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NanoKiesel – Nanoskaliger Kieselsäureschlamm – Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften
Kieselsäurehaltige Filterrückstände (FR) fallen als feuchter Filterkuchen bei der Aufbereitung von Abwässern der chemischen Industrie an. Die Rückstände werden zurzeit kostenpflichtig auf Deponien entsorgt oder zur Tagebauverfüllung eingesetzt. Aufgrund ihres hohen Gehalts an amorpher Kieselsäure und ihrer großen spezifische Oberfläche sind die Eigenschaften der Filterrückstände denen von Mikrosilika – einem in der Baustoffproduktion mittlerweile unentbehrlichem Nebenprodukt der Siliziumherstellung – sehr ähnlich.
Gegenstand des Forschungsprojektes war die Verwertung von zwei Filterrückständen aus unterschiedlichen Produktionsprozessen in der Baustoffherstellung mit dem Ziel, Eigenschaftsverbesserungen zu erzielen. Die Filterrückstände wurden ausführlich charakterisiert, wobei die hohen amorphen Anteile bestätigt wurden. Die nachgewiesenen Sulfat- und Chlorid-Gehalte können zu Einschränkungen bei der Verwertung führen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse zur Charakterisierung wurde eine Vorauswahl der möglichen Einsatzgebiete getroffen und experimentell überprüft:
- Porosierungsmittel für die Ziegelherstellung → Rohdichteabsenkung mit einem der Filterrückstände nachgewiesen
- Betonzusatzstoff → Festigkeitssteigerung für beide Filterrückstände nachgewiesen
- Bestandteil von Komposit-Zement → Festigkeitssteigerung für beide Filterrückstände nachgewiesen
- Zusatzstoff für Spezialputz → keine Effekte nachgewiesen
- Stabilisator für Bentonit-Suspension → Beeinträchtigung der Eigenschaften
Die technologischen Voraussetzungen für den Einsatz bei der Herstellung von Ziegeln bzw. von Betonwaren wurden dargestellt. Vergleichende Betrachtungen zum Energieverbrauch und den daraus resultierenden Kosten weisen den Filterrückstände-Einsatz in Ziegeln als derzeit kostengünstigste Anwendungsoption aus.
Förderkennzeichen: BMBF - FKZ 03X0081
Laufzeit:
Projektleitung
Dr.-Ing. Barbara Leydolph, Institut für Angewandte Bauforschung Weimar
Projekt-Partner
Institut für Angewandte Bauforschung gGmbH (IAB)
SUC Sächsische Umweltschutz Consulting GmbH
Chemiewerk Bad Köstritz GmbH
MWT Gesellschaft für industrielle Mikrowellentechnik mbH
ArmoTec Pressenbau GmbH
August Lücking GmbH & Co. KG
H+H Deutschland GmbH
Fenger Beton und Kies GmbH & Co. KG
Bauhaus-Universität Weimar
Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM)
Brückner Grundbau GmbH
Veröffentlichungen
Alle verfügbaren Abschlussberichte des NanoKiesel Konsortiums finden Sie auf den Seiten der TIB Hannover https://www.tib.eu/de/
- Institut für Angewandte Bauforschung (IAB) (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Werkstoffmodifikationen (Teilprojekt 7), Kurztitel: "Nanokiesel" : Schlussbericht zum Verwendungsnachweis zum FuE-Vorhaben ; Berichtszeitraum: 01.05.2010 bis 30.04.2012; Leydolph, Barbara; Institut für Angewandte Bauforschung (IAB); FKZ 03X0081A; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:742737934.
- Chemiewerk Bad Köstritz (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Teilprojekt 3: Sekundärrohstoffgewinnung : Sachbericht (Schlussbericht) zum Verwendungsnachweis zu FuE-Vorhaben ; Projektlaufzeit: 01.05.2010 bis 30.04.2012; Ballaschk, Ronald; Chemiewerk Bad Köstritz; FKZ 03X0081C; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:746527705.
- MWT Gesellschaft für Industrielle Mikrowellentechnik mbH (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Teilprojekt 5: Entwicklung eines Trocknungsverfahrens für Kieselsäurereststoffe : Kurztitel des Vorhabens: NanoKiesel ; Sachbericht (Schlussbericht) zum Verwendungsnachweis zu FuE-Vorhaben ; Berichtszeitraum: 01.05.2010 bis 30.04.2012; Schulze, Reinhard; Dosch, Werner; MWT Gesellschaft für Industrielle Mikrowellentechnik mbH; FKZ 03X0081D; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:746528442.
- ArmoTec GmbH (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften : Kurztitel des Vorhabens: NanoKiesel ; Schlussbericht zum FuE-Vorhaben ; Berichtszeitraum: 01.05.2010 bis 31.08.2011 ; Laufzeit des Vorhabens: 01.5.2010 bis 30.4.2012; Arens, Manfred; ArmoTec GmbH; FKZ 03X0081E; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:745193102.
- August Lücking GmbH & Co KG (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften : Kurztitel des Vorhabens: NanoKiesel ; Sachbericht (Schlussbericht) zum Verwendungsnachweis zu FuE-Vorhaben ; Projektlaufzeit: 01.05.2010 bis 30.04.2012 ; Berichtszeitraum: 01.05.2011 bis 30.04.2012; Thater, Joachim; Schulze, Franz-Josef; August Lücking GmbH & Co KG; FKZ 03X0081F; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:746529287.
- H+H Deutschland GmbH (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Teilprojekt 9: Kieselsäurereststoffe als Rohstoffkomponente in Porenbetonen, technische Umsetzung : Sachbericht (Schlussbericht) zum Verwendungsnachweis zu FuE-Vorhaben ; Berichtszeitraum: 01.05.2011 bis 30.04.2012; Bodner, Hans; Liebezeit, Steffen; H+H Deutschland GmbH; FKZ 03X0081G; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:742738086.
- Fenger-Beton und Kies GmbH & Co KG (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Teilprojekt 11: Kieselsäurereststoffe als Zusatzstoff für Mörtel und Beton - technische Umsetzung : Sachbericht (Schlussbericht) zum Verwendungsnachweis zu FuE-Vorhaben ; Berichtszeitraum: 01.05.2011 bis 30.04.2012; Epperlein, Wolfgang; Fenger-Beton und Kies GmbH & Co KG; FKZ 03X0081H; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:742738140.
- Bauhaus-Univ., Fak. Bauingenieurwesen, F.A. Finger-Inst. für Baustoffkunde, Arbeitsgruppe Recycling (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Teilprojekt 4: Feinaufbereitung : Sachbericht (Schlussbericht) zum Verwendungsnachweis zu FuE-Vorhaben ; NanoKiesel ; Berichtszeitraum: 01.05.2010 bis 30.04.2012; Seidemann, Marko; Ludwig, Horst-Michael; Bauhaus-Univ., Fak. Bauingenieurwesen, F.A. Finger-Inst. für Baustoffkunde, Arbeitsgruppe Recycling; FKZ 03X0081I; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:742738167.
- Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (2012). Nanoskaliger Kieselsäureschlamm - Technologieentwicklungen zur Verwertung in mineralischen Baustoffen mit dem Ziel der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, Teilprojekt: Stoffcharakterisierung, hydraulische Bindemittel und Nachhaltigkeits- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen : Schlussbericht zum Verbundvorhaben "NanoKiesel" ; Berichtszeitraum: 01.05.2010 bis 30.04.2012; Herbst, Tristan; Rübner, Katrin; Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung; FKZ 03X0081J; TIB Hannover; DOI:10.2314/GBV:743779061.