DE1471294A1 - Process for the manufacture of ceramic products - Google Patents
Process for the manufacture of ceramic productsInfo
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Description
PATENTANWÄLTE, ,PATENT LAWYERS,,
Dr. AndrejewskiDr. Andreevsky
Dr.-Ing. HonkeDr.-Ing. Honke
43Essen,KeUwioerStr.36 lassen, den 10. Mai 196843 Essen, KeUwioerStr. 36, May 10, 1968
(AmHjupibihnhot Liditbure)
Telefon 125802/03 . (AmHjupibihnhot Liditbure)
Telephone 125802/03.
Patentanmeldung des Herrn
Constant Arthur Kumpen
Schaanstraat 60
S(Yijier / BelgienPatent application of the gentleman
Constant Arthur Kumpen
Schaanstraat 60
S (Yijier / Belgium
Verfahren zur Herstellung keraraischer ProdukteProcess for the production of Kerara products
Zur Herstellung keramischer Produkte sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen aus bei Verbrennung von Staubkohle anfallender Flugasche und vif en igst ens einem mineralischen Bindemittel sowie eventuell einem Zuschlag eine innige Mischung hergestellt, diese ausgeformt und dann gebrannt wird, wobei das mineralische Bindemittel die iViischung wenigstens bis zur Erreichung der Brenntemperatur zusammenhält. Bei einem solchen bekannten Verfahren (vgl. die deutsche Patentschrift 835 870) werden von der bei der Verbrennung von Staubkohle anfallenden Flugasche nur hohlkugelförmige Ascheteilchen verwendet, die von der übrigen Flugasche durch Waschen, Schlämmen, Sieben,For the production of ceramic products, processes are already known in which an intimate mixture is produced from the fly ash accumulating during the combustion of pulverized coal and possibly a mineral binder and possibly an aggregate, this is shaped and then fired, the mineral binder mixing at least up to holds together to achieve the firing temperature. In such a known method (cf. German Patent 835 870), only hollow spherical ash particles are used from the fly ash that occurs during the combustion of pulverized coal.
Neue UntGi'lc'HcMi (λ■; / ι ·.·., ->,,«. , . λ· .Neue UntGi'lc'HcMi ( λ ■; / ι ·. ·., -> ,, «.,. Λ ·.
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8 0 901 1 / Q 98 0 901 1 / Q 9
Flotieren und dgl. getrennt werden. Nach Vermischung mit einem Bindemittel erhält man eine ganz spezielle Textur ■ infolge der nebeneinanderliegenden Hohlkügelchen/Da1S, bekannte Verfahren ist mit erheblichen Nach! eilen be-, . . ,...... haftet. Einmal sind beachtliche Mengen von'Flugasche erforderlich, um nach den verschieaenen Trennprozessen eine relativ geringe Menge hohlkugelförmiger Flugasche· zu erhalten. Die dadurch scion nicht geringen Kosten , ;·. werden noch dadurch erhöht, daß die hohlkugelförmige ·.■■·,·. Flugasche vor der Vermischung mit einem Bindemittel ei-,. ner Wärmebehandlung unterzogen werden muß, um die ,inneren Spannungen zu beseitigen.Floating and the like. Be separated. After mixing with a binding agent, a very special texture is obtained ■ as a result of the adjacent hollow spheres / Da 1 S, known processes are considerably less expensive! rush,. . , ...... is liable. On the one hand, considerable amounts of fly ash are required in order to obtain a relatively small amount of hollow spherical fly ash after the various separation processes. The resulting scion not inconsiderable cost ; ·. are further increased by the fact that the hollow spherical ·. ■■ ·, ·. Fly ash before mixing with a binding agent. must be subjected to a heat treatment in order to remove the internal stresses.
Bei einem anderen bekannten Verfahren (vgl. die deutsche Auslegeschrift 1 027 583) wird davon ausgegangen, daß bei der Verwendung von Flugasche wegen ihrer ungeeigneten Struktur nur Erzeugnisse mit für viele Anwendungszwecke mangelnder Festigkeit erzielt werden können. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird die zusätzliche Verwendung von Schmelzkammerasche vorgeschlagen. Auch durch eine solche Maßnahme wird das Verfahren aufwendiger.In another known method (cf. German Auslegeschrift 1 027 583) it is assumed that in the use of fly ash, because of its unsuitable structure, is only a product that is insufficient for many purposes Strength can be achieved. To avoid these disadvantages, the additional use of melting chamber ash suggested. Such a measure also makes the process more complex.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung keramischer Produkte, bei welchem aus bei Verbrennung von Staubkohle anfallender Flugasche und wenigstens einem mineralischen Bindemittel sowie eventuell einem Zuschlag eine innige Mischung hergestellt, diese ausgeformt und dann gebrannt wird, wobei das mineralische Bindemittel die iviischung wenigstens bis zur Erreichung der Brenntemperatur zusammenhalt, so auszugestalten, daß das erzielte Produkt sich durch gute physikalische Eigenschaften ,The invention is based on the object of a method for the production of ceramic products, in which from upon combustion fly ash accumulating from pulverized coal and at least one mineral binder and possibly one In addition, an intimate mixture is produced, this is shaped and then fired, with the mineral binder the mixture holds together at least until the firing temperature is reached, so that the obtained product is characterized by good physical properties,
BAD ORIQfNALBAD ORIQfNAL
11/099811/0998
1471284 -3-1471284 -3-
wie relativ hohe Festigkeit, geringes spezifisches Gewicht und gutes Schall- und Wärme-Isolationsvermögen, auszeichnet, ohne daß die auftretenden Kosten den Preis vergleichbarer Produkte übersteigen.such as relatively high strength, low specific weight and good sound and heat insulation properties, without the costs arising exceeding the price of comparable products.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flugasche maximal 12 # an brennbaren Stoffen enthält und der Brennvorgang bei einer mindestens dem Beginn der Sinterung der Flugasche entsprechenden Temperatur erfolgt. Besonders günstige Eigenschaften der Produkte lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen, wenn die Flugasche folgende Zusammensetzung besitzt:This object is achieved according to the invention in that the fly ash contains a maximum of 12 # of combustible substances and the burning process at least at the beginning of the Sintering of the fly ash takes place at the appropriate temperature. Particularly favorable properties of the products can be Achieve with the method according to the invention if the fly ash has the following composition:
Abbrandverluste 3 -8,5 #.Burn-off losses 3 -8.5 #.
Besonders vorteilhaft ist nach weiterer Lehre der Erfindung auch die Verwendung einer Flugasche mit folgender Körnung:According to a further teaching of the invention, the use of a fly ash with the following grain size is particularly advantageous:
Körner von 3 - 0,12 mm 0 32 - 43 %Grains from 3 - 0.12 mm 0 32 - 43%
" 0,12 - 0,03 mm 0 45 - 60 *"0.12 - 0.03 mm 0 45 - 60 *
" unter 0,03 mm 0 1 - 3 $>. "less than 0.03 mm 0 1 - 3 $>.
Als Zuschlag zu Flugasche und mineralischem Bindemittel kann insbesondere ein Kunstharz oder ein EmulgiermittelAs a supplement to fly ash and mineral binders can in particular be a synthetic resin or an emulsifying agent
309811/099$ 30981 $ 1,099
verwendet werden. Schließlich empfiehlt die Erfindung, der Mischung zur Förderung der Bildung eines Eutektikums mit niedrigem Schmelzpunkt Flußmittel zuzusetzen.be used. Finally, the invention recommends using the mixture to promote the formation of a eutectic add flux with a low melting point.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren ein wesentlich festeres und dichteres Produkt als mit bisher bekannten Verfahren erzielt werden kann. Dadurch, daß der Brennvorgang bei einer mindestens dem Beginn der Sinterung der Flugasche entsprechenden Temperatur erfolgt, enthält man ein Produkt, in dem die Flugasche verschmolzen ist. Daher braucht das mineralische üindemittel die Flugasche nur so lange zusammenhalten, bis die Brenntemperatur erreicht ist.The advantages achieved by the invention are primarily to be seen in the fact that the method according to the invention a much stronger and denser product than can be achieved with previously known methods. Through this, that the burning process at a temperature at least corresponding to the beginning of sintering of the fly ash occurs, one contains a product in which the fly ash is fused. Hence the mineral needs üindmittel hold the fly ash together only so long, until the firing temperature is reached.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von einigen ausgeführten Beispielen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with the aid of some examples given:
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt es, wie festgestellt werden konnte, dem Ausgangsmaterial, d.h. der Flugasche, eine äußerst geringe Menge, z. B. 3 bis 6 i» eines mineralischen Bindemittels zuzusetzen," welches imstande ist, der Mischung einen genügenden Zusammenhang zu geben, damit die Produkte ohne.Schaden in den Ofen eingebracht und aufgeschichtet werden können.When using the method according to the invention it is sufficient, as has been found, the starting material, ie the fly ash, an extremely small amount, for. B. 3 to 6 »of a mineral binder to be added," which is able to give the mixture sufficient cohesion so that the products can be introduced into the oven and stacked without damage.
Es wurden 100 kg Flugasche von Staubkohle mit 4,5 kg Lehm und 0,37 kg Maisdextrin zu einer innigen Mischung verarbeitet. Diese Mischung wurde sodann durch gleichzeitige100 kg of fly ash from pulverized coal were processed into an intimate mixture with 4.5 kg of clay and 0.37 kg of corn dextrin. This mixture was then by simultaneous
80981 1/0.996,80981 1 / 0.996,
ρ Anwendung eines atatischen Drucks von etwa 0,5 kg/cm und einer Sattelbewegung mit verhältnismäßig hoher Schwingungszahl, etwa 3.000 Schw. pro Min., in die erwünschte Form gepreßt. Es wurde festgestellt, daß das sich ergebende Produkt beim Trocknen keine Schwierigkei-r ten machte, da es praktisch nicht schrumpfte. Die geformten Produkte werden sodann bei 1.1500C gebrannt.ρ Application of an atatic pressure of about 0.5 kg / cm and a saddle movement with a relatively high number of vibrations, about 3,000 vibrations per minute, pressed into the desired shape. It was found that the resulting product did not cause any difficulty in drying because it practically did not shrink. The molded products are then fired at 1150 0 C.
Die Prüfungen im Prüflaboratorium haben die folgendenThe tests in the testing laboratory have the following
Ergebnisse gebracht: iResults brought: i
Porösität: 40 - 50 #Porosity: 40 - 50 #
Druckfestigkeit: 110 kg/cm thermische Leitfähigkeit: 0,22 Kcil/Std. m 0C Schalldämpfung: bei"einer Frequenz vonCompressive strength: 110 kg / cm thermal conductivity: 0.22 Kcil / hour. m 0 C sound attenuation: at "a frequency of
850 Hz und einer Wanddicke von 13 cm : 40 db 850 Hz and a wall thickness of 13 cm: 40 db
spezifisches Gewicht: 1,1 kg/dm .specific weight: 1.1 kg / dm.
Die Isolationseigenschaften, wie auch das spezifische Gewicht, können leicht und ohne nennenswerte zusätzliche Kosten noch dadurch verbessert werden, daß man der Mischung eine kleine Menge eines beim Brennen sich unter Gasabgabe ( zersetzenden Stoffes zusetzt. Diese Gase, welche in der der Brennhitze ausgesetzten Masse selbst entstehen, verursachen ein äußerst dichtes Netz von Haarrissen. Eine gleichartige Textur kann auch dadurch herbeigeführt werden, daß die Enden der Haarrisse durch Sandsteinbildung geschlossen werden, so daß sich schließlich eine große Zahl von geschlossenen Hohlräumen ergeben, die dem Produkt hervorragende Isolationseigenschaften verleihen.The insulation properties, as well as the specific weight, can easily and without significant additional costs be improved by the fact that the mixture a small amount of a substance that is clogged when burning, giving off gas (decomposing substance. These gases, which are in the The mass that is exposed to the heat of burning arise itself, causing an extremely dense network of hairline cracks. A similar one Texture can also be brought about by closing the ends of the hairline cracks through the formation of sandstone so that ultimately a large number of closed cavities result which are excellent for the product Give insulation properties.
809811/0998809811/0998
-V-V
• In der Mischung aus dem vorigen Beispiel wurde lediglich das Maisdextrin durch Sagemehl ersetzt, während alle übrigen Merkmale unverändert beibehalten·wurden.• In the mix from the previous example, only replaced the corn dextrin with sawdust while all other features have been retained unchanged.
Die sich ergebenden Produkte wiesen folgende Eigenschaften auf:The resulting products had the following properties:
* Porosität: 40 - 50 ^* Porosity: 40 - 50 ^
Druckfestigkeit: 60 kg/cm spezifisches Gewicht: 1,0 kg/dnrCompressive strength: 60 kg / cm specific weight: 1.0 kg / dnr
Das Formen kann auch sehr gut unter hohem Druck durchgeführt werden, insbesondere zur fabrikmäßigen Herstellung von Bauelementen, mit der Absicht, zusammengedrängtere Texturen herbeizuführen, wobei übrigens die Isolationseigenschaften in derselben tfeise, wie im Beispiel 1 angegeben, verbessert werden können.Shaping can also be done very well under high pressure are, in particular for the factory production of components, with the intention of more crowded To bring about textures, whereby the insulation properties are in the same depth as in Example 1, can be improved.
' Es wurde eine Mischung aus 84 # Flugasche, 8 ύ/> Lehm, und 8 $> feuchtem Torf zusammengesetzt. Die Mischung wurde unter einem Druck von 200 kg/om in die gewünschte Form gebracht und sodann bei 1.200 0C gebrannt.A mixture of 84 # fly ash, 8 ύ /> clay, and 8 $> moist peat was put together. The mixture was under a pressure of 200 kg / om in the desired shape and then fired at 1200 0 C.
Die sich ergebenden Produkte wiesen folgende Eigenschaften auf:The resulting products had the following properties:
Druckfestigkeit: 50 kg/cm spezifisches Gewicht: 1,0 kg/dnrCompressive strength: 50 kg / cm specific weight: 1.0 kg / dnr
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Ein gleichwertiges Produkt kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, wenn die Formgebung durch Extrudieren erfolgt. Diese ilöglichkeit stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, da eine fabrikmäßige· Fertigung von leichten keramischen Produkten auf der Grundlage von Flugasche durch Extrudieren bisher nicht möglich war.An equivalent product can when using the invention Process can be achieved if the shaping is done by extrusion. This is an opportunity represents a particular advantage of the invention, since the factory production of light ceramic products was previously not possible on the basis of fly ash by extrusion.
Es wurde in einer Versuchsreihe als Bindemittel eine geringe Menge eines sehr hygroskopischen Stoffes verwendet, der einen gelantinartigen Zustand mit thixotropen Eigenschaften annimmt und durch eine äußerst feine Körnung eine sehr große wirksame Oberfläche aufweist. Geeignet sind insbesondere Stoffe, deren chemische Zusammensetzung mit der des Montmorillonits, AI2O2 . 4 . S1O2 ♦ η.Ε^Ο, sehr stark verwandt sind, wie z. B. das Bentonit, das Pseudo-bentonit oder Walkererde.In a series of tests, a small amount of a very hygroscopic substance was used as a binder, the one gelatinous state with thixotropic properties and has a very large effective surface thanks to its extremely fine grain size. Suitable are in particular substances whose chemical composition is similar to that of montmorillonite, AI2O2. 4th S1O2 ♦ η.Ε ^ Ο, are very closely related, such as B. the bentonite that Pseudo-bentonite or fuller's earth.
Im Hinblick auf die besondere Formgebung wurde aus 85 $> Flugasche, 5 i° Bentonit und 10 % Sägemehl eine innige Mischung zusammengesetzt und extrudiert. Nach dem Extru- ( dieren wurden die Teile bei 1.1000C gebrannt. Es ergaben sich Produkte, deren spezifisches Gewicht 1 sehr nahe kam, während die Druckfestigkeit 58 kg/cm betrug.In view of the special shaping an intimate blend was assembled and extruded from 85 $> fly ash, 5 i ° bentonite and 10% sawdust. The parts were fired at 1100 0 C explode after the extruder (. There were products whose density 1 came very close, while the compressive strength was 58 kg / cm.
Bei den Versuchen wurden die durch Extrudieren hergestellten Produkte der Einfachheit halber auf Blöcke in der Grösse eines Doppelsteins zurückgeführt. Es ist zu beachten, · daß das Extrudieren es gestattet, Teile mit sehr großerIn the experiments, the products made by extrusion were cut to size blocks for the sake of simplicity of a double stone. It should be noted that the extrusion process allows parts with very large
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■K71294■ K71294
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liänge herzustellen, wodurch für keramische Produkte dieser Art ein stark erweitertes Anwendungsgebiet erschlossen wird.length, which means that ceramic products can use this Art a greatly expanded area of application is opened up.
Ebenfalls ist zu beachten, daß, obwohl man gewöhnlich die Produkte in kaltem Zustand formt und danach brennt, es
auch in gewissen Fällen, nämlich unter der Vorauüsetzung,
daß das benutzte Bindemittel dies gestattet, möglich ist, das Formen, d. h. das Pressen oder Extrudieren, in heißem
Zustand durchzuführen.It should also be noted that although the products are usually molded in a cold state and then fired, it is
it is also possible in certain cases, namely under the condition that the binder used allows this, to carry out the shaping, ie the pressing or extrusion, in the hot state.
Auch kann man den Mischungen zusätzliche Flußmittel zufügen,
damit dadurch die Bildung eines Eutektikums mit
niedrigem Schmelzpunkt gefördert wird, insbesondere im
Hinblick auf die Herstellung von Backsteinen mit geringer Porösität zur Benutzung an der Außenseite.You can also add additional flux to the mixtures so that a eutectic is also formed
low melting point is promoted, especially in the
With regard to the production of bricks with low porosity for use on the outside.
AnsprücheExpectations
3 09811/09983 09811/0998
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