Chromatreduzierung

In der Praxis haben sich vor allem Eisen(II)-sulfate als wirksame Chromatreduzierer bewährt. Sie reduzieren das gesundheitsschädliche Chrom(VI) zu Chrom(III), das schwerlöslich und damit weniger kritisch ist. Für die Zugabe dieser Chromatreduzierer zum Zement haben sich in der Zementindustrie verschiedene Dosierverfahren etabliert. Je nach Verfahren der Zugabe zum Zement werden die eingesetzten Reduktionsmittel jedoch unterschiedlich beansprucht und in ihrer Wirksamkeit möglicherweise beeinflusst.

Unter den dargestellten Dosierungsverfahren ist vor allem die Zugabe des Reduktionsmittels bereits zur Zementmühle von Bedeutung. Dieses Verfahren stellt die beste Möglichkeit dar, das Reduktionsmittel verfahrenstechnisch sicher und vor allem homogen in den Zement einzubringen. Dabei wird der Chromatreduzierer allerdings thermisch, mechanisch und chemisch belastet. Die oft hohe Temperatur des Zementklinkers bereits vor und während der Mahlung stellt eine erhebliche thermische Belastung dar, die die chemische Umsetzung des Reduzierers beschleunigen und damit seine Wirksamkeit verringern kann. Durch die gemeinsame Mahlung mit Zementklinker wird der Chromatreduzierer außerdem zerkleinert. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit der mechanisch unterstützten Auflösung des Reduzierers durch die Gesteinskörnung bei seiner Anwendung in der Praxis.

Bislang war nicht eindeutig erforscht, wie sich diese Beanspruchungen auf die Wirksamkeit von Chromatreduzierern auswirken. Eine Studie des Forschungsinstituts der Zementindustrie hat hier jetzt Abhilfe geschaffen[1]. Unter Laborbedingungen wurden verschiedene Reduktionsmittel und ihr Verhalten unter thermischer, mechanischer und chemischer Beanspruchung nachgestellt und bewertet. Das Ergebnis darf Beachtung beanspruchen.

Die Laborstudie hatte zum Ziel, die kurz- und langfristige Wirksamkeit verschiedener Chromatreduzierer zu ermitteln, die zuvor den in der Praxis möglichen Beanspruchungen ausgesetzt wurden. Mit FerroHepta und FerroMono, einem Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat und ein Eisen(II)-sulfat-Monohydrat durchliefen auch zwei Produkte der Ferro Duo GmbH die Laborstudie vollständig.

In der Laborstudie wurde die gemeinsame Vermahlung der Chromatreduzierer mit dem Zement nachgestellt, bei der die Reduzierer sowohl hohen Temperaturen ausgesetzt als auch weiter zerkleinert werden. Dazu wurden die beiden Produkte von Ferro Duo in einer beheizbaren Laborkugelmühle unter Verwendung von Mahlkörpern bei unterschiedlichen Temperaturen (Raumtemperatur, 80 °C, 120 °C) einem Prüfzement über eine Stunde zugemischt, der einen Gehalt an wasserlöslichem Chromat von 19,7 ppm aufwies (analysiert nach der im Entwurf befindlichen europäischen Prüfnorm prEN 196-10). Durch die Verwendung der Mahlkörper sollte der Einfluss der mechanischen Beanspruchung während gemeinsamer Vermahlung von Zement und Chromatreduzierer untersucht werden. Dabei erfolgte das Mahlen sowohl in Gegenwart (Laborluft) wie auch unter Ausschluss von Sauerstoff (Argongas), um die Oxidationsempfindlichkeit der Reduzierer zu prüfen.

Die Reduktionswirkung der beiden Chromatreduzierer wurde durch Bestimmung des Gehalts an wasserlöslichem Chromat der Prüfzement/Chromatreduzierer-Mischungen geprüft. Dazu wurde ausschließlich das im Entwurf befindliche zukünftige europäisch harmonisierte Prüfverfahren nach prEN 196-10 angewendet. Die Dosierung der Eisen(II)-sulfat-Hydrate wurde überdies so gewählt, dass die Analyseergebnisse nach prEN 196-10 für die betreffenden Prüfzement/Chromatreduzierer-Gemische gerade unterhalb der Bestimmungsgrenze von 0,1 ppm wasserlöslichen Chromats lag, wenn der Reduzierer in den kalten Zement dosiert wurde. Demnach wurde das Heptahydrat FerroHepta zu 0,3 und das Monohydrat FerroMono zu 0,5 Masse-Prozent dosiert.

Die Studie des Forschungsinstituts der Zementindustrie kommt zu dem Schluss, dass die geprüften Eisen(II)-sulfat-Heptahydrate und -Monohydrate jeweils unterschiedliche Vorteile für verschiedene Dosierverfahren bieten.

Heptahydrate wie FerroHepta wirken demnach vor allem dann zuverlässig und anhaltend, wenn sie in Form von Granulaten in den Zement eingebracht und dabei nicht stark zerkleinert werden. Das trifft etwa für die Zumischung zum Zement bei seiner Abpackung zu Sackzement zu. Unter diesen Bedingungen lässt sich die Auflösung des Heptahydrats optimal unterstützen.

Mit Eisen(II)-sulfat-Monohydraten wie FerroMono stehen laut Studienergebnis Chromatreduzierer zur Verfügung, die aufgrund ihres geringeren Kristallwassergehalts weniger anfällig sind gegen Passivierung sowie gegen Zerstörung durch Oxidation bei erhöhten Temperaturen als die kristallwasserreichen Eisen(II)-sulfate. Dies macht ihre Dosierung durch gemeinsame Vermahlung mit dem Zementklinker möglich, wobei die auftretenden hohen Temperaturen die Wirksamkeit im Zement nur unwesentlich verringern. Damit ist eine vollständige Chromatreduktion beinahe des gesamten Zements selbst bei höheren Ausgangsgehalten wasserlöslichen Chromats erfolgreich zu bewältigen. Für einen noch effizienteren und sicheren Schutz der Arbeiter im Baugewerbe vor der Wirkung wasserlöslichen Chromats.

Ferro Duo hat die Prüfungsergebnisse seiner Produkte FerroHepta und FerroMono mit Befriedigung zur Kenntnis genommen. Vor allem für die Bewertung der Leistungsfähigkeit von Eisen(II)-sulfat-Monohydraten als Chromatreduzierer hat die Studie wichtige Erkenntnisse geliefert. Konnte die Reduktionswirkung dieser Monohydrate nach den bisherigen nationalen Prüfverfahren wie etwa der TRGS bislang nur unzureichend bestimmt werden, so hat die Studie auf Basis des neuen, praxisnäheren Prüfverfahrens nach prEN 196-10 die hohe Wirksamkeit von Chromatreduzierern wie FerroMono im Verfahren der Zumahlung zum Zement eindrucksvoll belegt.

Dieses Ergebnis der Laborstudie deckt sich mit den Erfahrungen, die Ferro Duo in der Praxis macht. Danach beweist das Eisen(II)-sulfat-Monohydrat FerroMono im praktischen Herstellungsverfahren bereits heute seine dauerhaft hohe Reduktionswirkung nach der Zumahlung zum Zement. Nach den Erfahrungen bei Ferro Duo sind die auf diese Weise chromatreduzierten Zemente in der Praxis auch nach TRGS 613 problemlos und mit guten Ergebnissen einsetzbar. Die Einführung der neuen europäischen Prüfnorm prEN 196-10 mit ihren praxisnäheren Prüfkriterien wird die Durchsetzung von Eisen(II)-sulfat-Monohydraten bei der Chromatreduzierung allerdings noch weiter beschleunigen, wie man bei Ferro Duo überzeugt ist. Die Laborstudie des Forschungsinstituts der Zementindustrie hat dafür einen ersten eindrucksvollen Beleg geliefert.

Viele Zementhersteller, die bis vor kurzem noch Zinnsulfate zur Chromatreduzierung eingesetzt haben, schwenken daher bereits jetzt auf den Einsatz von Eisen(II)-sulfat-Monohydraten um - eine Entwicklung, die nach Ansicht von Ferro Duo weiter fortschreiten wird. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Zum einen sind Eisen(II)-sulfat-Monohydrate wesentlich kostengünstiger zu haben, so dass die Herstellung chromatarmen Zements deutlich rentabler wird. Zum anderen ist die Umstellung des Chromatreduzierers von Zinnsulfaten auf Eisen(II)-sulfat-Monohydrate nahezu in allen Fällen ohne größeren technischen Aufwand zu realisieren.

Vor diesem Hintergrund hat die Ferro Duo GmbH, die ihre Eisen(II)-sulfate in einem speziellen Verfahren für die Verarbeitung in der Zementindustrie aufbereitet, unlängst bereits ihre Produktionskapazitäten erweitert. Durch eine vorausschauende Einkaufspolitik kann Ferro Duo seinen Kunden die Produkte FerroHepta und FerroMono europaweit in garantierten Mengen liefern. Und in optimalen Qualitäten, wie die Studie des Forschungsinstituts der Zementindustrie jetzt noch einmal bestätigt hat.

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