DE2940108C2

DE2940108C2 - Verfahren zum Herstellen von Schaumglasformkörpern aus natürlich vorkommenden, wasserhaltigen Verwitterungsprodukten

Info

Publication number: DE2940108C2
Application number: DE19792940108
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennu Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2940108A1; FR2466440A1; BE885501A; NL8005401A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schaumglasformkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Es sind zahlreiche natürliche Tonvorkommen bekannt, deren Tone aufgrund ihrer Zusammensetzung bei Temperaturen von meist oberhalb 800° C blähfähig sind. Diese Eigenschaft kann noch durch Zusatz von Alkalioxid oder Alkalihydroxid sowie von Treibmitteln gesteigert werden, wie dies bereits 1951 in der Zeitschrift »lournal of the American Ceramic Society«, Band 34. N.r 4. Seiten 121.124 und 125 beschrieben ist.

In der Folgezeit sind mehrfach spezielle Ausführungsveröffentlichungen zu dieser Technik bekannt geworden. Blähtongranulaie haben im allgemeinen Schuttgewichte zwischen 300 und 700kg/m^J. Sie werden fast ausschließlich zum Herstellen von Leichtbeton verwendet. Geringere Schottgewichte konnten »-egen der Notwendigkeit hohe Beionfesiigkeiten zu erzielen, nicht verwendet werden.

Schüllgewichie unter 300 kg/m¹ und Raumgewichte unicr 0,5 g/cm^J sind meist den Schaumgläsern zugeordnet, die im allgemeinen aus sehr fein gemahlenen amorphen" Onindstoffon. wie Olasmehl. Schlackenmehl. Flugasche und Ähnliches unter Zusatz von Treibmitteln bei Temperaturen /wischen 700 und 900C hergestellt werden. Solche Schaumgläser zeichnen sich meist durch (ias· und Wasscrundurchlässigkeit aus.

Min gas· und wasserdurchlässiges Schaumglas wurde in den DIvPS 1154732. 1671266 und 21 51 232 beschrieben. Nach diesen Veröffentlichungen werden glasige, aber auch mineralische Grundstoffe in laser· oder Pulverform in einem Ruhrkessel oder einem Autoklaven durch frisch verdünntes und dadurch teilweise dissoziiertes Wasserglas unter Zusatz von Treibmitteln gelöst. Stets ist bei diesen vorgenannten s bekannten Verfahren das Feststoffverhältnis »Alkalisilikat zu übrigen Feststoffen« auf 1 :0ß begrenzt Die Angaben gemäß DE-PS 19 44 523 und DE-AS 20 10 263 überschreiten diese Grenzen. Bei den dort beschriebenen Schaumglasherstellungsverfahren werden der zu

ίο erhitzenden Mischung zumindest teilweise die Metalloxide in Form von amorphen Pulvern hinzugegeben, welche bei der Erhitzungstemperatur von etwa 800° C mit dem Wasserglas zu einem homogenen Glas reagieren. Sämtliche bisher bekannten Schaumglasherstellungsverfahren erfordern für die Durchführung weitgehend trockene Ausgangsstoffe, so daß die in der Natur in großen Mengen vorkommenden grv^K<infeuchten oder nassen Verwitterungsprodukte, wie Lehme, Tone, Erden, Schlämme und Schlicke nicht verwendet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaumglasherstellungsverfahren anzugeben, welches von natürlich vorkommenden wasserhaltigen Verwitterungsprodukten wie Lehmen, Tonen, Erden, Schlämmen und Schlicken ausgehen kann, ohne diese natürlichen Ausgangsstoffe vorher trocknen zu müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.
Aus der britischen Patentschrift 14 07 515 ist ein

jo Verfahren bekannt, bei welchem zur Herstellung von Schaumglas von bestimmten, natürlich vorkommenden Tonen, nämlich Gonzales-Bentonit-Ton ausgegangen wird, der außer chemisch gebundenem Wasser auch noch etwa 10% adsorbiertes Wasser enthält. Trotz

J5 dieses Wassergehaltes ist das als Ausgangsmaterial verwendete Produkt trocken, was daraus hervorgeht, daß es im luftklassierten Zustand verwendet wird. Das luftklassierte trockene Material wird mit einem sehr aufwendigen Aufschlußgemisch aus Borsäure, Kaliumhydroxid und wasserfreiem Natriumazetat vermischt und die so entstandene Mischung für 2 Stunden in einer Kugelmühle behandelt. Das entstehende feinpulvrige Produkt wird dann vorsichtig mit Wasser besprüht, um es zu granulieren. Die entstandenen Granulate werden alsdann sogleich auf erhöhte Temperatur erhitzt und verbläht. Das vorbekannte Verfahren sieht also keinen separaten NaßaufschluD vor und gehört somit zu einer anderen Verfahrensart als das erfindungsgemäße Verfahren.

v> Wesentlich beim erfindungsgemäOen Verfahren ist also die Möglichkeit, grubenfeuchte oder nasse Ausgangsmaterialien ohne Vortrocknung verwenden zu können. Hinsichtlich des Verfahrensablaufes ist wesentlich, daß die Ausgangsmaterialien mit Wasserglaslösung

v, sowie zusätzlichem freien Alkalihydroxid im Feststoffverhältnis 1:1 bis 6:1 vermischt werden. Unter Berücksichtigung des hohen Wassergehaltes des Ausgangsmaterials wird also extrem wenig Wasserglas zugesetzt. Hierdurch wird erreicht, daß das Verfahren

«ι abgesehen von der Verwendung billiger und reichlich zur Verfügung stehende Ausgangsmaterialien, seht wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Das vorgeschlagene Festsloffverhältnis bietet die Voraussetzung dafür, daß die genannten natürlichen

h> Ausgangsstoffe im NaßaufschliiU bei milder Temperatur verarbeitet werden können. Die im Anspruch erwähnte Riihrbehandlung ist erforderlich, da sich bei Einsetzen der Reaktion die einzelnen Feststoffteilchen mit einer

kolloiden Kieselsäurehaut umgeben, welche fortwährend zerstört werden muß, um die Reaktion fortzuführen. Würde der Feststoffanteil in der Aufschlußmasse über das angegebene Maß erhöht, so würde trotz der Rührbehandlung Umhüllung der Ausgangsfeststoffteilchen eintreten, so daß die Aufschlußreaktion alsbald zum Stillstand kommen würde.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß Hauptanspruch beschrieben. Patentanspruch 2 läßt dabei die geringen Mengen Alkalisilikat und Alkalihydroxid erkennen, die der Gesamtfeststoffmasse zugesetzt werden. Patentanspruch 3 macht Angaben über die Zusammensetzung vorzugsweise verwendeter Wasserglaslösungen.

Gemäß Patentanspruch 4 soll das Verfahren durchgeführt werden, indem der Masse sauerstoffabgebende Treibmittel, wie z. B. Rotschlamm, in Mengen bis zu 20 Gew.-% zugesetzt werden.

Als Wasserglas werden beim Aufschluß solche Sorten bevorzugt, die eines hohen Feststoffgehalt aufweisen, um beim Trocknen möglichst wenig Wasser abdampfen zu müssen. Als Aufschlußzeit genügt meist ein Rühren der heißen Lösung über eine Zeit von 30 bis 60 Minuten, bis eine sämige dickflüssige Konsistenz erreicht ist.

Die Trocknung kann mittels aller bekannten Trocknungstechniken durchgeführt werdet·- Als vorteilhaft hat sich die Bandtrocknung erwiesen.

Das bei ca. 200⁰C getrocknete, noch gebundenes Wasser enthaltende Reaktionsprodukt ist möglichst auf Zementfeinheit zu mahlen. Je kleiner die erreichte Korngröße, um so besser gelingt das Granulieren mitteis der bekannten Techniken z. B. auf dem Granulierteller. Als Granulierfüssigkeit dient in der Regel Wasser, dem auch Bindemittel, w^:". beispielsweise Leime, zugesetzt sein können.

Um die Kleberfreudigkeit beim Verschäumen der Granulate zu vermindern, können den feuchten Granulaten noch vor der Trocknung Trennmittel zugesetzt werden, welche gut haften, wie z. B. Zement, Gips ο. ähnl. Es empfiehlt sich, vor dem Verschäumen die Granulate bei ca. 200°C zu trocknen. Dadurch wird das Grüngranulat lager- und transportfähig, so daß es auch in abseits vom Herstellungen aufgestellten Verschäumungsanlagen verschäumt werden kann.

Abhängig von den rezepturbedingten unterschiedlichen Schmelz- und Verschäumungstemperaturen muß die Wahl des Verschäumungsofens getroffen werden, wobei zur Herstellung von Granulat dem Zirkulationsströmungsofen oder dem Drehofen der Vorzug eingeräumt wird. Für die Herstellung von Platten in Formen sind Durchlauföfen geeignet, an die eine richtig dimensionierte Kühlstrecke angeschlossen sein muß. Die Formen können mit Grüngranulat oder mit dem nach dem Aufschluß vorhandenen Mahlprodukt gefüllt werden. Auch für die Schaumglasgranulatherstellung empfiehlt es sich, der Verschäumungsstalion ein Kühldrehrohr nachzuschalten, um Kühlrisse im Schaumglasgranulat zu vermeiden. Die gekühlten Granulate können in vorteilhafter Weise aufgrund ihrer Leichtigkeit mittels Sang= oder Druckluft über einen Zyklonabscheider in Vorratssilos befördert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Beispiele erläutert.

Beispiel 1

60 kg im Rhein-Mündungsgebiet gebaggerter, sehr kohlenstoffreicher nasser Schlamm wurde in einem dampfbeheizten Rührbehälter bei 70⁰C zusammen mit 20 kg Natronwasserglas von 40 bis 42Be, 2,5 kg Ätznatron und 14 kg Rotschlamm 35 Minuten lang zur Reaktion gebracht bis eine sämige Konsistenz erreicht war. Nach Trocknung der Masse bei 180⁰C und

in anschließender Feinmahlung wurde das Mahlprodukt mittels Wasser auf einem Granulierteller granuliert Die feuchten Granulate wurden während der Trocknung in einer Trockentrommel mit einer sehr dünnen Zementschicht umhüllt und dann bei 1100⁰C in einem Zirkulations-Strömungs-Ofen zu einem Schaumglasgranulat mit einem Schüttgewicht von 180 kg/m³ verschäumt

Beispiel 2

75 kg grubenfeuchter Ton wurde in einem Rührbehälter zu Ί 00 kg Natronwassergias von 40 bis 42 Be, 5 kg Ätznatron, 3 kg Melasse und 2 kg in Wasser gelöstem Glaubersalz gegeben und unter Rühren auf 80⁰C erwärmt, bis die Gesamtmasse stark angesteift war.

Nach Trocknung auf einem Trockenband bei 200' C wurde das anfallende Produkt, welches noch 12 Gew.-% gebundenes Wasser enthielt, in einer Mühle auf eine Kornfeinheit von bis zu 200 μιπ gemahlen. Aus dem Pulver wurden in einem Vorgranulator unter Wasserzu-

jo gäbe unrunde Rohgranulate hergestellt, die auf einem Granulierteller nachgerundet und am Tellerrand mit Zement bestäubt wurden. Nach dem Trocknen der Granulate bei ca. 200⁰C wurden diese bei 950° C in einem ausgemauerten Drehrohrofen verschäumt und in

r, einem nachgeschalteten Kühlrohr in ca. 30 Minuten auf Raumtemperatur gekühlt Die Granulate von bis zu 6 mm Durchmesser hatten ein Schüttgewicht von 200kg/m^J, eine Saugfähigkeit von 12Vol.-% und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wa-jier.

Beispiel 3

75 kg Lehm aus Mesopotamien mit l2Gew.-% Wasser wurden zusammen mit 50 kg Wasserglas mit 38% Feststoffgehalt und einem Na₂O : SiO₂-Verhältnis von I : 33 sowie mit 8 kg 50%iger NaOH-Lösung eine Stunde lang in einem Rührbehälter unter Zugabe von 3 kg Schweröl und 2 kg Na₂So₄ bei 60°C gerührt, bis die Reaktion eingetreten und eine dickflüssige Masse entstanden war. Nach der Trocknung auf einem Walzentrockner bei 180⁰C wurde das anfallende Produkt auf Zementfeinheit gemahlen. Mit einer Schlichte aus Kalk wurden Blechformen aus 2 mm starkem hitzebeständigem Blech mit den Maßen 50 χ 50 χ 5 cm innen bestrichen und mit dem Mahlprodukt 13 cm hoch gefüllt. Die verschlossenen Blechformen wurden in einem Ofen, der auf 1000°C hochgeheizt war, 12 Minuten erhitzt und dann in einem Kühlofen ab 600⁰C langsam abgekühlt. Nach Erreichen der Raumtemperatur wurde die entstandene Schaumsn glasplatte entnommen, welche die Abmessungen 50 χ 50 χ 5 cm und ein Raumgewicht von 0,3 g/cm¹ hatte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schaumglas-Fonnkörpern aus natürlich vorkommenden wasserhaltigen Verwitterungsprodukten unter Zusatz von glasbildenden Stoffen und Treibmitteln und anschließendem Erhitzen auf erhöhte Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmateriai gnibenfeuchter oder nasser Lehm, Ton, Erde, Schlamm oder Schlick verwendet wird und dieses mit vorzugsweise unverdünnter handelsüblicher Wasserglaslösung (40—42° Be) sowie zusätzlichem freien Alkalihydroxid im Feststoff-Verhältnis 1:1 bis 6 :1 sowie mit Treibmitteln vermischt und unter Rühren bei Temperaturen zwischen 40 und 100° C zur Reaktion gebracht wird, worauf die entstandene dickflüssige Schlempe in an sich bekannter Weise zu Schaumglas-Formkörpern weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse Alkalisilikat in Mengen von 5—45 Gew.-% und Na₂O (in Form von Alkalihydroxid) in Mengen 0,5— 10Gew.-% der Gesamtfeststoffmasse zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglaslösungen mit hohem Feststoffgehalt und einem Na₂O : SiO₂-Verhältnis von '. : 2 bis 1 :4 verwendet werden.

4. Verfahren nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse sauerstoffabgebende Treibmittel, z. B. Rotschlamm, in Mengen bis zu 20 Gew.-% zugesetzt