DK163494B - Mineralfibre - Google Patents

Description

i

DK 163494 B

Den foreliggende opfindelse angår mineral fibre, som er bestandige ved høje temperaturer, og navnlig højtemperaturbestandige mineral -fibre til brug ved termisk isolering f.eks. i energi intensive ovne.

5 Der kendes ildfaste keramiske fibre, der i det væsentlige består af en hovedmængde Si Og og AlgOg og eventuelt en mindre mængde af en yderligere bestanddel, og som har en anvendelsesgrænsetemperatur (AGT) på ca. 1500°C eller derover, jvf. US patentskrifterne nr. 4.240.833, nr. 2.674.539 og nr. 2.710.261, DE fremlæggelsesskrif-10 terne nr. 1.075.295 og nr. 1.596.842 samt NO fremlæggelsesskrift nr. 145.467. Sådanne fibre fremstilles ud fra en smelte af en blanding af SiOg og AlgOg, og da denne blanding først smelter ved en temperatur på 1600-1900°C, kræves der til dannelse af smelten en elektrisk ovn, hvorved omkostningerne ved fremstilling af de nævnte 15 fibre bliver relativt store.

En anden type fibre er mi neral fibre, som består af en blanding af følgende oxider: SiOg, AlgOg, FeO eller Fe203, CaO, MgO og RgO, hvor R betegner Na og K. Et eksempel på sådanne mineral fibre er stenulds-20 fibre, der typisk har en AGT på op til 750°C, og som kan fremstilles forholdsvis billigt i koksfyrede skaktovne.

Der er behov for at tilvejebringe billige mineralfibre med en noget højere AGT end normale stenuldsfibre nemlig med en AGT på op til 25 850°C.

DK patentans. nr. 5453/87 beskriver uorganiske fibre, der har en AGT på op til 815°C, og som har følgende sammensætning: 30 SiOg: 55-64 vægtprocent A1203: 0-10 -

CaO: 29-44 -

MgO: 0,1-30 - 35 Også SE patentansøgning nr. 8406571-3 beskriver uorganiske fibre med en højere AGT end normale stenuldsfibre nemlig med en AGT på op til 800°C. Disse kendte fibre fremstilles ud fra et kloritholdigt råmateriale, som indeholder klorit i en mængde på over 35%, fortrinsvis 40-45%, og har et indhold af jernoxid på mellem 5 og 20%, 2

DK 163494B

fortrinsvis mellem 10 og 15%. De kendte fibre, der eksempelvis har følgende sammensætning:

Si02: 40,9% 5 A1203: 14,7%

FeO: 5,3%

Fe203: 8,3%

CaO: 10,2%

MgO: 6,8% 10 K20+Na20: 3,3%

MnO: 0,2%

Ti02: 3,0% lider af den ulempe, at fibrene har en meget mørk farve, hvilket 15 skyldes det forholdsvis store indhold af jernoxider.

Formålet med den foreliggende opfindelsen er at tilvejebringe mi neral fibre, som har en AGT, som er væsentlig højere end AGT for traditionelle stenuldsfibre, som kan fremstilles ‘ i traditionelle 20 anlæg til fremstilling af stenuldsfibre, og som ikke er behæftet med den ovenfor nævnte ulempe.

Dette formål opnås med mineral fibrene ifølge opfindelsen, hvilke fibre er ejendommelige ved, at de har følgende sammensætning: 25

Si02: 34-42 vægtprocent A1203: 31-38 -

Ti02: 0-1

FeO: 2,5-7,5 - 30 CaO: 17-21 -

MgO: 0,5-4,3 -

Na20: 0,3-1,5 - K20: 0,1-2,3 - 35 Denne sammensætning er karakteriseret ved et højt indhold af Si02 og Al203, som 9iver en Øget temperaturbestandighed. FeO-indholdet sikrer en tilstrækkelig mængde krystalkimdannere, hvilket er væsentligt for fibrenes opførsel ved temperaturer over krystallisations-temperaturen. FeO og CaO sænker viskositeten, således at denne

DK 163494 B

3 bliver passende. ‘MgO-indholdet holdes lavt, da CaO-indholdet er højt; derved undgår man et smeltetemperaturminimum, der opstår, når MgO- og CaO-indholdet er i samme størrelsesorden.

5 De med mi neral fibrene ifølge opfindelsen opnåede forbedrede højtemperaturegenskaber fremgår af tegningen, som viser sammensynkningen af måtter af mi neral fibre ifølge opfindelsen (kurve A), traditionelle stenuldsfibre (kurve B) og glasfibre (kurve C) som en funktion af temperaturen.

10

Som det fremgår af tegningen, kan fiberproduktet ifølge opfindelsen ikke alene tåle en temperatur, som er ca. 100°C højere end et tilsvarende produkt af stenuldsfibre, men sammensynkningen er også væsentlig mindre (ca. 30% i forhold til ca. 45%) ved temperaturer 15 over anvendelsesgrænsetemperaturen. Det bemærkes, at det omtalte fiberprodukt ifølge opfindelsen havde følgende sammensætning:

SiOg: 36,8 vægtprocent A1203: 33,9 - 20 Ti02: 0,88 -

FeO: 4,4 -

CaO: 19,5 -

MgO: 2,6 -

Na20: 0,5 - 25 K20: 1,7 -

En særlig foretrukket sammensætning for mi neral fibrene ifølge opfindelsen er: 30 Si02: 36-40 vægtprocent A1203: 33-35 -

Ti02: 0,6-0,9 -

FeO: 3,5-6,5 -

CaO: 18-20 - 35 MgO: 1,8-2,7 -

Na20: 0,4-0,6 - K20: 1,5-2,1 -

Mi neral fibrene ifølge opfindelsen kan fremstilles i en koksfyret

DK 163494 B

4 kupol ovn under anvendelse af en charge bestående af f.eks. 25 vægtprocent kalk og 75 vægtprocent briketter. Briketterne fremstilles fortrinsvis af kaolin som matrix (60 vægtprocent) tilsat bauxit (20 vægtprocent) for at hæve aluminiumindholdet og jernsilikat (20 5 vægtprocent) for at hæve jernindholdet.

Kaolinbriketterne smelter ved forholdsvis lave temperaturer. Først smelter jernsil ikaten, dernæst kaolinen og sluttelig opløser denne smelte bauxiten. Den endelige smelte dannes ved yderligere opløsning 10 af kalken i chargen, hvorved der fås en passende viskositet for udløb fra kupol ovnen og den efterfølgende spindeproces.

Ved smeltning af briketterne i en koksfyret kupolovn anvendes fortrinsvis ca. 13,7 vægtprocent koks (i forhold til vægten af 15 briketter og kalk), og der tilføres luft gennem ovnens tvier med en hastighed på 80-96 m /min til opnåelse af en smeltetemperatur på 1565-1605°C. Smelten, som udtages gennem ovnens smelteudløb, kan tilføres et traditionelt spindeapparat for stenuldsfibre, og heri omdannes til en fiberbane.

20

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til følgende eksempel.

Eksempel 25

Der fremstilledes en række fiberprøver ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåde. Der opnåedes herved fiberprøver med følgende sammensætning.

30 35

DK 163494 B

5

Prøve nr. 1234

SiOg, vægt% 39,8 38,8 36,8 36,8 5 A1203, - 34,4 33,9 33,9 34,9

Ti02, - 0,65 0,67 0,88 0,85

FeO, - 2,5 3,3 4,4 4,2

CaO, - 18,7 19,5 19,5 19,3

MgO, - 2,05 1,9 2,6 2,0 10 Na20, - 0,48 0,45 0,50 0,48 K20, - 2,0 1,9 1,7 1,7

MnO, - 0,05 0,05 0,07 0,06

De fremstillede fiberprøver blev underkastet en varmestabilitets-15 prøve (AGI Q132, jvf. DIN 52271 A81) med en opvarmningshastighed på _ Λ 5°K/min og med en belastning på 1,0 kN/m .

Herved bestemtes følgende grænseanvendelsestemperaturer (AGT):

20 Prøve nr. AGT

1 >850°C (ved rumvægt 206 kg/m3) 2 818°C (- - 91 kg/m3) 3 815°C (- - 120 kg/m3) 4 821°C (- - 111 kg/m3) 25 30 35

Claims (5)

1. 6 DK 163494 B
2. 1. Højtemperaturbestandige mineral fibre, kendetegnet ved, at de har følgende sammensætning 5 Si02: 34-42 vægtprocent A1203: 31-38 - TiO,,: 0-1 FeO: 2,5-7,5 -
3. 10 CaO: 17-21 - MgO: 0,5-4,3 - Na20: 0,3-1,5 - K20: 0,1-2,3 - 15 2. Højtemperaturbestandige mi neral fibre ifølge krav 1, kende tegnet ved, at de har følgende sammensætning: Si02: 36-40 vægtprocent A1203: 33-35 -
4. 20 Ti02: 0,6-0,9 - FeO: 3,5-6,5 - CaO: 18-20 - MgO: 1,8-2,7 - Na20: 0,4-0,6 -
5. 25 K20: 1,5-2,1 - 30 35