DE3315357A1 - Verfahren zur herstellung von leichten isolier- und bauelementen aus amorpher kieselsaeure, welche bei der ferrorsiliciumerzeugung anfaellt - Google Patents
Verfahren zur herstellung von leichten isolier- und bauelementen aus amorpher kieselsaeure, welche bei der ferrorsiliciumerzeugung anfaelltInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur
- Herstellung von leichten Isolier- und Bauelementen aus amorpher Kieselsäure, welche als Nebenprodukt bei der Ferrosiliciumerzeugung in der Form eines äusserst feinen Pulvers anfällt.
- Die Durchsicht der einschlägigen Literatur hat ergeben, Ciis es eine zweckdienliche industrielle Verwertung, von amorphe SiO2, welches bei der Ferrosiliciumerzeugung anfällt, praktisch noch nicht gibt. Zum Teil wird das amorphe SiO2 im Gemisch mit anderen Rohstoffen zur Herstelluny von Sinterplatten des Perlit-Isolationstyps verwendet Die Pressrohplatten werden mit Zusätzen bei Temperaturen von 400° bis 800°C gesintert.
- Die Autoren führen als Charakteristika der Endbrodukte vol.
- Massen im Bereich von 300 bis 580 kg/m3 und Druckfestigkeiten der Grössenordnung von 1 bis 3 M@a an.
- Die im Folgenden aufgezählten japanischen Fatente betreffen die Herstellung von Sinterplatten durch teilweisen Einsatz von amorphem SiO2, welches bei der Ferrosiliciumerzeugung anfällt: 77/132 026 78/52 299 79/97 189 79/53 131 80/104 965 81/54 221 81/78 467 81/88 864 81/109 862 81/109 863 US-PS 4 118 450 beschreibt das Sintern von amorpher Abfallasche der Ferrosiliciumerzeugung unter Zugabe eines Flussmittels (Glas).
- Nach dem sintern der Mischung bei 6000C (ohne Zeitangabe) weisen die Erzeugnisse eine sehr hohe Druck- und Biegefestigkeit, nämlich 19,6 bzw. 6,9 MPa, auf.
- DE-OS 2 634 674 empfiehlt die Verwendung von Abfallasche, welche bei der Ferrosiliciumerzeugung anfällt und einen hohen SiO2- Gehalt aufweist, für verschiedene Zwecke, wobei als Bindemittel für das Endprodukt Zement oder Polymerharze vorgeschlagen werden Die Angaben über die Autoklavierung von amorphem SiO2 (Beiproduk bei der Ferrosiliciumerzeugung) sind sehr spärlich. JP-PS 79/08 621 und ein japanischer Artikel (Chem. Abstr. 89 (1978), 202840X) erwähnen die Verwendung von amorphem tiO2 als Rohstoff bei der Produktion von Calciumsilikat.Hydrat Xonotlit. Die Patentschrift führt eine Vorsynthese bei 1,2 MPa unter gesättigt Wasserdampf und eine Hauptsynthese bei 190°C im Lauf von 8 Stunden an. Die Ausgangsstoffe sind amorphes SiO2 und Ca(OH)2 in einem Molverhältnis von 1,0. Das eriialtene Produkt wird mit Glasfasern und Zement vermischt und f Stunden bei 850°C calciniert. Das Endprodukt weist eine geringe vol. Nasse von 56 kg/m3 auf. Der genannte japanische Artikel erwähnt lediglich den Einsatz von amorphem SiO und Ca(OH)2 und die Synthese von Xonotlit und weiter von Wollastonit. Durch die Wärmebehandlung des Produktes bei 900° bis 13000C erzielte der Autor verschieder Modifikationen des (α- und #-) Wollastonits.
- Aus dem Obigen ist es ersichtlich, dass die bisher eingesetzten Verfahren zur Verarbeitung und Verwendung von als Beiprodukt anfallender amorpher Kieselsäure energieaufwendig sind, da die meisten auf einer Teilsinterung der Produkte bei einer Temperat von 4000 bis 850°C basieren. Die oben erwähnte japanische Paten schrift sieht eine Vorsynthese des Bindematerials bei 1,9 MP, des gesättigten Wasserdampfes und eine Hauptsynthese bei 190°C im Laufe von 8 Stunden sowie ein zusätzliches Calcinieren des Produktes im Laufe von 5 Stunden bei 850°C vor, um eine vol.
- hasse von 56 kg zu erreichen.
- Im Folgenden wird eine Ubersicht über die neuesten Verfahren zu Herstellung von Isolierungsmaterialien mittels Autoklavieren bz mittels Verfahren, welche das Autoklavieren als eine der Herstellungsphasen verwenden unli gleichzeitig aus der bei der Ferrosiliciumerzeugung anfallenden amorphen Kieselsäure ausgehe gegeben.
- Gemäss der JP-PS 72/42 397 schliesst das Erzeugungsverfahren zuerst eine Vorwärmung der Mischung, bestehend aus SiO2-Pulver, Kalk, Asbest und Wasser,bei 90° bis 1009C und eine 6-stündiges Autoklavieren bei 2100C ein. Das autoklavierte produkt wird erneut miot etwa 20 Mass.% von SiO.-Pulver versetzt und noch 4 Stunden bei 179°C autoklaviert. Der Pressling, welcher aus Calciumsilikaten besteht, weist getrocknet eine vol Masse von 0,2 g/cm3 und eine Biegefestigkeit von 4 ,c /cii'- (0,44 MPa) auf.
- In der JP-PS 72/51 444 wird ein Verfahren beschrieben, gemäss welchem ein Gemisch, bestehend aus amorpher Kieselsäure, CaO und 5 bis 20 Mass.% Asbest, in Wasser dispergiert und bis zu 80 0C erwärmt wird. Die gelierte Masse wird verpreßt und dehydratisiert und anschliessend bei einem Druck von 15 kg/cm2 (1,47 MPa) erwarmt. Dann wird das Produkt 20 Stunden bei 1300C getrocknet. Die Produkte weisen eine vol. Nasse von 0,16 bis 0,22 g/cm3, eine Biegefestigkeit von 7 bis 8 kg/cm2 (0,69 bis 0,79 MPa) und eine Wärmebeständigkeit bis zu einer Temperatur von 1000 0C ;iiif.
- Zum Teil wird die amorphe Kieselsäure aus der Ferrosiliciumerzeugung auch im Verfahren der CS-PS 195 114 verwendet. @in Gemisch aus gelöschtem Kalk und Wasser wird mit Diatomeenerde und amorphem SiO2 (in einem Verhältnis von 9:'i) und Asbest vermischt. Die erhaltene Suspension wird 4 Stunden bei 97°C erwärmt und teilweise getrocknet. Der feuchte K@chen wird bei einem Druck von 4,5 MPa geformt und 6 Stunden bei 0,8 MPa autoklaviert. Nach dem Trocknen weist der Kuchen eine vol. Masse von 580 kg/m3, eine Biegefestigkeit von 5,98 MPa bzw. 3,9 MPa nach dem Erwärmen auf 650°C auf. Die Schwindung beträgt 1,1 %.
- Alle drei obigen Verfahren sind zeitaufwendig, da sie eine Vorhydratation und entweder eine zweifache Auto@lavierung (im ersten Fall) oder eine langdauernde Autoklavierung (@ Stunden im zweiten Fall) vorsehen.
- Gemäss der DE-OS 2 832 125 werden Cal@iumsilikate vorsynthetisiert und zum Gemisch der Ausgangsstoffe gegeben. Es wird eine teilweise Autoklavierung ausgeführt.
- Auch eine Recherche über Schutzrechte in Jugoslawien, die sich auf den Einsatz von SiO2-Pulver aus der Ferrosiliciumerzeugung beziehen würden, verlief negativ. keine der durchgesehenen Patentschriften aus den Gruppen C 01 B 33/12 sowie C 04 B (insgesamt über 400 Titel) stellt nach der Meinung der Autoren eine geeignete Lösung dar.
- Es wurde nun gefunden, dass man Kieselsäure, welche als Beiprodukt in der Ferrosiliciumerzeugung anfällt, als Siliciumkomponente bei der Synthese des Bindemittels für leichte Isolier- und Bauelemente auf der Basis von hydratisierten Calciumsilikaten nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter energiegünstigen Bedingungen (bei einer Temperatur von höchsten 200°C), welche auch in der Industrie leicht ausführbar sind, einsetzen kann.
- Darum wird ein Verfahren zur Herstellung von leichten Isolierun und Bauelementen aus amorphe Kieselsäure, welche bei der Ferrc siliciumerzeugung anfällt, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist dass man amorphe Kieselsäure mit einem SiO2 Gehalt von 82 bis 95 Mass.% und einer spezifischen Oberfläche von 20 bis 30 m /g, welche bei der Ferrosiliciumerzeugung anfält, mit Calciumhydroxid in einem Verhältnis von CaO/SiO2 von . 8 bis 1,0 trocken homogenisiert, eine 10- bis 20-fache Massenmenge an Wasser einrührt und bei konstantem Volumen 2 bis 4 Stunden unter Rühren auf 180° bis 200°C erwärmt, wonac@ man der Suspension 3 bis 5 Mass.% an Armierungsfasern zumischt, die Masse verformt und die Formlinge 5 bis 10 Stunden bei einer Temperatur von 500 bis 1050C trocknet.
- Als Armierungsfasern werden vorzugsweise Glasfasern eingesetzt.
- es sinn jedoch auch ;dere anorganische Fasern, die bis zur Temperatur von 800°C beständig sind, z.B. keramische Fasern, geeignet.
- Die getrockneten und verformten Endprodukte weisen eine vol.
- Masse von 140 bis 500 kg/m3, vorzugsweise unter 200 kg/m@, eine Wärmebheständigkeit bis zu 800°C und ein hohes Isolierungs vermögen auf, da die Wärmeleit fänigkeit etwq 0,05 W/mK beträgt. Die Erfindung wird durch das folgende Ausführungsbeispiel, welches jedoch deren Umfang keineswegs einschrlnken soll, naher erlautert.
- Ausführungsbeispiel Ausgangsstoffe: SiO2 aus der Ferrosiliciumerzeugung mit einem SiO2-Gehalt von 92 %, spez. Oberfläche 29 m2/g; Calciumhydroxid, Ca(OH)2, techn.; Glasfasern (auch aus nicht alkalibeständigem Glas) Leitungswasser.
- Ausführung der Synthese des Bindemittels: Calciumhydroxid Ca(OH)2 und amorphe Kieselsäure werden in trockenem Zustand in einem Verhältnis von CaO/SiO2 1,0 homogenisiert und die Mischung wird in ein Druckgefäss in einer wässerigen Suspension mit einem Verhältnis von Feststoff:Wasser = 1:15 dosiert. Das Gefäss wird verschlossen und unter Rühren auf eine Temperatur von 1800 bis 2000C erwärmt. Bei dieser Temperatur verläuft die Reaktion 2 bis 4 Stunden. Die verhältnismässig dünnflüssige Suspension ist zum kontinuierlichen Leeren des Autoklavs nötig, sonst findet die Reaktion auch bei einem niedrigeren Verhältnis des Yeststoffes und des Wassers statt.
- Nach 2- bis 4-stündiger Reaktion wird der Autoklav entleert, die Suspension mit 3 bis 5 Mass.% Glasfasern versetzt. und in poröse Formen eingegossen, verpresst und die Fepressten Formlinge werden bei 500 bis 10500 getrocknet.
- In Abhängigkeit vom Pressdruck weisen die trockenen Presslinge eine vol. Masse von 140 bis 500 kg/m3 auf; im vorliegenden Beispiel wurden die Presslinge bis zc einer vol. Masse von 140 kg/m3 gepresst.
- Die gemäss dem offenbarten Verfahren erhaltenen Formlinge weisen eine Wärmeleitfähigkeit von 0,056 4ÄnK und eine Wärmebeständigkeit bis zu einer Temperatur von 800°C auf.
Claims (2)
- Vcrfahren zur Herstellung von leichten Isolier-und Bauelementen aus amorpher Kieselsäure, welche bei der Ferrosiliciumerzeugung anfällt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von leichten Isolier- und Bauelementen aus amorpher Kieselsäure, welche bei der Ferro siliciumerzeugung anfält, dadurch gekennzeichnet, dass man amorphe Kieselsäure mit einem SiO2-Gehalt von 82 bis 95 Mass.% und einer spezifischen Oberfläche von 20 bis 30 m2/g, welche bei der Ferrosiliciumerzeugung anfällt,mit Calciumhydroxid in einem Verhältnis von CaO/SiO2 von 0,8 bis 1,0 trocken homogenisiert,eine 10- bis 20-fache Massenmenge an Wasser einrührt und bei konstantem Volumen 2 bis 4 Stunden unter Rühren auf 180° bis 200°C erwärmt, wonach man der Suspension 3 bis @ Mass.% an Armierungsfasern zumischt, die Masse verformt und die Formlinge 5 bis 10 Stunden bei einer Temperatur von @0°bis 105°C trocknet.
- 2. Verfahrch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Armierungsfasern Giasfasern verwendet werden.
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| AU578741B2 (en) * | 1984-10-12 | 1988-11-03 | Sondages Injections Forages "Sif" Enterprise Bachy | Curable granular grout based on mineral products, and process for consolidating and/or waterproofing fine granular soils and finely fissured soils by the use of this grout |
| FR2575744A1 (fr) * | 1985-01-10 | 1986-07-11 | Inst Nat Sciences Appliq Lyon | Materiau composite pour la construction a base de pouzzolanes de synthese, et procede de fabrication |
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Also Published As
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