Schlussbericht: WoXo - Substitution von geogenem asiatischem Wollastonit für die Sanitärkeramik-produktion mittels in-situ-Phasenumwandlung von Xonotlit-Reststoffen aus der Calciumsilikatplatten-Produktion

Abstract

Im Projekt WoXo wurde ein Calciumsilikat-(CSH)-Reststoff durch intelligente Verfahren zu einem Wollastonit-Substitut aufbereitet. Nach Erfassung der CSH-Mengen wurden bei Fa. Calsitherm (CAL) Basisdaten analysiert: Schütt- und Stampfdichte, Glühverlust, PGV, pH-Wert, elektr.Leitfähigkeit. Parallel erfolgten beim FGK Versuche zur Herstellung keramischer Schlicker nach Vorgaben vom Industriepartner Duravit. Die im CSH enthaltene Cellulose musste vor der Schlickeraufbereitung eliminiert werden. Die mechanische Separierung mit Sichter-Systemen (UVR-FIA) führte zu keiner Lösung. Die thermische Abtrennung (CAL) erfolgte im Optimum bei 500°C / 5 h. Dynamische Temperaturmessungen bestätigten den vollkommenen Ausbrand, so dass der CSH-Reststoff nun als CSH-Sekundärrohstoff als Substitut für Wollastonit vorlag. Die Kompaktierung des CSH mit Schüttdichten von 70 – 360 kg/m³ auf >700 kg/m³ war herausfordernd. Zielführend waren die zweistufige Matrizenpresse und die Walzenpresse mit vorgeschalteter Stopfschnecke. Zur Quantifizierung der Festigkeiten wurde die Spaltzugfestigkeitsprüfung durch CAL etabliert. Die Schlickeruntersuchungen beim FGK ergaben anfangs irreversible Viskositäten bis hin zum Eindicken. Eluatuntersuchungen zeigten unzulässige Mengen von Verbindungen mit S, K, Na, und Cl; mit Leitfähigkeiten über 1000 μS/cm. Folglich wurde für das CSH max. 380 μS/cm als Freigabekriterium für Produktionsversuche bei Duravit definiert. Insgesamt wurde in 2 Produktionsversuchen praktisch nachgewiesen, dass das aufbereitete CSH von CAL als Ersatzrohstoff für Wollastonit in der Sanitärkeramik einsetzbar ist. Zur Oberflächengüte bestehen noch Potenziale wie: Verwendung von weniger CSH gegenüber Wollastonit, da die Festigkeiten 32% höher waren sowie Anpassung der Ofenkurve für bessere Entgasung des Scherbens. Ökonomisch/ökologische Bilanzen runden im Vergleich zu Wollastonit die Ergebnisse ab, wobei das CSH-Substitut teurer ist, jedoch beim CO2-Äquivalent günstiger abschneidet.