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.
