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WO2025011738A1 - Method for producing a cement stone - Google Patents

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WO2025011738A1
WO2025011738A1 PCT/EP2023/068980 EP2023068980W WO2025011738A1 WO 2025011738 A1 WO2025011738 A1 WO 2025011738A1 EP 2023068980 W EP2023068980 W EP 2023068980W WO 2025011738 A1 WO2025011738 A1 WO 2025011738A1
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WO
WIPO (PCT)
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starting product
water
dewatered
cement stone
process according
Prior art date
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Application number
PCT/EP2023/068980
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German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Bellmann
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.)
Bauhaus Universitaet Weimar
Oliment ® GmbH
Original Assignee
Bauhaus Universitaet Weimar
Oliment ® GmbH
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.)
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Publication date
Application filed by Bauhaus Universitaet Weimar, Oliment ® GmbH filed Critical Bauhaus Universitaet Weimar
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Priority to PCT/EP2024/069194 priority patent/WO2025012209A1/en
Publication of WO2025011738A1 publication Critical patent/WO2025011738A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B9/00Magnesium cements or similar cements
    • C04B9/20Manufacture, e.g. preparing the batches
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
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    • C04B28/184Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type based on an oxide other than lime
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/30Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing magnesium cements or similar cements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cement stone.
  • Cement is an inorganic, non-metallic building material and is a binding agent. It is finely ground for processing and is in powder form. It is used to manufacture components and structures.
  • cement is one of the most important binding agents worldwide. With global production of 4.1 billion tons in 2017, cement is the most commonly used building material.
  • cement stone Cement mixed with water is called cement stone.
  • the cement stone envelops the rock particles of the aggregate, fills the cavities and makes the fresh concrete workable.
  • the cement stone is created when the cement stone hardens.
  • the nature of the cement stone determines the strength of the concrete.
  • cement stone refers to any solidified material that can be produced by mixing a binding agent with water and hydrating.
  • Limestone and clay are used to make cement, which often occur as a natural mixture and are then referred to as marl. If necessary, additives such as quartz sand and iron oxide-containing substances are added.
  • the raw materials are ground into raw meal and then heated to around 1,450 °C until they partially fuse together at the grain boundaries (sintering) and the so-called cement clinker is formed.
  • the now spherical material is cooled and ground into the final product, cement.
  • granulated blast furnace slag, fly ash, limestone and gypsum can be added in different dosages and fineness of grinding before grinding.
  • the impact of cement production on the climate is now considered problematic.
  • the cement industry is one of the main emitters of carbon dioxide, which contributes to global warming.
  • the CO2 released during the burning of lime, more precisely calcium carbonate corresponds to an emission of almost three billion tonnes of CO2, or about 6 to 8% of annual CC emissions, which is three to four times the magnitude of all air traffic.
  • Carbon dioxide acts as a greenhouse gas in the atmosphere and is considered one of the main causes of man-made global warming. In addition to the general reduction of carbon dioxide emissions, attempts are being made to bind CO2 that is already in the atmosphere. Binding CO2 can also be used to make manufacturing processes that produce large amounts of CO2, such as cement production, CO2-neutral.
  • Sequestration of CO2 means removing CO2 from the atmosphere, ideally in such a way that the CO2 is combined with other substances so that it cannot escape again.
  • Various proposals are known for this.
  • One possibility is to use olivine.
  • Olivine is a mineral with the general composition A2[SiO4], where A can contain various divalent ions such as magnesium (forsterite, Mg2SiO4), iron (Fe2SiO4, fayalite), manganese (Mn2SiO4, tephroite) as well as other ions and a combination of the various cations, since olivine is a solid solution series.
  • A2[SiO4] can contain various divalent ions such as magnesium (forsterite, Mg2SiO4), iron (Fe2SiO4, fayalite), manganese (Mn2SiO4, tephroite) as well as other ions and a combination of the various cations, since olivine is a solid solution series.
  • the invention is based on the object of providing an efficient method for producing a cement stone in which CO2 can additionally be sequestered.
  • a starting product which contains at least 20 mass% magnesium silicate hydrate (Mg 3 Si2Os(OH)4, Mg 3 Si40io(OH)2), has an iron content of at least 1 mass%, and can contain magnesium hydroxide (Mg(OH)2).
  • This starting product is comminuted, for example ground, to a fineness corresponding to a BET surface area of 0.1 m 2 /g or finer.
  • the magnesium silicate hydrate content is preferably at least 40% by mass, more preferably at least 60% by mass, even more preferably at least 80% by mass.
  • An example of this is serpentinite.
  • Serpentinite is a metamorphic rock that is formed by natural transformation, in particular weathering, of ultramafic rocks.
  • the starting material should advantageously not contain any SiO2 and no substance should be added that releases SiO2 during thermal treatment. SiO2 could react with the magnesium silicate hydrate during subsequent thermal treatment and thereby reduce the product quality.
  • olivine An important mineral in ultramafic rocks is olivine. This is a solid solution series between fayalite (Fe2SiO4), forsterite (Mg2SiO4), tephroite (Mn2SiÜ4) and other minerals of the form A2[SiÜ4]. Natural olivine deposits are documented and the olivine is often a magnesium-rich material with iron components.
  • Magnesium silicate hydrate (Mg 3 Si2Os(OH)4, Mg 3 Si40io(OH)2) can be present in the form of lizardite, antigorite, talc and other forms. It should be noted that the stoichiometric water content is sometimes lower - in the range of 13 mass% for antigorite - than that determined by experiments - in the range of 16 Mass% to 20 mass%. This can be explained by the fact that some of the materials are so fine that water can adhere to their surface.
  • iron (Fe) can exist in many different forms and bonds. Examples of this are: magnetite, hematite, iron in olivine solid solution or as a foreign ion in other compounds.
  • This starting product is comminuted to a fineness corresponding to a BET surface area of 0.1 m 2 /g or finer, whereby the BET surface area can be determined according to the standard DIN ISO 9277:2003-05 "Determination of the specific surface area of solids by gas adsorption" using the BET method.
  • a BET surface area of 0.5 m 2 /g is advantageous, even more preferably a BET surface area of 1.0 m 2 /g or even finer.
  • This comminution can be carried out by grinding.
  • comminution in the sense of the invention can also take place during or through mining, extraction or, more generally, production.
  • the serpentinite used as an example is a material from natural deposits. Experience has shown that it is neither in pure form nor homogenized. Homogenization can be carried out, for example, with a mixer or at the same time as crushing to the desired fineness.
  • the homogenized starting product is then at least partially dewatered of bound water by thermal treatment in a thermal treatment unit.
  • the proposed Thermal treatment can also be referred to as tempering or calcining.
  • Bound water is sometimes also referred to as crystal water. It must be distinguished from unbound water, which can be regarded as free H2O. Complete dewatering can be achieved with great effort.
  • the water content of bound water should be reduced by at least 50%, preferably at least 70%, even more preferably by at least 90%.
  • the starting product can be heated to a temperature between 180 °C and 1000 °C. Depending on the fineness, heating for a few minutes is sufficient. Temperatures between 300 °C and 800 °C are preferred, and between 500 °C and 700 °C are even more advantageous.
  • dewatering converts magnesium silicate hydrate (Mg3Si2Os(OH)4, Mg3Si40io(OH)2) present in the starting product at least partially into dewatered magnesium silicate hydrate, which can be simplified as xMgO SiC y ⁇ O.
  • Dewatering refers to the reduction of the crystalline water or the water of crystallization in the converted starting product.
  • the dehydrated starting product is therefore a multiphase product.
  • Other possible secondary phases are hematite, magnetite, enstatite, feldspars, pyroxenes and amorphous phases.
  • the dewatered starting product is mixed with water in a water to dewatered starting product ratio of 1:2 or less. This mixture is then allowed to harden to a compressive strength of at least 10 MPa.
  • the dewatered starting product hardened in this way is called cement paste.
  • the ratio is 1:2.22, preferably 1:2.5 and ideally 1:2.86 and even better 1:3.33 or less. It has been found that a higher ratio, i.e. a higher water content, prolongs the hardening process and reduces the strength. In principle, the bonding process can be accelerated by heat or pressure treatment.
  • a reaction that causes permanent solidification of the dehydrated starting product that has been contacted and mixed with water is the hydration of the dehydrated magnesium silicate hydrate. This produces phases such as antigorite, talc and lizardite, which are usually present in amorphous form. This hydration reaction is comparable to the hardening of cement stone with the difference that MSH is formed instead of CSH.
  • magnesium carbonate MgCOs
  • MgCOs mFhO magnesium carbonate hydrate
  • Magnesium carbonate is referred to by the mineral name magnesite.
  • There are also basic magnesium carbonate hydrates such as artinite, hydromagnesite and dypingite.
  • the carbon dioxide diffuses into the cement paste and can react with different phases or be stored in the pores.
  • the binding of the CO2 occurs, among other things, through a reaction with magnesium hydroxide, which is formed during hydration. This is essentially based on a reaction of MgO with water, with equation 5 running backwards.
  • Magnesium hydroxide present in the microstructure can react with CO2 according to equation (6).
  • the CO2 is partially bound by M-S-H, which is formed during hydration, whereby the extent of the CC bond depends on the chemical composition of the starting material and the treatment parameters, as well as the addition of other substances when mixing with water.
  • an intermediate material can be produced which can be converted into cement stone and which is suitable for binding CO2.
  • the thermal treatment of the starting product is carried out at a temperature of at least 550°C and/or at most 750°C and if the starting product is thermally treated for at least 5 minutes, advantageously 15 minutes, preferably 30 minutes, even more preferably at least 60 minutes. It is advantageous to maintain the dewatering temperature characteristic of a particular material as precisely as possible with a deviation of less than 20°C. If the temperature during the thermal treatment is too low, no or only insufficient dewatering of the magnesium silicate hydrate, such as serpentinite, occurs. If the temperature is too high, the magnesium silicate hydrate is largely converted into olivine, which has poor reactivity. Dewatering only occurs in a narrow temperature range with little or no olivine formation. Instead, the dewatered starting product forms in the form of an X-ray amorphous phase with a low residual water content of between 2 and 5% by mass. This phase has high reactivity and is the target product of the thermal treatment.
  • the thermal treatment unit has a substantially homogeneous temperature distribution. This enables good dewatering to be achieved without the formation of unwanted by-products. It is therefore advantageous if the furnace is not heated directly with a flame in order to be able to maintain the desired dewatering temperature in the furnace as precisely as possible and over a large part of the material's residence time. In this case, the material would be temporarily exposed to very high temperatures, which would lead to olivine formation. For example, the temperature distribution in a directly heated rotary kiln is too uneven. It is therefore advantageous if a rotary kiln, in particular an indirectly heated rotary kiln without open flames in the reaction chamber, is used as the thermal treatment unit.
  • the temperature during the thermal treatment can be controlled particularly precisely in electrically heated furnaces. Electrical heating should be used in particular to precisely maintain the target temperature in the furnace chamber. It is advantageous to heat the furnace with electrical energy from renewable energy sources, as this does not produce any CO2 emissions or exhaust gases and does not consume any fuel. In contrast, preheating is also possible using other heat sources, in particular a heat exchanger, which takes some of the heat from the dehydrated starting product, such as the fired serpentinite, and thereby cools it, while at the same time supplying this heat to unfired serpentinite. The use of flue gas from combustion Processes should be prevented if possible, as this could lead to, for example, uncontrolled binding of CO2.
  • rotary kilns are preferred because they have a large volume and thus a high throughput can be achieved. Rotary kilns are also characterized by good thermal efficiency.
  • Thermal treatment is particularly efficient for small particle sizes of magnesium silicate hydrate, such as ground serpentinite, since in this case the water bound in the particles can be expelled more quickly and efficiently.
  • a low water vapor partial pressure in the thermal treatment unit such as a furnace chamber, facilitates the formation of the reactive phase for binding the CO2.
  • a low water vapor partial pressure can be achieved by flushing the furnace chamber with air.
  • the ratio of water vapor volume to purge gas volume should be less than 1:1, more advantageously less than 1:2, even more advantageously less than 1:4, even more advantageously less than 1:8, ideally less than 1:10.
  • Purge gas in the sense of the invention is, for example, air that can be blown in to remove the water vapor. More generally, it is a gas that is used to replace the water vapor.
  • the dehydrated starting product such as tempered serpentinite
  • the dehydrated starting product is usually in the form of a powder.
  • This powder can be mixed directly with water to produce cement stone. Further crushing is not necessary and it has even been shown that grinding can have a negative effect on hardening.
  • the dewatered starting product brought into contact with water and mixed is filled into a mold or formwork to harden there.
  • the dewatered starting product brought into contact with water and mixed which can also be referred to as cement paste, has a sludge-like consistency depending on the ratio of dewatered starting product and water. If less water is used, the consistency is firmer.
  • the cement stone or the concrete in which the cement stone is used into a desired shape can be provided for the concrete or cement stone to be filled into a mold or formwork and left to harden there until it is so stable that it can no longer be damaged by normal environmental influences.
  • Normal environmental influences or external forces within the meaning of the invention are, for example, normal weather influences and in particular no forces that are explicitly aimed at causing damage. An example of this is stripping the formwork.
  • the cement stone or the dewatered starting product according to the invention can be used with water alone, i.e. pure. However, it is also possible to produce a concrete-like building material. To do this, sand and/or an aggregate can be added to the dewatered starting product before, during or after contact with water. Ideally, the concrete-like building material should be allowed to harden to a compressive strength of at least 10 MPa before it is subjected to further forces. Reinforcements, e.g. made of steel, carbon or glass fibers, can also be added before, during or after the addition of water.
  • the dewatered starting product contacted and mixed with water is allowed to harden for at least 8 hours before the cement paste is subjected to external forces.
  • a compressive strength of at least 10 MPa is achieved after this time.
  • the dewatered starting product contacted and mixed with water is allowed to harden for longer than, for example, 24 hours or even 48 hours. This increases the strength of the cement paste.
  • the dewatered, in particular hardened starting product can advantageously be brought into contact with CO2 in a treatment unit such as a closed container, in particular in an autoclave, or in a container subjected to excess pressure.
  • a treatment unit such as a closed container, in particular in an autoclave, or in a container subjected to excess pressure.
  • the CC bonding process can be optimized, for example, by adjusting the CC partial pressure, the prevailing temperature and/or the water content of the atmosphere in the autoclave.
  • contact can also be made at ambient pressure.
  • the binding of CO2 is particularly efficient when the dehydrated, hardened starting product is brought into contact with CO2 at a maximum CO2 partial pressure of 1000 ppm. Higher CO2 partial pressures should be avoided, as otherwise the pH value of the pore solution drops too much.
  • the hardened cement stone is brought into contact with CO2 at a temperature above room temperature, as this accelerates the chemical reactions.
  • the heating can be carried out, for example, by introducing hot flue gas.
  • the temperature in the treatment unit should be at least 30°C, preferably 50°C.
  • the solubility of CO2 decreases with increasing temperature and the temperature increase should be limited to 70°C.
  • the process can work with very low CO2 partial pressures, which are preferably below 0.5 bar.
  • organic additives such as flow agents
  • the starting products provided according to the invention are usually not pure substances, so that impurities are present to a high degree.
  • at least the molar ratio of Mg to Ca is 10:1 or greater and/or the molar ratio of Si to Al is also 10:1 or greater. It has been shown that the presence of calcium and aluminum in relation to magnesium or silicon slows down the reactions or sometimes stops them completely. It is therefore not insignificant to shift the corresponding molar ratios significantly in the direction of magnesium or silicon.
  • the molar ratio of Mg to Ca is at least 20:1 and/or the molar ratio of Si to Al is at least 20:1.
  • the starting product product is subjected to grinding, particularly wet grinding.
  • the starting product is at least partially - even if it is already very fine due to natural weathering - not available in a higher fineness. This fineness can be easily increased by grinding.
  • Wet grinding is also preferred here, as this is often more energy efficient than dry grinding.
  • the invention further relates to a cement stone which contains magnesium carbonate hydrate and/or magnesium carbonate and is produced according to the method according to the invention.
  • This has the advantage that it can bind CO2 from the ambient air in the chemical processes explained above. It preferably consists of magnesium silicate hydrate (M-S-H) and advantageously contains no amorphous SiO2. Furthermore, it can have a minimum strength of 10 MPa, preferably 20 MPa, even better 30 MPaMPa when tested as mortar or concrete.
  • the material was then used as a binding agent for mortar production in accordance with DIN EN 196, whereby the w/b value was reduced to 0.30 and 15 g of PCE superplasticizer were added.
  • the standard prisms were demolded after 2 days and showed a compressive strength of 23 MPa. After 7 days, the compressive strength was 58 MPa.
  • the binding of CO2 was demonstrated by X-ray diffraction after storage in ambient air and it was shown that nesquehonite was present in the microstructure.
  • the material from example 1 was alternatively fired in an electrically heated rotary kiln, where the temperature was also around 675°C.
  • the volume ratio of water vapor to purge gas was 1:8.
  • the mortar was produced according to the same recipe as in example 1 and the compressive strength when removing the formwork after 2 days was 12 MPa. After 7 days, a compressive strength of 32 MPa was achieved. CO2 binding was also demonstrated after air storage.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a cement stone, comprising the steps of: providing and comminuting a starting product to a fineness corresponding to a BET surface of 0.1 m2/g, wherein the starting product contains at least 20% by weight of magnesium silicate hydrate and has an iron content of at least 1% by weight; homogenising the starting product; and at least partly dewatering the starting product of bound water by means of thermal treatment in a unit for thermal treatment; bringing into contact and mixing the dewatered starting product with water at a ratio of water to dewatered starting product of 1:2; and subsequently allowing the mixture to harden to produce the cement stone to a compressive strength of at least 10 MPa.; and bringing the hardened cement stone into contact with CO2.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES ZEMENTSTEINES METHOD FOR PRODUCING A CEMENT STONE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zementsteines. The invention relates to a method for producing a cement stone.

Zement ist ein anorganischer, nichtmetallischer Baustoff und gehört zu den Bindemitteln. Für die Verarbeitung wird er fein gemahlen und liegt in Pulverform vor. Er wird zum Herstellen von Bauteilen und Bauwerken verwendet. Cement is an inorganic, non-metallic building material and is a binding agent. It is finely ground for processing and is in powder form. It is used to manufacture components and structures.

Er erhärtet durch chemische Reaktion mit Wasser, die als Hydratation bezeichnet wird. Um Baustoffe wie Mörtel und Beton herzustellen, werden dem Zement Zusatzwasser, früher Anmachwasser genannt, und andere Stoffe wie Sand und Gesteinskörnung zugegeben. Aufgrund der weltweiten Verfügbarkeit der Rohstoffe sowie der Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Beton ist Zement weltweit eines der wichtigsten Bindemittel. Mit einer Weltproduktion von 4,1 Milliarden Tonnen im Jahr 2017 ist Zement der am häufigsten verwendete Baustoff. It hardens through a chemical reaction with water, known as hydration. To produce building materials such as mortar and concrete, additional water, formerly known as mixing water, and other substances such as sand and aggregate are added to the cement. Due to the global availability of raw materials and the strength and durability of concrete, cement is one of the most important binding agents worldwide. With global production of 4.1 billion tons in 2017, cement is the most commonly used building material.

Mit Wasser angemischter Zement wird als Zementstein bezeichnet. Der Zementstein umhüllt die Gesteinskörner der Gesteinskörnung, füllt die Hohlräume aus und macht den Frischbeton verarbeitbar. Durch Erhärten des Zementsteins entsteht der Zementstein. Die Beschaffenheit des Zementsteins bestimmt die Festigkeit des Betons. Als Zementstein wird im Rahmen der Erfindung jedes verfestigte Material bezeichnet, das durch Mischen eines Bindemittels mit Wasser und Hydratisieren hergestellt werden kann. Cement mixed with water is called cement stone. The cement stone envelops the rock particles of the aggregate, fills the cavities and makes the fresh concrete workable. The cement stone is created when the cement stone hardens. The nature of the cement stone determines the strength of the concrete. In the context of the invention, cement stone refers to any solidified material that can be produced by mixing a binding agent with water and hydrating.

Für die Zementherstellung werden Kalkstein und Ton verwendet, die häufig als natürliche Mischung vorliegen und dann als Mergel bezeichnet werden. Bei Bedarf werden Zuschlagstoffe wie Quarzsand und eisenoxidhaltige Stoffe beigemischt. Die Rohstoffe werden zu Rohmehl gemahlen und anschließend bei ca. 1.450 °C erhitzt, bis sie an den Korngrenzen teilweise miteinander verschmelzen (Sintern) und der sogenannte Zementklinker entsteht. Das nun kugelförmige Material wird abgekühlt und zum Endprodukt Zement gemahlen. Um Zementsorten mit bestimmten Eigenschaf- ten zu erhalten, können vor dem Mahlen Hüttensand, Flugasche, Kalkstein und Gips in unterschiedlicher Dosierung und Mahlfeinheit zugegeben werden. Limestone and clay are used to make cement, which often occur as a natural mixture and are then referred to as marl. If necessary, additives such as quartz sand and iron oxide-containing substances are added. The raw materials are ground into raw meal and then heated to around 1,450 °C until they partially fuse together at the grain boundaries (sintering) and the so-called cement clinker is formed. The now spherical material is cooled and ground into the final product, cement. In order to produce types of cement with certain properties, To obtain the desired properties, granulated blast furnace slag, fly ash, limestone and gypsum can be added in different dosages and fineness of grinding before grinding.

Die Auswirkungen der Zementproduktion auf das Klima werden heute als problematisch angesehen. Die Zementindustrie ist einer der Hauptverursacher von Kohlendioxid, das zur globalen Erwärmung beiträgt. Bezogen auf die weltweite Jahresproduktion entspricht das beim Brennen des Kalks, genauer des Kalziumkarbonats, freigesetzte CO2 einem Ausstoß von fast drei Milliarden Tonnen CO2 oder etwa 6 bis 8 % der jährlichen CC -Emissionen, was der drei- bis vierfachen Größenordnung des gesamten Flugverkehrs entspricht. The impact of cement production on the climate is now considered problematic. The cement industry is one of the main emitters of carbon dioxide, which contributes to global warming. In relation to annual global production, the CO2 released during the burning of lime, more precisely calcium carbonate, corresponds to an emission of almost three billion tonnes of CO2, or about 6 to 8% of annual CC emissions, which is three to four times the magnitude of all air traffic.

Kohlendioxid (CO2) wirkt in der Atmosphäre als Treibhausgas und wird als eine der Hauptursachen für die von Menschen verursachte globale Erwärmung angesehen. Neben der grundsätzlichen Reduktion von CC -Emissionen wird parallel dazu versucht, bereits in der Atmosphäre befindliches CO2 zu binden. Das Binden von CO2 kann auch verwendet werden, um Herstellungsverfahren, bei denen eine große Menge an CO2 entsteht, wie etwa bei der Zementherstellung, CO2-neutral zu gestalten. Carbon dioxide (CO2) acts as a greenhouse gas in the atmosphere and is considered one of the main causes of man-made global warming. In addition to the general reduction of carbon dioxide emissions, attempts are being made to bind CO2 that is already in the atmosphere. Binding CO2 can also be used to make manufacturing processes that produce large amounts of CO2, such as cement production, CO2-neutral.

Unter Sequestrierung von CO2 versteht man insbesondere CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen, idealerweise derart, dass das CO2 mit anderen Stoffen verbunden wird, dass es nicht wieder entweichen kann. Hierzu sind verschiedenste Vorschläge bekannt. Eine Möglichkeit liegt hierbei darin Olivin zu verwenden. Sequestration of CO2 means removing CO2 from the atmosphere, ideally in such a way that the CO2 is combined with other substances so that it cannot escape again. Various proposals are known for this. One possibility is to use olivine.

Bei Olivin handelt es sich um ein Mineral der allgemeinen Zusammensetzung A2[SiO4], wobei für A verschiedene zweiwertige Ionen auftreten können wie Magnesium (Forsterit, Mg2SiO4), Eisen (Fe2SiO4, Fayalit), Mangan (Mn2SiO4, Tephroit) sowie weitere Ionen und eine Kombination der verschiedenen Kationen, da es sich bei Olivin um eine Mischkristallserie handelt. Olivine is a mineral with the general composition A2[SiO4], where A can contain various divalent ions such as magnesium (forsterite, Mg2SiO4), iron (Fe2SiO4, fayalite), manganese (Mn2SiO4, tephroite) as well as other ions and a combination of the various cations, since olivine is a solid solution series.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein effizientes Verfahren zum Herstellen eines Zementsteines anzugeben, bei dem zusätzlich CO2 sequestriert werden kann. The invention is based on the object of providing an efficient method for producing a cement stone in which CO2 can additionally be sequestered.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Zementstein mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der weiteren Beschreibung angegeben. This object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and a cement stone having the features of claim 13. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims and the further description.

Entsprechend Anspruch 1 ist vorgesehen, dass zunächst ein Ausgangsprodukt bereitgestellt wird, welches mindestens 20 Mass.-% Magnesiumsilikathydrat (Mg3Si2Os(OH)4, Mg3Si40io(OH)2) enthält, einen Eisengehalt von mindestens 1 Mass.-% aufweist, sowie Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2) aufweisen kann. Dieses Ausgangsprodukt wird auf eine Feinheit entsprechend einer BET-Oberfläche von 0,1 m2/g oder feiner zerkleinert, beispielsweise gemahlen. According to claim 1, it is provided that a starting product is first provided which contains at least 20 mass% magnesium silicate hydrate (Mg 3 Si2Os(OH)4, Mg 3 Si40io(OH)2), has an iron content of at least 1 mass%, and can contain magnesium hydroxide (Mg(OH)2). This starting product is comminuted, for example ground, to a fineness corresponding to a BET surface area of 0.1 m 2 /g or finer.

Bevorzugt beträgt der Magnesiumsilikathydratgehalt mindestens 40 Mass.-%, bevorzugter mindestens 60 Mass.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 80 Mass.-%. Ein Beispiel hierfür ist Serpentinit. Serpentinit ist ein metamorphes Gestein, welches durch natürliche Umwandlung, insbesondere Verwitterung, von ultramafischen Gesteinen entsteht. Vorteilhaft sollte der Ausgangsstoff kein SiO2 enthalten und es soll auch kein Stoff zugegeben werden, welcher bei der thermischen Behandlung SiÜ2 freisetzt. SiÜ2 könnte bei einer nachfolgenden thermischen Behandlung mit dem Magnesiumsilikathydrat reagieren und dabei die Produktqualität vermindern. The magnesium silicate hydrate content is preferably at least 40% by mass, more preferably at least 60% by mass, even more preferably at least 80% by mass. An example of this is serpentinite. Serpentinite is a metamorphic rock that is formed by natural transformation, in particular weathering, of ultramafic rocks. The starting material should advantageously not contain any SiO2 and no substance should be added that releases SiO2 during thermal treatment. SiO2 could react with the magnesium silicate hydrate during subsequent thermal treatment and thereby reduce the product quality.

Ein wichtiges Mineral in ultramafischen Gesteinen ist Olivin. Dabei handelt es sich um eine Mischkristallreihe zwischen Fayalit (Fe2SiO4), Forsterit (Mg2SiO4), Tephroit (Mn2SiÜ4) und anderen Mineralien der Form A2[SiÜ4]. Natürliche Olivinvorkommen sind dokumentiert und häufig handelt es sich bei dem Olivin um ein magnesiumreiches Material mit Eisenanteilen. An important mineral in ultramafic rocks is olivine. This is a solid solution series between fayalite (Fe2SiO4), forsterite (Mg2SiO4), tephroite (Mn2SiÜ4) and other minerals of the form A2[SiÜ4]. Natural olivine deposits are documented and the olivine is often a magnesium-rich material with iron components.

Die beim Verwittern auftretendenReaktionen sind wie folgt, wobei diese hier vereinfacht, ausgehend von Forsterit (Mg2SiO4) angegeben sind

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The reactions occurring during weathering are as follows, which are given here in a simplified form, starting from forsterite (Mg2SiO4)
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(2) 3 Mg2SiO4 + 5 SiO2 + 2 H2O 4 2 Mg3Si4Oio(OH)2 (2) 3 Mg 2 SiO 4 + 5 SiO 2 + 2 H 2 O 4 2 Mg 3 Si 4 Oio(OH) 2

Das Magnesiumsilikathydrat (Mg3Si2Os(OH)4, Mg3Si40io(OH)2) kann in Form von Lizardit, Antigorit, Talk und anderen Formen vorliegen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der stöchiometrische Wassergehalt teilweise geringer ist - im Bereich von 13 Mass.-% bei Antigorit - als der durch Versuchen ermittelbare - im Bereich von 16 Mass.-% bis 20 Mass.-%. Dies kann damit begründet werden, dass die Materialen zum Teil so fein sind, dass auch an deren Oberfläche Wasser anhaften kann. Magnesium silicate hydrate (Mg 3 Si2Os(OH)4, Mg 3 Si40io(OH)2) can be present in the form of lizardite, antigorite, talc and other forms. It should be noted that the stoichiometric water content is sometimes lower - in the range of 13 mass% for antigorite - than that determined by experiments - in the range of 16 Mass% to 20 mass%. This can be explained by the fact that some of the materials are so fine that water can adhere to their surface.

In ähnlicher Weise gelten derartige Abweichungen von der Stöchiometrie auch für das Verhältnis zwischen Mg und Si. Weiterhin können auch Fremdionen, wie Fe, in den Reaktionsprodukten eingebaut sein. Es können aber auch noch weitere Reaktionsprodukte wie beispielsweise Hydromagnesit, Hämatit, Magnetit oder Gibbsit entstehen. Dies ist jeweils abhängig von der exakten Zusammensetzung des Ausgangsproduktes. Alle oder ein Teil der Reaktionsprodukte können Eisen, Karbonat und Alkalien oder andere Fremdionen enthalten. In a similar way, such deviations from stoichiometry also apply to the ratio between Mg and Si. Furthermore, foreign ions such as Fe can also be incorporated into the reaction products. However, other reaction products such as hydromagnesite, hematite, magnetite or gibbsite can also be formed. This depends on the exact composition of the starting product. All or some of the reaction products can contain iron, carbonate and alkalis or other foreign ions.

Der Eisengehalt wird hier umgerechnet auf einen elementaren Eisengehalt angegeben, da das Eisen (Fe) in vielen verschiedenen Formen und Bindungen vorliegen kann. Beispiele hierfür sind: Magnetit, Hämatit, Eisen im Olivinmischkristall oder als Fremdion in anderen Verbindungen. The iron content is given here converted to an elemental iron content, since iron (Fe) can exist in many different forms and bonds. Examples of this are: magnetite, hematite, iron in olivine solid solution or as a foreign ion in other compounds.

Dieses Ausgangsprodukt wird auf eine Feinheit entsprechend einer BET-Oberfläche von 0,1 m2/g oder feiner zerkleinert, wobei die BET-Oberfläche nach der Norm DIN ISO 9277:2003-05 „Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption“ nach dem BET-Verfahren bestimmt werden kann. Vorteilhaft ist herbei eine BET-Oberfläche von 0,5 m2/g, noch bevorzugter eine BET-Oberfläche von 1 ,0 m2/g oder noch feiner. Dieses Zerkleinern kann durch Mahlen erfolgen. Abhängig von der Quelle des Magnesiumsilikathydrat kann eine Zerkleinerung im Sinne der Erfindung auch schon beim oder durch den Abbau, beim Gewinnen oder allgemeiner der Herstellung erfolgen. This starting product is comminuted to a fineness corresponding to a BET surface area of 0.1 m 2 /g or finer, whereby the BET surface area can be determined according to the standard DIN ISO 9277:2003-05 "Determination of the specific surface area of solids by gas adsorption" using the BET method. A BET surface area of 0.5 m 2 /g is advantageous, even more preferably a BET surface area of 1.0 m 2 /g or even finer. This comminution can be carried out by grinding. Depending on the source of the magnesium silicate hydrate, comminution in the sense of the invention can also take place during or through mining, extraction or, more generally, production.

Nach dem Bereitstellen des Ausgangsproduktes folgt eine Homogenisierung des Ausgangsproduktes, sofern dies notwendig ist. Bei dem als Beispiel angeführten Serpentinit handelt es sich um ein Material aus natürlichen Lagerstätten. Es liegt erfahrungsgemäß weder in Reinform noch homogenisiert vor. Das Homogenisieren kann beispielsweise mit einem Mischer oder gleichzeitig beim Zerkleinern auf die gewünschte Feinheit durchgeführt werden. After the raw material has been prepared, it is homogenized if necessary. The serpentinite used as an example is a material from natural deposits. Experience has shown that it is neither in pure form nor homogenized. Homogenization can be carried out, for example, with a mixer or at the same time as crushing to the desired fineness.

Anschließend wird das homogenisierte Ausgangsprodukt von gebundenem Wassermittels thermischer Behandlung in einem Aggregat zur thermischen Behandlung zumindest teilweise von gebundenem Wasser entwässert. Das hiervorgeschlagene thermische Behandeln kann auch als Tempern oder Kalzinieren bezeichnet werden. Gebundenes Wasser wird zum Teil auch als Kristallwasser bezeichnet. Es ist von ungebundenem Wasser, welches als freies H2O angesehen werden kann, abzugrenzen. Eine vollkommene Entwässerung kann durch hohen Aufwand erreicht werden. Entsprechend der Erfindung sollte der Wassergehalt von gebundenem Wasser um mindestens 50%, bevorzugt mindestens um 70%, noch weiter bevorzugt um mindestens 90%, reduziert werden. The homogenized starting product is then at least partially dewatered of bound water by thermal treatment in a thermal treatment unit. The proposed Thermal treatment can also be referred to as tempering or calcining. Bound water is sometimes also referred to as crystal water. It must be distinguished from unbound water, which can be regarded as free H2O. Complete dewatering can be achieved with great effort. According to the invention, the water content of bound water should be reduced by at least 50%, preferably at least 70%, even more preferably by at least 90%.

Zur thermischen Behandlung kann das Ausgangsprodukt auf eine Temperatur zwischen 180 °C und 1000 °C erhitzt werden. Hierbei reicht je nach vorliegender Feinheit bereits ein Erhitzen für wenige Minuten aus. Bevorzugt sind Temperaturen zwischen 300 °C und 800 °C, noch vorteilhafter zwischen 500 °C und 700 °C. For thermal treatment, the starting product can be heated to a temperature between 180 °C and 1000 °C. Depending on the fineness, heating for a few minutes is sufficient. Temperatures between 300 °C and 800 °C are preferred, and between 500 °C and 700 °C are even more advantageous.

Durch das Entwässern wird in diesem Schritt im Ausgangsprodukt vorhandenes Magnesiumsilikathydrat (Mg3Si2Os(OH)4, Mg3Si40io(OH)2) zumindest teilweise in entwässertes Magnesiumsilikathydrat, welches vereinfacht als xMgO SiC y^O dargestellt werden kann, umgewandelt. Das Entwässern bezieht sich hierbei auf die Reduzierung des kristallinen Wassers beziehungsweise des Kristallwassers im umgewandelten Ausgangsprodukt. In this step, dewatering converts magnesium silicate hydrate (Mg3Si2Os(OH)4, Mg3Si40io(OH)2) present in the starting product at least partially into dewatered magnesium silicate hydrate, which can be simplified as xMgO SiC y^O. Dewatering refers to the reduction of the crystalline water or the water of crystallization in the converted starting product.

Die hier zugrunde liegenden chemischen Abläufe sind, wiederum vereinfacht, wie folgt: The underlying chemical processes are, again simplified, as follows:

(3) Mg3Si2O5(OH)4^ 2 xMgO SiO2 yH2O + z H2O ( 3) Mg3Si2O5 ( OH ) 4 ^ 2xMgOSiO2yH2O + zH2O

(4) Mg3Si4Oio(OH)2^ 2 aMgO SiO2 bH2O + c H2O (4) Mg 3 Si 4 Oio(OH)2^ 2 aMgO SiO 2 bH 2 O + c H 2 O

(5) Mg(OH)2-> MgO + H2O wobei bei (3) ein weitgehend amorphes Reaktionsprodukt mit einem Mg zu Si Verhältnis von 1 ,5 bis 2 und einem Wassergehaltvon etwa 3% entsteht. Das in Gleichung (4) entstehende Reaktionsprodukt hat ein noch geringeres Mg zu Si Verhältnis. Daher auch die Variablen a, b, c, x, y und z. Dies ist jeweils abhängig von der exakten Zusammensetzung des Ausgangsproduktes und den Behandlungsparame- tern. Nach der Entwässerung liegt der Wassergehalt des gebundenen Wassers im umgewandelten, entwässerten Ausgangsproduktes bevorzugt unter 10 Mass.-%, vorteilhafterweise unter 5 Mass.-%, noch bevorzugter unter 3,5 Mass.-%, noch weiter bevorzugt unter 2,5 Mass.-%. (5) Mg(OH) 2 -> MgO + H 2 O, whereby in (3) a largely amorphous reaction product is formed with a Mg to Si ratio of 1.5 to 2 and a water content of about 3%. The reaction product formed in equation (4) has an even lower Mg to Si ratio. Hence the variables a, b, c, x, y and z. This depends on the exact composition of the starting product and the treatment parameters. After dewatering, the water content of the bound water in the converted, dewatered starting product is preferably below 10% by mass, advantageously below 5% by mass, more preferably below 3.5% by mass, even more preferably below 2.5% by mass.

Das entwässerte Ausgangsprodukt liegt somit als mehrphasiges Produkt vor. Weitere mögliche Nebenphasen sind Hämatit, Magnetit, Enstatit, Feldspäte, Pyroxeneund amorphe Phasen. The dehydrated starting product is therefore a multiphase product. Other possible secondary phases are hematite, magnetite, enstatite, feldspars, pyroxenes and amorphous phases.

Anschließend an das Entwässern wird das entwässerte Ausgangsprodukt mit Wasser im Verhältnis Wasser zu entwässertem Ausgangsprodukt 1 :2 oder kleiner gemischt. Diese Mischung wird dann bis zu einer Druckfestigkeit von mindestens 10 MPa erhärten gelassen. Das so erhärtete entwässerte Ausgangsprodukte wird als Zementsteinbezeichnet. After dewatering, the dewatered starting product is mixed with water in a water to dewatered starting product ratio of 1:2 or less. This mixture is then allowed to harden to a compressive strength of at least 10 MPa. The dewatered starting product hardened in this way is called cement paste.

Vorteilhaft ist es wenn das Verhältnis bei 1 : 2,22, bevorzugt bei 1 : 2,5 und im Idealfall bei 1 : 2,86 und noch besser bei 1 : 3,33 oder kleiner liegt. Es hat sich herausgestellt, dass ein höheres Verhältnis, also ein höherer Wasseranteil die Erhärtung in die Länge zieht und sich die Festigkeit verringert. Grundsätzlich kann durch eine Wärmeoder Druckbehandlung die Bindung noch beschleunigt werden. It is advantageous if the ratio is 1:2.22, preferably 1:2.5 and ideally 1:2.86 and even better 1:3.33 or less. It has been found that a higher ratio, i.e. a higher water content, prolongs the hardening process and reduces the strength. In principle, the bonding process can be accelerated by heat or pressure treatment.

Es hat sich gezeigt, dass eine Druckfestigkeit von mindestens 10 MPa je nach Umgebungsvariablen relativ schnell erreicht werden kann. Diese ist jedoch bereits so hoch, dass mit der weiteren Bearbeitung, wie Ausschalen, begonnen werden kann, ohne dass der noch weiter erhärtende Zementstein beschädigt oder zerstört wird.It has been shown that a compressive strength of at least 10 MPa can be achieved relatively quickly, depending on environmental variables. However, this is already high enough that further processing, such as stripping, can begin without damaging or destroying the cement paste, which is still hardening.

Vor dem Erhärten lassen sollte kein, insbesondere kein ungebundenes oder freies, SiÜ2 zugegeben werden oder enthalten sein, da sonst zu viel MgO oder andere Zugaben für das Binden des SiÜ2 benötigt werden. Auch oder alternativ sollten keine Stoffe zugegeben werden, welche Alit oder Belit enthalten, da dies negative Einflüsse auf die Erhärtung haben kann. Before hardening, no SiO2 should be added or contained, especially no unbound or free SiO2, as otherwise too much MgO or other additives will be needed to bind the SiO2. Also or alternatively, no substances containing alite or belite should be added, as this can have a negative effect on hardening.

Eine Reaktion, welche eine dauerhafte Verfestigung des mit Wasser kontaktierten und gemischten entwässerten Ausgangsproduktes bewirkt, ist die Hydratation des entwässerten Magnesiumsilikathydrats. Dabei bilden sich Phasen wie Antigorit, Talk und Lizardit, welche meist in amorpher Form vorliegen. Diese Hydratationsreaktion ist vergleichbar mit der Erhärtung von Zementstein mit dem Unterschied, dass sich M-S-H anstelle von C-S-H bildet. A reaction that causes permanent solidification of the dehydrated starting product that has been contacted and mixed with water is the hydration of the dehydrated magnesium silicate hydrate. This produces phases such as antigorite, talc and lizardite, which are usually present in amorphous form. This hydration reaction is comparable to the hardening of cement stone with the difference that MSH is formed instead of CSH.

Anschließend an das Erhärten lassen des entwässerten mit Wasser vermischten Ausgangsproduktes, das jetzt als Zementstein bezeichnet werden kann, wird dieses mit CO2 kontaktiert werden. Das CO2 wird hauptsächlich in entstehendem Magnesiumkarbonat (MgCOs) und/oder Magnesiumkarbonathydrat (MgCOs mFhO) gebunden. Magnesiumkarbonat wird mit dem Mineralnamen Magnesit bezeichnet. Zu den Magnesiumkarbonathydraten gehören z. B. Barringtonit (m=2), Nesquehonit (m=3), Landsfordit (m=5). Darüber hinaus gibt es noch basische Magnesiumkarbonathydrate wie Artinit, Hydromagnesit und Dypingit. After the dehydrated starting product, which can now be called cement paste, has been allowed to harden, it is contacted with CO2. The CO2 is mainly bound in the resulting magnesium carbonate (MgCOs) and/or magnesium carbonate hydrate (MgCOs mFhO). Magnesium carbonate is referred to by the mineral name magnesite. Magnesium carbonate hydrates include, for example, barringtonite (m=2), nesquehonite (m=3), landsfordite (m=5). There are also basic magnesium carbonate hydrates such as artinite, hydromagnesite and dypingite.

Das Kohlendioxid diffundiert in den Zementstein ein und kann mit verschiedenen Phasen reagieren oder in den Poren gespeichert werden. Die Bindung des CO2 erfolgt unter anderem durch eine Reaktion mit Magnesiumhydroxid, welches sich bei der Hydratation gebildet. Dies beruht im Wesentlichen auf einer Reaktion von MgO mit Wasser, wobei Gleichung 5 rückwärts abläuft. In der Mikrostruktur vorhandenes Magnesiumhydroxid kann entsprechend Gleichung (6) mit CO2 reagieren.

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The carbon dioxide diffuses into the cement paste and can react with different phases or be stored in the pores. The binding of the CO2 occurs, among other things, through a reaction with magnesium hydroxide, which is formed during hydration. This is essentially based on a reaction of MgO with water, with equation 5 running backwards. Magnesium hydroxide present in the microstructure can react with CO2 according to equation (6).
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Weiterhin erfolgt teilweise eine Bindung des CO2 durch M-S-H, welches bei der Hydratation entsteht, wobei der Umfang der CC -Bindung von der chemischen Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und den Behandlungsparametern, sowie der Zugabe weiterer Stoffe bei dem Anmischen mit Wasser abhängt. Furthermore, the CO2 is partially bound by M-S-H, which is formed during hydration, whereby the extent of the CC bond depends on the chemical composition of the starting material and the treatment parameters, as well as the addition of other substances when mixing with water.

Entsprechend der Erfindung wurde erkannt, dass durch das Austreiben von Kristallwasser aus natürlichen Materialien, wie verwitterten ultramafischen Gesteinen, beispielsweise Serpentinit, ein Zwischenmaterial erzeugt werden kann, welches zu Zementstein umgewandelt werden kann und das geeignet ist, CO2ZU binden. According to the invention, it was recognized that by expelling crystal water from natural materials, such as weathered ultramafic rocks, for example serpentinite, an intermediate material can be produced which can be converted into cement stone and which is suitable for binding CO2.

Bevorzugt ist es, wenn die thermische Behandlung des Ausgangsproduktes bei einer Temperatur von mindestens 550°C und/oder maximal 750°C durchgeführt wird und wenn das Ausgangsproduktes mindestens 5 min, vorteilhafterweise 15 min, bevorzugt 30 min, noch bevorzugter mindestens 60 min thermisch behandelt wird. Vorteilhaft ist es, die für ein bestimmtes Material charakteristische Entwässerungstemperatur möglichst genau mit einer Abweichung von weniger als 20°C einzuhalten. Wenn die Temperatur während der thermischen Behandlung zu gering ist, tritt keine oder nur eine ungenügende Entwässerung des Magnesiumsilikathydrat, wie des Serpentinits, ein. Bei zu hohen Temperaturen wird das Magnesiumsilikathydrat weitgehend in Olivin umgewandelt, welcher eine schlechte Reaktivität aufweist. Nur in einem engen Temperaturbereich tritt eine Entwässerung ohne beziehungsweise mit geringer Olivinbildung auf. Stattdessen bildet sich das entwässerten Ausgangsprodukte in Form einer röntgenamorphen Phase mit einem geringen Restwassergehalt zwischen 2 und 5 Mass.-%. Diese Phase weist eine hohe Reaktivität auf und ist das Zielprodukt der thermischen Behandlung. It is preferred if the thermal treatment of the starting product is carried out at a temperature of at least 550°C and/or at most 750°C and if the starting product is thermally treated for at least 5 minutes, advantageously 15 minutes, preferably 30 minutes, even more preferably at least 60 minutes. It is advantageous to maintain the dewatering temperature characteristic of a particular material as precisely as possible with a deviation of less than 20°C. If the temperature during the thermal treatment is too low, no or only insufficient dewatering of the magnesium silicate hydrate, such as serpentinite, occurs. If the temperature is too high, the magnesium silicate hydrate is largely converted into olivine, which has poor reactivity. Dewatering only occurs in a narrow temperature range with little or no olivine formation. Instead, the dewatered starting product forms in the form of an X-ray amorphous phase with a low residual water content of between 2 and 5% by mass. This phase has high reactivity and is the target product of the thermal treatment.

Daher ist es bevorzugt, wenn das Aggregat zur thermischen Behandlung eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung aufweist. Hierdurch kann eine gute Entwässerung erreicht werden ohne, dass ungewollte Nebenstoffe entstehen. Daher ist es vorteilhaft, wenn, um die angestrebte Entwässerungstemperatur im Ofen möglichst exakt und über einen Großteil der Verweildauer des Materials einhalten zu können, der Ofen nicht mit einer Flamme direkt beheizt wird. In diesem Fall wäre das Material temporär sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, die zu einer Olivinbildungführen würden. Beispielweise ist die Temperaturverteilung in einem direkt beheizten Drehrohrofen zu ungleichmäßig. Daher ist es vorteilhaft, wenn als Aggregat zur thermischen Behandlung ein Drehrohrofen, insbesondere ein indirekt beheizter Drehrohrohen ohne im Reaktionsraum vorhandene offene Flammen, verwendet wird. Besonders genau kann die Temperatur während der thermischen Behandlung, welche auch als Brenntemperatur bezeichnet werden kann, bei elektrisch beheizten Öfen gesteuert werden. Die elektrische Beheizung sollte insbesondere für die genaue Einhaltung der Zieltemperatur im Ofenraum verwendet werden. Es ist vorteilhaft den Ofen mit elektrischer Energie aus regenerativen Energiequellen zu beheizen, da hierbeikeine CO2 Emissionen und Abgase entstehen sowie kein Brennstoff verbraucht wird. Im Gegensatz dazu ist das Vorheizen auch durch andere Wärmequellen möglich, insbesondere durch einen Wärmetauscher, welcher dem entwässerten Ausgangsprodukt, wie dem gebrannten Serpentinit, einen Teil seiner Wärme entnimmt und dieses dadurch abkühlt, wobei gleichzeitig diese Wärme ungebranntem Serpentinit zugeführt wird. Auch die Verwendung von Rauchgas aus Verbrennungs- Prozessen ist, wenn möglich zu verhindern, da so beispielsweise ein unkontrolliertes Binden von CO2 auftritt. It is therefore preferred if the thermal treatment unit has a substantially homogeneous temperature distribution. This enables good dewatering to be achieved without the formation of unwanted by-products. It is therefore advantageous if the furnace is not heated directly with a flame in order to be able to maintain the desired dewatering temperature in the furnace as precisely as possible and over a large part of the material's residence time. In this case, the material would be temporarily exposed to very high temperatures, which would lead to olivine formation. For example, the temperature distribution in a directly heated rotary kiln is too uneven. It is therefore advantageous if a rotary kiln, in particular an indirectly heated rotary kiln without open flames in the reaction chamber, is used as the thermal treatment unit. The temperature during the thermal treatment, which can also be referred to as the firing temperature, can be controlled particularly precisely in electrically heated furnaces. Electrical heating should be used in particular to precisely maintain the target temperature in the furnace chamber. It is advantageous to heat the furnace with electrical energy from renewable energy sources, as this does not produce any CO2 emissions or exhaust gases and does not consume any fuel. In contrast, preheating is also possible using other heat sources, in particular a heat exchanger, which takes some of the heat from the dehydrated starting product, such as the fired serpentinite, and thereby cools it, while at the same time supplying this heat to unfired serpentinite. The use of flue gas from combustion Processes should be prevented if possible, as this could lead to, for example, uncontrolled binding of CO2.

Um eine ausreichende Verweildauer bei der Zieltemperatur zu erreichen, sind Dreh- rohröfen bevorzugt, da sie ein großes Volumen aufweisen und somit ein großer Durchsatz erreicht werden kann. Weiterhin zeichnen sich Drehrohröfen durch eine gute thermische Effizienz aus. In order to achieve a sufficient residence time at the target temperature, rotary kilns are preferred because they have a large volume and thus a high throughput can be achieved. Rotary kilns are also characterized by good thermal efficiency.

Besonders effizient ist die thermische Behandlung bei kleinen Partikelgrößen des Magnesiumsilikathydrats, wie des gemahlenen Serpentinits, da in diesem Fall das in den Partikeln gebundene Wasser schneller und effizienter ausgetrieben werden kann. Gleichzeitig erleichtert ein geringer Wasserdampfpartialdruck im Aggregat zur thermischen Behandlung, wie einem Ofenraum, die Bildung der reaktiven Phase zum Binden des CO2. Ein geringer Wasserdampfpartialdruck kann durch einen Luftspülung des Ofenraumes erreicht werden. Thermal treatment is particularly efficient for small particle sizes of magnesium silicate hydrate, such as ground serpentinite, since in this case the water bound in the particles can be expelled more quickly and efficiently. At the same time, a low water vapor partial pressure in the thermal treatment unit, such as a furnace chamber, facilitates the formation of the reactive phase for binding the CO2. A low water vapor partial pressure can be achieved by flushing the furnace chamber with air.

Das Verhältnis von Wasserdampfvolumen zuSpülgasvolumen sollte geringer als 1 :1 , vorteilhafter geringer als 1 :2, noch vorteilhafter geringer als 1 :4, noch vorteilhafter geringer als 1 :8, idealerweise geringer als 1 : 10 sein. Spülgas im Sinne der Erfindung ist beispielsweise Luft, die eingeblasen werden kann, um den Wasserdampf auszutragen. Allgemeiner ist es ein Gas, welches verwendet wird, um den Wasserdampf zu ersetzen. The ratio of water vapor volume to purge gas volume should be less than 1:1, more advantageously less than 1:2, even more advantageously less than 1:4, even more advantageously less than 1:8, ideally less than 1:10. Purge gas in the sense of the invention is, for example, air that can be blown in to remove the water vapor. More generally, it is a gas that is used to replace the water vapor.

Nach dem thermischen Behandeln liegt das entwässerte Ausgangsprodukt, wie getemperter Serpentinit, meist als Pulver vor. Dieses Pulver kann direkt mit Wasser gemischt werden, um Zementstein herzustellen. Ein weiteres Zerkleinern ist nicht nötig und es hat sich sogar herausgestellt, dass ein Aufmahlendas Erhärten negativ beeinflussen kann. After thermal treatment, the dehydrated starting product, such as tempered serpentinite, is usually in the form of a powder. This powder can be mixed directly with water to produce cement stone. Further crushing is not necessary and it has even been shown that grinding can have a negative effect on hardening.

Vorzugsweise wird das mit Wasser in Kontakt gebrachte und gemischte entwässerte Ausgangsprodukt in eine Form oder Schalung gefüllt, um dort zu erhärten. Das mit Wasser in Kontakt gebrachte und gemischte entwässerte Ausgangsprodukt, das auch als Zementleim bezeichnet werden kann, hat je nach Verhältnis von entwässertem Ausgangsprodukt und Wasser eine schlammartige Konsistenz. Wird weniger Wasser verwendet, ist die Konsistenz fester. Um jedoch den Zementstein oder den Beton, in dem der Zementstein verwendet wird, in eine gewünschte Form bringen zu können, kann es vorgesehen sein, den Beton oder den Zementstein allein in eine Form oder Schalung zu füllen und dort aushärten zu lassen, bis er so stabil ist, dass er durch normale Umwelteinflüsse nicht mehr beschädigt werden kann. Normale Umwelteinflüsse oder externe Kräfte im Sinne der Erfindung sind z.B. normale Witterungseinflüsse und insbesondere keine explizit auf Beschädigung abzielenden Kräfte. Ein Beispiel hierfür ist Ausschalen. Preferably, the dewatered starting product brought into contact with water and mixed is filled into a mold or formwork to harden there. The dewatered starting product brought into contact with water and mixed, which can also be referred to as cement paste, has a sludge-like consistency depending on the ratio of dewatered starting product and water. If less water is used, the consistency is firmer. However, in order to form the cement stone or the concrete in which the cement stone is used into a desired shape, can be provided for the concrete or cement stone to be filled into a mold or formwork and left to harden there until it is so stable that it can no longer be damaged by normal environmental influences. Normal environmental influences or external forces within the meaning of the invention are, for example, normal weather influences and in particular no forces that are explicitly aimed at causing damage. An example of this is stripping the formwork.

Der erfindungsgemäße Zementstein bzw. das entwässerte Ausgangsprodukt kann allein mit Wasser, also pur, verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, einen betonähnlichen Baustoff herzustellen. Dazu kann dem entwässerten Ausgangsprodukt vor, während oder nach dem Kontakt mit Wasser Sand und/oder eine Gesteinskörnung zugegeben werden. Idealerweise sollte auch hier der betonähnliche Baustoff bis zu einer Druckfestigkeit von mindestens 10 MPa erhärten gelassen werden, bevor er weiteren Kräften ausgesetzt wird. Vor, während oder nach der Wasserzugabe können auch Bewehrungen, z. B. aus Stahl, Kohle- oder Glasfasern, zugegeben werden. The cement stone or the dewatered starting product according to the invention can be used with water alone, i.e. pure. However, it is also possible to produce a concrete-like building material. To do this, sand and/or an aggregate can be added to the dewatered starting product before, during or after contact with water. Ideally, the concrete-like building material should be allowed to harden to a compressive strength of at least 10 MPa before it is subjected to further forces. Reinforcements, e.g. made of steel, carbon or glass fibers, can also be added before, during or after the addition of water.

Es ist bevorzugt, dass das mit Wasser kontaktierte und gemischte entwässerte Ausgangsprodukt für mindestens 8 h Erhärten gelassen wird, bevor der Zementstein externen Kräften ausgesetzt wird. Erfahrungsgemäß wird nach dieser Zeit eine Druckfestigkeit von mindestens 10 MPa erreicht. Vorteilhafterweise wird das mit Wasser kontaktierte und gemischte entwässerte Ausgangsprodukt länger als beispielsweise 24 h oder sogar 48 h Erhärten gelassen. Dies erhöht die Festigkeit des Zementsteines. It is preferred that the dewatered starting product contacted and mixed with water is allowed to harden for at least 8 hours before the cement paste is subjected to external forces. Experience shows that a compressive strength of at least 10 MPa is achieved after this time. Advantageously, the dewatered starting product contacted and mixed with water is allowed to harden for longer than, for example, 24 hours or even 48 hours. This increases the strength of the cement paste.

Das Inkontaktbringen des entwässerten, insbesondere erhärteten Ausgangsproduktes mit CO2 kann vorteilhaft in einem Behandlungsaggregat wie einem geschlossenen Behältnis, insbesondere in einem Autoklav, oder in einem mit Überdruck beaufschlagten Behältnis erfolgen. Auf diese Weise kann der Ablauf der CC -Bindung z. B. durch Einstellung des CC -Partialdrucks, der herrschenden Temperatur und/oder des Wassergehalts der Atmosphäre im Autoklav optimiert werden. Grundsätzlich kann die Kontaktierung aber auch bei Umgebungsdruck erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass Bauteile oder Elemente aus oder mit dem erfindungsgemäßen Zementstein CO2 aus der Umgebungsluft aufnehmen können. Besonders effizient erfolgt das Binden des CO2, wenn das Kontaktieren des entwässerten erhärteten Ausgangsproduktes mit CO2 mit einem CC -Partialdruck von maximal 1000 ppm durchgeführt wird. Höhere CO2-Partialdrücke sollten vermieden werden, da sonst der pH-Wert der Porenlösung zu stark sinkt. The dewatered, in particular hardened starting product can advantageously be brought into contact with CO2 in a treatment unit such as a closed container, in particular in an autoclave, or in a container subjected to excess pressure. In this way, the CC bonding process can be optimized, for example, by adjusting the CC partial pressure, the prevailing temperature and/or the water content of the atmosphere in the autoclave. In principle, however, contact can also be made at ambient pressure. This has the advantage that components or elements made from or with the cement stone according to the invention can absorb CO2 from the ambient air. The binding of CO2 is particularly efficient when the dehydrated, hardened starting product is brought into contact with CO2 at a maximum CO2 partial pressure of 1000 ppm. Higher CO2 partial pressures should be avoided, as otherwise the pH value of the pore solution drops too much.

Es ist vorteilhaft, wenn das Kontaktieren des erhärteten Zementsteines mit CO2 bei einer Temperatur über der Raumtemperatur durchgeführt wird, da dadurch die chemischen Reaktionen beschleunigt werden. Wenn das Kontaktieren in einem Behandlungsaggregat durchgeführt wird, kann das Erwärmen beispielsweise durch das Einleiten von heißem Rauchgas erfolgen. Die Temperatur im Behandlungsaggregat sollte mindestens 30°C, bevorzugt 50°C betragen. Allerdings sinkt die Löslichkeit von CO2 mit steigender Temperatur und die Temperaturerhöhung sollte auf 70°C begrenzt werden. Das Verfahren kann mit sehr geringen CO2-Partialdrücken arbeiten, diese liegen bevorzugt unter 0,5 bar. It is advantageous if the hardened cement stone is brought into contact with CO2 at a temperature above room temperature, as this accelerates the chemical reactions. If the contact is carried out in a treatment unit, the heating can be carried out, for example, by introducing hot flue gas. The temperature in the treatment unit should be at least 30°C, preferably 50°C. However, the solubility of CO2 decreases with increasing temperature and the temperature increase should be limited to 70°C. The process can work with very low CO2 partial pressures, which are preferably below 0.5 bar.

Vorteilhaft ist es vor oder während des Kontaktierens und Mischens des entwässerten Ausgangsproduktes mit Wasser dem entwässerten Ausgangsprodukt organische Zusatzmittel, wie Fließmittel, zuzugeben. Dies erleichtert die weitere Verarbeitung des Zementleimes und kann die Erhärtung beeinflussen. Andere Zusatzmittel können die Frostbeständigkeit verbessern oder das Schwinden vermindern. It is advantageous to add organic additives, such as flow agents, to the dewatered starting product before or during contact and mixing of the dewatered starting product with water. This facilitates further processing of the cement paste and can influence the hardening. Other additives can improve frost resistance or reduce shrinkage.

Die entsprechend der Erfindung vorgesehenen Ausgangsprodukte sind meist keine Reinstoffe, so dass Verunreinigungen in hohem Maße vorliegen. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn zumindest das molare Verhältnis von Mg zu Ca 10:1 oder größer und/oder das molare Verhältnis von Si zu AI ebenfalls 10:1 oder größer ist. Es hat sich gezeigt, dass die Anwesenheit von Kalzium sowie Aluminium jeweils in Bezug auf Magnesium beziehungsweise Silizium die Reaktionen verlangsamt beziehungsweise teilweise komplett zum Erliegen bringt. Daher ist es nicht unwesentlich, die entsprechenden molaren Verhältnisse deutlich in Richtung von Magnesium beziehungsweise Silizium zu verschieben. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis von Mg zu Ca bei mindestens 20:1 und/oder das molare Verhältnis von Si zu AI bei mindestens 20:1 . The starting products provided according to the invention are usually not pure substances, so that impurities are present to a high degree. However, it is advantageous if at least the molar ratio of Mg to Ca is 10:1 or greater and/or the molar ratio of Si to Al is also 10:1 or greater. It has been shown that the presence of calcium and aluminum in relation to magnesium or silicon slows down the reactions or sometimes stops them completely. It is therefore not insignificant to shift the corresponding molar ratios significantly in the direction of magnesium or silicon. Preferably, the molar ratio of Mg to Ca is at least 20:1 and/or the molar ratio of Si to Al is at least 20:1.

Zum Bereitstellen des Ausgangsproduktes mit einer Feinheit entsprechend einer BET-Oberfläche von 0,1 m2/g oder feiner ist es bevorzugt, wenn das Ausgangspro- dukt einer Mahlung, insbesondere einer Nassmahlung, unterzogen wird. Das Ausgangsprodukt liegt zumindest teilweise - auch wenn es zum Teil durch natürliche Verwitterung bereits sehr fein ist - nicht in einer höheren Feinheit vor. Durch eine Mahlung ist diese Feinheit einfach zu erhöhen. Bevorzugt ist auch hierbei eine Nassmahlung, da diese oft energieeffizienter ist als eine Trockenmahlung. To provide the starting product with a fineness corresponding to a BET surface area of 0.1 m 2 /g or finer, it is preferred if the starting product product is subjected to grinding, particularly wet grinding. The starting product is at least partially - even if it is already very fine due to natural weathering - not available in a higher fineness. This fineness can be easily increased by grinding. Wet grinding is also preferred here, as this is often more energy efficient than dry grinding.

Ferner betrifft die Erfindung einen Zementstein, der Magnesiumkarbonathydrat und/oder Magnesiumkarbonat aufweist und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Dieser hat den Vorteil, dass er entsprechende der oben erläuterten chemischen Abläufe, CO2 aus der Umgebungsluft binden kann. Er besteht bevorzugt aus Magnesiumsilikathydrat (M-S-H) und enthält vorteilhafterweise kein amorphes SiÜ2. Ferner kann er eine Mindestfestigkeit von 10 MPa, bevorzugt 20 MPa, noch besser 30 MPaMPa bei der Prüfung als Mörtel oder Beton aufweisen.The invention further relates to a cement stone which contains magnesium carbonate hydrate and/or magnesium carbonate and is produced according to the method according to the invention. This has the advantage that it can bind CO2 from the ambient air in the chemical processes explained above. It preferably consists of magnesium silicate hydrate (M-S-H) and advantageously contains no amorphous SiO2. Furthermore, it can have a minimum strength of 10 MPa, preferably 20 MPa, even better 30 MPaMPa when tested as mortar or concrete.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.

Zur Verifikation der Erfindung wurden unter anderem die im Folgenden näher erläuterten Untersuchungen durchgeführt. To verify the invention, the investigations described in more detail below were carried out.

Es wurde Serpentinit mit einem Magnesiumsilikatgehalt von 90% und einem Brucit- gehalt von 2% in einer Kugelmühle auf eine spezifische Oberfläche von 1 ,1 m2/g aufgemahlen. Das molare Verhältnis Mg/Ca betrug 15:1 , das molare Verhältnis Si/Al betrug 12:1. Das Ausgangsmaterial enthielt laut chemischer Analyse einen Eisenhalte von Fe=2,1 %. Danach wurde das Pulver in einem Muffelofen bei 675°C für 90 Minuten gebrannt. Als Spülgas wurde Luft verwendet und das Verhältnis von Wasserdampfvolumen aus der Entwässerung des Magnesiumsilikathydrats zu Spülgasvolumen betrug 1 :5. Anschließend wurden das Material als Bindemittel zur Mörtelherstellung nach DIN EN 196 verwendet, wobei der w/b-Wert auf 0,30 vermindert wurde und 15 g PCE-Fließmittel zugegeben wurden. Die Normprismen wurden nach 2 Tagen entschalt und zeigten eine Druckfestigkeit von 23 MPa. Nach 7 Tagen betrug die Druckfestigkeit 58 MPa. Die Bindung von CO2 wurde nach Lagerung an Umgebungsluft mittels Röntgenbeugung nachgewiesen und es zeigte sich, dass Nesquehonit in der Mikrostruktur vorhanden war. Serpentinite with a magnesium silicate content of 90% and a brucite content of 2% was ground in a ball mill to a specific surface area of 1.1 m2 /g. The molar ratio Mg/Ca was 15:1, the molar ratio Si/Al was 12:1. According to chemical analysis, the starting material contained an iron content of Fe=2.1%. The powder was then fired in a muffle furnace at 675°C for 90 minutes. Air was used as the purge gas and the ratio of water vapor volume from the dewatering of the magnesium silicate hydrate to purge gas volume was 1:5. The material was then used as a binding agent for mortar production in accordance with DIN EN 196, whereby the w/b value was reduced to 0.30 and 15 g of PCE superplasticizer were added. The standard prisms were demolded after 2 days and showed a compressive strength of 23 MPa. After 7 days, the compressive strength was 58 MPa. The binding of CO2 was demonstrated by X-ray diffraction after storage in ambient air and it was shown that nesquehonite was present in the microstructure.

Es wurde Serpentinit in einer Kugelmühle auf eine spezifischen Oberfläche von 1 ,3 m2/g nach BET aufgemahlen (Nassmahlung). Dieses Material wurde bei 700°C für 60 Minuten gebrannt und als Bindemittel zur Herstellung von Beton verwendet mit Sieblinie AB16, 3% Fließmittel (bezogen auf das Bindemittel), Wasser/Bindemittel- Verhältnis=0,30, Bindemittel:Gesteinskörnung=1 :5. Nach 7 Tagen betrugdie Druckfestigkeit eines Würfels mit Kantenlänge 10 cm 55 MPa. Serpentinite was ground in a ball mill to a specific surface area of 1.3 m 2 /g according to BET (wet grinding). This material was heated at 700°C for 60 minutes and used as a binder for the production of concrete with grading curve AB16, 3% plasticizer (based on the binder), water/binder ratio=0.30, binder:aggregate=1:5. After 7 days, the compressive strength of a cube with an edge length of 10 cm was 55 MPa.

Das Material aus Beispiel 1 wurde alternativ in einem elektrisch beheizten Drehrohro- fen gebrannt, wobei die Temperatur ebenfalls etwa 675°C betrug. Das Volumenverhältnis Wasserdampf zu Spülgas betrug 1 :8. Die Mörtelherstellung erfolgte nach der gleichen Rezeptur wie in Beispiel 1 und die Druckfestigkeit beim Ausschalen nach 2 Tagen betrug 12 MPa. Nach 7 Tagen wurde eine Druckfestigkeit von 32 MPa erreicht. Die CO2-Bindung wurde ebenfalls nach Luftlagerung nachgewiesen. The material from example 1 was alternatively fired in an electrically heated rotary kiln, where the temperature was also around 675°C. The volume ratio of water vapor to purge gas was 1:8. The mortar was produced according to the same recipe as in example 1 and the compressive strength when removing the formwork after 2 days was 12 MPa. After 7 days, a compressive strength of 32 MPa was achieved. CO2 binding was also demonstrated after air storage.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Zementsteines aufweisend die Schritte: a) Bereitstellen und Zerkleinern, insbesondere Mahlen, eines Ausgangsproduktes auf eine Feinheit entsprechend einer BET-Oberf lache von 0,1 m2/g oder feiner, wobei das Ausgangsprodukt mindestens 20 Mass.-% Magnesiumsilikathydrat enthält, einen Eisengehalt von mindestens 1 Mass.-% aufweist, sowie Magnesiumhydroxid aufweisen kann, b) Homogenisieren des Ausgangsproduktes, c) zumindest teilweises Entwässern des Ausgangsproduktes von gebundenem Wasser mittels thermischer Behandlung in einem Aggregat zur thermischen Behandlung, wobei beim thermischen Behandeln das umgewandelte Ausgangsprodukt bei einer Temperatur zwischen 180°C und 1000°C behandelt wird, wobei nach Schritt c) im entwässerten Ausgangsprodukt vorhandenesMagnesi- umhydroxid und/oder vorhandenesMagnesiumsilikathydrat zumindest teilweise entwässert wird und dabei in Magnesiumoxid und entwässertes Magnesiumsilikathydrat umwandelt werden kann, d) Kontaktieren undMischen des entwässerten Ausgangsproduktes mit Wasser im Verhältnis Wasser zu entwässertem Ausgangsprodukt 1 :2 oder kleiner, sowie anschließendes Erhärten lassen der Mischung zum Herstellen des Zementsteinesbis zu einer Druckfestigkeit von mindestens 10 MPa, e) Kontaktieren des erhärteten Zementsteines nach Schritt d) mit CO2, wobei das CO2 in Zementstein in dort entstehendem Magnesiumkarbonathydrat und/oder Magnesiumkarbonat gebunden wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die thermische Behandlung des Ausgangsproduktes bei einer Temperatur von mindestens 550°C und/oder maximal 750°C durchgeführt wird und dass das Ausgangsproduktes mindestens 15 min, bevorzugt 30min, noch bevorzugter mindestens 60 min thermisch behandelt wird. Method for producing a cement stone, comprising the steps: a) providing and crushing, in particular grinding, a starting product to a fineness corresponding to a BET surface area of 0.1 m 2 /g or finer, wherein the starting product contains at least 20% by mass of magnesium silicate hydrate, has an iron content of at least 1% by mass, and can contain magnesium hydroxide, b) homogenizing the starting product, c) at least partially dewatering the starting product of bound water by means of thermal treatment in a thermal treatment unit, wherein during thermal treatment the converted starting product is treated at a temperature between 180°C and 1000°C, wherein after step c) magnesium hydroxide and/or magnesium silicate hydrate present in the dewatered starting product is at least partially dewatered and can be converted into magnesium oxide and dewatered magnesium silicate hydrate, d) contacting and mixing the dewatered starting product with water in the ratio of water to dewatered Starting product 1:2 or less, and then allowing the mixture to harden to produce the cement stone to a compressive strength of at least 10 MPa, e) contacting the hardened cement stone after step d) with CO2, whereby the CO2 in cement stone is bound in magnesium carbonate hydrate and/or magnesium carbonate formed there. Process according to claim 1, characterized in that the thermal treatment of the starting product is carried out at a temperature of at least 550°C and/or a maximum of 750°C and that the starting product is thermally treated for at least 15 minutes, preferably 30 minutes, more preferably at least 60 minutes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat zur thermischen Behandlung eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung aufweist. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the unit for thermal treatment has a substantially homogeneous temperature distribution. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Aggregat zur thermischen Behandlung ein Drehrohrofen, insbesondere ein indirekt beheizter Drehrohrohen ohne im Reaktionsraum vorhandene offene Flammen, verwendet wird. 4. Process according to one of claims 1 to 3, characterized in that a rotary kiln, in particular an indirectly heated rotary kiln without open flames present in the reaction chamber, is used as the unit for the thermal treatment. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Wasser kontaktierte und gemischte entwässerte Ausgangsprodukt in eine Form oder Verschalung gefüllt wird, um es dort erhärten zu lassen. 5. Process according to one of claims 1 to 4, characterized in that the dehydrated starting product contacted and mixed with water is filled into a mold or formwork in order to allow it to harden there. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem entwässerten Ausgangsprodukt vor, während oder nach dem Kontaktieren mit Wasser Sand und/oder eine Gesteinskörnung zugegeben wird. 6. Process according to one of claims 1 to 5, characterized in that sand and/or an aggregate is added to the dewatered starting product before, during or after contact with water. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch, dass das mit Wasser kontaktierte und gemischte entwässerte Ausgangsprodukt für mindestens 8 h Erhärten gelassen wird, bevor der Zementstein externen Kräften ausgesetzt wird. 7. Process according to one of claims 1 to 6, characterized in that the dehydrated starting product contacted and mixed with water is allowed to harden for at least 8 hours before the cement stone is subjected to external forces. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktieren des entwässerten Ausgangsproduktes mit CO2 in einem geschlossenen Behältnis, insbesondere in einem Autoklav, einem Wäscher oder einem Behältnis mit Überdruck durchgeführt wird. 8. Process according to one of claims 1 to 7, characterized in that the contacting of the dewatered starting product with CO2 is carried out in a closed container, in particular in an autoclave, a scrubber or a container with excess pressure. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktieren des erhärteten Zementsteines nach Schritt d) mit CO2 mit einem CC -Partialdruck von maximal 1000 ppm durchgeführt wird. 9. Process according to one of claims 1 to 8, characterized in that the contacting of the hardened cement stone after step d) with CO2 is carried out with a CC partial pressure of maximum 1000 ppm. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktieren des erhärteten Zementsteines mit CO2 bei einer Temperatur von mindestens 30°C, bevorzugt über 50°C durchgeführt wird. 10. Process according to one of claims 1 to 9, characterized in that the contacting of the hardened cement stone with CO2 is carried out at a temperature of at least 30°C, preferably above 50°C. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während des Kontaktierens und Mischens des entwässerten Ausgangsproduktes mit Wasser dem entwässerten Ausgangsprodukt organische Zusatzmittel, wie Fließmittel, zugeben werden. 11. Process according to one of claims 1 to 10, characterized in that organic additives, such as flow agents, are added to the dewatered starting product before or during the contacting and mixing of the dewatered starting product with water. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprodukt ein molares Verhältnis von Mg zu Ca von 10:1 oder größer und/oder ein molares Verhältnis von Si zu AI von 10:1 oder größer aufweist. 12. Process according to one of claims 1 to 11, characterized in that the starting product has a molar ratio of Mg to Ca of 10:1 or greater and/or a molar ratio of Si to Al of 10:1 or greater. 13. Zementstein hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend Magnesiumkarbonathydrat und/oder Magnesiumkarbonat, der ausgebildet ist CO2 zu binden. 13. Cement stone produced using a method according to one of claims 1 to 14, comprising magnesium carbonate hydrate and/or magnesium carbonate, which is designed to bind CO2.
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