NO174382B

NO174382B - Keramiske kuler og fremgangsmaate til deres fremstilling

Info

Publication number: NO174382B
Application number: NO861847A
Authority: NO
Inventors: James Allen Laird; Warren Randall Beck
Original assignee: Minnesota Mining And Manufaktu
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1994-01-17
Also published as: NO174382C; JPS61286278A; NO861847L; DE3662680D1; ZA863391B; US4632876A; AU584207B2; CA1251223A; EP0207668A1; AU5786986A; EP0207668B1

Description

Oppfinnelsen angår keramiske kuler som blant annet kan benyttes som filtermedier.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte til fremstilling av keramiske kuler i henhold til innledningen av krav 7.

Kjente keramiske partikler med lav tetthet, som cellulære glass-partikler, har enten lav styrke eller vil absorbere væsker over tid. Plastbelegg kan løse disse problemer, skjønt slike belegg er i seg selv uøkonomiske og kan ikke benyttes ved høye temperaturer.

Kommersielt tilgjengelige glassmikrobobler er generelt begrenset til en maksimal partikkelstørrelse på omtrent 180 mikrometer, mens andre lavtetthets keramiske partikler vanligvis ikke er tilgjengelige i størrelser mindre enn 840 mikrometer.

Der er et stort behov for sterke lavtetthets keramiske materialer som ikke vil absorbere væske over tid og allikevel unngår problemet med høytemperaturinstabilitet av plastbeleggene. Det er også et behov for slike kuler i størrelsesorden 180-840 mikrometer. Noen anvendelser av høyfaste keramiske kuler med lav tetthet er som proppemidler, fyllstoff for lavtetthetsplast, filtermedier og i foringer for skorstenspiper.

Behovene nevnt ovenfor er blitt imøtekommet ved brente, keramiske kuler i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kjennetegnet ved at de har

A. en kjerne

1. fremstilt av råmaterialer omfattende:

a. 50-99,8 vektdeler mineralpartikler,

0,1-50 vektdeler silisiumkarbid, og

0,1-15 vektdeler bindemiddel,

2. idet mineralpartiklene omfatter en mineralblanding som har tetthet i brent tilstand på mindre enn 2,9 g/cm<3> ved brenning over 1100°C og minst ett mineral med kjemisk bundet vann eller svovel i en form som ikke er spesielt vannløselig og i mengder tilstrekkelig til å gi 0,5-5,0 vektprosent vann eller 0,04-2,0 vektprosent svovel i den totale masse av mineralpartikler,

3. -bindemiddelet binder råmaterialene sammen etter at de

er omdannet til kuler, men før de brennes, og

4. kjernen har en rekke lukkede luftceller, og B. et ytre skall som omgir kjernen og omfatter et metalloksid valgt fra aluminiumoksid eller magnesiumoksid, og at de brente keramiske kuler har en tetthet i brent tilstand mindre enn 2,2 g/cm<3.>

Fremgangsmåten til fremstilling av keramiske kuler i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til krav 7.

Silisiumkarbidkrystaller kan enten være tilstede eller fraværende i skallet som omgir kjernen, men om de forekommer, har silisiumkarbidet lavere konsentrasjon i skallet enn i kjernen. Metall-oksidet har lavere konsentrasjon i kjernen enn det har i det ytre skall.

Av hensyn til beskrivelsen betyr begrepet "mineralpartikkel(-kler)" mineralblandingen som er en bestanddel av den frembragte keramiske blanding, og begrepet "keramisk kule(r)" betegner den brente, frembragte blanding. Begrepet "tetthet i brent tilstand" som benyttet ovenfor, betyr tettheten av de keramiske kuler etter at de har blitt fremstilt ved brenning av råmateri-alet og kjølt ned til omgivelsestemperatur. "Kjemisk bundet" betyr kjemisk en del av mineralet som kan frigjøres ved spaltning av mineralet ved eller rundt rødgløding. Et eksempel på kjemisk bundet vann er hydratiseringsvann. Et eksempel på kjemisk bundet svovel er svovelatomer, som er en del av mineralforbindelsen eller krystallgitteret. Termen "særlig vannløselig", som benyttet på kjemisk bundet svovel, betyr at det ved romtemperatur har en løselighet i vann som er lik eller større enn den for natriumsulfat og kaliumsulfat.

De frembragte keramiske kuler er mikroporøse med lukkede celler, noe som gjør at deres egenvekt er mindre enn 2,2 g/cm<3>. Diamete-ren til de frembragte keramiske kuler er vanligvis 0,2-5 mm, og de har vanligvis en krumbein-rundhet på 0,8 eller høyere. De frembragte keramiske kuler viser ypperlig fasthet overfor sterkt sure eller alkaliske miljøer, såsom våt gips og" portlandcement, og de kan fremstilles med forbløffende høy trykkfasthet pr. vektenhet. Slike brente kuler kan fremstilles slik at de kan flyte på vann i ubestemt tid.

En prosess for å fremstille keramiske kuler består i å blande råmaterialene med vann, sfæroidisering, tørking, sikting,

brenning og sikting.

En økonomisk fordel med disse keramiske kuler fremfor de tidli-gere kjente skyldes at råmaterialene som er benyttet til mineralpartiklene og silisiumkarbidet kan være biprodukter ved fremstilling av henholdsvis granulater for tak og slipemidler og er derfor tilgjengelige til lav kostnad. Andre fordeler er deres kjemiske indifferens, seighet og motstandsdyktighet mot brann.

Noen av anvendelsene for de frembragte keramiske kuler omfatter: proppemidler for olje- og gassbrønner, tilsetninger til olje-brønncementer, filtermedier for spillvannrensing (pakkede filtere), slipemidler, syntaktiske skum, termisk og akustisk isolasjon slik som kryogen isolasjon, og fyllstoff i gips,

betong, plast og keramiske produkter.

Fig. 1 er et fotomikrografi av et tverrsnitt av en keramisk kule i henhold til oppfinnelsen, tatt med et skanningselektronmikro-skop (SEM) med 10OX forstørrelse. Fig. 2 er et fotomikrografi av et parti av den keramiske kule på fig. 1, som viser det ytre skall, tatt med et SEM ved 1000X forstørrelse.

De keramiske kuler i henhold til oppfinnelsen blir fremstilt ved

en prosess som omfatter en rekke trinn. I det første trinn blir bindemiddel, silisiumkarbid, mineralpartikler og eventuelt AI2O3 (f.eks. 3-15 vektdeler) og vann blandet og sfærodisert for å fremstille ubrente kuler. Et eksempel på en passende mineralpartikkel inneholder: 60% ortoklas, 10% nefelin, 10% hornblende, 5% diopsid, 15% bimineraler (titanitt, apatitt, magnetitt og biotitt) og spormengder av sekundære mineraler (f.eks. kaolinitt og analsitt). Et annet eksempel inneholder omtrent: 75% plagio-

klas- og ortoklas-feltspat, og 25% av mineralene pyroksen, hornblende, magnetitt og kvarts, hvorav magnetitten utgjør mindre enn 5%. Biprodukt-mineral-finpartikler av perlitt (inneholdende 2-

5% kjemisk bundet vann) kan også benyttes som mineralpartikkel. Mineraler inneholdende kj emisk bundet vann eller svovel og som er brukbare komponenter i mineralpartiklene er: hornblende, apatitt, biotitt, pyritt, vermikulitt og perlitt.

Selv om den etterfølgende beskrivelse refererer hovedsakelig til den første mineralblanding nevnt ovenfor, kan andre mineralpartikler benyttes på en lignende måte. Imidlertid kan masovnslag-

ger, kraftverkslagger og flygeaske brukes, men er generelt ikke akseptable, da deres høye jernoksidinnhold resulterer i høyere tettheter. Jernoksidinnholdet i mineralpartikkelen bør være betraktelig mindre enn 9 vektprosent, fortrinnsvis mindre enn 5%.

Mineralpartikkelmaterialet benyttet i forskningen og utviklingen som førte til den foreliggende oppfinnelse, hadde en egenvekt på omtrent 2,6, og ble levert av Minnesota Mining and Manufacturing Company.

Typiske bindemidler egnet som råmaterialer i denne oppfinnelse er bentonitt (fortrinnsvis natriumbentonitt), stivelse, polyvinylalkohol, celluloselim, polyvinylacetat og natriumlignosulfonat. Bindemidler med høye natriumkonsentrasjoner, slik som natriumhydroksid og natriumsilikat, reduserer trykkfastheten av sluttpro-duktet.

Råmateriale av silisiumkarbid kan hensiktsmessig fås som biprodukt-finpartikler (mindre enn 8 mikrometers partikkelstørrelse)

fra produksjonen av silisiumkarbidslipemidler. Det kunne alterna-tivt dannes på stedet, f.eks. ved å tilsette en polykarbosilan-oppløsning til blandingen, som ville forvandles til silisiumkarbid under behandlingen.

En rekke typer blandeutstyr kan benyttes i første trinn, f.eks. ballingskjeler eller sfærodiseringsmaskiner av skivetypen.

Maskiner kjent som høyenergiblandere er velegnet til dette bruk.

To eksempler på slike maskiner er Littleford-blanderen og

maskinen kjent som Eirich-maskinen. Eirich-maskinen er beskrevet i US-PS nr. 3 690 622. Maskinen består hovedsakelig av en roterbar sylindrisk beholder (vanligvis kalt kjelen), hvis sentralakse danner en vinkel med horisontalen, en eller flere detektorplater, og minst én roterbar slagimpeller, vanligvis plassert nedenfor høydepunktet til den sylindriske beholders rotasjonsbane. Den roterbare slagimpeller behandler materialet som blandes og kan rotere med en høyere vinkelhastighet enn den roterbare sylindriske beholder selv.

Der er fire grunnleggende trinn ved fremstilling av ubrente kuler

i en høyenergiblander: (1) blanding av de tørre pulverne ved høyhastighetsrotasjon av kjelen og slagimpelleren, (2) kimdan-nelse ved hvilket tidspunkt vann settes til området i blanderen nær slagimpelleren for å dispergeres til dråper,- (3) vekst av kulene på samme måte som en snøball med agglomerering av pulve-ret, under hvilket tidsrom slagimpelleren roterer med en lavere hastighet enn den gjorde under kimdannelsetrinnet, og (4) polering eller glatting av overflaten til kulene ved å slå av slagimpelleren og la kjelen rotere på samme måte som en ballings-kjele. Polering er valgfritt.

Mengden av bindemiddel utgjør generelt omtrent 1-5 vektprosent av de tørre materialer som mates til blanderen og er generelt tilstrekkelig for å tillate sikting og håndtering av kulene uten nevneverdig slitasje eller brekkasje.

De våte kuler tømmes fra blanderen og tørkes ved en temperatur på omtrent 40-200°C. De tørkede kuler blir deretter vanligvis siktet for å oppnå en siktestørrelse på 150 mikrometer til 5 mm for videre behandling. Partikkelstørrelsesområdet som velges er i realiteten mindre enn det ønskede sluttprodukt, fordi kulene vokser under brenning.

De tørkede kuler blir deretter blandet med et skillemiddel som vanligvis er alumina. Skillemiddelets funksjoner er: (1) å hindre de tørre kuler fra å klumpe seg sammen eller feste seg til ovnsveggen under brenning, (2) forbedre fastheten, (3) kontrollere den elektriske overflateladning, (4) kontrollere overflate-runet og abrasivitet, og (5) gi forbedret kjemisk fasthet. De tørre kuler og skillemiddelet kan blandes i en trommelblander som en dobbeltskallblander eller en sementblander. Om større partik-kelstørrelse (f.eks. 425 mikrometer) for skillemidlene benyttes, behøver ikke skillemiddelet og de tørre kuler å forblandes før brennetrinnet. Mengden av skillemiddel varierer vanligvis fra 3-50 vektprosent av materialet som mates til ovnen. Magnesiumoksid, zirkon, diaspor og høyaluminaleirer er vanligvis brukbare skillemidler.

Ved utviklingen av denne oppfinnelse ble følgende metalloksider benyttet: alumina (mindre enn 45 mikrometers partikkelstørrelse levert som A-2 alumina av Alcoa), magnesiumoksid levert som M-51 MgO av Fisher Scientific Company, og zirkon (mindre enn 45 mikrometers partikkelstørrelse levert av NL Industries). Alumi-nium- og magnesiumsalter som forvandles til oksider ved høye temperaturer (f.eks. A1(0H)3 og MgC03),kan brukes istedet for AI2O3 og MgO i molekvivalente mengder. Selv om beskrivelsen som følger stort sett behandler aluminaskillemiddel, kan de andre skillemidler benyttes i forhold etter volumet og i partikkelstør-relser svarende til alumina.

Partikkelstørrelsesfordelingen for skillemiddelet avhenger av det ønskede sluttprodukt. Fasthet oppnås ved å benytte alumina med meget liten partikkelstørrelse (mindre enn 10 mikrometer i gjennomsnitt), mens overflateruhet for vannfiltrering oppnås ved å benytte grovere størrelser. For et slipemiddel kan skillemiddelet være av kornstørrelse så stor som 425 mikrometer.

Det neste trinn er mating, vanligvis ved hjelp av en vibrasjons-mater, av blandingen av skillemiddel og tørre kuler til en rotasjonsovn. Brenningen kan utføres statisk, men en rotasjonsovn er det foretrukne utstyr for dette trinn. Annet brenningsutstyr som en fluidisert masseovn, vertikalovn eller plasmabrenner kan benyttes. Oppholdstiden for kulene i rotasjonsovnen avhenger av en rekke parametere: ovnslengde, diameter, vinkel og rotasjons-hastighet, matehastighet til ovn, temperatur i ovn, gassatmosfære og kulenes diameter. Oppholdstiden og temperaturen justeres for å oppnå de ønskede egenskaper for hver spesifikk formulering for en gitt sluttanvendelse. Med en typisk oppholdstid i rotasjonsovnen på 20 minutter eller mer, gir økende ovnstemperatur redusert tetthet og trykkfasthet for de brente kuler. Brenningstemperaturen er typisk over 1100°C.

I denne prosess blir de keramiske kuler i realiteten overbrent.

Det vil si at de oppvarmes til en temperatur som er høyere og i

et tidsrom som er lengere enn det som er nødvendig for å oppnå maksimal trykkfasthet. Denne overbrenning tillater dannelsen av innvendige luftceller og gjør derfor det ferdige produkt mindre tett.

Brenningsatmosfæren er luft. Silisiumkarbidet i kulene oksideres under brenningen, og silisiumkarbidet nær overflaten blir sterkere oksidert enn det i kjernen.

Noe av metalloksidskillemiddelet (alumina eller magnesiumoksid)

blir en bestanddel av kulene under brenningstrinnet. Metalloksid (f.eks. AI2O3 eller MgO) eller en metalloksidforløper (f.eks.

MgC03 eller Al(OH3) som forvandles til metalloksid under brenning), inkluderes i kulene når de passerer gjennom ovnen. Høyere ovnsbrenningstemperaturer resulterer i et tykkere skall av skillemiddel på kulene. Jo grovere partikkelstørrelse av mineralpartiklene i blandingen, dess høyere er den nødvendige temperatur, og mer metalloksid absorberes i kulene under brenning for å danne et ytre skall med høy metalloksidkonsentrasjon.

Finere partikkelstørrelsesfordeling av skillemiddelet tillater

også mer metalloksid å absorberes av kulene.

Produktet fra ovnen siktes for å få den ønskede partikkelstørrel-sesfraksjon, vanligvis 4-80 masker (5 mm til 180 mikrometer).

Enten før, under eller etter dette siktetrinnet kan de brente

kuler utsettes for kraftig omrøring av luft eller andre røremid-ler eller for et vannvasketrinn for å fjerne støv fra overfla-tene.

Forskjellige egenskaper av de keramiske kuler er målt og rappor-tert. Tettheten bestemmes i henhold til ASTM Standard D-2840-69

ved å veie en prøve, måle volumet av prøven i et luftsammen-

ligningspyknometer (Beckman Instruments Model 930) og beregne vekten pr. cm<3>. Romvekten måles ved å forsiktig tømme en prøve i en merket sylinder, registrere prøvevekten og beregne vekten pr. cm3.

Trykkfastheten angir hvordan de keramiske kuler virker som et proppemiddel ved å proppe opp en underjordisk bergformasjon og motstå trykket av formasjonen. Trykkfastheten måles ved å plassere en 2,54 cm dyp prøve av 1,19/0,85 mm keramiske kuler i et senkehulrom med 2,54 cm innvendig diameter i et prøveapparat. Et stålstempel påfører de keramiske kuler trykk i hulrommet med en hastighet på 1,25 cm/min. for å oppnå et testtrykk på 400 psi (2,7 MPa), hvoretter trykket straks opphører. Prøven siktes mellom 20 og 30 maskers (0,85 og 0,59 mm) sikter (de påfølgende standard siktstørrelser mindre enn den originale prøve) i 5 minutter på en Rotap-siktvibrator og prosenten av finpartikler mindre enn 0,59 mm i den største dimensjon registreres. For å angi trykkfasthetene på samme basis for alle prøvene, blir vekten av prøven benyttet ved beregning av prosenten av finpartikler, basert på romvekten (som kan variere) av originalprø-ven. Det er ønskelig å minimere vektprosenten av finpartikler dannet i trykkfasthetsprøven.

Om den originale prøve har en annen partikkelstørrelse, benyttes den samme basisprosedyre med forskjellige sikter. F.eks. vil en prøve av kuler på 0,85/0,59 mm partikkelstørrelse utsettes for prøven og deretter siktes mellom 0,59 og 0,42 mm sikter, idet fine partikler blir regnet for å være mindre enn 0,42 mm i størrelse. Jo høyere prosenten av finpartikler dannet, dess lavere er trykkfastheten.

Oppfinnelsen vil bli ytterligere belyst ved en betraktning av de følgende eksempler, som er ment å være rent eksemplifiserende. I eksemplene blir partikkelstørrelsesfordelingene til de forskjellige råmaterialer, som målt ved en Leeds & Northrup Microtrac Analyzer, vist i tabell 1 .

Eksempel 1

En tørr keramisk blanding av:

6.504 g mineralpartikler (LR nr. 1 )

238,35 g bentonitt levert som Volclay 200 bentonitt av American Colloid Company, og 68,1 g SiC ble blandet i tre minutter i en blander (Eirich Machines, Inc., Model RV02) med den sylindriske beholder roterende ved omtrent 66 omdreininger i minuttet og slagimpelleren roterende med innstilt høyhastighet på 2230 omdreininger i minuttet. Deretter ble 1100 ml vann tilsatt over et tidsrom av omtrent 30 sekunder..Etter at blanderen gikk ytterligere 8,5 minutter (kimdannelsestiden), ble slagimpeller-hastigheten redusert til 1150 omdreininger pr. minutt i omtrent 2,5 minutter (dannelsestiden), hvoretter rotasjonen av den sylindriske beholder ble stoppet.

Satsen ble tørket i 4 timer ved omtrent 125°C i en ovn. De

tørkede kuler ble siktet for å få en 16/30 maskers (1,19/0,59

mm) fraksjon. Deretter ble 400 g av denne fraksjon av de ubrente kuler blandet med 133 g fint aluminapulver. Blandingen ble utført ved å riste ingrediensene i en beholder med hånden.

Blandingen ble matet til en roterende rørovn omtrent 1400 mm

lang og med omtrent 64 mm innvendig diameter. Den roterte med omtrent 4 omdreininger i minuttet og hadde en helning på 2

grader. Kulene i ovnen ble estimert holdt på 1160°C i omtrent 18 minutter.

De brente kuler tatt fra ovnen, av 16/20 maskers (1180/840 mikrometer) fraksjon, besto av brune keramiske kuler med et seigt ytre skall og en tetthet på 0,84 g/cm<3>. En hovedsakelig null forskyvning med tiden av pyknometermåleren bekreftet det faktum at mesteparten av cellene i de brente kulene var lufttette. Romvekten av de keramiske kuler var 0,43 g/cm<3>, og alle kulene

fløt på vann. Trykkfastheten til den 1180/840 mikrometers fraksjon var 25% (dvs. 25% ble knust til fine partikler).

Skanningselektronmikrofotografiene på fig. 1 og 2 viser et tverrsnitt av keramiske kuler fra eksempel I. Fig. 1 viser kjernen med luftceller eller mikroporøsitet, og det ytre skall inneholdende små aluminakrystaller. Det kan ses at luftcellene ikke er forbundet, med isteden er adskilte, lukkede celler. Fig. 2 viser mer detaljert det ytre skall og viser aluminakrystal-lene. Tykkelsen av det ytre skall måler omtrent 5 mikrometer (gjennomsnitt) i henhold til mikrofotografiene.

Den termiske stabilitet av de keramiske kuler var slik at tettheten ikke ble påvirket av lagring ved 700°C i flere dager.

Eksemplene II- XII

Den samme prosedyre som beskrevet ovenfor for eksempel I,ble benyttet til fremstilling og evaluering av eksempler II-XII. Råmaterialene benyttet til fremstilling av kulene (i vektdeler) er gitt i tabell 2 nedenfor.

Tabell 3 viser blandetidene benyttet for hver av eksemplene II-XII og kontrollene 1-3.

Tabell 4 viser egenskapene av de keramiske kuler fra hver av eksemplene II-XII og kontrollene 1-3.

Det kan ses av tabell 4 at de keramiske kuler laget med fra 0,1% til akkurat mindre enn 50% silisiumkarbid (II-VIII) viste egenvekter og romvekter som var mindre enn de i kontroll 1 laget uten silisiumkarbid. Det ble funnet at økning av mengden alumina-skillemiddel bevirket en økning av trykkfastheten. Bruken av større mengder av bentonittbindemiddel (15% eller mer) og bruken av natriumhydroksid (kontroll 2) var ugunstig for trykkfastheten. Apex 700 nefelinsyenitt i kontroll 3 ga et produkt som hadde en vesentlig høyere tetthet enn de andre prøver laget med mineralpartikler som man visste hadde mineraler som inneholdt kjemisk bundet svovel eller vann. Trykkfastheten til eksempel II (16/20 masker, 1,0 mm/0,84 mm fraksjon) ble målt som 1% (dvs. bare 1 vektprosent av prøven ble knust til under 0,84 mm partikkelstørrelse).

Eksemplene I A- D

Variasjoner av de keramiske kuler i eksempel I ble fremstilt ved å brenne kulene dannet i prosessen som beskrevet i eksemplet med fire forskjellige skillemidler. Disse eksempler er betegnet I A-D, og de fysiske egenskaper til de brente kuler er gitt i tabell 5.

Forbindelser som aluminiumhydroksid og magnesiumkarbonat ble spaltet under brenning, slik at det ble dannet henholdsvis alumina eller magnesiumoksid. Egenskapene av de resulterende • brente kuler var lik eller bedre de som ble dannet ved direkte tilsetning av alumina eller magnesiumoksid-skillemiddel. Magnesiumoksid ga en positiv overflateladning på de keramiske kuler, noe som er fordelaktig ved vannfiltermedier med oppdrift.

Et av de enestående trekk ved de keramiske kuler i henhold til oppfinnelsen er kombinasjonen av lav tetthet med høy fasthet eller trykkfasthet. Andre fordelaktige trekk er: evnen til å fremstille kuler med en kontrollert overflateruhet avhengig av partikkelstørrelsen til det benyttede skillemiddel, bestandighet overfor kjemiske angrep og spenningskorrosjon og lavere permeabilitet enn de fleste kjente materialer.

De keramiske kuler i henhold til oppfinnelsen kan belegges med

et fargestoff for dekorativt formål om de er tenkt benyttet som granulatkledning for tak. Også andre former enn kuler, slik som fiber eller flak, kan fremstilles med samme sammensetning som beskrevet ovenfor.

De keramiske kuler i henhold til oppfinnelsen beskrevet ovenfor kan bindes sammen ved forskjellige midler for forskjellige sluttbruk. De kan bindes sammen med organiske materialer, slik som epoksyresin, for å danne filtre eller plater. De kan bindes med uorganiske materialer som natriumsilikat, gips eller sement, for å danne lydpotter, veggplater, taksten eller andre konstruk-sjonsmaterialer. Problemet med bestandighet overfor sterkt alkaliske miljøer som portlandcement, kan løses ved å benytte en høy konsentrasjon av skillemiddelet i det ytre skall for å oppnå beskyttelse. De keramiske kuler kan bindes sammen med en kombi- nasjon av organiske eller uorganiske materialer for å frembringe produkter som ildfaste belegg for stålbjelker og belegg for skorsteinspiper.

Luftstrippingsinnretninger eller absorpsjonsinnretninger (f.eks. kolonner) representerer et annet område hvor disse keramiske kuler kan benyttes, spesielt de større av dem (dvs. 3,36/2,38 mm diameter) som fyllmedier.

En annen mulig anvendelse er som katalysatorbærer. Ved denne . anvendelse kan overflatearealet til de keramiske kuler økes ved syreluting, etterfulgt av impregnering av den lutede overflate med en katalysator som platina.

Claims

1. Brente keramiske kuler, karakterisert ved A. en kjerne 1. fremstilt av råmaterialer omfattende: a. 50-99,8 vektdeler mineralpartikler, 0,1-50 vektdeler silisiumkarbid, og 0,1-15 vektdeler bindemiddel,2. idet mineralpartiklene omfatter en mineralblanding som har tetthet i brent tilstand på mindre enn 2,9 g/cm<3> ved brenning over 1100°C og minst ett mineral med kjemisk bundet vann eller svovel i en form som ikke er spesielt vannløselig og i mengder tilstrekkelig til å gi 0,5-5,0 vektprosent vann eller 0,04-2,0 vektprosent svovel i den totale masse av mineralpartikler, 3. bindemiddelet binder råmaterialene sammen etter at de er omdannet til kuler, men før de brennes, og 4. kjernen har en rekke lukkede luftceller, og B. et ytre skall som omgir kjernen og omfatter et metalloksid valgt fra aluminiumoksid eller magnesiumoksid, og at de brente keramiske kuler har en tetthet i brent tilstand mindre enn 2,2 g/cm<3>.

2. Keramiske kuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at de har en tetthet som er mindre enn 1 g/cm<3>.

3. Keramiske kuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at de har en partikkelstør-relsesfordeling mellom 180 og 840 mikrometer.

4. Keramiske kuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at 3-15 vektdeler alumina er tilsatt råmaterialene for kjernen i del A.

5. Keramiske kuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at mineralpartiklene i del A.1 omfatter et mineral valgt fra gruppen bestående av: perlitt, blandinger av ortoklas, nefelin, hornblende og diopsid, og blandinger av plagioklas- og ortoklasfeltspat inneholdende minst ett mineral valgt blant apatitt, hornblende, biotitt, pyritt, perlitt og vermikulitt.

6. Keramiske kuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at bindemiddelet velges fra en gruppe bestående av bentonitt, celluloselim, stivelse, polyvinylalkohol, polyvinylacetat og natriumlignosulfonat.

7. Fremgangsmåte til fremstilling av keramiske kuler, karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: a) blanding og omdannelse til kuler med hjelp av vann, av råmaterialer omfattende: 50-99,8 vektdeler mineralpartikler omfattende et keramisk mineral som har en brent tetthet på mindre enn 2,9 g/cm<3 >når det brennes over 1100°C og minst ett mineral med kjemisk bundet vann eller svovel i en form som ikke er særlig vannløselig, og i mengder tilstrekkelig til å gi 0,5-5,0 vektprosent vann eller 0,04-2,0 vektprosent svovel i den totale masse av mineralpartikler, 0,1-50 vektdeler silisiumkarbid og 0,1-15 vektdeler bindemiddel, som binder råmaterialene sammen i enhetlige masser etter at de er omdannet til kuler, men før brenning, b) tørking av de våte kuler fra trinn a), og c) brenning av de tørre kuler fra trinn b), i kontakt med et skillemiddel som inneholder et partikkelmateriale valgt blant aluminiumoksid, magnesiumoksid og deres forløpere ved en tilstrekkelig høy temperatur og i en tilstrekkelig lang tid til å danne et skall, inneholdende skillemiddelet, på de keramiske kuler.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, karakterisert ved at mineralpartikkelen velges fra gruppen bestående av perlitt, blandinger av ortoklas, nefelin, hornblende og diopsid, og blandinger av plagioklas- og ortoklasfeltspat inneholdende minst ett mineral valgt blant apatitt, hornblende, biotitt, pyritt, perlitt, og vermikulitt.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, karakterisert ved at bindemiddelet velges fra gruppen bestående av bentonitt, celluloselim, stivelse, polyvinylalkohol, polyvinylacetat og natriumlignosulfonat.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, karakterisert ved at brenningstemperaturen er over 1100°C.