NO133545B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av skumkeramikk eller formlegemer derav fra en vannholdig blanding inneholdende bestanddeler som ved oppvarming til en temperatur mellom 700 og 1100°C danner en vis-køs, sintret, porøs masse.

Slike fremgangsmåter er kjent i teknikkens stand.

Det er således allerede i lang tid kjent å fremstille porøse produkter ved oppvarming av en vannholdig blanding inneholdende

vannglass og mineralkorn av forskjellige typer. Ifølge svensk patent nr. 216.078 består utgangsmaterialet for fremstilling av skumkeramikk av en vannholdig blanding som oppnås ved opp-slutning av fiberformig materiale i alkalisilikat i et forhold på 0,02:0,7:1 dvs. en kraftig vannholdig suspensjon som gjør det ^nødvendig å innføre en lengre eller omstendig tørking og knusing av blandingen innen den kan underkastes .varmebehand-ling for overføring til skumkeramikk. Ifølge svensk patent nr. 324.640 og et tillegg til dette utgjøres utgangsmaterialet av en vannglassoppløsning inneholdende et eller flere metall-oksyder som kan danne resistent gass, hvilken blanding oppvarmes til sintring i et trinn uten mellomliggende finknusing. Også ved denne fremgangsmåte arbeider man med så store mengder vann at fostyrrelser inntrer ved vannavgangen i samband med oppvarmingen til sintring. Det er således funnet at det ved brenning av legemer med dimensjoner på 30 cm x 30 cm x 70 cm på tross av forsiktig heving av temperaturen opptrer det til-dels store temperaturforskjeller i legemet, delvis at vann-dampen fra legemets indre samles og danner ikke godtagbare hulrom som senere virker som sprekkjerner ved avkjølingen.

Det er nå funnet at de ovenfor angitte mangler kan elimineres eller i alle fall vesentlig reduseres hvis den vannholdige utgangsblanding ifølge oppfinnelsen tilsettes hydraulisk eller latent hydraulisk bindemiddel og hvis den oppnådde blanding etter stivning knuses til mindre partikler som eventuelt siktes, hvoretter partiklene underkastes oppvarming. Med et hydraulisk bindemiddel er ment et bindemiddel som herder med vann uten luftens medvirkning. Med et latent hydraulisk bindemiddel som i seg selv herder meget langsomt med vann, men som ved nærvær av en akselerator reagerer som det hydrauliske -bindemiddel. Herigjennom blir det mulig å gå ut fra en vannholdig blanding og således ved vannavgangen å unngå den for-styrrende innvirkning av denne komponent ved poredannelsen.

Ved knusingen ifølge oppfinnelsen oppnår man et materiale hvor-fra vannavgangen kan skje vesentlig hurtigere og helt uten for-styrrelser. Ifølge oppfinnelsen kan utgangsblandingen som inneholder hydraulisk bindemiddel i form av et godt blandet produkt, f.eks. et slam, overføres til et sprøtt legeme som er lett å knuse og som, deretter kan oppvarmes til sintringstempera-tur under gjennomgang delvis gjennom et temperaturområde, i hvilket vannavgang og primær poredannelse kan skje og delvis gjennom et temperaturområde i hvilket det inntrer en sekundær poredannelse, ved hvilken de først dannede porer helt eller delvis destrueres og det dannes nye og finere porer, hvilke betinger den ferdige skumkeramikks struktur.

En forklaring til det gode resultat som oppnås ifølge oppfinnelsen er at med bindemiddel bundede knuste korn av utgangsblandingen bedre kan bli tilgjengelige for varme. Spesielt under den andre fasen av oppvarmingen når skumkeramikkens finporøse struktur oppstår (sekundær poredannelse) er det air stor betydning at varme tilføres materialet på en slik måte at altfor kraftige temperaturforskjeller unngås. Ved å tilsette hydraulisk bindemiddel til utgangsblandingen oppnås også en annen verdifull virkning idet at det hydrauliske bindemiddel forbinder seg med en del av blandingsvannet slik

at det dannes gel som først avgir sitt vann ved en høyere temperatur, ved hvilken den oppstående vanndamp kan omsettes med reaktive bestanddeler for å fremme den sekundære poredannelse .

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennom-føres teknisk på følgende måter: Råmaterialet blandes ved maling, det knas eller blandes på en annen hensiktsmessig måte til en meget homogen masse eller suspensjon. Denne bringes deretter til stivning under innvirkning av den eller de hydrauliske bestanddeler, f.eks. massovnslagg. Hvis blandingen, slik det vanligvis er tilfelle, inneholder fritt alkali, som kan stamme fra vannglass eller tilsettes utenfra, og det hydrauliske bindemiddel utgjøres av portlandsement eller aluminat-sement, vil alkaliet gjøre tjeneste som akselerator for sementen. Hvis granulert massovnslagg anvendes som hydraulisk bindemiddel, vil alkaliet virke som akselerator for slagget. Bindingstiden kan økes ved økning av vanninnholdet eller ventuelt organiske tilsetninger eller reduseres ved oppvarming eller reduksjon av vanninnholdet. I og med at bindingsreaksjonene kommer igang, akselereres bindingsprosessen da reaksjonen er eksoterm.

Etter bindingen oppnås en relativt hård masse som deretter knuses til en hensiktsmessig kornstørrelse, f.eks. 1-20 mm, ved hjelp av en valseknuser eller lignende, hvoretter det oppnådde knusningsmateriale eventuelt siktes. Bortsiktet materiale kan eventuelt tilbakeføres til råmaterialblandingen.

Det kornformige materiale kan deretter underkastes en hurtig oppvarming til 500-700°C hvorved vannavgang skjer under oppskumming gjennom nærvær av alkali i vannglasset henholdsvis alkalihydroksydet. Spesielt hvis materialet inneholder karbon eller karbonforbindelser som middel for å frembringe den endelige porestruktur er det av betydning å sørge for at det beskyttes mot oksidasjon slik at karbonet eller karbonforbindelsene ikke oksyderes og fjernes i gassform Innen det er dannet et tett materialsjikt rundt hver materialkule. Det oppnådde materiale består nå stort sett av ikke sammen-hengende mer eller mindre sfæriske kuler med en diameter på mellom ca. 4 og ca. 40 mm.

Under den ovenfor beskrevne oppvarming skjer det en primær poredannelse i materialet. Det gjennom denne poredannelse ekspanderte materiale overføres deretter uten knusing enten direkte eller etter avkjøling og eventuell sikting enten til et kontinuerlig bånd eller i former for en sluttbrenning ved 800-1000°C. Også under denne andre oppvarming bør materialet beskyttes mot oksydasjon. Ved en temperatur på noe over ca. 700°C begynner celleveggene i de porer som tidligere ble dannet under den første ovnsoppvarmingen å sintre. Temperaturen holdes hensiktsmessig konstant ved 50-100°C under den aktuelle sluttbrenningstemperatur inntil hele massen som tidligere kan ha vært gitt en viss form er gjennomsintret.

I løpet av dette tidsrom skjer reaksjonene mellom de .poredannede midler slik at primærporenes vegger gjøres por-øse og en stor del av primærporene trenges sammen. Samtidig som "kulene" vokser minker hulrommene mellom dem. Ved oppvarming ytterligere 50-100°C skjer en forstørrelse av sekundær-porene slik at disse hulrom og en stor del av primærporene forsvinner og produktet får en jevn porestruktur. Samtidig bindes også gjenværende rester av det frie alkaliet.

Det porøse produkt kan deretter hurtig avkjøles

på flatene, hvoretter det avkjøles langsomt .-

Ifølge err utførelsesform av oppfinnelsen kan den vannholdige utgangsblanding inneholde en alkaliforbindelse, fortrinnsvis i en slik mengde at mengden RgO, der R er et alkali-metallatom i blandingen utgjør H- 13%, beregnet på glødet tørr-s ub s t ans .

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen

kan den vandige utgangsblanding inneholde så meget hydraulisk bindemiddel som inneholder fri og/eller bundet CaO at innholdet av CaO i blandingen utgjør 3~ 7%, beregnet på glødet tørrsub-stans.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan utgangsblandingen inneholde aluminiumoksyd for å for-høye den oppnådde skumkeramikks vannresistens, hvorved innholdet av aluminiumoksyd i blandingen helst utgjør minst 4%, beregnet på glødet tørrsubstans.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen kan utgangsblandingen inneholde oksyd av treverdig jern og reduksjons-middel, fortrinnsvis karbon eller karbondorbindelser, for i en sluttfase av oppvarmingen når en finporøs struktur oppstår ved såkalt sekundær poredannelse. å fremme denne.

Ifølge oppfinnelsen gjennomføres oppvarmingen i

to etapper, hvorved utgangsblandingen i bundet form og knust i stykker i en første etappe oppvarmes til en slik temperatur at vannet forsvinner og det inntrer en primær poredannelse, og i

en andre etappe oppvarmes til en slik temperatur at det dannes nye og finere porer, hvilke i hovedsaken betinger strukturen i den ferdige skumkeramikk.

Eksempel 1

En blanding av følgende bestanddeler ble fremstilt under kraftig omrøring og under tilsetning av en tilstrekkelig mengde vann for å bevirke det hydrauliske bindemiddels avbin-ding:

Prosenttallene er beregnet på blandingens tørrsubstans etter brenning. Blandingens kjemiske sammensetning (prosenttallene er beregnet på tørrsubstans etter brenning:

Etter at bindemidlet har bragt massen til stivning, knuses massen og tørkes, hvorved det tørkede og knuste materiale oppvarmes til en temperatur på 860°C i tilstrekkelig lang tid til at mas-sen oppnår temperaturlikevekt.

Det oppnådde avkjølte produkt oppviser en jevn porestruktur med lukkede porer, og det hadde en volumvekt på 330 kg/m<5.>

Eksempel 2

En blanding av følgende bestanddeler ble fremstilt og behandlet ifølge eksempel 1:

Prosenttallene er beregnet på blandingens tørrsubstans etter brenning. Blandingens kjemiske sammensetning:

Det oppnådde kalde produkt viste en jevn porestruktur med lukkede porer og med en vloumvekt på 195 kg/m 3.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av skumkeramikk eller formlegemer av skumkeramikk fra en vannholdig utgangsblanding inneholdende bestanddeler som ved oppvarming til en temperatur mellom 700 og 1100°C danner en viskøs, sintret og porøs masse, hvorved den vannholdige utgangsblandingen under-

kastes en slik oppvarming i ett behandlingstrinn, karakterisert ved at det til den vannholdige utgangsblanding før oppvarmingen tilsettes hydraulisk bindemiddel eller latent hydraulisk bindemiddel, hvoretter den oppnådde blanding bringes til å stivAe og den stivnede masse knuses til mindre partikler som underkastes oppvarmingen, hvilken senere bringes til å gå for seg i to etapper hvorved utgangsblandingen i bundet form og knust i stykker i en første etappe oppvarmes til en slik temperatur at det opptrer vannavgang og primær poredannelse og i en andre etappe oppvarmes til en slik temperatur at de under den første etappe dannede porer delvis destrueres og det i stedet dannes nye fine porer som betinger den ferdige skumkeramikks endelige struktur.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en vannholdig utgangsblanding som inneholder en eller flere alkaliforbindelser, fortrinnsvis i et slikt innhold at mengden R20 der R er et alkali-metallatom i blandingen utgjør , beregnet på glødet tørr-s ub s t ans .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en utgangsblanding som inneholder hydraulisk bindemiddel inneholdende kalsiumoksyd, fortrinnsvis så meget at innholdet av kalsiumoksyd i blandingen utgjør 3-7$» beregnet på glødet tørrsubstans.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at det anvendes en utgangsblanding som inneholder aluminiumoksyd for å forhøye skumkeramikkens vannresistens, hvorved innholdet i blandingen av aluminiumoksyd helst utgjør minst 4$ beregnet på glødet tørrsubstans.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes en utgangsblanding som inneholder fritt eller bundet oksyd av treverdig jern og reduksjonsmiddel,- fortrinnsvis karbon eller karbonforbindelserfor under en sluttfase av oppvarmingen å frembringe en finprorøs struktur ved såkalt sekundær poredannelse.