CS270570B2

CS270570B2 - Method of porous boards production

Info

Publication number: CS270570B2
Application number: CS874464A
Authority: CS
Inventors: Jerzy Dr Raabe; Mikolaj Dr Szafran; Andrzej Dr Bin; Andrzej Dr Kozlowski; Andrzej Konopczynski
Original assignee: Inst Mech Precyz
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1990-07-12
Also published as: PL145163B1; HUT53045A; HU202798B; CS446487A2

Description

(57) Způsob výroby pórovitých desek, obsahujících hlavně kromenyý písek, sklo a . vodní sklo, k provzduBnovaní a ozonizaci vodních nádrží. Podstatou je, že se 50 až 90 hmotnostních dílů křemenného písku, a výhodou říčního, smísí s 5 až 55 hmotnostními díly drobných Částic skla, zvláště tabulového, ze vzniklé směsi se tvarují brikety, které se zahřejí na teplotu, při níž se asi 75_vprocent nízkoteplotní složky křemene přeměňuje na slinek. který se drtí, mele a třídí na frakce, z nichž se 100 hmotnostních dílů jedné, případně několika frakcí zrnitého slinku mísí s drobnými částicemi skla, zvláště tabulového s 2,5 až 7,5 hmotnostních dílů sítové frakce, 8 5 až 10 hmotnostními díly vodního skla, s 10 procenty vodního roztoku sodného lou-: hu-NaOH a 1 až 5 hmotnostními díly fluorokřemlčitanu sodného -NaoSiF^, načež se z promísené hmoty tvarují desky, které se vypalují v teplotě 800 až 1050 C.(57) A method for producing porous sheets, mainly containing cromene sand, glass and glass. water glass, for aeration and ozonation of water tanks. The essence is that 50 to 90 parts by weight of quartz sand, and preferably a river, is mixed with 5-55 parts by weight of fine particles of glass, in particular a sheet from the resulting blend is shaped briquettes, which are heated to a temperature at which about 75 _in percent of the low temperature quartz component is converted to clinker. which is crushed, milled and classified into fractions, of which 100 parts by weight of one or several fractions of granular clinker are mixed with small particles of glass, in particular sheet with 2.5 to 7.5 parts by weight of sieve fraction, 8 5 to 10 parts by weight water glass, with 10 percent aqueous sodium hydroxide solution and 1 to 5 parts by weight of sodium fluorosilicate -NaoSiF4, and then the mixed mass forms plates which are baked at a temperature of 800 to 1050 C.

270570 В2270570 В2

Předmětem vynálezu je způsob vytváření pórovitých desek к provzdušňování a ozonizaci vodních nádrží·The object of the invention is a method of forming porous plates for aerating and ozonizing water tanks.

Provzduěňování vodních nádrží nachází nyní stále Širší uplatnění v souvislosti se znečištěním vod, které způsobuje úbytek kyslíku ve hmotě vody počínaje ode. dna nádrže, kde se hromadí většina znečištění· Pórovité desky к provzdušňování a ozonizaci se uplatňují v zařízeních к úpravě vody, к úpravě pitné vody a v čistírnách . к provzdušňování a ozonizaci odpadních voď· Desky vyráběné způsobem podle vynálezu je možno používat rovněž jako filtry·The aeration of water reservoirs is now becoming increasingly widespread in connection with water pollution, which causes the loss of oxygen in the water mass starting from. Tank bottom, where most of the pollution accumulates · Porous plates for aeration and ozonization are used in water treatment, drinking water and sewage treatment plants. The plates produced by the process according to the invention can also be used as filters.

Vytváření keramických pórovitých materiálů tohoto typu spočívá v míšení složek jako zrn kvarcitu, šamotu a křemene, případně s přídavkem cementových pojiv, ve formování a vypálení.The formation of ceramic porous materials of this type consists in mixing and firing of components such as quartzite, chamotte and quartz grains, possibly with the addition of cementitious binders.

Z patentového spisu PLR č. 62366 je znám způsob vytváření keramických filtrů, které jsou keramickými pórovitými deskami· Způsob spočívá v tom, že odpadový křemenný písek vzniklý při výrobě kysličníku hliníku z hlinitokřemičitanu kyselou metodou se praží za teploty 1000-1200 °C, čímž se získá pórovitý slinek. Potom se slinek mele a prosívá a ze získané monofrakční křemenné hmoty se formují tvarovky nebo desky, které se vypalují za teploty 1100 až 1350 °C po dobu 1 až 3 hodin.[0003] A process for the production of ceramic filters, which are ceramic porous plates, is known from PLR No. 62366. obtains a porous clinker. The clinker is then milled and sieved, and shaped pieces or slabs are formed from the obtained monofraction silica mass, which is fired at 1100 to 1350 ° C for 1 to 3 hours.

Tímto známým způsobem se vyrábí keramické filtry odolné proti účinkům chemikálií a vysokých teplot a nachází použití v kapalném i plynném prostředí. Tyto filtry se používají к čištění horkých plynů z hutnických pecí, slévárenských pecí, kyslíkových konvertorů a obloukových elektrických pecí.This known method produces ceramic filters resistant to the effects of chemicals and high temperatures and finds use in both liquid and gaseous environments. These filters are used to clean hot gases from metallurgical furnaces, foundry furnaces, oxygen converters and arc electric furnaces.

Z patentového spisu PLR č. 121295 je znám způsob vytváření keramické filtrační hmoty. Tento známý způsob spočívá v tom, žs do známého plnidla skládajícího se ze zrn křemene a kysličníku hlinitého se přidává cement v množství 2,5*15 váhových procent a borité sklo nebo sklokeramika v množství 15-30 váhových procent, mísí se s vodou, formuje, obvykle ve formách příslušného tvaru a vyformované tvarovky se ponechají do ztuhnutí. Po zatuhnutí se tvarovky vyjmou z forem, suší se a vypalují za teploty 900-1250 ^QC. Touto známou metodou se vyrábí tvarovky, které mají vysokou mechanickou pevnost a určitou pórovitost. Tvarovky vyrobené z této známé hmoty slouží v čisticím procesu komunálních odpadních hmot.A method of forming a ceramic filter mass is known from PLR 121295. This known method consists in adding to the known filler consisting of grains of quartz and alumina an amount of 2.5 * 15 weight percent and boron glass or glass ceramics in an amount of 15-30 weight percent, mixing with water, forming , usually in molds of appropriate shape, and the formed fittings are left to solidify. After hardening the fitting removed from the mold, dried and fired at 900-1250 ^Q C. This known method produces the fittings, which have a high mechanical strength and a certain porosity. Fittings made of this known material serve in the cleaning process of municipal waste materials.

Během vypalování reaguje sklo 8 cementem a vytváří sklovitou fázi o vysoké viskozitě. Vysoká viskozita sklovité fáze způsobuje, že se zmenšují póry, ale neuzavírají ве úplně.During firing, the glass 8 reacts with cement to form a glassy phase of high viscosity. The high viscosity of the glassy phase causes pores to shrink, but does not close completely.

Jsou známy pórovité desky к provzdušňování a ozonizaci vodních nádrží, ale není přesně znám způsob jejich výroby.Porous plates for aerating and ozonizing water reservoirs are known, but the method of manufacture is not known.

Vadou keramických pórovitých materiálů vytvářených známými způsoby je nepravidelný tvar drcených zrn kvarcitu nebo šamotu a také spékající se pojivo, které má vnitřní pórovitost a drsný povrch. Tyto faktory způsobují růst průtokového odporu a následkem toho velké výkonové ztráty, kdyby tyto materiály byly použity к ozonizaci a provzdušňování vodních nádrží.A defect in the ceramic porous materials produced by known methods is the irregular shape of the crushed grains of quartz or chamotte, as well as the sintering binder having internal porosity and rough surface. These factors cause an increase in flow resistance and consequently a large power loss if these materials were used to ozonize and aerate water reservoirs.

Desky vytvářené známými způsoby mají příliš nízkou otevřenou průchozí pórovitost, nebo příliš nízkou pevnost v tlaku při dostatečné průchozí pórovitosti a nízkých průtokových odporech.The plates produced by the known methods have too low open porosity or too low compressive strength with sufficient porosity and low flow resistances.

Cílem vynálezu je vypracovat způsob výroby pórovitých desek s otevřenou průchozí pórovitosti aspoň 40 %, pevnosti v tlaku min. 10 MPa a nízkými odpory průtoku plynu.It is an object of the present invention to provide a process for producing porous plates having an open porosity of at least 40%, a compressive strength of min. 10 MPa and low gas flow resistances.

Podstatou vynálezu je, že se 50 až 90 hmotnostních dílů křemenného písku, s výhodou říčního, smísí s 5 až 55 hmotnostními díly drobných částic skla, zvláště tabu2 levého, ze vzniklé směsi se tvarují brikety, které se zahřejí na teplotu, při níž se asi 75 procent nízkoteplotní složky křemene přeměňuje na slinek, který se drtí, mele a třídí na frakce, z nichž se 100 hmotnostních dílů jedné, případně několika frakcí zrnitého slinku mísí s drobnými částicemi skla, zvláště tabulového s 2,5 ažIt is an object of the invention that 50 to 90 parts by weight of quartz sand, preferably river sand, is mixed with 5 to 55 parts by weight of small glass particles, in particular of the left-hand pane, to form briquettes which are heated to a temperature at 75 percent of the low-temperature quartz component is converted to clinker, which is crushed, milled and classified into fractions, of which 100 parts by weight of one or more fractions of granular clinker are mixed with small glass particles, especially sheet glass of 2.5 to

7,5 hmotnostních dílů sítové frakce, s 5 až 10 hmotnostními díly vodního skla, s 10 procenty vodního roztoku sodného louhu-NaOH a 1 až 5 hmotnostními díly fluorokřemičitanu sodného-Na₂SiF^, načež se 2 promísené hmoty tvarují desky, které se vypalují v teplotě 800 až 1050 °C· ·7.5 parts by weight of a sieve fraction, with 5 to 10 parts by weight of water glass, with 10 percent by weight aqueous sodium hydroxide-NaOH solution and 1 to 5 parts by weight of sodium fluorosilicate-Na ₂ SiF 2, whereupon 2 mixed masses are formed fired at 800 to 1050 ° C · ·

Podstatou vynálezu dále je, že se desky formují do tvaru kotouče o průměru asi 30 cm a tloušbce 1,5 až 3 cm.It is a further object of the invention that the plates are formed into a disk having a diameter of about 30 cm and a thickness of 1.5 to 3 cm.

К podstatě vynálezu patří, že ve směsi je poměr vodního skla a vodního roztoku sodného louhu od 1:1 do 9:1·It is an object of the present invention that in the mixture the ratio of water glass to aqueous sodium hydroxide solution is from 1: 1 to 9: 1.

Podstatou vynálezu ještě je, Že drobné částice skla, vzniklé jako odpad při tvarování briket má sítovou frakci menší než 0,5 mm.It is a further object of the invention that the small glass particles produced as briquette waste have a sieve fraction of less than 0.5 mm.

V souladu 8 vynálezem byl vypracován způsob vytváření pórovitých desek z materiálu s obsahem zrna různého průměru a zaobleného tvaru pokrytých rovnoměrnou vrstvou staveného skleněného pojivá.In accordance with the invention, a method of forming porous plates of a material having a grain size of different diameter and rounded shape covered with an even layer of glass binder has been developed.

Desky vytvářené způsobem podle vynálezu jsou charakterizovány otevřenou průběžnou pórovítostí 40 % nebo vyšší, nízkými průtokovými odpory pro plyn a pevností v tlaku okolo 10 MPa nebo větší. Výše uvedené užitné parametry desek vytvořených způsobem podle vynálezu vykázaly lepší parametry než parametry desek formy Schumacher.The plates produced by the process of the invention are characterized by an open throughput porosity of 40% or greater, low gas flow resistances and a compressive strength of about 10 MPa or greater. The above-mentioned utility parameters of the boards produced by the process according to the invention showed better parameters than those of the Schumacher molds.

Dodatečnou předností způsobu podle vynálezu je použití surovin к výrobě, které nevyžadují mletí, jako říční písek a odpadní prach z odprašovacích zařízení z hutí na výrobu tabulového skla.An additional advantage of the process according to the invention is the use of raw materials for production that do not require grinding, such as river sand and waste dust from de-dusting plants from sheet glass plants.

Způsob vytváření podle vynálezu bude objasněn na příkladu provedení.The process according to the invention will be illustrated by way of example.

Příklad I ftíční křemenný pí sek sítové frakce menší než 1 mm v množství 70 kg se smísí se 30 kg odpadního prachu tabulového skla z odprašovacích zařízení po dobu 15 minut. Nato se к této směsi přidá vodní roztok dextrinu v množství 7 kg a smísí se v dvouhřídělové míchačce po dobu 15 minut, až vznikne stejnorodá směs· Formují se brikety o rozměrech 250 x 120 x 50 mm, které se po vysušení vypalují v peci při teplotě 1050 °C po dobu 3 hodin. Obdrží se spékaný polotovar křemenného písku a skla. Slinek se rozbije napřed v čelisíovém drtiči a potom v dezintegrátoru. Po rozdrcení se třídí na sítové frakce: do 0,1 mm, od 0,1 do 0,2 mm, od 0,2 do 0,3 mm a od 0,3 do 0,5 mm.EXAMPLE I A fused silica sieve fraction of a sieve fraction of less than 1 mm in an amount of 70 kg is admixed with 30 kg of sheet glass waste dust from a dust collector for 15 minutes. A 7 kg aqueous dextrin solution is then added to this mixture and mixed in a two-shaft mixer for 15 minutes until a homogeneous mixture is formed. · 250 x 120 x 50 mm briquettes are formed, which are baked in an oven at 1050 ° C for 3 hours. A sintered quartz sand and glass blank is obtained. The clinker is broken first in a jaw crusher and then in a disintegrator. After crushing, they are sorted into sieve fractions: up to 0.1 mm, from 0.1 to 0.2 mm, from 0.2 to 0.3 mm and from 0.3 to 0.5 mm.

Frakce od 0,1 do 0,2 mm v množství 10 kg se smísí s odpadním prachem tabulového skla sítové frakce menší než 100 yum v množství 0,3 kg. Přidá se 0,7 kg 10 % vodního roztoku NaOH smíšeného 8 vodním sklem v poměru 1:4 a 0,3 kg fluorokřemičitanu sodného Na₂SiFg· Mísí se v Zrmíchačce po dobu 15 minut za pokojově teploty, až vznikne homogenní hmota ke snadnému formování. Formují se disky o průměru 500 mm a tlouštce 20 cm pod tlakem 15 MPa. Disky se vypalují 3 hodiny za teploty 900 °C.A fraction of 0.1 to 0.2 mm in an amount of 10 kg is mixed with a sieve fraction of sieve fraction of less than 100 µm in an amount of 0.3 kg. Add 0.7 kg of a 10% aqueous solution of NaOH mixed with 8 water glass in a ratio of 1: 4 and 0.3 kg of sodium fluorosilicate Na ₂ SiFg. . Discs with a diameter of 500 mm and a thickness of 20 cm are formed under a pressure of 15 MPa. The discs were fired at 900 ° C for 3 hours.

Příklad 2Example 2

Křemenný říční písek sítové frakce pod 1 mm v množství 80 kg se smísí 8 20 kg odpadního prachu tabulového skla z odprašovacích zařízení po dobu 15 minut· Směs se mísí a briketuje analogicky jako v příkladu 1 a potom se vypaluje v peci za teploty 1100 °C po dobu 3 hodin· Získaný slinek se drtí a třídí na sítové frakce. Sítovou frakci 0,3-0,5 mm v množství 10 kg se smísí s odpadním prachem tabulového skla sítové frakce menší než 100 yum v množství 0,25 kg· Přidá se 0,5 kg 10 % vodního roztoku NaOH . smíšeného s vodním sklem (o hustotě 1,41 kg.lp^/m^) v poměru 1:5 a 8 0,5 kg fluorokřemičitanu sodného. Hmota se mísí v Z-míchačce po dobu 15 minut za pokojové teploty, takže vznikne homogenní hmota ke snadnému formování. Formují se disky o průměru 300 mm a tloušťce 25 mm pod tlakem 10 MPa. Disky se vypalují za teploty 1000 °C 3 hodiny.Quartz river sieve fraction of sieve fraction below 1 mm in an amount of 80 kg is mixed 8 20 kg of sheet glass waste dust from dedusting equipment for 15 minutes · The mixture is mixed and briquetted analogously to Example 1 and then baked in an oven at 1100 ° C for 3 hours · The clinker obtained is crushed and screened. The sieve fraction 0.3-0.5 mm in an amount of 10 kg is mixed with the sieve fraction of the sieve fraction of the sieve fraction less than 100 µm in an amount of 0.25 kg. 0.5 kg of a 10% aqueous NaOH solution is added. mixed with water glass (with a density of 1.41 kg.lp./min.) in a ratio of 1: 5 and 8 0.5 kg of sodium fluorosilicate. The mass is mixed in the Z-mixer for 15 minutes at room temperature to form a homogeneous mass for easy forming. Discs with a diameter of 300 mm and a thickness of 25 mm are formed under a pressure of 10 MPa. The discs were fired at 1000 ° C for 3 hours.

Disky vytvořené způsobem podle vynálezu byly porovnány s disky firmy Schumacher NSR.The discs produced by the method of the invention were compared with those of Schumacher NSR.

Porovnání některých vlastností disků vytvořených způsobem podle vynálezu a firmy Schumacher je uvedeno v tabulce 1.A comparison of some properties of the discs produced by the method of the invention and Schumacher is given in Table 1.

Tabulka 1.Table 1.

Srovnání vybraných vlastností pórovitých keramických desek zhotovených způsobem podle vynálezu a desek vyrobených firmou Schumacher.Comparison of selected properties of porous ceramic plates produced by the process according to the invention and plates produced by Schumacher.

prvky podle vynálezu prvky firmy Schumacherelements according to the invention Schumacher elements

Zdánlivá hustota * kg.10³ Apparent density * kg.10 ³

1,391.39

1,341.34

Nasáklivost N Water absorption N 31,7 31.7 33,8 33.8 Otevřená pórovitost Po f% 1 Open porosity Po f% 1 44 44 45 45 Pevnost v tlaku & MPa Compressive strength & MPa 10 10 3 3 Prohloubení v mm vzniklé v důsledku dopadu proudu písku pod tlakem 0,02 MPa (měřítko tvrdosti spéka- Depression in mm due to impact of sand jet under pressure of 0,02 MPa 2,7 2.7 к к 6,9 6.9

ného materiálu)material)

Jak je uvedeno v tabulce 1, fyzikální parametry desek vytvářených způsobem podle vynálezu, takové jako zdánlivá hustota, nasáklivost a otevřená pórovitost jsou srovnatelné s parametry desek firmy Schumacher. Pevnost v tlaku a tvrdost desek vytvořených vynálezu joou výrazně příznivější. Pevnost v tlaku jo asi třikrát vyšňí n tvrdont více než dvakrát.As shown in Table 1, the physical parameters of the boards produced by the process of the invention, such as the apparent density, water absorption and open porosity, are comparable to those of Schumacher boards. The compressive strength and hardness of the plates produced by the invention are significantly more favorable. The compressive strength is about three times higher than the hardness more than twice.

Byly zkoušeny i hydrodynamické vlastnosti disků vytvořených způsobem podle vynálezu a disků vyrobených firmou Schumacher. Porovnání základních hydrodynamických ukazatelů je uvedeno v tabulce 2. Pro disky vyrobené způsobem podle vynálezu byl přijat symbol PW, pro disky vyráběné firmou Schumacher PS.The hydrodynamic properties of the discs produced according to the invention and those produced by Schumacher were also tested. A comparison of the basic hydrodynamic parameters is given in Table 2. For the discs produced by the method of the invention, the PW symbol was adopted, for the discs manufactured by Schumacher PS.

Jak je uvedeno v tab. 2, užitné parametry desek vytvořených způsobem podle vynálezu, jako odpory průtoku mokrými prvky, zadržování plynné fáze a Sauterův průměr jsou srovnatelné (zadržování) nebo výhodnější (průměr a odpory za mokra) než parametry desek firmy Schumacher. Průtokové odpory za sucha jsou výrazně nižší u desek vytvořených způsobem podle vynálezu.As shown in Tab. 2, the utility parameters of plates produced by the process of the invention, such as wet flow resistance, gas phase retention and Sauter diameter, are comparable (retention) or more preferred (wet diameter and resistance) than those of Schumacher boards. The dry flow resistances are significantly lower for the boards produced by the process of the invention.

Zkoušeno bylo také rozložení rozměrů vzduchových bublin ve vodě fotoelektrickou metodou. Při této metodě průchod plynových bublinek kapilórou je registrován soustavou fotoelektrických čidel spolupracujících 8 elektronickým systémem Camao.The distribution of air bubbles in water by photoelectric method was also tested. In this method, the passage of gas bubbles through the capillary is registered by a set of photoelectric sensors cooperating 8 electronic system Camao.

Na obrázku je uvedeno rozložení velikosti bublinek pro disky vytvářené podle vynálezu a rozložení velikosti bublinek u disku firmy Schumacher z měření velikosti 1365 bublinek pro zdánlivou rychlost proudízího vzduchu 2,80 cm/s.The figure shows the bubble size distribution for the disks produced according to the invention and the bubble size distribution of the Schumacher disk from a 1365 bubble size measurement for an apparent air flow rate of 2.80 cm / s.

Velikosti bublinek pro disky vytvářené způsobem podle vynálezu jsou srovnatelné s velikostmi bublinek pro disky firmy Schumacher.Bubble sizes for discs produced by the method of the invention are comparable to bubble sizes for Schumacher discs.

Plnou čarou (- —У jeou označené disky fy Schumacher a čárkovaně f----) jsou, označené disky podle vynálezu.The solid lines (- У are marked with Schumacher discs and dashed f ----) are the discs according to the invention.

Tabulka 2Table 2

Zdánlivá rychlost vzduchu cm/3 Apparent air velocity cm / 3 Průtokové odpory suchými prvky N/m^{1 2} Flow resistances by dry elements N / m ^{1 2} Průtokové odpory mokrými prvky N/m² Flow resistances by wet elements N / m ² Zadržení plynné fáze % Gas phase retention % Sauterův průměr bublinek mm Sauter bubble diameter mm PW PW FS FS PW PW FS FS PW PW FS FS PW PW FS FS 1,40 1.40 4,5 4,5 64 64 3370 3370 4250 4250 4,1 4.1 5,0 5.0 1,5 1.5 2,4 2.4 2,10 2.10 9 9 98 98 3350 3350 4570 4570 7,9 7.9 3,4 3.4 1,5 1.5 1,7 1.7 2,80 2.80 15 15 Dec 129 129 3400 3400 4750 4750 11,6 11.6 12,7 12.7 1,2 1,2 1,6 1.6 3,50 3.50 22 22nd 147 . 147 3400 3400 4840 4840 15,4 15.4 17,0 17.0 1,4 1.4 1,4 1.4 4,20 4.20 30 30 157 157 3430 3430 5000 5000 18,7 18.7 19,0 19.0 1,2 1,2 1,3 1.3

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

A process for the production of porous slabs, comprising mainly quartz sand, glass and water glass, for aerating and ozonizing water reservoirs, comprising mixing the components, forming the plates and firing them, characterized in that 50 to 90 parts by weight of quartz sand are used. mixed with 5 to 55 parts by weight of small glass particles, especially sheet glass, the resulting mixture forms briquettes which are heated to a temperature at which about 75 percent of the low temperature silica component is converted to clinker, which is crushed, milled and graded for fractions of which 100 parts by weight of one or several grained clinker fractions are mixed with small particles of glass, in particular sheet glass with 2.5 to 7.5 parts by weight of sieve fraction, 8 5 to 10 parts by weight of water glass, with 10% water sodium hydroxide-NaOH solution and 1 to 5 parts by weight of sodium fluorosilicate -NagSiF4, plates are then formed from the mixed mass which are baked at a temperature of 800 to 1050 ° C.

2. A method according to claim 1, wherein the quartz sand has a sieve fraction of less than 1 mm.

3. A method according to claim 1, wherein the plates are formed into a disk having a diameter of about 30 cm and a thickness of 1.5 to 3 cm.

4. A process according to claim 1, wherein the mixture comprises a ratio of water glass and aqueous sodium hydroxide solution of from 1: 1 to 9: 1.

5. A process according to claim 1, wherein the fine glass particles produced as briquette waste have a sieve fraction of less than 0.5 mm.

1 drawing