Hydrothermale Herstellung von Filter- und Speichermaterialien aus SiO2- und CaO-reichen Reststoffen
- Aus SiO2- und CaO-reichen Sekundärrohstoffen können in einem hydrothermalen Stoffumwandlungsprozess poröse Körnungen (Hydrothermalgranulate HTG) hergestellt werden. Die Erhärtung der HTG erfolgt dabei in einem Autoklav bei ca. 200 °C und 1,6 MPa Sattdampf ähnlich dem Prozess der Kalksandsteinherstellung. Festigkeit und Gefüge der HTG entwickeln sich durch die Ausbildung von Calciumsilicathydraten (CSH-Phasen), die durch die Reaktion zwischen Quarzpartikeln (SiO2) und Kalk (CaO) entstehen. SiO2-Lieferant ist ziegelhaltiger Mauerwerkbruch, der als Hauptmineralphase Quarz enthält. Papierasche kann mit ihren Anteilen an Freikalk und anderen reaktive Calciumverbindungen als Kalkersatz dienen. Über die Mischungszusammensetzung und die Reaktionsbedingungen werden die Eigenschaften der Reaktionsprodukte gezielt gesteuert. Die HTG haben Rohdichten kleiner als 2000 kg/m³. Ihr Gefüge ist durch ein eher ungeordnetes System an Mesoporen und kleinen Makroporen mit Porenweiten kleiner 100 nmAus SiO2- und CaO-reichen Sekundärrohstoffen können in einem hydrothermalen Stoffumwandlungsprozess poröse Körnungen (Hydrothermalgranulate HTG) hergestellt werden. Die Erhärtung der HTG erfolgt dabei in einem Autoklav bei ca. 200 °C und 1,6 MPa Sattdampf ähnlich dem Prozess der Kalksandsteinherstellung. Festigkeit und Gefüge der HTG entwickeln sich durch die Ausbildung von Calciumsilicathydraten (CSH-Phasen), die durch die Reaktion zwischen Quarzpartikeln (SiO2) und Kalk (CaO) entstehen. SiO2-Lieferant ist ziegelhaltiger Mauerwerkbruch, der als Hauptmineralphase Quarz enthält. Papierasche kann mit ihren Anteilen an Freikalk und anderen reaktive Calciumverbindungen als Kalkersatz dienen. Über die Mischungszusammensetzung und die Reaktionsbedingungen werden die Eigenschaften der Reaktionsprodukte gezielt gesteuert. Die HTG haben Rohdichten kleiner als 2000 kg/m³. Ihr Gefüge ist durch ein eher ungeordnetes System an Mesoporen und kleinen Makroporen mit Porenweiten kleiner 100 nm gekennzeichnet. Diese Porenstruktureigenschaften legen eine Anwendung der HTG als Filter- oder Speichermaterial nahe. Sie können natürliche Rohstoffe, wie Bims, Lavasand und fluviale Sande, aus Primärrohstoffen hergestellte Produkte, wie Blähton, Keramik und Aktivkohle, sowie erdölbasierte Kunststoffadditive ersetzen, wobei die typischen Filter- und Speichereigenschaften der herkömmlichen Produkte nahezu erreicht werden. Dadurch wird einerseits für Reststoffe, die gegenwärtig ein hohes Verwertungsdefizit aufweisen, eine hochwertige Wieder- bzw. Weiterverwertungsmöglichkeit geschaffen und die Abfallmenge vermindert. Andererseits erfolgt eine Schonung von knapper werdenden natürlichen mineralischen Rohstoffen und Erdöl. In einem Forschungsprojekt werden derzeit die technischen Möglichkeiten der hydrothermalen Herstellung von leichten porösen Körnungen aus Mauerwerkbruch, Kalk und Papierasche sowie die Anwendung der HTG als Filtermaterial in Bodenfiltern zur Abwasserreinigung und als Wasserreservoir in Substraten von Pflanzwänden und zur inneren Nachbehandlung hochfester Betone systematisch untersucht. Der Beitrag berichtet insbesondere über die experimentelle Entwicklung der hydrothermalen Synthesestrategie, die nachfolgende Charakterisierung der HTG und die Beziehungen zwischen Gefügekennwerten und technischen Eigenschaften der Körnungen.…
Autor*innen: | Katrin RübnerORCiD, Julia Seher, A. Hahn, A. Schnell |
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Persönliche Herausgeber*innen: | M. Rohs, O. Weichold |
Dokumenttyp: | Beitrag zu einem Sammelband |
Veröffentlichungsform: | Verlagsliteratur |
Sprache: | Deutsch |
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch): | GDCh Monografie Bd. 54 - Tagung Bauchemie 2019 |
Auflage: | 1. |
Jahr der Erstveröffentlichung: | 2019 |
Organisationseinheit der BAM: | 7 Bauwerkssicherheit |
7 Bauwerkssicherheit / 7.4 Baustofftechnologie | |
Verlag: | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. |
Verlagsort: | Frankfurt/Main |
Jahrgang/Band: | 54 |
Erste Seite: | 183 |
Letzte Seite: | 190 |
DDC-Klassifikation: | Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau |
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik | |
Freie Schlagwörter: | Filtermaterial; Hydrothermale Synthese; Mauerwerkbruch; Papierasche; Reststoffe; Rohstoffliches Recycling; Speichermaterial |
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM: | Infrastruktur |
Umwelt | |
Umwelt / Circular Economy | |
ISBN: | 978-3-947197-13-2 |
Verfügbarkeit des Dokuments: | Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access") |
Datum der Freischaltung: | 22.01.2020 |
Referierte Publikation: | Nein |