23.8 cm and these after a production-related pre-storage time cured for 0 to 2 h in a steam chamber (heating time 2 h, holding time 2 h at 70 ° C, chamber opened after a further 10 h).

Die Steine waren raum-, wasser- und frostbeständig. 25 Steine wurden 1 Tag nach Fertigungsabschluß auf Druckfestigkeit untersucht, wovon 2 Steine 44 kp/cm² 8 " 46 13 " 48 2 " 50 aufweisen.The stones were resistant to space, water and frost. 25 stones were made Tested for compressive strength 1 day after completion of production, of which 2 stones 44 kp / cm² 8 "46 13" 48 2 "50.

Rohdichte, trocken: 2,0 kg/dm³ Beispiel 3t Hohlblocksteine unter Verwendung von Aschebetonaufbruch Aschebeton, der wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben hergestellt wurde, wobei allerdinge Art und Maßhaltigkeft der Formen nebensächlich sind, wird in Brechern üblicher Bauart gebrochen und durch Sieben in Kornfraktionen zerlegt. Dieser Ascheaplitt bat im Vergleich zum ursprünglich verwendeten Rohkies (Schüttdichte im trockenen Zustand 1,8 kg/dm³) eine verminderte Schüttdichte (1,1 bis 1,4 kg/dm³ je nach Fraktion) und kann u.a. zur Herstellung leichterer Hohlblocksteine verwendet werden.Density, dry: 2.0 kg / dm³ Example 3t hollow blocks using of ash concrete demolition ash concrete, as described in Examples 1 and 2 was manufactured, although the type and dimensional accuracy of the forms are irrelevant is broken in conventional crushers and sieved into grain fractions disassembled. In comparison to the raw gravel originally used (bulk density in the dry state 1.8 kg / dm³) a reduced bulk density (1.1 to 1.4 kg / dm³ depending on the fraction) and can be used, among other things, to produce lighter hollow blocks will.

600 kg Aschebetonsplitt der Körnung 2 bis 5 mm (Schüttdichte 1,2 kg/dm3) werden mit 150 kg Asche anlog Beispiel 2 verarbeitet.600 kg ash concrete chippings with a grain size of 2 to 5 mm (bulk density 1.2 kg / dm3) are processed with 150 kg of ash similar to Example 2.

Es ergeben sich nach Fertigungsabschluß raum- wasser-und frostbeständige Hohlblocksteine, die im trockenen Zustand nur noch eins Rohdichte von 1,50 kg/dm³ aufweisen.After completion of production, room water and frost-resistant are obtained Hollow blocks, which in the dry state only have a bulk density of 1.50 kg / dm³ exhibit.

25 Steine wurden 1 Tag nach Fertigungsabschluß auf Druckfestigkeit untersucht, wobei sich folgende Festigkeitsverteilung ergab: 3 Steine a 40 kp/cm2 18 " b 42 6" c 44 " Das Beispiel zeigt die Möglichkeit der Herstellung normengerechter Hohlblocksteine aus Schwerzuschlagstoffen und Aschen im Anfallzustand, die insgesamt gesehen aus 1 Masseteil Asche auf 3 Masseteilen Kiessand bestehen Beispiel 4: Zuschlagstoffpellets Asche der Zusammensetzung Inerstoffgehalt z 24,5 % SO3 t 7,1 % aktive Substanz s 11,2 % SiO2 29,3 % Fe2O3 + Al2O3 59,5 % CaO + MgO wurde auf einem Drehteller üblicher Bauart unter Verwendung von 22 Masse-% Wasser (bezogen auf das Aschegewicht) in bekannter Weise granuliert.25 stones were tested for compressive strength 1 day after completion of production investigated, resulting in the following strength distribution: 3 stones a 40 kp / cm2 18 "b 42 6" c 44 "The example shows the possibility of manufacturing more standardized Hollow blocks from heavy aggregates and ashes in the state of attack, the total seen from 1 part by mass of ash to 3 parts by mass of gravel sand. Example 4: Aggregate pellets ash the composition oxygen content z 24.5% SO3 t 7.1% active substance s 11.2 % SiO2 29.3% Fe2O3 + Al2O3 59.5% CaO + MgO became more common on a turntable Construction using 22% water by mass (based on the ash weight) in granulated in a known manner.

Die Granalien wurden ohne Vorlagerung in einer Kammer mit Wasserdampf in 2 h auf 70°C aufgeheizt. Die Rärtezeit betrug 2 h; die Abkühlzeit ebenfalls 2 h. Es wurden raum-, wasser- und frostbeständige Granalien erhalten, deren Schüttgewicht (Fraktion 5 bis 12,5 mm Durchmesser) 1,1 kg/ Fm3 betrug. Die Zylinderdruckfestigkeit liegt bei 56 5 Masseteile Aschegranulat wurden mit 1 Masseteil Asche der in diesem Beispiel, gekennzeichneten Qualität in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise su Hohlblocksteinen verarbeitet, wobei Steine mit einer Trockenrohdichte 1,53 kg/dm³ und einer mittleren 1 Tags-Druckfestigkeit von 32 kp/cm² erhalten wurden. Sie waren beständig gegen Wasser- und Frosteinwirkung.The granules were stored in a steam chamber without prior storage heated to 70 ° C. in 2 h. The hardening time was 2 hours; the cooling time also 2 H. Space, water and frost-resistant granules were obtained, their bulk density (Fraction 5 to 12.5 mm in diameter) was 1.1 kg / m3. The cylinder compressive strength is 56 5 parts by mass of ash granulate were with 1 part by mass of ash in this Example, marked quality in the manner described in Example 2, see below Hollow blocks processed, with stones with a dry bulk density of 1.53 kg / dm³ and an average 1 day compressive strength of 32 kgf / cm². They were resistant to the effects of water and frost.

Claims (3)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Verwertung von Flugaschen allein oder in Verbindung mit bekannten Zuschlägen, insbesondere zur Herstellung von Baustoffen, dadurch gekennzeichnet, daß Aschen mit einem SO3-Gehalt von 3 bis 15 Masse-% und einem Gehalt von 40 bis 90 % aktiven Bestandteilen, die auf SO3-frei und 100 % aktive Substanz umgerechnet zwischen 8 und 25 Masse-% SiO2 18 und 45 Masse-% Al2O3 + Fe2O3 und 35 und 75 Masse-% CaO + MgO enthalten müssen, mit Wasser bei Temperaturen von 50 bis 90°C vorzugweise 60 bia 800C unter hydrothermalen Bedingungen abbinden, wodurch innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 24 h nach Fertigungsbeginn raum-, wasser- und frostwechselbeständisc Baustoffe erhalten werden.1. Process for the recovery of fly ash, alone or in combination with known surcharges, in particular for the production of building materials, characterized in that that ashes with an SO3 content of 3 to 15 mass% and a content of 40 to 90% active ingredients converted to SO3-free and 100% active substance between 8 and 25 mass% SiO2 18 and 45 mass% Al2O3 + Fe2O3 and 35 and 75 mass% Must contain CaO + MgO, preferably with water at temperatures of 50 to 90 ° C 60 bia 800C set under hydrothermal conditions, creating within a period of time Resistant to room, water and frost changes within less than 24 hours after the start of production Building materials are preserved. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asche allein oder in Mischung mit bekannten Zuschlägen in granulierter Form den Erhärtungbedingungen unterzogen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the ash alone or in a mixture with known additives in granulated form the hardening conditions be subjected. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wasser- und frostbeständige Aschebeton in bekannten Brechaggregaten zu Splitt mit Schüttdichten von 0,6 bis 1,4 kg/dm³ aufgebroche wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the water and frost-resistant ash concrete in well-known crushing units to grit with bulk densities from 0.6 to 1.4 kg / dm³ is broken up.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3537812A1 (en) * 1985-10-24 1987-04-30 Deutag Mischwerke Gmbh Hydraulically hardening binders for road construction and the like

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