DE3035626A1

DE3035626A1 - Frosthemmender zuschlagstoff fuer den strassenbau

Info

Publication number: DE3035626A1
Application number: DE19803035626
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6700 Ludwigshafen Bayer, (verstorben); Werner Ing.(grad.) 6901 Heiligkreuz Siegmund
Original assignee: Giulini Chemie GmbH; Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-09-20
Filing date: 1980-09-20
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE3035626C2

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein frosthemmender
Zuschlagstoff auf Rotschlammbasis für den Straßenbau sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Rerstellunm eines Füllers auf der Basis von Rotschlamm in für den Straßenbau ist bekannt, z.B. aus der DE-PS 18 05 829.
GemäB dieser Patentschrift ist der Rotschlamm für den vorstehenden Zweck dann besonders geeignet, wenn er vor der Abtrennung von der Restaluminatlauge mit 3 bis 10 Jew. %, als CaO berechnet 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 vermahlen.
Ergänzend zum Stand der Technik wird noch auf die DE-PS 23 06 145 verwiesen, die ein Zusatz zum gattungslildenden Patent 18 05 829 ist, in der durch ein vorteilhaftes Trccknungsverfahren, nämlich die Zerstäubungstrocknung, die Dosierberkeit dieses bekannten Füllstoffes, auch als Rotfüller bezeiclnet, verbessert wird. Ein Hinweis zur Aufbereitung des Rotschlamms für frosthemmende Zuschläge kann diesen Druckschriften nicht entnommen werden.
In den älteren Patentanmeld. . P 29 23 939.2 und P 29 43 447.7 wird auch bereits die Einlagerung von rosthemmenden Mitteln wie NaCl in getrocknetem und vermahlenem Rotschlamm vorgeschlagen, bei der zweckmäßigerweise so vorgegangen wird, daß der Rotfüller unter ständigem Rühren in eine wäßrige Eochsalzlösung, 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.
*bituminösen ?-ssen In der älteren Patentanmeldung P 29 46 823.3 wird daher auch schon vorgeschlagen, das Wasseraufnahmevermögen eines aus Rotschlamm hergestellten Füllers dadurch zu senken, daß das frosthemmende Mittel, insbesondere Natriumchlorid, unmittelbar einer Rotschlammsuspension zugemischt wird, und zwar derart, daß das Vermischen des frosthemmenden 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.
Überraschenderweise hat sich nunmehr gezeigt, daß ein neuer frosthemmender Zuschlagstoff auf Rotschlammbasis weit besser und wirtschaftlicher hergestellt werden kann, wenn die im Rotschlamm enthaltenen Alkalien nach Zugabe des frosthemmenden Mittels unter Bildung von gelfö:pligem Aluminiumhydroxid ganz oder teilweise neutralisiert werden. pferden auch die in Form von Natriumaluminiumsilikaten im Rotschlamrn enthaltenen Alkalien neutralisiert, so wird neben dem Aluminiumhydoxid gleichzeitig gelförmiges Siliziumdioxid gebildet. In nicht vorhersehbarer Weise verzögert das Aluminiumhydroxidgel alf deS frosthemmenden Zuschlagstoff den Zutritt des Wassers zu dem frosthemmenden Mittel und damit seine vorzeitige Auflösung, 30 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 1,5 Gew. % Alkali(ber. als NaOH) in Form von wasserlöslichem Natriumaluminat und 3 bis 13 Gew. % Alkalien in Form von Natriumaluminiumsilikat (Na2O.Al203.2Si02). Bei der Neutralisation wird das Natriumaluminiumsilikat unter Ausscheidung von gelförmigem Silo2, gelförmigem Al(OH) und dem entsprechendem Natriumsalz zersetzt.
Als Neutralisationsmittel werden hierbei vorteilhafterweise saure Aluminiumsalze eingesetzt, insbesondere Aluminiumchlorid.
Die Verwendung dieses Salzes ist wegen der gleichzeitigen Bildung von gelförmigem Al(OH)3 und Natriumchlorid von besonderem Vorteil, da das Chlorid als frosthemmender Zusatz bereits im Rotschlamm vorhanden ist. Außerdem kann auf diese Weise der Gelanteil -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 kannen, 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 besitzt der Rotschlamm eine pastenförmige Konsistenz. Bei Zugabe von festem Natriumchlorid verfliissigt sich der Rotschlam:a, so daß sich das saure Aluminiumsalz in gelöster oder fester enorm leicht in die Rotschlammsuspension einarbeiten läßt, dießzu einem Gel erstarrt.
Nach Trocknung des Gels im DrehtrommelJrockner bei Temperaturen oberhalb 100ob, liegt ein stückiges Gut vor, das nach Abkühlung auf eine Korngröße von < 1 mm vermahlen 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 erhöht werden.
Die Menge des zugesetztenkristallinen Natriumchlorids beträgt etwa das 2- bis 3-fache des Rotschlammes, bezogen auf Trockenrückstand des Rotschlammes. Die Menge les Neutralisationsmittels ist nach oben durch den Alkaliengehalt des Rotachlammes begrenzt.
Sie wird zweckmäßigerweise jeweils auf die gewünschte Gelkonsistenz abgestellt.
/bei Aufhebung der Schereinwirkung Anhand der nachstehenden Beispiele wird der Erfindungsgegenstand noch erläutert: Beispiel 1: Ausgangsprodukt ist ei Rotschlamm mit einem Wassergehalt von 42 * und einem Na20-Ge}alt zu 6,1 % (bezogen auf Trockengewicht).
1, 1 * Na2O liegen als Natriumaluminat und 5 % Na2O in Form von Natriumaluminiumsilika- vor.
100 kg dieses Rotschlammes werden mit 100 kg Kochsalz innig vermischt; es entsteht eiie flüssige Maische. In diese Maische werden 20 kg Aluminiumchlorid Lösung (entsprechend, 4,7 kg AlC13) eingemischt. Unter Wärmeent vicklung bildet sich eine Paste, die ohne Anbackungen in einem T>ommeltrockner bei 130°C getrocknet werden kann. Das Trockengut ist nicht hygroskopisch und zeigt bei der Vermahlung auf eine Korngröße < 1 mm gute Nahleigenschaften.
Werden dem Trockengut rnr 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 Flüssiggemisch entsteht. In die Maische werden 10 kg HCl 36 %ig eingemischt. Unter Wärmeentwicklung tritt eine Verfestigung zu einer stichfesten Masse ein. Das Reaktionsprodukt wird in einem Trommeltrockner bei 140°C getrocknet und nach Zugabe von 6 * leichtem Heizöl auf eine Korngröße < 1 mm vermahlen. Das Trockengut läßt sich in Miscl,ung mit leichtem Heizöl bei geringer Staubbildung sehr gut vermahlen.
Abschließend wird noch erwähnt, daß ein nach den Beispielen hergestellter Zuschlagstofr in einer bituminösen Straßendecke etwa 4 bis 6 * betragen soffilte. Es kann dann mit der gewünschten Gefrierpunktserniedrigung des Oberflächenwassers gerechnet werden.

Claims

Frosthemmender Zuschlagstoff für den Straßenbau Patentansprüche 1 Frosthemmender Zuschlagstoff für den Straßenbau auf Rotschlammbasis und darin eingelagertem frosthemmenden Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff zusätzlich gelförmiges Aluminiumhydroxid enthält, das bei mindestens teilweiser Neutralisation der im Rotschlamm enthaltenden Alkalien entstanden ist.
2. Frosthemmender Zuschlagstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff zusätzlich gelförmiges Siliziumdioxid enthält.
3. Frosthemmender Zuschlagstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff gelförmiges Aluminiumhydroxid enthält, das bei der Neutralisation der im Rotschlamm in Form von Natriumaluminat enthaltenen gelösten Alkalien entstanden ist.
4. Frosthemmender Zuschlagstoff nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gelförmigen Hydroxide bei der Neutralisation der im Rotschlamm in Form von Natriumaluminat enthaltenen gelösten Alkalien und deren Form von Natriumaluminiums ilikat enthaltenen ungelö sten Alkalien entstanden ist.
5. Frostheiiiiiender Zuschlagstoff nach den ksprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eingelagerte frosthemmende Mittel Natriumchlorid ist.
6. Frosthemmender Zuschlagstoff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff eine Korngröße < 1 mm aufweist.
7. Frosthemmender Zuschlagstoff nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Körner des Zuschlagstoffes höhere Kohlenwasserstoffe angelagert sind.
8. Frosthemmender Zuschlagstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Körner des ZustMhlagstoffes Dieselöl angelagert ist.
9. Verfahren zur Herstellung des Zusch:)agstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) Rotschlamm mit dem frosthemmenlen Mittel, insbesondere Natriumchlorid, versetzt wird, b) zu dieser Mischung unter Rohre ein Mittel zur Neutralisation der im Rotschlamm entwaltenen Alkalien zugegeben wird, c) das bei der Neutralisation gebildete Gel getrocknet und anschließend vermahlen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rotschlamm in Form von Natriumaluminat gelösten Alkalien neutralisiert werden.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 unc 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rotschlamm in Form von Natriumaluminiumsilikat enthaltenen Alkalien neutralisiert werden.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beutralisation mit einem sauren Aluminiumsalz durchgeführt wird, insbesondere mit Aluminiumchlorid und/oder Aluminiumeulfat.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutrelisation mit einer anorganischen Säure, insbesondere SalssEure oder Schwefelsäure, durchgeführt wird.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutrzlisation mit einer Mischung aus einem sauren Aluminiumsa z und einer anorganischen Säure durchgeführt wird.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotschlamm mit einer Restfeuchte von etwa 35 bis 50 Gew. % eingesetzt wird.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem getro kneten Zuschlagstoff vor der Vermahlung ein höherer Kohlenwasserstoff zugesetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem getrockneten ZuschLagstoff vor der Vermahlung Dieselöl zugesetzt wird.