188053. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szabad alkáliföldfém-oxid tartalmú poranyagok hidrotermális kezelésére
1 188 053 2 A találmány tárgya eljárás szabad alkáliföldfémoxid tartalmú poranyagoknak fluid állapotban történd, nyomás alatti gőzöléses hidrotermális kezelésére, azaz aktiválására és oltására. Ismeretes eljárás a hidraulikus kötési tulajdonságokkal rendelkező anyagok, anyagkeverékek ún. hidrotermális kezelése, azaz ezeknek az anyagoknak a többnyire nyomás alatti gőzölése, amit főként autoklávokban végeznek. Az iparban egyre nagyobb jelentősége van a nagy energialekötöttségü hidraulikus anyagok olyan anyagokkal való helyettesítésének, amelyeket eddig hulladékoknak tekintetlek és gyakorlatilag nem tudtak hasznosítani, így az utóbbi években intenzív kutatás folyik olyan olcsó, hidraulikus kötési tulajdonságokkal rendelkező anyagok hasznosítására, amelyek 10-55%-nyi szabad alkáliföldfém-oxidot tartalmazó hulladékanyagok. Ilyen anyagok például a bázikus természetű puzzolánok, kohósalakok, az erőműi hidraulikus pernyék. De hasonló problémát jelent a rossz minőségű égetett meszek megfelelő hasznosítása is, mint amilyenek például a márgás mészkőből gyártott égetett meszek, amelyek 5-50%-nyi mennyiségben agyagkomponenseket - így szilícium-dioxidot, alumínium-oxidot tartalmaznak, valamint a dolomitos mészkőből és dolomitból gyártott égetett meszek, amelyek 3-30%-nyi mennyiségben magnézium-oxidot tartalmaznak. így ismeretes, hogy a dolomitos meszek a szokásos atmoszférikus hidratálással csak részben olthatok le, a magnéziumoxid tartalmuk alig alakul át magnézium-hidroxiddá. Ez pedig a későbbiek során káros jelenségek előidézője lehet. A találmány szerinti eljárással a fenti anyagok is feldolgozhatok és ezeknek az anyagoknak a hasznosítása révén jelentős mennyiségű, nagy energialekötöttségű cementet, bitument vagy aszfaltot lehet megtakarítani az építőiparban és az útépítéseknél. Általános tapasztalat, hogy az említett helyettesítő anyagok minősége nagyon ingadozó, illetve gyakran igen kicsi a hidraulikus aktivitásuk. Sok esetben például a kalciumoxid tartalmuk túlégett állapotban van - így a túlégetett égetett mésznél vagy az erőműi bázikus pernyéknél - és ennek következtében a kötési aktivitásuk a kötés kezdetekor kisebb, mint amilyenre a szabad kalcium-oxid tartalmuk alapján következtetni lehetne. Egyes esetekben pedig túlégett kalcium-szulfát molekulák lassítják le a hidratációs folyamatot. Ugyanakkor a túlégett részecskék a szilárdulás egy olyan időszakában hidratálódnak, amikor az már a kialakult kötési rendszer szempontjából káros lehet, mert lokális duzzadások, repedések és szilárdságcsökkenés lépnek fel. Felmerült tehát az a szükséglet, hogy növelnünk kellene ezeknek az anyagoknak a kezdeti hidraulikus aktivitását, illetve az időben széthúzódó és ezáltal ellenőrizhetetlen, megbízhatatlan hidratációs folyamatot a felhasználás szempontjából szabályozhatóvá kell tennünk. Az eddigi irodalmi adatokból az állapítható meg, hogy az ilyen anyagok aktivitásának növelésére két módszer alkalmazható, nevezetesen a forró vizzel való oltásuk, illetve az őrlésük. Az első módszernél a hidraulikus puzzolán kémiai és mechanikai aktiválása játszódik le, azonban a módszer hátránya, ~> hogy lassú és a kapott nedves anyagokat 1-2 órán belül be kell dolgozni, mivel a kötés ennyi idő elteltével megindul. Az őrléses aktiválási módszernél a puzzolános anyagok túlégett alkotórészeinek mechanikai úton vaíó aktiválása játszódik le. Ez a módszer ugyan száraz anyagot szolgáltat, azonban ennek meg az a hátránya, hogy nagyon energiaigényes és az erős koptatóhatás következtében szükséges a speciális őrlőmalom rendszeres felújítása. Ezen a téren a technika állását jól ismerteti a Dr. Juhász Zoltán: „Untersuchungsmethoden zur Charakterisierung Mechanisch Aktivierter Festkörper.” (Közlekedési Dokumentációs Vállalat, Budapest. 1978.) című könyv, amely a különféle, az építőiparban alkalmazható szilárd anyagok szemcséinek felületén lejátsz<idó jelenségeket és ezek aktivitásának mechanikus úton való növelését és vizsgálati módszereit ismerteti. A kémiai és mechanikai aktiválási módszerek közös hátránya az is, hogy az aktivált anyag kiszállítására újabb berendezést kell alkalmazni. Célul tűztük ki, hogy a fentiekben említett alkálifőldfém-oxid tartalmú poranyagok hidraulikus aktivitásának a növelésére eddig használt módszereket megjavítsuk és egyúttal külön szállitóberendezés nélkül megoldjuk az aktivált anyagok kiszállítását. Megjegyezzük, hogy - egyezően az ipari gyakorlattal - a terminológiánk szerint a poranyagok fogalma alá a 4 mm ala tti szemcseméretű anyagok tartoznak. A találmányi gondolatunk értelmében a fenti célkitűzést olyan hidrotermális kezeléssel étjük el, hogy a szabad alkáliföldfém-oxid tartalmú kiindulási szemcsés és/vagy poranyagokat fluidizációs reaktorban túlhevített vízgőz segítségével fluidizáljuk, majd a reaktorból ismert módon eltávolitjuk. A fluidizációs műveletnél 1,5-20 bar nyomást, 106-240 °C hőmérsékletet és 2-25 perces kezelési időt alkalmazunk. Célszerűen a szemcsék felületi terében beállítandó nyomás 4-5 bar körüli, a térben beállítandó hőmérséklet pedig 150-160 °C körüli érték. Kiindulási anyagokként bázikus természetes puzzolánokat, erőműi hidraulikus pernyéket, kohósalakokat, márgás és dolomitos mészkőből gyártott égetett meszet, valamint dolomitból gyártott égetett meszet és szokványos úton és minőségben előállított égetett meszet használunk. Célszerűen a kiindulási anyagok főtömegének a szemcsemérete 4 mm alatti, a pernyéknél pedig 400 mikron alatti. Az eljárásnál a fluidizációs kezelés után kapott anyagot előnyösen pneumatikus úton távolítjuk el a reaktorból. A találmányi gondolatunk alapját az a felismerésünk képezi, hogy a fluidizációs homogén térben ilyen körülmények között nem, vagy csak kis mértékben játszódik le a gőz kondenzációja. Tapasztalatunk szerint a térben a fluid állapot egyensúlyi gőznyomás mellett is fennmarad és így az aktiválás részleges kondenzáció esetén is lefolytatható. A fluidizációs eljárás paraméterei mellett a hidraulikus anyag oltódása három részfolyamat eredője: a gőz abszorbeálódása a szemcsék felületére, a gőz részleges kondenzációja, a megkötött vízmolekulák kémiai reakciója az aktív és inaktív hidraulikus alkotórészekkel. 5 0 5 30 35 :to ns «0 45 50 55 60 £5
