CS195114B1

CS195114B1 - Vápnokřemičitý prvek, vyztužený anorganickými vlákny

Info

Publication number: CS195114B1
Application number: CS607077A
Authority: CS
Inventors: Josef Pridal; Vladimir Franc; Zdenek Sauman; Frantisek Jusko; Milan Urbanek
Original assignee: Josef Pridal; Vladimir Franc; Zdenek Sauman; Frantisek Jusko; Milan Urbanek
Priority date: 1977-09-20
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1980-01-31

Abstract

rvek, vyztužený anorganickými vlákny>se* stávající z křemičité složky, vápna a anorganických vláken, přičemž křemičitá složka sestá.vá z diatomitu a úletu z vysokoteplotních procesů výroby slitin křemíku, například ferrosilicia. Tepelně izolační a konstrukční materiály na bázi kalciumhydrosilikátového pojivá, vyztužené anorganickými vlákny, jako azbestem apod.jjsou známy. Výrobky tohoto typu se používají při konstrukci pecí, sušáren, kouřových kanálů, izolací kotlů a dalších průmyslových zařízení, ve slévárenství neželezných kovů, dále při stavbě lodí a ve stavebnictví s ohledem na předpisy protipožární ochrany. Při jejich výrobě se vychází ze směsi vápna, křemičité složky, vláknité výztuže a vody, popřípadě dalších přísad, jako hydroxidu sodného, vodního skla, síranu vápenatého, bentonitu aj . Tyto směsi se formují, autoklávují a získané prvky se suší. Váp-no a křemičitá složka spolu v podmínkách hydrotermálního ošetření reagují za vzniku kalciumhydtosilikátů,· vytvářejících strukturu výrobku. Přítomná vláknitá výztuž - většinou azbest - zlepšuje mechanické vlastnosti utuhlé struktury a plní některé další funkce, jako snižování objemové hmotnosti, zlepšení izolačních vlastností apod. Jako křemičitá složka může být používán diatomit, křemičitý písek a další přírodní i umělé látky s vysokým obsahem SiO^ a nízkým obsahem příměsí. Reaktivitu s vápnem ovlivňuje vedle jemnosti mletí struktura křemičité složky. Hydratovaný, příkladně opálový Si°2 3e reaktívnější než čistý křemen. Diatomit je typem opálového SiO^, a reaguje tedy rychleji než mletý křemen. Jeho vysoká jemnost dále podporuje rychlost reakce s vápnem, která probíhá jíž při teplotách do 100 °C, na rozdíl od mletého písku, který reaguje teprve při zvýšeném, tlaku. Tato okolnost se využívá při výše zmíněném předreagování směsí. Použití diatomitu umožňuje rovněž zlepšení tepelně izolačních vlastností výrobků v porovnání s výrobky na bázi mletého křemičitého písku. Další jeho předností jsou menší náklady na mletí, velký objem a vetší stálost vodných suspenzí. K nevýhodám diatomitu patří skutečnost, že aktivní forma SíO„ podporuje vznik fáze CSH /B/ při autoklavování, avšak brání jejímu přechodu na stabilnější krýstalícké fáze /tobermorit/, které vykazují nižší smrštování při působení vysokých teplot. K dosažení zmíněného přechodu fáze CSH /B/ na tobermorit je zapotřebí delší doby autoklávování, což je nevýhodné z hlediska ekonomického. Výrobky na bázi diatomitu vykazují dále vysoké smrštění při sušení a nižší teplotní limit při použití. Nevýhodou diatomitu je rovněž obvykle vysoký obsah nežádoucích příměsí'· ciáích kysličníků, které dále snižují odolnost vůči vysokým teplotám i pevnosti výrobků. Kromě toho, pokud není použito omezeného množství vody, popřípadě vysokých lisovacích tlaků, získají se výrobky poměrně měkké s nízkou pevností v tahu za ohybu. Mletý písek dává lepší předpoklady vzniku tobermoritu při autoklávování a poskytuje obecně výrobky s vysokou pevností v tahu za

Description

Předmětem vynálezu je vápnokřemičitý prvek, vyztužený anorganickými vlákny>se* stávající z křemičité složky, vápna a anorganických vláken, přičemž křemičitá složka sestá.vá z diatomitu a úletu z vysokoteplotních procesů výroby slitin křemíku, například ferrosilicia.

Tepelně izolační a konstrukční materiály na bázi kalciumhydrosilikátového pojivá, vyztužené anorganickými vlákny, jako azbestem apod.jjsou známy. Výrobky tohoto typu se používají při konstrukci pecí, sušáren, kouřových kanálů, izolací kotlů a dalších průmyslových zařízení, ve slévárenství neželezných kovů, dále při stavbě lodí a ve stavebnictví s ohledem na předpisy protipožární ochrany. Při jejich výrobě se vychází ze směsi vápna, křemičité složky, vláknité výztuže a vody, popřípadě dalších přísad, jako hydroxidu sodného, vodního skla, síranu vápenatého, bentonitu aj . Tyto směsi se formují, autoklávují a získané prvky se suší. Váp-no a křemičitá složka spolu v podmínkách hydrotermálního ošetření reagují za vzniku kalciumhydtosilikátů,· vytvářejících strukturu výrobku. Přítomná vláknitá výztuž - většinou azbest - zlepšuje mechanické vlastnosti utuhlé struktury a plní některé další funkce, jako snižování objemové hmotnosti, zlepšení izolačních vlastností apod.

Jako křemičitá složka může být používán diatomit, křemičitý písek a další přírodní i umělé látky s vysokým obsahem SiO^ a nízkým obsahem příměsí. Reaktivitu s vápnem ovlivňuje vedle jemnosti mletí struktura křemičité složky. Hydratovaný, příkladně opálový Si°2 3^{e rea}ktívnější než čistý křemen. Diatomit je typem opálového SiO^, a reaguje tedy rychleji než mletý křemen. Jeho vysoká jemnost dále podporuje rychlost reakce s vápnem, která probíhá jíž při teplotách do 100 °C, na rozdíl od mletého písku, který reaguje teprve při zvýšeném, tlaku.

Tato okolnost se využívá při výše zmíněném předreagování směsí.

Použití diatomitu umožňuje rovněž zlepšení tepelně izolačních vlastností výrobků v porovnání s výrobky na bázi mletého křemičitého písku. Další jeho předností jsou menší náklady na mletí, velký objem a vetší stálost vodných suspenzí. K nevýhodám diatomitu patří skutečnost, že aktivní forma SíO„ podporuje vznik fáze CSH /B/ při autoklavování, avšak brání jejímu přechodu na stabilnější krýstalícké fáze /tobermorit/, které vykazují nižší smrštování při působení vysokých teplot. K dosažení zmíněného přechodu fáze CSH /B/ na tobermorit je zapotřebí delší doby autoklávování, což je nevýhodné z hlediska ekonomického. Výrobky na bázi diatomitu vykazují dále vysoké smrštění při sušení a nižší teplotní limit při použití. Nevýhodou diatomitu je rovněž obvykle vysoký obsah nežádoucích příměsí'· ciáích kysličníků, které dále snižují odolnost vůči vysokým teplotám i pevnosti výrobků. Kromě toho, pokud není použito omezeného množství vody, popřípadě vysokých lisovacích tlaků, získají se výrobky poměrně měkké s nízkou pevností v tahu za ohybu.

Mletý písek dává lepší předpoklady vzniku tobermoritu při autoklávování a poskytuje obecně výrobky s vysokou pevností v tahu za

-. 4 ohybu, ale vysokou tvrdostí a křehkostí.

Závažnou nevýhodou používání křemičitých písků jsou dále vysoké náklady.na mletí, právě tak jako zvyšování objemové hmotnosti výrobků, které není Žádoucí.

Z výše uvedených důvodů se často používá jako výchozí křemičitá složka kombinace diatomit-křemenný písek v různých poměrech' s cílem zvýšit pevnost výsledných výrobků,snížit objemové změny prvků během autoklávování a sušení a zvýšit teplotní mez, tj. teplotu, na kterou mohou být výrobky dlouhodobě zahřívány, aniž by došlo k jejich rozrušování .

Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost mletí křemičitých písků na potřebný spécifický^povrqh, který se pohybuje ngd 3000 cm /g, nejlépe kolem 10 000 cm /g.

Je známé použití diatomitu v kombinaci s úletem z vysokoteplotních procesů výroby krystalického křemíku, který představuje vysoce čistý, nekrystalický kysličník křemičitý /obsah SiO^ 95 až 97 Z/ o velikosti částic v mikronové oblasti, vyznačující se mimo jiné vysokou reaktivitou s vápnem. Při použití této kombinované výchozí křemičité složky je možno připravovat dobře formovatelné prvky o nízké objemové hmotnosti, velmi dobrých tepelně izolačních vlastnostech,, poměrně nízkém.smrštění a vysokých pevnostech, v tahu za ohybu i tlaku» se zvyšováním obsahu úletu z výroby krystalického křemíku je možno dosáhnout rovněž zvýšení meze teplotní odolnosti výrobků.

Podstatou vápnokřemičitého prvku vyztuženého anorganickými vlákny o zvýšené odolnosti v alkalickém prostředí, sestávajícího z 47,5 až 25 hmotnostních Z křemičité složky, 25 až 47,5 hmotnostních Z vápna a 5 až 50 hmotnostních 7» anorganických vláken, podle vynálezu je to, že křemičitá složka sestává ze směsi 10 až $5 hmotnostních 7» diatomitu a 90 až 5 hmotnostních Z úletu z vysokoteplotních procesů výroby slitin křemíku, například ferrosilicia.

Výhody vápnokřemiČitých izolačních prvků podle vynálezu, využívajících kombinaci křemeliny a' úletu z výroby slitin křemíku, příkladně ferrosilicia, spočívají v tom, že se využívá -průmyslového odpadu, který se takto zhodnocuje na kvalitní tepelně izolační materiál. Úlety z výroby slitin křemíku, jmenovitě ferrosilicia, se vyznačují rovněž vysokou přirozenou jemností a reaktivitou} obsahují zpravidla vyšší procento příměsí a nečistot /obsah alkálií 3 až 4 hmotnostní Z/ a obsah kysličníku křemičitého je nížŠí, než. u úletu z výroby krystalického křemíku, kolem 85 hmotnostních Z. Jejich složení a charakter přesto umožňují zpracování podle vynálezu na izolační prvky o dobrých fyzikálně mechanických i tepelně technických vlastPŘEDMĚT. V

Claims

PŘEDMĚT. V

VápnokřemiČitý prvek vyztužený anorganickými vlákny odolnými v alkalickém prostředí, sestávající z 47,5 až 25 hmot*nostních Z křemičité složky, 25 až 47,5 hmotnostních Z vápna a 5 až 50 hmotnostnich Z anorganických vláken, vyznačený tím, nostech při vyhovujících hodnotách smrštění.· Při výrobě vápnokřemičitého prvku podle vynálezu sě postupuje příkladně tak, že se připraví vodná suspenze vápenného hydrátu, do které se vmíchají křemičité složky, tj. diatomit a úlet, spolu s azbestem.a přidá se potřebné množství Vody. Získaná suspenze se po případném předchozím vyhřívání po určitou dobu při teplotě 80 až 98 °C odvodní ve formách se sítovým dnem za použití vakua a získané mokré koláče se vylisují v odsávaném lisu tlakem do 10 MPa na surové desky, které se podrobují aut.oklávování při tlaku nasycené páry 0,8 MPa a izotermní prodlevě 8 hod. Nakonec se desky suší 48 hod. při 120 °C.

Množství úletu v poměru ke křemelině je nejúčelnější volit v rozmezí 5 až 90 hmotnostních Z. Při menším množství než 5 Z přestává být účinek přísady úletu efektivní} naopak je vhodné zachovat alespoň 10 Z křemeliny z celkového množství křemičité složky z hlediska zpracovatelnosti a filtrace suspenze. PříTJclády provedení

Příklad 1

Složení výchozí suspenze:

450 g diatomitu,

50 g úletu z výroby ferrosilicia,

205 g CaO,

374 g amozitového azbestu a

20 000 g vody.

Jemně mleté vápno se vyhasl v pětinásobném množství horké vody za intenzivního míchání} přidá se diatomit, úlet, azbest a voda a suspenze se vyhřívá 4 hod. při 97 °C. Nato se suspenze odvodní, mokrý koláč vylisuje tlakem 4,5 .MPa a autoklávuje při tlaku 0,8 MPa a době izotermní prodlevy 6 hodin. Získaná deska se suší při 120 C na konečnou vlhkost cca 5 Z. Objemoj vá hmotnost výsledné desky Činila 580 kg/m , pevnost v tahu za ohybu 5,98 MPa, pevnost v tahu za ohybu po vyhřívání na 650 C 3,9 MPa, smrštění 1,1 Z.

Příklad 2

Složení výchozí suspenze:

450 g úletu z výroby ferrosilicia,

50 g diatomitu,

310 g vápna,

374 g amozitového azbestu a 20 000 g vody.

• Postupuje se j“ako v příkladu 1 při použití lisovacího tlaku-0,75 MPa. Objemová hmotnost výsledné desky činila 360 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 1,1 MPa, pevnost v tahu za ohybu po vyhřívání na 650 C 0,7 MPa, smrštění 1,6 Z.

Y N Á L E Z U ze křemičitá složka sestává ze směsi 10 až 95 hmotnostních Z diatomitu a 90 až 5 hmotnostních Z úletu z.vysokoteplotních procesů výroby slitin křemíku, například . ferrosilicia.