NO331566B1

NO331566B1 - Fremgangsmate for fremstilling av silikatskum med lukkede porer, og silikatskumprodukt fremstilt ved fremgangsmaten

Info

Publication number: NO331566B1
Application number: NO20003567A
Authority: NO
Inventors: Laszlo Hoffmann; Istvan Jalsowszky; Emma Hoffmann; Rita Rostas; Jeno Feher; Zsolt Fejer
Original assignee: Laszlo Hoffmann; Emma Hoffmann; Jeno Feher; Zsolt Fejer
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2012-01-23
Also published as: KR100359628B1; CN1288448A; US6541108B1; IL137138A0; NO20003567D0; SK284474B6; NZ505672A; CA2318240A1; CA2318240C; NO20003567L; ES2181404T3; YU44700A; UA59431C2; EE04339B1; JP3814483B2; PT1047643E; HU224808B1; BR9906912A; EE200000416A; CZ300820B6

Abstract

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at til 100 vektdeler av et silikatpulver med et 2000-8000 m2/g spesifikt overflateareal, tilføres 1-10 vektdeler gassdannende materiale med partikkelstørrelse 10-100 pm og 0,5-15 vektdeler montmorillonitt, 0,5-2 vektdeler alkalihydrogenfosfat eller alkalidihydrogenfosfat eller en blanding av alkalimetallfosfat og natriumsilikat i form av vandig løsning, 0,01-5 vektdeler sjeldent jordmetalloksid eller en blanding av slike oksider, deretter blir den oppnådde blanding homogenisert, fortørket, belagt med 1-5 vektdeler titanoksid og/eller titanoksidhydroksid og/eller aluminiumoksidhydroksid, deretter underkastet varmebehandling ved 720-1000 "C, og den oppnådde blanding støpes. Også produktet fremstilt ved den ovennevnte fremgangsmåte utgjør en del av oppfinnelsen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling, fortrinnsvis fra avfallsmaterialer, av silikatskum med lukkede porer, og produktet fremstilt ved fremgangsmåten.

Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse fremstilles silikatskumgranuler som kan benyttes alene eller sammen med uorganisk eller organisk bindemateriale for fremstilling av plater eller gjenstander med ønsket form.

Produktet i henhold til oppfinnelsen har lav spesifikk tetthet, er flammebestandig og har utmerket termisk isoleringsevne, er lyddempende og vibrasjonsdempende.

Flere fremgangsmåte er kjente for fremstilling av glasskum.

I den ungarske patentpublikasjon No. 171046 beskrives en fremgangsmåte for fremstilling av et skumprodukt fra oppmalt glassavfall. I henhold til fremgangsmåten blandes glassavfallet med pulverformede alkalimetallhydroksider, fosforsyre og/eller silisiumfluorid som smeltepunktsenkende tilsatser, og skummingen utføres i nærvær av et gassdannende materiale ved temperatur i området 600-850 °C.

I henhold til fremgangsmåten beskrevet i patentpublikasjon US 4413907 blandes glasspulver, tilsatser og vann, og deretter blir skumproduktet fremstilt i en ovn ved høy temperatur.

Patentpublikasjon US 4734322 vedrører en fremgangsmåte særpreget ved tilførsel av en blanding av kalsiumkarbonat og magnesiumkarbonat til glasspulver, og deretter blir det fra den oppnådde blanding fremstilt skumprodukt ved en temperatur i området 700-800 °C.

Den japanske patentpublikasjon nr. 03137038 vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av glasskum; i henhold til fremgangsmåten blir utgangsmaterialet av glasspulver blandet med 1-5 vekt% strontiumkarbonat, og fra denne blanding blir det fremstilt termisk isolerende glasskum.

Ulempen med fremgangsmåtene nevnt ovenfor er at kun en liten andel av glasskumgranulene som fremstilles derved har lukkede porer, og derfor er ikke deres fasthetsegenskaper tilfredsstillende, og de kan ikke benyttes som vibrasjonsdempende materialer.

Målet med den foreliggende oppfinnelse var å tilveiebringe en fremgangsmåte hvormed ulempene med de ovennevnte fremgangsmåter kunne elimineres og hvormed det kunne fremstilles silikatskumprodukt med en lukket porestruktur og høy fasthet.

Som hensiktsmessige utgangsmaterialer blir det benyttet glassavfallspulver, oppmalt emaljefritte, støpesandavfall, avfallskeramer, silikatavfall fra fremstilling av elektriske pærer eller fluorescerende lamper eller annet organisk eller uorganisk silikatavfall, men opprinnelig glasspulver eller oppmalt silikat kan også benyttes.

Følgelig vedrør den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av silikatskum med lukkede porer ved å blande oppmalt silikat, gassdannende materiale og alkalisk løsning, for deretter å homogenisere, granulere og underkaste blandingen varmebehandling, kjennetegnet ved at til 100 vektdeler av et silikatpulver med et spesifikt overflateareal på 2000-8000 cm<2>/g tilføres 1-10 vektdeler gassdannende materiale med partikkelstørrelser 10-100 um, der den oppnådde blanding homogeniseres og deretter tilføres 0,5-15 vektdeler montmorillonitt og/eller serpentin og/eller alumina og/eller aluminiumoksidhydroksid, 0,5-2 vektdeler alkalihydrogenfosfat eller alkalidihydrogenfosfat eller en blanding av alkalimetallfosfat og natriumsilikat i form av vannholdig løsning og 0,01-5 vektdeler sjeldent jordmetalloksid eller en blanding av slike oksider, for deretter å homogenisere og granulere den oppnådde blanding, fortørke, og belegge med 1 -5 vektdeler titanoksid og/eller titanoksidhydroksid og/eller aluminiumoksidhydroksid, for så å underkaste blandingen varmebehandling ved 720-1000 °C.

Fordelaktige utførelser er angitt i de uselvstendige krav.

Videre vedrører oppfinnelsen et silikatskumprodukt fremstilt ved den

ovennevnte fremgangsmåte og med 0,3-0,45 g/cm3 bulkvekt og lukkede porer, hvilket eventuelt inneholder 0,1-2 vekt% polymerfilm på overflaten, eller en formet gjenstand inneholdende 90-50 vektdeler silikatskumgranuler med lukkede porer og fremstilt ved den ovennevnte fremgangsmåte og 10-50 vekdeler organisk eller uorganisk

bindemateriale.

Den utformede gjenstand kan være en plate eller en bygningsblokk av ønsket form.

Funksjonen til det sjeldne jordmetalloksid eller blandingen av slike oksider, benyttet i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er å justere den optimale overflatespenning i blandingen og å indusere en hurtig krystallisasjonsprosess i materialet. På denne måte blir fastheten av granulene som fremstilles overraskende økt.

Tilsatsen av titandioksid eller titanoksidhydroksid før varmebehandling forhindrer adhesjon av granulene.

Ved å benytte farget metalloksid eller en blanding av slike oksider så vel som tungmetalloksid eller en blanding av slike oksider i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan det fremstilles granuler med ønsket farge.

Witheritten som eventuelt benyttes i fremgangsmåten er et mineral basert på bariumkarbonat.

Som alkaliløsning i fremgangsmåten kan det også benyttes vandig ekstrakt fra asken av solsikkerføskall.

Aktiveringen av montmorillonitt og/eller serpentinlignende mineraler kan utføres enten før blanding eller in situ, ved å blande det/dem med silikatpulveret.

Om ønskelig kan overflaten på granulene belegges med termoplastisk eller termoherdende polymerfilm. Når granulene blandes med bindemateriale kan det fremstilles formede gjenstander av blandingen.

Som bindemateriale kan det benyttes sement, gips, bitumen, termoplastiske polymerer eller termoherdende syntetiske harpikser.

Fremgangsmåten og produktet i henhold til oppfinnelsen har følgende fordeler: - Fremgangsmåten tilveiebringer fremstilling av silikatskumgranuler med lukkede porer, med mer homogen partikkelstørrelse enn dem fremstilt ved kjente prosesser, og med forbedret fasthet. - Ved fremgangsmåten kan ikke bare glassavfall, men også silikatavfall, bearbeides til et produkt med termisk isolasjon og lyddempning. - Produktet oppnådd ved fremgangsmåten er et utmerket vibrasjonsdempende materiale. - Ved fremgangsmåten kan ikke bare avfallsmaterialer, men også opprinnelig glasspulver og silikatpulver bearbeides til silikatskum med lukkede porer.

Fremgangsmåten illustreres nærmere ved hjelp av de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

100 vektdeler blyglassavfall med spesifikt overflateareal på 4000 cm<2>/g, ble blandet med montmorillonitt forbehandlet med natriumhydroksidløsning, og til blandingen ble det tilført 5 vektdeler oppmalt dolomitt med partikkelstørrelse 50-70 u.m.

Blandingen ble deretter homogenisert ved oppmaling av komponentene sammen i en kulemølle.

Forbehandlingen av montmorillonitten ble utført ved male sammen 2 vektdeler natriumhydroksid, 18 vektdeler vann og 8 vektdeler montmorillonitt i en kulemølle.

I en desintegrator ble det til den homogeniserte blanding inneholdende blyglassavfallet tilført 2 vektdeler alkalihydrogenfosfat, 18 vektdeler vann og 0,2 vektdeler av en blanding av sjeldne jordmetalloksider (inneholdende oksider av lantan, cerium og europium).

Den våte blanding ble granulert og fortørket ved 120 °C.

I en desintegrator ble granulene blandet med 4 vektdeler titandioksid.

De belagte grauler ble varmet i 2 minutter ved 720 °C i en ovn, og fikk deretter stå til avkjøling til omgivelsestemperatur.

Det granulerte produkt hadde lukkede porer, en bulktetthet på 0,35 g/cm3 og en vannabsorpsjonskapasitet på 0,8 vekt%.

Eksempel 2

Fremgangsmåten beskrevet for Eksempel 1 ble fulgt med unntak av at som utgangsmateriale ble det benyttet tørket slam dannet ved polering av glasskapp, og denne blanding ble homogenisert med oppmalt kalkstein istedenfor oppmalt dolomitt.

Til den ovennevnte blanding ble det tilført 4 vektdeler montmorillonitt og dette ble malt sammen med 2,5 vektdeler aske oppnådd ved forbrenning av solsikkefrøskall.

Blandingen således oppnådd ble homogenisert ved oppmaling, deretter beskrevet som for Eksempel 1, men istedenfor titandioksid ble det benyttet titanoksidhydroksid.

Det granulerte produkt med lukkede porer hadde en vannabsorpsjonskapasitet på 1,5 vekt% og en bulktetthet på 0,32 g/cm<3>.

Eksempel 3

Blandet glassavfall (kommunalt glassavfall med grønn, hvit og brun farge) ble oppmalt og homogenisert i henhold til Eksempel 1 sammen med 2,5 vektdeler oppmalt kalkstein, 2,5 vektdeler tørket bariumsulfat (avfallsslam), 20 vektdeler vann, 10,0 vektdeler alumina og 8 vektdeler støpeavfall, deretter ble det til den ovennevnte blanding tilført 1 vektdel natriumhydroksid, 20 vektdeler vann, 2 vektdeler av en blanding sjeldne jordmetalloksider i henhold til Eksempel 1, og til blandingen ble det tilført 0,5 vektdeler trinatriumfosfat og 1,5 vektdel natriumsilikat i form av en 5 % etter vekt vandig løsning. Blandingen ble homogenisert og deretter granulert og tørket ved 130 °C.

Deretter ble det tilført 2 vektdeler titandioksid og blandingen ble varmet i 2 minutter ved 820 °C i en ovn. Deretter ble temperaturen økt til 950 °C, granulene ble holdt i 1 minutt ved denne temperatur, fjernet fra ovnen og avkjølt til romtemperatur i luft.

Produktet hadde en vannabsorpsjonskapasitet på 1,0 vekt% og en bulktetthet på 0,30 g/cm<3.>

Eksempel 4

Til 100 vektdeler blandet kommunalt glassavfallspulver ble det tilført 8 vektdeler dolomitt, 3 vektdeler anriket magnesiumserpentinmineral og 5 vektdeler sinkkarbonat. Sinkkarbonatet ble benyttet som en 5 vekt% vandig løsning.

Blandingen ble oppmalt i en kulemølle, homogenisert og deretter ble fremgangsmåten beskrevet for eksempel 3 fulgt med unntak av at varmebehandlingen ble utført ved 780 °C i 2,5 minutter. Etter dette ble produktet avkjølt til romtemperatur.

Produktet hadde lukkede porer, en bulktetthet på 0,35 g/cm3 og en vannabsorpsjonskapasitet på 1,2 vekt%.

Eksempel 5

Til 100 vektdeler pulver oppnådd fra blandet kommunalt glassavfall ble det tilført 5 vektdeler oppmalt kalkstein, 0,7 vektdeler montmorillonitt, 3 vektdeler sinkkarbonat og 1 vektdel blanding av sjeldne jordmetalloksider i henhold til Eksempel 1. Sinkkarbonatet ble benyttet som en 10 vekt% vandig løsning.

Blandingen ble oppmalt og homogenisert.

Før granulering ble det tilført 2 vektdeler i en 1:1 blanding av natriumfosfat og dinatriumhydrogenfosfat i form av en 5 vekt% vandig løsning.

Etter sortering le granulene med hensiktsmessig partikkelstørrelse 3-6 mm fortørket ved 120 °C, og ved å blande dem med 4 vektdeler av 1:1 blanding av aluminiumoksidhydroksid og titandioksid ble det dannet et 10 \ xm tykt belegg på overflaten av granulene.

Deretter ble granulene holdt ved 850 °C i 3 minutter, og avkjølt.

Produktet hadde en bulktetthet på 0,30 g/cm og en vannabsorpsjonskapasitet på 0,8 vekt%.

Eksempel 6

Til 100 deler oppmalt glassavfall fra fremstilling av fluorescerende lamper (blanding av magnesium-, bly- og borsilikatglass) ble det tilført 6 vektdeler oppmalt kalkstein, 8 vektdeler montmorillonitt og 1 vektdel blanding av sjeldne jordmetalloksider i henhold til Eksempel 1.

Den oppnådde blanding ble oppmalt i en kulemølle for å oppnå et pulver med 3500 cm<2>/g spesifikt overflateareal, etterfulgt av homogenisering.

Deretter ble 2 vektdeler av en 2:1 blanding av natriumsilikat og trinatriumfosfat tilført i form av en 5 vekt% vandig løsning.

Den våte blanding ble granulert, granulene ble fortørket ved 120 °C, deretter belagt med 4 vektdeler av en 1:1:1 blanding av titandioksid, titanoksidhydroksid og aluminiumoksidhydroksid.

Deretter ble granulene holdt ved 850 °C i 3 minutter og deretter avkjølt til romtemperatur.

Produktet som ble oppnådd slik hadde en bulktetthet på 0,38 g/cm3 og en vannabsorpsjonskapasitet på 0,5 vekt%.

Eksempel 7

Til 100 vektdeler pulverformet borsilikatavfallsglass ble det tilført 8 vektdeler dolomitt, 5 vektdeler montmorillonitt, 0,5 vektdeler blanding av sjeldne jordmetalloksider i henhold til Eksempel 1, og 5 vektdeler sinkkarbonatavfall. Sinkkarbonatet ble benyttet som en 10 vekt% vandig løsning.

Blandingen ble oppmalt og homogenisert i en kulemølle.

Granuleringen ble utført med fukteløsningen beskrevet i Eksempel 6.

Etter sortering ble granulene med hensiktsmessig størrelse (3-5 mm) belagt med et lag på flere titalls u. tykkelse ved bruk av materialene beskrevet i Eksempel 5.

Deretter ble granulene tørket ved 120 °C og underkastet varmebehandling ved 790 °C. Det oppnådde produkt hadde lukkede porer, en volumtetthet på 0,32 g/cm<3>og en vannabsorpsjonskapasitet på 1,2 vekt%.

Eksempel 8

Til 100 vektdeler av en blanding av magnesiumglass og borsilikatglass ble det tilført 8 vektdeler dolomitt, 3 vektdeler montmorillonitt, 3 vektdeler aluminium, 1 vektdel av en blanding av sjeldne jordmetalloksider i henhold til Eksempel 1, og 2 vektdeler blanding av avfallsetylsilikat og kolloidalt silika.

Blandingen ble oppmalt i en kulemølle, homogenisert og granulert ved bruk av fuktematerialet beskrevet i Eksempel 6.

Granulene ble tørket ved 120 °C, belagt som beskrevet i Eksempel 6, deretter underkastet varmebehandling ved 750 °C i 4 minutter. Etter varmebehandlingen ble granulene avkjølt til romtemperatur.

Det således oppnådd produkt hadde en bulktetthet på 0,28 g/cm3 og en vannabsorpsjonskapasitet på 1,6 vekt%.

Eksempel 9

Fremgangsmåten beskrevet i Eksempel 8 ble fulgt med unntak av at før homogeniseringen ble det tilført 3 vektdeler av en blanding av mangan-, kobber- og kromoksid, som fargemateriale.

Produktet hadde en bulktetthet på 0,28 g/cm og en vannabsorpsjonskapasitet på 1,6 vekt%.

Eksempel 10

Fremgangsmåten beskrevet i Eksempel 8 ble fulgt, men for å forhindre vannabsorpsjon ble granulene belagt elektrostatisk med epoksyharpiksavfall, og deretter underkastet varmebehandling ved 140 °C i 10 minutter.

Det oppnådde produkt hadde en bulktetthet på 0,32 g/cm<3>og en vannabsorpsjonskapasitet på 1,0 vekt%.

Eksempel 11

70 vektdeler av granulene oppnådd i Eksempel 1 ble blandet med 30 vektdeler gips og vann.

Massen ble plassert i en form og tørket.

Platene som ble fremstilt slik hadde utmerkede egenskaper med hensyn til termisk isolasjon og lyddempning.

Eksempel 12

80 vektdeler av granulene oppnådd i Eksempel 1 ble blandet med 20 vektdeler polyesterharpiks, deretter ble massen plassert i en form og herdet ved 120 °C. Byggeblokken således fremstilt hadde gode egenskaper med hensyn til termisk isolasjon og lyddempning.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av silikatskum med lukkede porer ved å blande oppmalt silikat, gassdannende materiale og alkalisk løsning, for deretter å homogenisere, granulere og underkaste blandingen varmebehandling,karakterisert vedat til 100 vektdeler av et silikatpulver med et spesifikt overflateareal på 2000-8000 cm<2>/g tilføres 1-10 vektdeler gassdannende materiale med partikkelstørrelser 10-100 u,m, der den oppnådde blanding homogeniseres og deretter tilføres 0,5-15 vektdeler montmorillonitt og/eller serpentin og/eller alumina og/eller aluminiumoksidhydroksid, 0,5-2 vektdeler alkalihydrogenfosfat eller alkalidihydrogenfosfat eller en blanding av alkalimetallfosfat og natriumsilikat i form av vannholdig løsning og 0,01-5 vektdeler sjeldent jordmetalloksid eller en blanding av slike oksider, for deretter å homogenisere og granulere den oppnådde blanding, fortørke, og belegge med 1-5 vektdeler titanoksid og/eller titanoksidhydroksid og/eller aluminiumoksidhydroksid, for så å underkaste blandingen varmebehandling ved 720-1000 °C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat avfallsmaterialer benyttes som utgangsmaterialer

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den homogeniserte blanding av oppmalt silikat, gassdannende materiale, montmorillonitt og/eller serpentin og/eller alumina og/eller aluminiumoksidhydroksid, alkalihydrogenfosfat eller alkalidihydrogenfosfat eller blanding av alkalimetallfosfat og natriumsilikat i form av vannholdig løsning og sjeldent jordmetalloksid eller blanding av slike oksider vætes forut for granulering.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert veddet benyttes et silikatglasspulveravfall, emaljefritteavfall, støpesandavfall, keramisk avfall, organiske eller uorganisk silikatavfall eller en blanding derav.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4,karakterisert vedat det som et gassdannende materiale benyttes oppmalt kalkstein og/eller dolomitt og/eller magnesitt og/eller witheritt.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 ti 15,karakterisert vedat det som montmorillonitt og/eller serpentin benyttes slike som er aktivert med 1 til 10 vektprosent løsning av alkalimetallhydroksid eller metallkarbonat.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 6,karakterisert vedat det i tillegg til montmorillonitt og/eller serpentin og/eller alumina og/eller aluminiumoksidhydroksid og alkalihydrogenfosfat eller alkalidihydrogenfosfat eller blanding av alkalimetallfosfat og natriumsilikat i form av vannholdig løsning og sjeldne jordartmetalloksider eller blanding av slike oksider tilføres 0,2 til 3 vektdeler av alkalimetallhydroksid eller metallkarbonat i fonn av 1 til 10 vektprosent løsning.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8,karakterisert vedat det i tillegg til montmorillonitt og/eller serpentin og/eller alumina og/eller aluminiumoksidhydroksid og alkalihydrogenfosfat eller alkalidihydrogenfosfat eller blanding av alkalimetallfosfat og natriumsilikat i form av vannholdig løsning og sjeldne jordartmetalloksider eller blanding av slike oksider tilføres 0,1 til 5 vektdeler av farget metalloksid eller en blanding av slike oksider eller tungmetalloksid eller en blanding av slike oksider.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8,karakterisert vedat den oppnådde granuloverflaten etter varmebehandlingen ved 720 til 1000°C bedekkes med en film ved å bruke 0,1 til 1 vektprosent av en polymer eller en syntetisk harpiks.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 9,karakterisert vedat det etter varmebehandlingen ved 720 til 1000°C blandes 90 til 50 vektdeler av granuler med 10 til 50 vektdeler av organisk eller uorganisk bindemateriale.

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 10,karakterisert vedat den oppnådde sluttblanding støpes.

12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 9,karakterisert vedat det benyttes en epoksyharpiks for bedekking av granulene etter varmebehandlingen ved 720 til 1000°C.

13. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 12,karakterisert vedat det som bindemateriale benyttes sement, gips, bitumen, termoplastisk polymerer eller varmeherdende harpikser.

14. Silikatskumprodukt med lukkede porer, karakterisert vedat produktet er granuler fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 1, hvilke har en bulktetthet på 0,3-0,45 g/cm<3>, eller en plate eller på annen måte utformet gjenstand omfattende 90-50 vektdeler silikatskumgranuler med lukkede porer fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 1, og 10-50 vektdeler organisk eller uorganisk bindemateriale.

15. Silikatskumprodukt eller en plate eller på annen måte utformet gjenstand ifølge krav 14,karakterisert vedat granulene er bedekt på overflaten med 0,1 til 2 vektdeler av en polymer eller en syntetisk harpiks.