DE1948447A1 - Verfahren zur Herstellung von chemisch kaltgebundenen Waermespeichersteinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von chemisch kaltgebundenen Wärmespeichersteinen Wärmespeichersteine nutzen den billigen Nachtstrom aus, durch den sie während der Nacht aufgeheizt werden. Derartige Steine müssen, um ihren Zweck zu erfüllen, ein möglichst hohes WärmeauSnahme- und -speichervermögen besitzen. Zur Herstellung solcher Steine werden feuerfeste Rohstoffe mit möglichst hohem spezifischem Gewicht verwendet, wie z. B. Olivin, Forsterit (ein Mg-Endglied von Olivin), Chrommagnesit und Magnesit. Diesen Rohstoffen werden übliche Bindemittel zugesetzt und nach der Formgebung und Vortrocknung werden die Steine in an sich bekannter Weise dem Steinbrandprozeß unterworfen, durch den sie, wie die meisten feuerfesten Steine, eine genügende Kaltdruckfestigkeit erhalten. Der gesamte Prozeß ist sehr zeitraubend und nimmt üblicherweise einenttitraum von einer bis zwei Wochen und mehr in Anspruch, da zur Erzielung einer guten keramischen Bindung die Steine Temperaturen von mindestens 1450 bis 1600 C ausgesetzt werden müssen.
• Da solche Wärmespeichersteine während der nächtlichen Aufheizperiode mittels elektrischer Heizspiralen nur bis durchschnittlich 700 bis maximal 8000C aufgeheizt werden können, liegt mithin die thermische Dauerbestauung dieser Steine außerordentlich niedrig. Deshalb ist auch der für die übliche Steinherstellung notwendige Steinbrandprozeß relativ teuer und zeitaufwendig. Es wurde aus diesem Grunde wiederholt versucht, solche Steine ohne jeden Brennprozeß nur mit hilfe chemischer Bindemittel herzustellen, die eine chemische Kaltbindung mit genügend hoher Kaltdruckfestigkeit bewirken sollten. Die Vorteile einer solchen Herstellungsmethode liegen auf der Hand, weil die gesamten Kosten des Brennprozesses entfallen und außerdem die Zeitdauer der Herstellung selbst auf ein Minimum beschränkt würde.
• Die Schwierigkeit im Einsatz der bekannten, üblichen chemischen Bindemittel, wie -z. B. Wasserglas, Tonerdezemente, Magnesiumsulfat und Magnesiumchlorid u.ä.m. liegt bei allen diesen chemischen Bindern in der Tatsache, daß sie gerade in dem nur in Frage kommenden Temperaturbereich von etwa 600bis 8000 C den stärksten Abfall ihrer Bindungskraft aufweisen, wodurch die Druckfestigkeitswerte derartig gebundener Steine weit unter der zulässigen Grenze liegen und damit zur baldigen Zerstörung der Steine führen würden.
• Es ist noch ein anderes Verfahren bekanntgeworden, um mit Hilfe pozzuolanerdenartiger und anderer Schlackenzusätze eine chemische Kaltbindung genügender Druckfestigkeit zu erzielen. Dieses Verfahren hat aber den schweren Nachteil, daß die so hergestellten Steine in starkem Maße Luftfeuchtigkeit aufnehmen, was nicht nur die Lebensdauer dieser Steine negativ beeinflußt, sondern sich auch nachteilig auf ihre Wärmeaufnahmekapazität auswirkt.
• Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Wärmespeichersteine mit chemischer Bindung herzustellen, die keinen Steinbrandprozeß zu durchlaufen brauchen, sondern zufolge ihrer chemischen Bindung eine ebenso hohe Kaltdruckfestigkeit aufweisen, wie gebrannte Steine. Außerdem sollen sie infolge Hydrophobierung gegen die Einwirkung von Luftfeuchtigkeit immun sein.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den zur Steinherstellung üblichen und im Kornaufbau auch nicht veränderten Rohstoffen Olivin-Forsterit, Chromerz und/oder Magnesit als Bindemittel hochkondensierte Natriumpolyphosphate mittlerer Kettenlänge in Mischung mit pulverisiertem Aluminiumphosphat in Mengen zwischen 2 bis 15 Gewichtsprozenten, vorzugsweise in Mengen zwischen 4 bis 8 Gewichtsprozenten, hinzugesetzt werden, und daß die ausgeformten Steine ohne Steinbrandprozeß entweder einer kurzzeitigen Vorwärmung auf nur 800 C ausgesetzt oder bei Durchschnittsraumtemperatur belassen werden, bis sie versandbereit und einbaufertig sind.
• Hochkondensierte Natriumpolyphosphate sind in jedem Verhältnis im Wasser gut löslich und haben ein hohes, besonders ausgeprägtes Ionenaustanschvermögen, das sich im vorliegenden erfindungsgemäßen Falle in einem ausgezeichneten Bindevermögen für Magnesium, Kalk, Erdalkali und Schwermetallionen äußert. Ferner haben diese Spezialphosphate noch eine ausgeprägte Netzwirkung zufolge ihrer praktisch neutralen pH-Einstellung. Das Ionenaustauschvermögen von Natriumpolyphosphaten führt zu einer Komplexbildung und schaltet saomit die Wirkung einiger schädlicher mehrwertiger Kationen aus. Das ausgezeichnete Bindevermögen dieser Natriumphosphate geht auch niemals bei Temperaturen von 800 bis 10000 C verloren, sondern es bleibt praktisch bis zum Te -Wert dieser Steine erhalten.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zur Hydrophobierung in ihrer Wirkung an sich bekannte Zusätze von pulverisierten Metallsalzen, wie z. B. Chlorcalcium, Chlormagnesium, Calciumoxyd usw. dem Rohstoff-Bindemittelgemisch hinzugegeben. Auch Cellulosederivate, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose und Hydroxyäthylcellulose können in an sich bekannter Weise hinzugesetzt werden, was eine Erweiterung und Abwandlung der Erfindung bedeutet.
• Der Zusatz von pulverförmigem Aluminiumphosphat zur Verbesserung der Bindung ist seit langem bekannt, weshalb über die Vorteile und Wirkungsweise nichts mehr zu sagen ist. Völlig nue und den Erfindungsgedanken charakterisierend ist aber die Verwendung von Aluminiumphosphat in der Kombination mit Natriumpolyphosphaten. Es wurde nämlich gefunden, daß diese Kombination eine sich gegenseitig steigernde Wirkung bezüglich der Gesamtbindung aufweist. Diese sich gegenseitig steigernde Wirkung führt zu einer schnellen Stabilisierung der Lösung des Anmachwassers mit dem Natriumpolyphosphat und und der bekannten, vorstehend genannten Zusätze für die Hydrophobierung der gesamten Masse bzw. der aus dieser hergestellten Steine. Das pulverisierte Metallsalz ergibt mit dem als Netzmittel eingeführten Natriumpolyphosphat unlösliche hydrophobe Verbindungen und schützt die Steine vor der Aufnahme von Luft--und Bodenfeuchtigkeit.
• P a t e n t a n s p r ü c h e :

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von chemisch kaltgebundenen Wärmespeichersteinen hoher Kaltdruckfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung der Steine den üblichen Rohstoffen Olivin-Forsterit, Magnesit und Chromerz als Bindemittel hochkondensierte Natriumpolyphosphate mittlerer Kettenlänge in Mischung mit pulverisiertem Aluminiumphosphat in Mengen zwischen 2 bis 15 Gewichtsprozenten, vorzugsweise in Mengen zwischen 4 bis 8 Gewichtsprozenten, hinzugesetzt werden, und daß die ausgeformten Steine ohne Steinbrandprozeß entweder einer kurzzeitigen Vorwärmung auf nur 800 C ausgesetzt oder bei Durchschnittsraumtemperatur belassen werden, bis sie versandbereit und einbaufertig sind.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von chemisch kaltgebundenen Wärmespeichersteinen hoher Kaltdruckfestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hydrophobierung in ihrer Wirkung an sich bekannte Zusätze von pulverisierten Metallsalzen, wie z.B. Chlorcalcium, Chlormagnesium, Calciumoxyd usw., dem Rohstoff-Bindemittelgemisch hinzugegeben werden.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von chemisch kaltgebundenen Wärmespeichersteinen hoher Kaltdruckfestigkeit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Cellulosederivate, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose und Hydroxyäthylcellulose hinzugesetzt werden.