DE2156303A1

DE2156303A1 - Verfahren zur Herstellung von geblähten Schaumglaskörnern beliebiger Form und Korngröße

Info

Publication number: DE2156303A1
Application number: DE19712156303
Authority: DE
Inventors: Kalman Dr.; Matrai Jozsef Dipl.-Chem. Ing. Dr.; Budapest; Tarjani Lajos Dipl.-Ing.; Toth BeIa Dipl.-Chem.-Ing.; Szekszard Toth (Ungarn)
Original assignee: SZILIKAT KOEZPONTI KUTATO; TOLNA MEGYEI ALLAMI EPIT
Current assignee: SZILIKAT KOEZPONTI KUTATO; TOLNA MEGYEI ALLAMI EPIT
Priority date: 1971-04-05
Filing date: 1971-11-12
Publication date: 1972-10-19
Also published as: SU1056894A3; FR2132436A1; DE2156303B2; HU162658B; CS161655B2; DE2156303C3; IT950947B; FR2132436B1

Description

DR. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

806 DACHAU bei MÜNCHEN

POSTFACH 1168

AM HEIDEWEG 2

TELEPHON: DACHAU 43 71

Postscheckkonto München 1368 71 Bankkonto Nr. 93 637 bei der Kreis- und Stadtsparkasse Dachau-Ifldersdorf

P 347 Beschreibung

zur Patentanmeldung

EVM. SZILIKATIPARI KÜZPONTI EUTATO ES TERVEZÖ INTEZET

Budapest, Ungarn

und

EVM. TOLNA MEGYEI ALLAMI EPITO'iPARI VALLALAT

Szekszard^ Ungarn

betreffend

Verfahren zur Herstellung von geblähten Schaumglaskörnern beliebiger Form und Korngröße

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ge b Iahten Schauinglaskörnern beliebiger Form und Korngröße aus gelöstes Wasser enthaltendem vulkanischem Gestein, vorzugsweise Perlit, durch Zerkleinern, Vermischen mit einer Alkalilösung und Wärmebehandlung.

Die Möglichkeit des Blähens wasserhaltiger Gläser vulkanischen Ursprunges durch Wärmebehandlung und die diesbezüglichen Verfahrenstechniken sind seit mehreren Jahrzehnten bekannt. Dabei wird das vulkanische Gestein, beispielsweise Perlit,

209843/0579

BAD ORIGINAL

Pechstein beziehungsweise Vermiculit, im allgemeinen zu einer Korngröße unterhalb 3 mm zerkleinert und danach bei 1 100 bis 1 200 C gebläht beziehungsweise expandiert.

Durch Erreichen des pyroplastischen Zustandes des Gesteines und plötzliche Verdampfung seifies in Lösung vorliegenden Wassergehaltes entsteht ein leichtes glasiges Endprodukt mit einem Schüttgewicht von etwa 40 bis 200 g/l und einer Korngröße von etwa 0,5 bis 4- min. Das so erhaltene geblähte Erzeugnis hat «jedoch neben zahlreichen günstigen technischen Parametern auch einige nachteilige Eigenschaften, die seine Anwendung auf bestimmten Gebieten und die ausgedehntere Ausnutzung der durch die wasserhaltigen vulkanischen Glasmaterialien gegebenen Möglichkeiten behindern.

Von den nachteiligen Eigenschaften sind vor allem die großen und offenen Poren beziehungsweise die hohe, zuweilen mehrere hundert Prozente betragende Was se rauf nahine des geblähten Erzeugnisses zu erwähnen. Dadurch wird das im übrigen im trockenen Zustand sehr gute 7/ärmedämmvermögen bei Berührung mit feuchten Medien beeinträchtigt, weshalb in diesem Fall die Anwendung des geblähten Materiales als Wärmedämmstoff kaum zweckmäßig ist. Darüberhinaus ist das Erzeugnis wegen seiner offenen Poren und der hohen Wasseraufnahme nicht frostbeständig ™ und daher nur für Konstruktionen, die mit Wasser nicht in Berührung kommen beziehungsweise gegen das Eindringen von V/asser abgedichtet sind, anwendbar.

Eine andere nachteilige Eigenschaft des Erzeugnisses ist die geringe Eigenfestigkeit beziehungsweise die Neigung zum Zerkrümeln, weswegen die Anwendung an zahlreichen Stellen ebenfalls nicht in Betracht kommt. So beträgt die Festigkeit des

2 geblähten Perlites nach Brouck nur 2 bis 5 kp/cm . Das fein-

209843/0579

BAD ORIGINAL

-3- ζ ί S63Ü3

körnige Material kann nur mit·Bindemitteln, wie Kalk, Zement, Gips beziehungsweise Kunstharzen, verarbeitet werden, mit welchen es im allgemeinen in Zwangsmischern homogenisiert wird. Wegen der geringen Eigenfestigkeit tritt jedoch beim Mischen auch ein kräftiger Zerkleinerungsvorgang auf, weshalb vielfach bis zu 1,5 his 2,5 u Zuschlagstoff zur Herstellung von 1 nr Endprodukt der vorgeschriebenen Korngröße verwendet werden muß.

Die zum Blähen der vulkanischen Gesteine bisher bekannten Verfahrenstechniken machen wegen der großen Blähgeschwindigkeit eine Steuerung des Blähvorganges kaum möglich. Teils aus diesem Grunde und teils wegen der inhomogenen Kornstruktur und ungleichmäßigen Güte des zum Blähen gelangenden Mahlgutes zeigen W die technischen Parameter des Endproduktes (Kornzusammensetzung beziehungsweise Kornverteilung, Schüttgewicht, Festigkeit, usw.) starke Schwankungen.

Ziel der Erfindung ist es, unter Beseitigung der nachteiligen Eigenschaften der aus vulkanischem Glas hergestellten geblähten körnigen Erzeugnisse ein neues Verfahren, das eine bessere Ausnutzung der durch das wasserhaltige vulkanische Glas gegebenen Möglichkeiten und die Herstellung von Produkten, welche im Vergleich zu den bekannten Erzeugnissen auf der Grundlage von vulkanischen Gesteinen eine völlig neue Erscheinungsform und vollkommen verschiedene technische Parameter aufweisen, ermög- λλ licht, vorzusehen.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß, wenn das feingemahlene, mechanisch oder noch besser mechanisch-chemisch zu aktivierende vulkanische Gestein mit einer solchen Menge wäßriger Alkalilösung vermischt wird, daß der Aikalioxydgehalt des Mischgutes 12,0 bis 21,0%, bezogen auf den trockenen Zustand, beträgt, der zum Blähen erforderliche pyroplastische Zustand beziehungsweise die Blähung in einen wesentlich niedrigeren

209843 /0S79

BAD ORIGINAL

Temperaturbereich, nämlich bereits bei 700 bis 1 OOO°C statt Λ 100 bis 1 200⁰C eintritt. Gleichzeitig wird durch die Herabsetzung der Blähtemperatur auch das plötzliche Verdampfen des im Gestein enthaltenen Wassers verhindert, so daß sich der Blähvorgang durch das Vermischen mit der Alkalilösung steuern läßt. Die vollständige Reaktion und die gute Verglasung (Vitrifikation) der Alkalilösung während der relativ kurzzeitigen Wärmebehandlung wird durch das mechanisch beziehungsweise mechanisch-chemisch aktivierte Gestein sichergestellt.

Zur Homogenisierung und Aktivierung des Perlitgesteines mit der Alkalilösung ist es sehr vorteilhaft, wenn das auf 1 bis 2 mm vorgebrochene Gestein in einem basischen Medium naß feingemahlen wird, weil in dieser Weise infolge der wegen der Alkalilösung eintretenden mechanisch-chemischen Aktivierung die Reaktionsfähigkeit der Körner erhöht wird sowie wegen der Dispergierwirkung der Alkalilösung das Mahlen mit besserem Wirkungsgrad erfolgt und auch der spezifische Energieverbrauch günstiger wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die kleinen Körner der Suspension nach dem Trocknen von einer dünnen Alkalihydroxydhülle, wie NaOH-Hülle, umgeben werden, was das Schmelzen und Blähen bei niedrigerer Temperatur, die fast vollständige Reaktion der Alkalien sowie eine vollständige Verglasung herbeiführt.

Ferner beruht die Erfindung auf der Feststellung, daß das aufbereitete Gesteinpulver durch Formen zu größeren Körnern zu einem völlig neuartigen Erzeugnis verarbeitet werden kann. Aus dem aufbereiteten Gesteinpulver können nämlich wegen der Zementierungswirkung der Alkalilösung durch Naß-, Halbtrockenoder Trockenpressen (mit einem Wassergehalt von 5 bis 4-%) oder durch Naßgranulieren Kugeln, Zylinder, Polyeder und andere Körper hergestellt werden, die nach dem Trocknen wasser-

beständig sind und eine Festigkeit von 50 bis 80 kp/cm aufweisen. Diese Körner werden bei entsprechender Wärmebehandlung

— 5 — 209843/0S79

in steuerbarer Weise auf das 5- his 10-fache ihrer ursprünglichen Größe gebläht. Das geblähte Erzeugnis ist kiesförmig, hat eine geschlossene Porenstruktur, seine Wasseraufnähme ist gering, es hat eine sehr günstige Festigkeit und Wärmedämmfähigkeit und sein Schüttgewicht ist zwischen 120 und 280 g/l und seine Korngröße zwischen etwa 3 und 40 mm gut einstellbar. Die bedeutende Festigkeit und das gute War m edämmungsvermögen ist der glasigen Materialstruktur, dem geschlossenen Charakter der Poren innerhalb des Kornes, der geringen und gleichmäßigen Porengröße sowie der auf der Kornoberfläche entstehenden einige Zehntelmillimeter dicken geschlossenen glasurartigen Schicht zuzuschreiben.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von geblähten Schaumglaskörnern beliebiger Form und Korngröße mit einem Schüttgewicht von 120 bis 280 g/l aus gelöstes Wasser enthaltendem vulkanischem Gestein, vorzugsweise Perlit, dux'ch Zerkleinern, Vermischen mit einer Alkalilösung und Wärmebehandlung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das vorzerkleinerte vulkanische Gestein zu einer Korngröße von höchstens 200μ mit einem Anteil von mindestens 40% an Körnern unter 25 .u vermählen wird, die Behandlung mit der Alkalilösung, mit welcher der Alkalioxydgehalt des Mischgutes auf 12,0 bis 21,0%, bezogen auf den trockenen Zustand, eingestellt wird, während des Mahlens und/oder danach durchgeführt v/ird, dann die in dieser Weise mechanisch, chemisch beziehungsweise mechanisch-chemisch aktivierte Masse in feuchtem Zustand beziehungsweise nach erfolgtem Trocknen halbtrocken oder trocken zu 2 bis 20 mm, vorzugsweise 6 bis 8 mm, großen Körpern geformt wird und die so erhaltenen Körner bei einer Temperatur von 700 bis 1 000°C, vorzugsweise 840 bis 850⁰C, mindestens 5 Minuten, vorzugsweise 15 bis 20 Minuten, wärmebehandelt werden.

209843/0579

— o ··

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Grundmaterial ein Blähzusatz; vorzugsweise ein zwischen dem Schmelzpunkt der für die Alkalilösung verwendeten alkalischen Substanz und der Blähtemperatur in mindestens zwei Stufen thermisch dissoziierendes Salz, in einem Anteil von höchstens 0,1 bis 1,0%, vorzugsweise 0,4 bis 0,5%j zugemischt. Als Blähzusatz wird vorzugsweise ein Alkalinitrat, insbesondere Kaliumnitrat, verwendet.

Je nach dem angewandten Aufbereitungsverfahren (Granulierungsverfahren) kann sich das Endprodukt als Einkorn-Aggregat oder als solches mit stetiger Kornstruktur ergeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde zu einer Korngröße von etwa 1 bis 2 mm' vorzerkleinertes Perlitgestein in einem natronlaugehaltigen Medium in der V/eise naß feingemahlen, daß der Anteil der Körner unter 25 JU mindestens 40 bis 50% betrug. Die mengenmäßige Zugabe der Natronlauge und des Y/assers beziehungsweise der Natronlauge zum Perlitpulver erfolgte in der Weise, daß auf 100 kg Perlit 120 1 Wasser und 11 kg NaOH entfielen. Die Suspension wurde in einem Schwebegastrockner (Zerstäubungstrockner) in einem Luftstrom mit einer Temperatur von höchstens 250 bis 300°C bis zu einem Feuchtegehalt von 8 bis 10% getrocknet. Das so gewonnene halbtrockene Pulver wurde mit einer profilierten Zylinderpresse zu Kugeln mit einem Durchmesser von 0,6 bis 0,8 cm verpreßt. Diese Kugeln wurden in einem Gegenstrom- -Drehrohrofen ohne Vortrocknen bei 840 bis 850°C in 20 bis 25 Minuten gebläht. Das so erhaltene körnige Produkt wies eine

— 7 —

209843/0579

Korngröße von etwa 0,8 bis 0,9 cm auf, hatte eine geschlossene Porenstruktur, sein Schüttgewicht betrug 200 bis 230 g/l, seine Wasseraufnähme war höchstens 1 bis 2% und seine Festigkeit betrug 20 bis 25 kp/cm².

Beispiel 2

Es wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen V/eise verfahren, jedoch mit dem Unterschied, daß zur Erhöhung des Blähungsgrades das Peinmahlen in Gegenwart von 0,4·% KNO, erfolgte. So wurde ein feinporiges Material mit einer Korngröße von 1,1 bis 1,3 cm, einer Wasseraufnahme von 3 bis 4·%, einem Schüttgewicht von 130 bis 170 g/l und einer Festigkeit von

12 bis 15 kp/cm erhalten.

Beispiel 3

Es wurden 100 kg feingemahlenes Perlitpulver in einem Eirich-Zwangsmischer mit 20 1 Natronlauge mit einer Konzentration von 650 g/l homogenisiert. Zusammen mit der Lauge wurde auch 0,5 kg KlTO^ iem Mischgut zugemischt. Die homogene Masse wurde mit einer Wälzdruckmaschine mit glatter Oberfläche und einer Spaltweite von 7 bis 8 mm verpreßt. Das Preß-r Λ gut wurde bei etwa 300°C getrocknet und danach zu einer Korngröße von 3 bis 15 mm zerkleinert. Das vorgebrochene trockene Material wurde in einem Drehrohrofen bei 84-0 bis 850⁰C gebläht. Die Korngröße des Produktes betrug 4- bis 35 mm; die technischen Parameter waren den im Beispiel 2 angegebenen ähnlich.

209843/0579

Beispiel 4

Es wurde vorzerkleinertes Perlitgestein mit 15 Gew.-% trockenem, aber plastischem Ton aus Kezotur (Ungarn) in einer trocken arbeitenden Kugelmühle feingemahlen. Das trockene Mahlgut wurde in einem Eirich-Zwangsmischer mit Natronlauge mit einer Konzentration von 650 g/l homogenisiert, wobei je 100 kg Perlit 20 1 Lauge der oben angegebenen Konzentration verwendet wurden. Die homogenisierte Masse wurde in einem Granulator zu Kugeln mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,0 cm granuliert

•oder mit einer Zylinderpresse mit einem spezifischen Druck von ρ
15 "bis 20 kg/cm zu Kugeln derselben Größe verpreßt. Die Kugeln wurden in einem Gegenstrom-Drehrohrofen bei 850 bis 87O°C etwa 25 Ivlinuten gebläht. Das erhaltene Produkt wies eine Korngröße von etwa 1,3 bis 1,4 cm (Durchmesser), ein Schüttgewicht von 240 bis 270 g/l und eine Wasseraufnähme von höchstens 2 bis 4% auf.

Beispiel 5

Es wurde wie im Beispiel 4 beschrieben vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß beim Mischen dem Rohmaterial auch 0,5% KKO, zur Regelung des Blähvorganges zugemischt wurde. Durch die Blähv/jrkung des in mehreren Stufen thermisch dissoziierenden Zusatzstoffes konnten das Schüttgewicht auf 200 bis 250 g/l, die Brenntemperatur auf 830 1
zeit auf 20 Minuten verringert werden,

250 g/l, die Brenntemperatur auf 830 bis 840°C und die Bläh-

• Patentansprüche

209843/0579

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

HJ) . Verfahren zur Hersteilung von geblähten Schaumglaskörnern beliebiger Form und Korngröße mit einem Schüttgewicht von 120 bis 280 g/l aus gelöstes Wasser enthaltenden vulkanischem Gestein, vorzugsweise Perlit, durch Zerkleinern, Vermischen mit einer Alkalilösung und Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß man das vorzerkleinerte vulkanische Gestein zu einer Korngröße von höchstens 200 u mit einem Anteil von mindestens 40% an Hörnern unter 25 M vermahlt, die Behandlung mit der Alkalilösung, mit v/elcher man den Alkalioxydgehalt des Mischgutes auf 12,0 bis 21,0?o, bezogen auf den trockenen Zustand, einstellt, während des Mahlens" und/oder danach durchführt, dann die in dieser V/eise mechanisch, chemisch beziehungsweise mechanisch-chemisch aktivierte Masse in feuchtem Zustand beziehungsweise nach erfolgtem Trocknen halbtrocken oder trocken zu 2 bis 20 mm, vorzugsweise 6 bis 8 mm, großen Körpern formt und die so erhaltenen Körner bei einer Temperatur* von 700 bis 1 000°C, vorzugsweise 840 bis 850⁰C, mindestens 5 Minuten, vorzugsweise 15 bis 20 Minuten, wärmebehandelt.

2») Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Grundmaterial einen Blähzusatz, vorzugsweise ein zwischen des Schmelzpunkt der für die Alkalilösung verwendeten alkalischen Substanz und der Blähtemperatur in mindestens zwei Stufen thermisch dissoziierendes Salz, in einem Anteil von höchstens 0,1 bis 1,0%, vorzugsweise 0,4 bis 0,5/^ zuniiecht.

3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Blähzusatz ein Alkalinitrat, vorzugsweise . verwendet.

209843/0579 _BAD ORIGINAL