DE2227001C3

DE2227001C3 - Verfahren zur Herstellung von mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Werkstücken aus Kalksandstein und deren Verwendung

Info

Publication number: DE2227001C3
Application number: DE19722227001
Authority: DE
Inventors: Masaru Kyoto Nakajima (Japan)
Original assignee: Kansai Hoon Kogyo K.K, Osaka (Japan)
Priority date: 1971-06-02
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1977-09-22

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Werkstücken aus Kalksandstein mit einer Xonolit-Struktur, welche ein niedriges Gewicht aufweisen und widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchung sowie gegen Wärmeeinfluß sind und auch gute Wärmeisoliereigenschaften aufweisen sowie die Verwendung dieser Werkstükke.

In der US-PS 30 33 648 und in Chem. Abstr. 1961, Spalte 6818 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Werkstücken aus Kalksandstein mit einer Xonotlit-Struktur (faserförmige Kristalle mit der Zusammensetzung

6 CaO · 6 SiO₂ · H₂O

^u5

durch Vermischen mit Silikatrohmaterial, Kalziumoxid und Wasser, zusätzlich eventuell Asbest, unter Rühren und Erwärmen der resultierenden Mischung, Alterung derselben, Verformung in einer Form und Behandlung des Geformten in einem Autoklav beschrieben. Da das verwendete Silikatrohmaterial noch Verunreinigungen enthält, wird bei der Umsetzung der Kieselsäure mit dem Kalziumhydroxid immer plättchenförmiges Calciumsilikat (Tobermorit mit der Zusammensetzung

5CaO -6SiO₂ · 5H₂O)

erhalten. Um jedoch die Tobermoritkristalle in die gewünschte Xonotlit-Kristallform zu überführen, muß man zunächst die Tobermorit-Kristalle wachsen lassen, und dann erst können diese unter Aufwendung von großen Kosten und viel Zeitaufwand in die gewünschte Xonolit-Kristallform unterhalb von 170⁰C gebracht werden.

Nach diesen beiden bekannten Verfahren ist es unmöglich, Werkstücke aus Kalksandstein mit einer Xonotlit-Struktur direkt, d. h. nicht über die Tobermorit-Phase zu erhallen.

Bei den bekannten Verfahren finden als Silikatrohmaterial Kieselgur oder Schlacke Verwendung, deren Teilchengröße relativ groß ist, so daß die Gelierung bei der Umsetzung mit Kalziumoxid nur langsam und unvollständig eintritt, wie noch erläutert werden wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Materialien aus Kalksandstein mit einer Xonotlit-Struktur durch Vermischen von Silikatrohmaterial, Kalziumoxid und Wasser, zusätzlich eventuell Asbest, unter Rühren und Erwärmen der resultierenden Mischung, Altemng derselben, Verformung in einer Form und Behandlung des geformten Produktes in einem Autoklav, dadurch gekennzeichnet, daß als Silikatrohmaterial Flugasche, die als Nebenprodukt bei der Herstellung von metallischem Silizium, Siliziumkarbid oder Ferrosiiizium in einem elektrischen Ofen anfällt, verwendet wird, und daß die Mischung 10 bis ö0 Minuten bei Temperaturen zwischen 80 und 98°C gerührt wird, daß die Alterung während 1 bis 2 Stunden bei wenigstens 70°C durchgeführt wird, worauf die Wasserentfernung und Verformung bei einem Druck von 8 bis 150 kg/cm² und die Autoklavenbehandlung bei einem Druck von 15 bis 34 kg/cm² während 5 bis 8 Stunden und einer Temperatur zwischen 200 und 240⁰C durchgeführt wird.

Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Asche aus 85 bis 95 Gewichtsprozent amorphem Silikat und 5 bis 15 Gewichtsprozent Metalloxid, Kohlenstoff und Siliziumkarbid einer Korngröße zwischen 0,1 und 10 μηι besieht.

Eine weitere Ausführungsform der vorstehenden Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit einem Zusatz von Asbestfasern verarbeitet wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der nach einem der Ausführungsformen des Verfahrens dieser Erfindung hergestellten Werkstücke aus Kalksandstein als Kalksandleichtsteine mit einer spezifischen Dichte von 0,15 bis 0,55, einer Wärmewiderstandsfähigkeit bis zu 1000 bis 1050⁰C, mit bis zu 30% verbesserten Wärmeisolationseigenschaften sowie einer Schrumpfung bei 1000⁰C von 0,8% oder weniger.

Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch nicht gewöhnliche Schlacke verwendet, sondern Flugasche mit einem ungewöhnlichen Feinheitsgrad. Die Verwendung eines derartigen Produktes für den beanspruchten Zweck ist in der Literatur weder vorbeschrieben noch

iahegelegt worden.

Bei dein Verfahren gemäß der vorliegenden liriin-.iung werden somit aus dem speziellen Silikalrohmiile ial direkt Werkslücke aus Kalksandstein mil Xonotlit-Struktur hergestellt. Dies war bis jetzt nach anderen Verfahren nur in kleinem experimentellen Ausmaß möglich.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht nur neu und technisch fortschrittlich ist, sondern auch die erforderliche Erfindungshöhe besitzt, denn die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen ("ormsiücke aus Kalksandstein mit Xonotlit-Siruktur besitzen in überraschender Weise nicht zu erwartende, verbesserte Eigenschaften, oenn. die spezifische Dichte liegt dann um 0,1 g/cm³ herabgesetzt vor, und der Biegewiderstand ist wesentlich mit 5 kg/cm² vergrößert. Außerdem tritt bei der Erhitzung um 1000'C nur eine gewisse Schrumpfung von weniger als 1 % auf.

Bei Vergleichsstücken, bei denen als Uilikatrohmateriai sehr reiner Quarz Verwendung fand, lag die spezifische Dichte um 0,2 g/cm^J höher und das Schrumptungsverhältnis betrug bei 1000⁰C 2%.

Bezüglich der erreichten Qualitätsverbesserung |'_Ur die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Werkstücke aus Kalksandstein mit Yonotlit-Struktur wird noch zusätzlich auf die Angaben in den Beispielen und auf die Erläuterungen zu den Figur-Beschreibungen hingewiesen.

Die vorliegende Erfindung erlaubt somit nicht nur die Herstellung von den vorstehend genannten Weikstükken bei niedrigem Preis, sondern sie erlaubt auch, die Flugaschen, welche bis jetzt als wertloses Abfallprodukt angesehen wurden, zur Herstellung von Kalksandsteinen mit überraschendem Effekt zu verwenden.

Es ist bekannt, daß Kalksandleichtsteine (spezifische Dichte 0,5 bis 1,2) einen guten Wärmewiderstand, gute Isoliereigensehaften, sowie einen hohen Widerstand gegenüber mechanischer Beanspruchung und andere vorzügliche Eigenschaften trotz ihres niedrigen Gewichtes aufweisen. Diese bekannten Kalksandleichtsteine werden normalerweise durch Mischen eines Silikates mit Kalziumoxid und Wasser, sowie gegebenenfalls Asbestfasern, durch Rühren der Mischung unter Erwärmung, Verformung der resultierenden gelierten Mischung unter Entfernung des Wassers, Überführung des geformten Materials in einen Autoklav und Dampfdruckbehandlung des Forstückes, um eine hydrothermische synthetische Reaktion zu erhalten und das Wachstum der Kalziumsilikat-Kristalle voranzutreiben, hergestellt. Um Kalksandleichtsteine in dieser Art und Weise herzustellen ist es erforderlich, zunächst die Ausgangsmaterialien Silikat und Kalziumoxid unter atmosphärischem Druck zur Reaktion zu bringen, um eine Gelierung des Reaktionsansatzes zu erhalten. Deshalb wird dem Silikat normalerweise Kieselerde mit niedriger spezifischer Dichte zugemischt, welche diese Reaktion leicht eingehen kann. Die Kieselerde enthält jedoch eine große Menge an Verunreinigungen, wie z. B. AI2O3, FeiOj usw., die die durch die Umsetzung mit Kaliumoxid resultierenden Kristalle erhalten eine plattenähnliche Tobermorit-Struk tür

(5CaO · 6SiO₂ - 5 H₂ O)

und weisen nur einen geringen Wärmewiderstand bei etwa 550 bis 600⁰C sowie einen relativ niedrigen Widerstand gegenüber mechanischer Beanspruchung

Um diese Nachteile der Tobermorit-Struklur in Kalksandleichtsteimn /u vermeiden, ist es bekannt, solche Strukturen in eine Xonotli'.-Stiukuir zu überführen, die aus länglichen faserartigen Kristallen der ^ Formel

6CaO 6SiO; ■ H₂O

besteht. Um jedoch überhaupt die Xonotlit-Siruktur erhalten zu können werden Silikate von sehr hoher Reinheit als Ausgangsmaterial benötigt. Amorphe Silikate hoher Reinheit, welche leicht mit Kalziumoxid eine Reaktion unter Gelierung eingehen, sind sehr seilen. Dadurch ist es sehr schwierig, Kalksandsteinformstücke mit Xonoilit-Kristallstruktur in einem industriellen Verfahren herzustellen. Die durch die bekannten Verfahren erhaltenen Kalksandleichtsieine mit Xonotlit-Strukiur müssen eine spezifische Dichte von wenigstens 0,24 aufweisen, und es war bis jetzt nicht möglich, leichtere Formstücke herzustellen.

Bei der bekannten Herstellung von Kalksandleichtsteinen mit Tobermorii- oder Xonollii-Kristallstruktur werden die Ausgangssilikate auf mechanische Art und Weise auf eine Korngröße von ungefähr 10 bis 80 μηι pulverisiert. Diese Pulver weisen deshalb gegenüber Kalziumoxid eine niedrige Reaktivität auf. Bei der Umsetzung verwachsen die gebildeten Kristalle nicht genügend miteinander, und daher treten Risse nach einem längeren Gebrauch der Kalksandleichtsteine bei hoher Temperatur auf, und somit geht das Widerstandsvermögen gegen mechanische Beanspruchung derartig hergestellter Kalksandleichtsteine leicht verloren.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von neuen Werkstücken aus Kalksandstein mit Xonotlit-Kristallstruktur zur Verfü-

.Vs gung zu stellen, welche eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung aufweisen, wobei das Widerstandsvermögen durch eine starke Verfilzung der langen faserartigen Kristalle miteinander erhalten wird und wobei das Widerstandsvermögen gegen mechanische Beanspruchung selbst nach einem längeren Gebrauch bei hohen Temperaturen nicht verloren geht. Die erfindungsgemäß hergestellten neuen Werkstücke aus Kalksandstein haben gute Wärmeisoliereigenschaften, da sie viele Poren aufweisen, welche Durchmesser zwischen 5 und 10 Mikron haben; hierdurch werden Werkstücke mit einer spezifischen Dichte von weniger als 0,55, und vorzugsweise weniger als 0,18 oder sogar weniger als 0,15 erhalten. Ferner werden durch das Verfahren der Erfindung industrielle Abfallprodukte, deren Beseitigung in der Vergangenheit einige Probleme darstellte, als Silikat-Rohstoff verwendet.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen elektronenmikroskopische Photographien von Werkstücken aus Kalksandsteinen

s5 bei einer 5000fachen Vergrößerung.

F i g. 1 zeigt die Tobermorit-Krislallstruktur,
Fig. 2 verdeutlicht die bekannte Xonotlit-Kristallstruktur und

Fig. 3 zeigt die Ausbildung der Xonotlit-Kristallstruktur, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird.

Die Fig.4 bis 6 sind Röntgenstrahlen-Beugungsdiagramme.

Fig.4 zeigt das Diagramm der Tobermorit-Kristall-

(15 struktur,

F i g. 5 zeigt das Diagramm der klassischen Xonotlit Kristallstruktur und

F i g. 6 gibt das Diagramm der Xonotlit-Kristallstruk

tür wieder, welche die Werkstücke aufweisen, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind.

Die bei dem Verfahren dieser Erfindung eingesetzte Flugasche fällt bei der Herstellung von metallischem Silizium, Siliziumkarbid, Ferrosilizium an. Hierbei wird deren Herstellung durch Vermischen von kristallinem Silikat (SiO₂) hoher Reinheit mit Kohlenstoff (Koks oder ähnlichem) als Rohmaterialien und Schmelzen der resultierenden Mischung in einem elektrischen Ofen durchgeführt. Hierbei beträgt die Ofentemperatur 2000⁰C oder mehr und das Silikat wird zu Silizium reduziert. Ein Teil wird wieder oxidiert und als sehr feines amorphes Silikat zu Flugasche zerstäubt. Die Flugasche wurde bis jetzt nur zur Geländeauffüllung verwendet. Viele Flugaschen können selbst für diesen Zweck nicht verwendet werden, da sie zu fein sind.

Die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzten Flugasche besteht aus 85 bis 95 Gewichtsprozent amorphem Silikat und 5 bis 15 Gewichtsprozent Metalloxiden (Fe₂O₃, AI₂O₃, CaO und MgO), Kohlenstoff und Siliziumkarbid, und ungefähr 85% der Flugasche hat eine Korngröße zwischen 0,1 und 1 Mikron und ungefaähr 15% eine Korngröße zwischen 1 und 10 Mikron. Die Flugasche, welche bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, besteht aus ultrafeinen Partikeln, verglichen mit dem bisher für den gleichen Zweck verwendeten Silikatrohmaterial einer Korngröße zwischen 10 und 80 μηι. Die Flugasche zeichnet sich durch eine gute Reaktivität gegenüber Kalziumoxid aus. Die Flugaschen gelieren in einer kurzen Zeit bei der Umsetzung und nehmen während der Reaktion viel Wasser auf, sie gehen dadurch in einen erheblich aufgequollenen Zustand über. Das bedeutet, daß die resultierenden Werkstücke spezifisch leichter anfallen als die bekannten Formstük-

Das bevorzugte Verhältnis von Flugasche zu Kalziumoxid beträgt 1 zu wenigstens 1,2 Gcwichtstcilcn, wohingegen das Verhältnis der Flugasche zu Wasser bei 1 :20 —24 liegt und das Verhältnis der Flugasche zu Asbestfasern, wenn Asbestfasern eingesetzt werden 1:0,09 — 0,3 beträgt. Die Gclierungsreaktion wird während 10 bis 60 Minuten zwischen 80 und 98"C durchgeführt, wohingegen eine eventuelle Alterung während 1 bis 2 Stunden bei wenigstens 70⁰C ausgeführt wird. Die Wasserentfernung und Verformung erfolgt bei einem Druck zwischen 8 bis 150 kg/cm². Die hydrothcrmische Reaktion wird bei einem Druck von 15 bis 34 kg/cm² während 5 bis 8 Stunden und Temperaturen /.wischen 200 und 240" C ausgeführt.

Bei der Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird während der Umsetzung der Flugasche mit Kaliumoxid Wasserstoffgas gebildet, da sehr kleine Mengen Metall in der Flugasche vorhanden sind, und eine große Anzahl von Poren mit einer Porengröße von 5 bis IO μηι werden in den Wcrkstükken ausgebildet, wodurch die Werkstücke spezifisch leichter anfallen und größere WärmcisolierungseigcnschaftuMi aufweisen.

Die (jcbrauchsdauer der Werkstücke, die crfindungsgeinäß erhalten werden, liegt besonders bei hohen Temperaturen sehr erheblich verbessert vor. Da die bei der Durchführung des Verfahrens gebildete Xonotlit-Struktur leicht geformt werden kann, ist die Verwendung von Asbestfasern als Verstärkungsmittel in ilen Fällen unnötig, in denen nur die Qualililtseiucnsehaftcn .■•'■■!•ii-ht werden sollen, die bei den bekannten Verfahren anfallen.

Das Silikat, welches gemäß der vorliegenden Erfindung in Form der Flugasche eingesetzt wird, enthält nur kleine Mengen von Verunreinigungen. S welche eine Tobermorit-Struktur bilden könnten, zum Beispiel AI₂O₃ und MgO, und somit wird bei der Verfahrensdurchführung weitgehend alles hydratisiertes Kalziumsilikat in die Xonolit-Struktur übergeführt, wodurch das Wärmewiderstandsvermögen der erhaltenen Werkstücke weitgehend bis zu 1000 bis 1050⁰C verbessert wird.

Die Flugasche, die als Silikat bei der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, ist viel feiner als solche Silikatwerkstoffe, welche durch Pulverisierung von amorphem Silikat, selbst mit den besten Pulverisierungsmaschinen erhalten werden, und sie weist eine größere Reaktivität gegenüber Kalziumoxid auf. Dies bedeutet, daß die Gelierungszeil und die Behandlungszeit im Autoklav bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung herabgesetzt werden können im Vergleich mit den Verfahren, bei denen nur herkömmliche Silikatrohstoffe Verwendung finden.

Im folgenden wird die Erfindung noch erläutert durch die folgenden Beispiele.

Zunächst werden die Korngrößen und Zusammensetzungen der Flugasche, welche in den Beispielen verwendet wurde, bekanntgegeben:

(1) Korngrößen:

5,5-10 μηι 1,5%

1.0-5,5 μ m 6,0%

1,0 μηι oder weniger 92,5%

Eine Untersuchung unter dem Elektronenmikroskop hat gezeigt, daß der größte Teil der Partikeln mit einer Korngröße unterhalb 1,0 μηι vorliegt, nämlich eine Korngröße von ungefähr 0,1 μιη besitzt.

(2) Chemische Zusammensetzung:

Glühverlust 3,3%

Unlöslicher Rückstand 2,82%

(Kohlenstoff und Siliziumkarbide) Lösliches

SiO₂ 91,34%

Fc₂O₃ 0,38%

AI₂O₃ 0,61%

CaO 0,33%

MgO 0,31%

Total 99,09%

50 Bemerkung: Die Analyse der chemischen Zusammensetzung wurde gemäß dem Verfahren von Shoiehim Nagai, Handbook of Silicate Industry, Test of vulcanic ashes, diatomaceous earth, eic. durchgeführt.

Falls Asbestfasern bei dem Verfahren der vorliegen-55 den Erfindung mitverwendet werden, ist es erforderlich. Amphibol-Asbest, der kein Aluminium, Eisen oder nur geringe Mengen davon enthält, zu verwenden. Falls Asbestfasern mit einem hohen Gehalt an Aluminium verwendet werden, wird die Reaktion im Autoklav 60 verhindert, und es ist schwierig, die Xonotlit-Kristalle zu bilden.

Bei der Verfahrensdiirchführung der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, Asbestfasern /u verwenden. Es können auch andere verstärkende Materialien eingesetzt werden, falls sie ein gutes Würmewidcrstandsvennönen aufweisen und kein Alu minium ode Eisen oder nur sehr gerinne Mengen davon enthalten.

Beispiel I

Flugasche
Löschkalk
Asbestfastern
Wasser

10 Gewichtsteile 12 Gewichtsteile 0.9 Gewichtsteile 220 Gewichtsteile

Die vorstehenden Komponenten wurden zu einer Aufschlämmung vermischt und bei 98°C während 10 Minuten gerührt. Die resultierende Aufschlämmung wurde während I bis 2 Stunden bei 80"C zwecks Alterung stchengelasscii.

Das resultierende Produkt wurde bei einem Druck von 8 kg/cm² zur Entfernung von Wasser und zur Verformung gepreßt, und das verformte Material wurde i.s in einen Autoklav gegeben, wo es gesättigtem Wasserdampf bei einem Druck von 15 kg/cm² (200⁰C) während 8 Stunden ausgesetzt wurde, um eine Reaktion zu bewirken. Das so erhaltene Werkstück wurde getrocknet und es hatte folgende Eigenschaften:

Spezifische Dichte:

Biegefestigkeit:

Druckfestigkeit:

Lineare Schrumpfung bei 1000°C

(gebrannt während 3 Stunden)

0,15

4.0 kg/cm² 10,0 kg/cm² 0,8% oder weniger

Beispiel 2

Dieselben Komponenten, in demselben Mischlingsverhältnis wie im Beispiel 1 angegeben, wurden vermischt und bei 80"C während b0 Minuten gerührt. Die resultierende Aufschlämmung wurde einem Druck von JO kg/cm² ausgesetzt, um Wasser zu entfernen und Jie Masse zu verformen. Das Werkstück wurde dann, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt.

Das resultierende Werkstück hatte die folgenden Eigenschaften:

Spezifische Dichte:

Biegefestigkeit:

Druckfestigkeit:

Lineare Schrumpfung bei H)OO⁰C

(gebrannt während 3 Stunden)

0,30

10,0 kg/cm² 20,0 kg/cm²

0,8% oder weniger

Beispiel 3

!•"Ingusche
1 .öschkalk
Asbest
Wasser

lOCiewichlsteile 12 Gewiehtsteile .i.J Gewichisteile 220 Gewichtsteile

Die vorstehenden Komponenten wurden vermischt und wie in Beispiel I beschrieben, behandelt, jedoch mil der Ausnahme, dal.l die Aufschlämmung einem Druck von l'iOkg/cm' ausgesetzt wurde. Das resultierende Werkstück hiitlcdie folgenden Eigenschaften:

Spezifische Dichte:

Biegefestigkeit:

Druckfestigkeit:

Lineare Schrumpfung bei K)(Ki¹

(gebrannt während !Stunden)

0,^Γ/>

(0,0 kg/cm·' Γ>(),() kg/cm·' 0,8"/(I oder weniger

Tails ein Werkstück mil einer hohen spezifischen Dichte linier grölicrcni Vnwk hergestellt wird, kann die Biegefestigkeit weitgehend verbessert werden, indem eine l'.röl.kTc Menge an Asbestfaser!) /ugesel/l wird.

Flugasche
Löschkalk
Asbestfasern
Wasser

Beispiel 4

lOGewichtsteile 12 Gewichtsteile 1,9 Gewichtsteile 220 Gewichtsteile

Die vorstehenden Komponenten wurden zu einer Aufschlämmung vermischt und bei 90"C während 30 Minuten gerührt, um Gclicrung zu bewirken. Die gelierte Mischung wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt, und das resultierende Werkstück hatte die folgenden Eigenschaften:

Spezifische Dichte:

Biegefestigkeit:

Druckfestigkeit

Lineare Schrumpfung bei 1000°C:

(gebrannt während 3 Stunden)

0,16

11,0 kg/cm² 23.3 kg/em-

0,8% oder weniger

Beispiel 5

Flugasche
Löschkalk
Asbestfasern
Wasser

lOGewichtsteile 12Gewichtstcile 0,9Gcwiehtstcilc 2b4 Gewichtsteile

Diese Komponenten wurden vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Das resultierende Werkstück hatte die folgenden Eigenschaften:

Spezifische Dichte:

Biegefestigkeit:

Druckfestigkeit:

Lineare Schrumpfung bei 1000"C:

(gebrannt während 3 Stunden)

0,148

7.2 kg/cm² 15,0 kg/cm² 0,8% oder weniger

Beispiel b

Flugasche
Löschkalk
Wasser

lOGcwichtslcile

12 Gewichtsteile

220Gewichlsteile

Die vorstehenden Komponenten wurden vermischt und wie in Beispiel 4 angegeben, behandelt.

Das resultierende Werkstück hatte die folgenden Eigenschaften:

Spezifische Dichte:

Biegefestigkeit:

Druckfestigkeit:

I .ineai'e Schrumpfung bei 1000" C

(gebrannt während i Stunden)

0,18

2,5 kg/cm² M.b kg/cm·¹ 0,8"/(i oder weniger

Die vorteilhaftesten Bedingungen zur I lerstellung de Werkstücke aus Kalksandstein gemäß dem Verfahre¹ der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend auge geben:

Mischungsverhältnis:

Flugasche
I .öschkalk
Asbest

lOCicw. Teile I 2 Gew. Teile 0,2 2,0Gew. Teili

(ielieningsreaktioii:

<■>(> ^l)8"C während 20 bis 10 Minuten.

Alterungsbchandliing:
80"(' oder höher w ährcnd 2 Stunden.

Reaktion in Autoklav:

17 kg/cm² während 7 Stunden.

18 kg/cm² während 5 Stunden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung werden 10 Gewichtsteile der Flugasche, 0,9 bis 3,0 Gewichtsteile Asbestfasern sowie 200 bis 240 Gewichtsteile Wasser zu einer Aufschlämmung vermischt, wobei die Aufschlämmung unter den schon angegebenen Bedingungen gerührt wird, um eine Gelierung zu erhalten und worauf die gelierte Aufschlämmung gealtert und unter den schon genannten Bedingungen gepreßt wird, um das Wasser zu entfernen und das Material zu verformen, worauf das verformte Material gesättigtem Wasserdampf bei der Autoklavenbehandlung unterworfen wird.

In einer spezielleren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird unter Milverwendung von 0,9 bis 2,0 Gewichtsteilen Asbestfasern gearbeitet, wobei die Gelierung durch Rühren bei 90 bis 98"C während 20 bis 30 Minuten, die Alterung bei wenigstens 80"C während 2 Stunden und die Autoklavenbehandlung bei einem Druck von 12 kg/cm² während 7 Stunden oder 18 kg/cm² während 5 Stunden durchgeführt wird.

Aus den Fig. 1 bis 3 geht hervor, daß in den Werkstücken, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, die Xonotlit-Kristal-Ic mehr gewachsen sind, als die Xonotlil-Kristalle, die bei bekannten Verfahren erhalten werden. Ferner geht auch daraus hervor, daß die Kristalle, die bei der Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhalten werden, enger miteinander verfilzt sind.

Aus einem Vergleich der F i g. 6 und 5 geht hervor, daß die Xonotlit-Kiistalle,die bei der Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhalten werden, besser ausgebildet sind als die Xonotlit-Kristallc, die bei der Durchführung der bekannten Verfahren erhalten werden. Ein Werkstück, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, zeigt kein Kalziumkarbonat an, welches jedoch in den Werkstücken, die gemäß den bekannten Verfahren hergestellt worden sind, als anwesend nachgewiesen wurde.

Aus diesen speziellen Untersuchungen geht hervor, daß die Werkstücke, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, eine höhere mechanische Widerstandsfähigkeit und ein besseres Wärmewiderstandsvermögen aufweisen.

Aus den Beispielen 1, 4, 5 und 6 geht hervor, daß gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Werkstücke mit einer spezifischen Dichte zwischen ungefähr 0,15 und 0,18 erhalten werden können, wohingegen solche Werkstücke mit der bekannten Xonolit-Struktur in der Vergangenheit nicht erhalten werden konnten. Die Wärmeisolation der Werkstücke kann durch das Verfahren der Erfindung bis zu 30% verglichen mit den bekannten Xonotlit-Werkstücken heraufgesetzt werden.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß Werkstücke aus Kalksandstein mit niedrigem Gewicht, hohen mechanischem Widerstandsvermögen, guter Wärme widerstandsl'cstigkeit und guten Wärincisolierimgsei genschaften industriell aus Flugasche, welche bis jetz als wertloser Abfall angesehen wurde, hergestell werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Verfahren zur Herstellung von mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Werkstücken aus > Kalksandstein mit einer Xonoilit-Struktur durch Vermischen von Silikatrohmaterial, Kaliumoxid und Wasser, zusätzlich eventuell Asbest, unter Rühren und Erwärmen der resultierenden Mischung, Alterung derselben, Verformung in einer Form und Behandlung des geformten Produktes in einem Autoklav, dadurch gekennzeichnet, daß als Silikatrohmaterial Flugasche, die als Nebenprodukt bei der Herstellung von metallischem Silizium, Siliziumkarbid oder Ferrosiiizium in einem elektrisehen Ofen anfällt, verwendet wird und dal.' die Mischung 10 bis 60 Minuten bei Temperaturen zwischen 80 und 98°C gerührt wird, daß die Alterung während 1 bis 2 Stunden bei wenigstens 70"C durchgeführt wird, worauf die Wasserentfernung und Verformung bei einem Druck von 8 bis 150 kg/cm² und die Autoklavenbehandlung mit einem Druck von 15 bis 34 kg/cm² während 5 bis 8 Stunden und einer Temperatur zwischen 200 und 240°C durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Asche aus 85 bis 95 Gewichtsprozent amorphem Silikat und 5 bis 15 Gewichtsprozent Metalloxid, Kohlenstoff und Siliziumkarbid einer Korngröße zwischen 0,1 und ΙΟμηι ίο besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit einem Zusatz von Asbestfasern verarbeitet wird.
4. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltenen Werkstücke als Kalksandleichtsteine mit einer spezifischen Dichte von 0,15 bis 0,55, einer Wärmewiderstandsfähigkeit bis zu 1000 bis 1050°C, mit bis zu 30% verbesserten Wärmeisolalionseigenschaften sowie einer Schrumpfung bei 1000⁰C von 0.8% oder weniger.