CH666477A5

CH666477A5 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF MOLDED BODIES AND OF GRAVEL AND GRADE REPLACEMENT BASED ON QUARTZ SAND, AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD.

Info

Publication number: CH666477A5
Application number: CH4195/84A
Authority: CH
Inventors: Erich Rabe
Original assignee: Erich Rabe
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1988-07-29
Also published as: DE3390422D2; DE3248537A1; DE3248537C2; AU2349784A; IL70616A; WO1984002520A1

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft je ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern und von Schotter- und Kiesersatz auf der Basis von Quarzsand sowie eine Vorrichtung zur Durchführung der beiden Verfahren. DESCRIPTION The present invention relates in each case to a process for the production of moldings and to ballast and gravel substitutes based on quartz sand and to a device for carrying out the two processes.

Für die Herstellung von Gebäuden und Strassen werden grundsätzlich steinartige Materialien gebraucht, die in möglichst grossen Mengen möglichst billig zur Verfügung stehen sollen. In principle, stone-like materials are used for the production of buildings and streets, which should be available in the largest possible quantities as cheaply as possible.

In zahlreichen Regionen, z. B. im Vorderen Orient und Nordafrika, sind weder Zement noch Kalk noch kiesartige Materialien als Baustoffe in ausreichendem Masse verfügbar und müssen zum Teil aus sehr weit entfernten Gebieten herangeschafft werden. So wird beispielsweise Kies für Bauzwecke aus Australien unter erheblicher Belastung mit Frachtkosten in die Golfregion importiert. In numerous regions, e.g. B. in the Middle East and North Africa, neither cement nor lime nor gravel-like materials are available as building materials to a sufficient extent and some have to be brought in from very distant areas. For example, gravel for construction purposes is imported from Australia into the Gulf region under considerable freight costs.

In Ländern mit grossen Wüstengebieten steht andererseits Wüstensand als Rohstoff in praktisch unbegrenztem Masse zur In countries with large desert areas, on the other hand, desert sand is available as a raw material in practically unlimited quantities

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Verfügung. Dieser Sand ist äusserst feinkörnig und besitzt eine hohe Reinheit. Solche Quarzsande weisen ferner über grosse Landesgebiete hinweg praktisch gleichbleibende Zusammensetzung auf, so dass zugleich reproduzierbare Rohstoffverhältnisse s vorliegen. Available. This sand is extremely fine-grained and has a high level of purity. Such quartz sands also have a practically constant composition over large areas of the country, so that reproducible raw material ratios are also present.

Die Verwendung von Sand als Rohstoff, beispielsweise für Baumaterialien wie Bausteine, Fliesen, Wand- und Bodenbeläge setzt allerdings voraus, dass der Sand in geeigneter Weise verfestigt wird, was bisher durch Verwendung von Sand als io Magerungsmittel für Beton und Mörtel geschah. However, the use of sand as a raw material, for example for building materials such as building blocks, tiles, wall and floor coverings, presupposes that the sand is solidified in a suitable manner, which has hitherto been achieved by using sand as an io thinning agent for concrete and mortar.

In Gebieten mit Wassermangel und Problemen bei der Beschaffung der übrigen benötigten Rohstoffe stellt dies jedoch keine praktikable Lösung für die Erzeugung von Baustoffen dar. In areas with water shortages and problems with the procurement of the remaining raw materials required, however, this is not a practical solution for the production of building materials.

Die Herstellung von Formkörpern auf der Basis von Quarz-15 sand ist ferner bereits seit langem insbesondere auf dem Gebiet des Formenbaus sowie zur Herstellung von Quarzkeramik bekannt. In allen Fällen werden jedoch bisher zur Herstellung einer aus Körnern bestehenden Matrix Bindemittel angewandt, um ausreichend formstabile und bruchfeste Formkörper zu er-20 zielen. The production of moldings based on quartz-15 sand has also long been known, in particular in the field of mold construction and for the production of quartz ceramics. In all cases, however, binders have hitherto been used to produce a matrix consisting of grains in order to achieve sufficiently dimensionally stable and unbreakable molded articles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formkörper auf der Basis von Quarzsand mit ausreichender Festigkeit und Beständigkeit und zugleich möglichst geringe Dichte, insbeson-25 dere für die oben angegebenen Verwendungszwecke, sowie ein einfaches, möglichst ohne Einsatz von Wasser und ohne Zusatzstoffe durchführbares Verfahren zu ihrer Herstellung sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung anzugeben. The invention has for its object to provide shaped bodies based on quartz sand with sufficient strength and durability and at the same time the lowest possible density, in particular for the above-mentioned purposes, and a simple method that can be carried out without using water and without additives Manufacture and specify a device for its implementation.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäss gelöst. 30 Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The task is solved according to the requirements. 30 Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemässen Formkörper werden bei Verwendung als Baumaterialien vorzugsweise in Form von Normstein-Abmessungen hergestellt. When used as building materials, the moldings according to the invention are preferably produced in the form of standard stone dimensions.

35 Verwendbar sind Quarzsande mit einer Korngrösse im üblichen Bereich von etwa0,002 bis etwa 2 mm, wobei der Korngrössenbereich von etwa 0,02 bis etwa 0,2 mm bevorzugt ist. Quartz sands with a grain size in the usual range of approximately 0.002 to approximately 2 mm can be used, the grain size range of approximately 0.02 to approximately 0.2 mm being preferred.

Der eingesetzte Quarzsand ist, insbesondere im Fall von Wüstensand, in der Regel rein genug, so dass Reinigungsschritte 40 in den meistenFällen entfallen können. Erforderlichenfalls kann der Sand vor der Verarbeitung in geeigneter Weise gewaschen werden. The quartz sand used is, in particular in the case of desert sand, generally pure enough that cleaning steps 40 can be omitted in most cases. If necessary, the sand can be washed in a suitable manner before processing.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird der als Rohstoff eingesetzte Quarzsand erforderlichenfalls zunächst in einem 45 Trockenschritt vorgetrocknet. Besonders günstig ist es hierbei, als Trockenmittel die heisse Abluft aus dem Sinterschritt zu verwenden. In the method according to the invention, the quartz sand used as raw material is first pre-dried if necessary in a drying step. It is particularly favorable here to use the hot exhaust air from the sintering step as the desiccant.

Anschliessend wird der getrocknete Quarzsand in einer Vorrichtung mit plattenkondensatorartig angeordneten Elektroden 50 in Schritt (A) einem stationären elektrischen Hochspannungsfeld ausgesetzt, durch das der überwiegend aus Einkristallkörnern bestehende Quarzsand aufgrund seines polaren, elektrisch anisotropen Verhaltens im elektrischen Feld orientiert wird. In step (A), the dried quartz sand is then exposed in a device with plate capacitor-like electrodes 50 to a stationary high-voltage electrical field, by means of which the quartz sand, which mainly consists of single-crystal grains, is oriented in the electrical field due to its polar, electrically anisotropic behavior.

Der Quarzsand wird in Schritt (À) gleichzeitig elektrostatisch 55 aufgeladen; die Aufladung kann günstigerweise auch mit einer Coronaentladung ergänzt werden. The quartz sand is simultaneously electrostatically charged 55 in step (À); the charge can also advantageously be supplemented with a corona discharge.

Besonders günstig ist es, den,vom Trocknungsschritt kommenden, noch warmen Quarzsand in einer Vorrichtung mit Elektrodenplatten am Trocknerausgang zu sammeln oder den 60 Quarzsand zwischen die Elektroden der elektrostatischen Feldeinrichtung einzublasen. It is particularly favorable to collect the still warm quartz sand coming from the drying step in a device with electrode plates at the dryer outlet or to blow the quartz sand between the electrodes of the electrostatic field device.

Die erforderliche elektrische Feldstärke hängt von der Geometrie der Vorrichtung sowie der Menge, Form und Schüttdichte des Quarzsandes ab und wird für die jeweils gegebenen Verhält-65 nisse in einem Vorversuch festgelegt. Sie beträgt bei einer Formkörpergrösse von etwa 20x10x3 cm ungefähr 100 V/cm. The required electric field strength depends on the geometry of the device as well as the amount, shape and bulk density of the quartz sand and is determined for the given conditions in a preliminary test. With a shaped body size of approximately 20x10x3 cm, it is approximately 100 V / cm.

Die orientierten und aufgeladenen Quarzsandkörner lagern sich im Feld zu einer Packungsdichte aneinander, die insbeson The oriented and charged quartz sand grains accumulate in the field to form a packing density, in particular

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dere auch von ihrer Korngrösse und Korngrössenverteilung abhängt. which also depends on their grain size and grain size distribution.

Der im elektrischen Feld ausgerichtete Quarzsand wird anschliessend entweder bei weiter anliegendem elektrischem Feld oder ohne weitere Feldeinwirkung, unter Erhaltung seines Ausrichtungszustands, der durch Aufladungen stabilisiert wird, unter Vermeidung starker mechanischer Schüttelbeanspruchungen, in eine dem herzustellenden Formkörper entsprechende Form gebracht und darin weiterverarbeitet. The quartz sand, which is aligned in the electrical field, is then brought into a mold corresponding to the molded article to be produced and further processed, either with a further applied electrical field or without further exposure to the field, while maintaining its alignment state, which is stabilized by charging, while avoiding strong mechanical shaking stresses.

Es ist im Rahmen des Erfindungskonzepts auch möglich, die Form selbst oder Teile davon als Elektroden zum Anlegen des elektrischen Feldes zu verwenden; diese Verfahrensweise hat den Vorteil, dass der getrocknete Quarzsand unmittelbar in die unter Feldeinwirkung stehende Form eingebracht und in ihr ausgerichtet und anschliessend gesintert werden kann. In the context of the inventive concept, it is also possible to use the mold itself or parts thereof as electrodes for applying the electrical field; This procedure has the advantage that the dried quartz sand can be introduced directly into the mold under the influence of the field and aligned in it and then sintered.

Es ist wirksamer, den Quarzsand in das elektrische Feld einzubringen, als das elektrische Feld über einer bereits vorliegenden Sandschüttung aufzubauen. It is more effective to introduce the quartz sand into the electric field than to build up the electric field over an existing bed of sand.

Zweckmässigerweise werden Formen mit abklappbaren Wänden verwendet, um die fertigen Formkörper nach der Sinterung und Abkühlung in einfacher Weise und schnell entnehmen zukönnen, insbesondere zur Herstellung von Bausteinen, Ziegeln, Kacheln, Fliesen u. dgl. Ein bevorzugtes Formmaterial ist Graphit, auch hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit. Molds with foldable walls are expediently used in order to be able to remove the finished molded articles quickly and easily after sintering and cooling, in particular for the production of building blocks, bricks, tiles, tiles and the like. The like. A preferred molding material is graphite, also with regard to its electrical conductivity.

Der Eintrag des vorgetrockneten Quarzsandes zwischen die beiden Elektroden, die bevorzugt plattenkondensatorartig ausgebildet sind, bzw. in die mit Elektroden versehene oder als Elektroden verwendete Form geschieht günstigerweise durch Einfallenlassen oder Einblasen. Hierbei entsteht im elektrischen Feld eine dicht erscheinende, durch Aufladung stabilisierbare «Schüttung», die zahlreiche unregelmässige Hohlräume auf-_weist, die beim anschliessenden Sintern erhalten bleiben. The pre-dried quartz sand is introduced between the two electrodes, which are preferably in the form of a plate capacitor, or into the form provided with electrodes or used as electrodes, advantageously by dropping or blowing in. This creates a dense, "stabilizing" bed that can be stabilized by charging and has numerous irregular cavities that are retained during the subsequent sintering.

Die Elektroden können erfindungsgemäss auch klappbar bzw. in senkrechter Richtung verfahrbar ausgebildet sein, wobei üblicherweise die untererer beiden etwa waagrecht und übereinander angeordneten Elektroden feststehend ist. According to the invention, the electrodes can also be designed to be foldable or movable in the vertical direction, the lower two electrodes, which are arranged approximately horizontally and one above the other, usually being stationary.

Die orientierte Packung kann ohne mechanische Störung des Ausrichtungszustandes anschliessend durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Sintertemperatur gesintert und damit bleibend fixiert werden. The oriented packing can then be sintered by heating to a temperature above the sintering temperature and thus permanently fixed without mechanical disturbance of the alignment state.

Sintertemperatur und Sinterdauer hängen insbesondere von der eingesetzten Quarzsandqualität, der Sandmasse und der apparenten Schüttdichte sowie den Wärmeübertragungsverhältnissen ab und werden ebenfalls in einfachen Vorversuchen vorab festgelegt. N achdem bei gegebener Produktion diese Einfluss-grössen im wesentüchen konstant bleiben, ist die Vorabermittlung der Betriebsbedingungen nur einmal erforderlich. Sintering temperature and sintering time depend in particular on the quartz sand quality used, the sand mass and apparent bulk density as well as the heat transfer conditions and are also determined in advance in simple preliminary tests. Since these influencing factors remain essentially constant for a given production, the preliminary determination of the operating conditions is only required once.

Die Sintertemperatur liegt typischerweise im Bereich von etwa 1450 bis etwa 1600 °C. Erforderlichenfalls kann die Temperatur bis in die Nähe des Schmelzpunkts von Quarz (1710 °C) erhöht werden, was jedoch in der Praxis nur in Sonderfällen erforderlich ist. The sintering temperature is typically in the range from about 1450 to about 1600 ° C. If necessary, the temperature can be raised to the vicinity of the melting point of quartz (1710 ° C), but in practice this is only necessary in special cases.

Die Sinterung wird so lange durchgeführt, bis die Formkörper durchgesintert sind, d. h. bis auch im Inneren eine ausreichende Fixierung der Körner relativ zueinander durch Zusammenwachsen an den sich berührenden Korngrenzen erzielt ist, was durch Bruch- und Festigkeitsmessungen leicht ermittelt werden kann. The sintering is carried out until the shaped bodies are sintered through, i.e. H. until a sufficient fixation of the grains relative to one another is achieved by growing together at the touching grain boundaries, which can easily be determined by breaking and strength measurements.

Ein Pressen ist während des Einbringens des orientierten Quarzsands in die Form bzw. bei der Einwirkung des elektrischen Felds auf den bereits in der Form befindlichen Quarzsand nicht erforderlich, da die resultierende Packungsdichte des Quarzsandes zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit auch ohne Anwendung von Druck genügend hoch ist. Pressing is not necessary during the introduction of the oriented quartz sand into the mold or when the electric field is applied to the quartz sand already in the mold, since the resulting packing density of the quartz sand is sufficiently high to achieve sufficient strength even without applying pressure .

Für das erfindungsgemässe Verfahren ist wesentlich, dass zur Erzielung einer für den praktischen Einsatz ausreichenden Festigkeit keinerlei Bindemittel erforderlich sind, da das makroskopische Gefüge der Formkörper lediglich durch elektrische It is essential for the method according to the invention that no binders are required in order to achieve a strength sufficient for practical use, since the macroscopic structure of the shaped bodies is only due to electrical ones

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Feldeinwirkung und anschliessende Sinterung des im elektrischen Feld resultierenden Orientierungszustands erzeugt wird. Field influence and subsequent sintering of the orientation state resulting in the electrical field is generated.

Gleichwohl ist es erfindungsgemäss nicht ausgeschlossen, in bestimmten Fällen auch Bindemittel etwa auf der Basis von Wasserglas, Silicaten, Tonen, Carbonaten oder Oxiden zu verwenden, um Gefüge aufzubauen, die beispielsweise natürlichem Sandstein ähnlich sind. Nevertheless, it is not excluded according to the invention to also use binders, for example based on water glass, silicates, clays, carbonates or oxides, in certain cases in order to build up structures which are similar to natural sandstone, for example.

Nach der Sinterung können die erhaltenen Formkörper glasiert werden, was für manche Anwendungszwecke, beispielsweise für Boden und Wandverkleidungsmaterialien wie Fliesen, Kacheln u. dgl. besonders günstig ist und zugleich die Festigkeit der resultierenden Formkörper noch weiter erhöht. After sintering, the moldings obtained can be glazed, which for some applications, for example for floors and wall covering materials such as tiles, tiles and the like. The like. Is particularly cheap and at the same time increases the strength of the resulting molded article even further.

Wegen der günstigen Substrateigenschaften von Quarz können hierfür beliebige herkömmliche Glasuren und Fritten verwendet werden, ebenso etwa Tonschlickerbeschichtungen. Because of the favorable substrate properties of quartz, any conventional glazes and frits can be used, as well as clay slip coatings.

In zahlreichen Regionen Nordafrikas sowie etwa im Nahen Osten steht neben grossen Wüstensandvorkommen auch Meersalz in beliebiger Menge zur Verfügung. Es ist entsprechend 20 besonders günstig, unter derartigen Voraussetzungen Salzglasuren in der herkömmlichen Weise aufzubringen, wobei vorzugsweise Meersalz eingesetzt wird. In numerous regions of North Africa and in the Middle East, in addition to large desert sand deposits, sea salt is also available in any quantity. Accordingly, it is particularly favorable, under such conditions, to apply salt glazes in the conventional manner, preferably sea salt.

Das erfindungsgemässe V erfahren eignet sich gut für eine kontinuierliche Verfahrensführung. Der Schritt der Feldeinwir-25 kung ist zwar ein quasi diskontinuierlicher Einzelschritt, kann jedoch in eine insgesamt kontinuierliche Verfahrensweise integriert werden, wodurch sich die Effektivität und Produktivität des Verfahrens gegenüber dem absatzweisen Betrieb erhöhen lässt. The method according to the invention is well suited for continuous process control. The step of field action is a quasi discontinuous single step, but can be integrated into an overall continuous procedure, which increases the effectiveness and productivity of the procedure compared to batch operation.

30 Die erfindungsgemässen Formkörper können anschliessend wieder zu kleineren Bruchstücken mit Korngrössen >2 mm zerkleinert werden, beispielsweise in Kugelmühlen, Kollergängen u. dgl. Derartige Bruchmaterialien eignen sich günstig beispielsweise als Schotter- oder Kiesersatz für Beton und Mörtel 35 sowie insbesondere als Unterbaumaterialien für den Strassen-und Wegebau. The shaped bodies according to the invention can then be comminuted again into smaller fragments with grain sizes> 2 mm, for example in ball mills, pan mills and the like. Such broken materials are suitable, for example, as ballast or gravel substitutes for concrete and mortar 35 and in particular as substructure materials for road and path construction.

Das in Schritt (C) anfallende heisse Sintergut kann ferner günstigerweise direkt und ohne wesentliche vorherige Abkühlung aus der Sintereinrichtung angetragen und als Baumaterial 40 verwendet werden, insbesondere als Oberbau- oder Belagsmaterial für den Strassen- und Wegebau. The hot sintered material obtained in step (C) can also advantageously be applied directly and without substantial prior cooling from the sintering device and used as building material 40, in particular as a superstructure or covering material for road and path construction.

Die Formkörper gemäss der Erfindung zeichnen sich einerseits durch hohe Festigkeit aus, so dass sie z. B. als Bausteine im Hoch- und Tiefbau vorteilhaft verwendet werden können, und 45 besitzen andererseits aufgrund der herstellungsbedingten Makrostruktur zahlreiche Hohlräume und damit eine geringe Dichte, die erheblich unter der Dichte von Quarz bzw. Quarz-sandschüttungen liegt und beispielsweise nur etwa 50% davon betragen kann. The moldings according to the invention are characterized on the one hand by high strength, so that they are, for. B. can be used advantageously as building blocks in civil engineering, and 45 have on the other hand due to the manufacturing-related macro structure numerous cavities and thus a low density, which is significantly below the density of quartz or quartz sand fillings and for example only about 50% of it can be.

so Durch das Vorliegen der Hohlräume ist zugleich ein besonders günstiger k-Wert gegeben; entsprechendes Mauerwerk besitzt hervorragende Wärme-, Kälte- und SchaUisolationseigen-schaften, wobei zugleich etwa gegenüber Gasbeton deutlich höhere Festigkeit vorliegt. so the presence of the cavities also gives a particularly favorable k value; Corresponding masonry has excellent heat, cold and sound insulation properties, while at the same time there is significantly higher strength than gas concrete.

55 Diese Vorteile bleiben auch dann erhalten, wenn die Formkörper glasiert sind, da die unter der Glasurschicht hegende Matrix hohe Porosität besitzt. 55 These advantages are retained even if the moldings are glazed, since the matrix under the glaze layer has high porosity.

Nachdem für die Herstellung der erfindungsgemässen Form-körperweder Wasser noch Zusätze oder Zuschlagmaterialien 60 erforderlich sind, eignet sich die erfindungsgemässe Verfahrensweise besonders für Gebiete mit Wassermangel, in denen übliche Baumaterialien schwer oder nicht verfügbar sind. Since neither water nor additives or aggregate materials 60 are required for the production of the shaped bodies according to the invention, the procedure according to the invention is particularly suitable for areas with a lack of water in which conventional building materials are difficult or not available.

Die erfindungsgemässen Formkörper können durch Schleifen, Sägen und Brechen leicht und genau bearbeitet werden, 65 ohne dass hierfür spezielle Werkzeuge oder Einrichtungen erforderlich sind. The moldings according to the invention can be easily and precisely processed by grinding, sawing and breaking, 65 without special tools or devices being required for this.

Die Formkörper gemäss der Erfindung sind neben dem Einsatz als Baumaterialien und Baustoffe auch auf zahlreichen The moldings according to the invention are not only used as building materials but also on numerous

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anderen Anwendungsgebieten vorteilhaft einsetzbar, beispiels- Eine besonders günstige Ausführungsform der erfindungsge- can be used advantageously in other areas of application, for example a particularly favorable embodiment of the invention.

weise als Filtermaterialien sowie als hitzefeste Auskleidungs- mässen Vorrichtimg besteht in einer Einrichtung zum Anlegen materialien etwa anstelle von Schamotte. eines elektrostatischen Felds, die mit der Form integriert ist, As a filter material and as a heat-resistant lining, the device consists of a device for applying materials, for example instead of chamotte. an electrostatic field that is integrated with the mold

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist als wesentliche wobei die Form günstigerweise einen elektrisch leitenden Boden The essential feature of the device according to the invention is an electrically conductive base

Teile eine Feldeinrichtung mit kondensatorartig angeordneten 5 und Deckel aufweisen kann, die in diesem Fall als Elektroden Parts can have a field device with a capacitor-like arrangement 5 and cover, which in this case as electrodes

Elektrodenzum Anlegendes elektrostatischen Hochspannungs- dienen. Electrodes for the application of electrostatic high voltage.

felds sowie einen ihr nachgeschalteten Sinterofen auf. Für Fälle, Graphitformen eignen sich hinsichtlich der thermischen in denen der Quarzsand vor der Verfestigung zu Formkörpern Beständigkeit sowie der elektrischen Leitfähigkeit für diesen getrocknet werden muss, umfasst die erfindungsgemässe Vor- Zweck besonders gut. fields and a sintering furnace downstream of it. For cases in which graphite shapes are suitable with regard to the thermal conditions in which the quartz sand has to be dried before it solidifies to form bodies and the electrical conductivity for these, the purpose according to the invention comprises particularly well.

richtung ferner einen Trockner zum Trocknen des eingesetzten 10 Die Feldeinrichtung kann ferner eine zusätzliche Einrichtung direction also a dryer for drying the inserted 10 The field device can also be an additional device

Quarzsands sowie eine ihm nachgeschaltete Fördereinrichtung, zur Aufladung des Quarzsands aufweisen, beispielsweise eine die den getrockneten Quarzsand in die Feldeinrichtung fördert. Coronaentladungseinrichtung, die mit der gleichen Spannungs- Have quartz sand and a downstream device for charging the quartz sand, for example one that conveys the dried quartz sand into the field device. Corona discharge device with the same voltage

Ais Trockner wird vorzugsweise einheissluftbetriebener Wir- quelle wie die Feldeinrichtung betrieben werden kann, The dryer is preferably a hot air powered source, such as the field device,

belschichttrockner oder ein beheiztes Rohr mit Förderschnecke Als Sinterofen wird in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet, wobei in diesem Fall die Förderschnecke gleichzeitig 15 vorzugsweise ein Tunnelofen eingesetzt, wobei es besonders als Fördereinrichtung zum Transport des getrockneten Quarz- günstig ist, die Heissluft aus dem Sinterofen zum Trockner sands in die nachgeschaltete Feldeinrichtung herangezogen wer- rückzuführen, um hierdurch Energie einzusparen. Bed-layer dryer or a heated pipe with screw conveyor The sintering furnace used in the device according to the invention, in which case the screw conveyor preferably uses a tunnel furnace at the same time, and it is particularly advantageous as a conveyor for transporting the dried quartz, the hot air from the sintering furnace to the dryer Sands can be fed back into the downstream field device in order to save energy.

den kann. Für den Einsatz beim Strassen- und Wegebau kann die that can. For use in road and path construction, the

Günstigerweise kann ferner auch eine Blaseinrichtung oder erfindungsgemässe Vorrichtung günstigerweise fahrbar ausge-ein Druckluftförderer zur Förderung des vorgetrockneten 20 führt sein, wobei zumindest die Feldeinrichtung und der Sinter-Quarzsandes verwendet werden. ofen mit Austrag und vorzugsweise ferner auch ein Vorratsbehäl-DieFeldeinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Hoch- ter für Quarzsand und ein ihm nachgeschalteter Trockner sowie . spannungsfelds umfasst vorzugsweise zwei etwa waagrechte, eine Fördereinrichtung vor der Feldeinrichtung miteinander zu übereinander angeordnete und voneinander ausreichend beab- , einer fahrbaren Einheit zusammengebaut sind, die bevorzugt standete plattenförmige Elektroden, von denen die untere vor- 25 ; selbstfahrend ausgebildet ist, d. h. einen eigenen Antrieb einzugsweise feststehend und die obere in senkrechter Richtung "schliesslich Stromversorgungseinrichtung, z.B. eines Generaoder zur Seite schwenkbar beweglich ausgebildet ist. tors, aufweist. A blowing device or device according to the invention can also advantageously be made mobile, a compressed air conveyor for conveying the pre-dried 20, at least the field device and the sintered quartz sand being used. oven with discharge and preferably also a storage container die field device for applying an electric high-pressure device for quartz sand and a dryer connected downstream of it. voltage field preferably comprises two approximately horizontal, a conveyor device in front of the field device, which are arranged one above the other and sufficiently spaced apart, a mobile unit is assembled, which preferably stands plate-shaped electrodes, the lower of which 25; is self-propelled, d. H. has its own drive, some of which is stationary, and the upper "power supply device, for example a generator or can be pivoted sideways."

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Claims

666 477 PATENTANSPRÜCHE666 477 PATENT CLAIMS

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern auf der Basis von Quarzsand, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 1. A process for the production of moldings based on quartz sand, characterized by the following steps:

entweder: either:

(A) Einwirkenlassen eines elektrostatischen Feldes ausreichend hoher Feldstärke auf trockenen Quarzsand, wobei dieser elektrostatisch aufgeladen wird, so dass sich die einzelnen Sandkörner in dem Feld ausrichten, (A) allowing an electrostatic field to act on a sufficiently high field strength on dry quartz sand, this being electrostatically charged so that the individual grains of sand align in the field,

(B) Einbringen der im elektrischen Feld ausgerichteten Sandkörner, unter Erhaltung ihrer Ausrichtung, in eine dem herzustellenden Formkörper entsprechende Form, (B) introducing the grains of sand aligned in the electric field, while maintaining their alignment, into a mold corresponding to the molded body to be produced,

oder: or:

(AB) Einbringen des trockenen Sandes in eine dem herzustellenden Formkörper entsprechende Form bei gleichzeitigem Ausrichten der Sandkörner durch Einwirkenlassen eines elektrostatischen Feldes ausreichend hoher Feldstärke in der Form, wobei der Sand elektrostatisch aufgeladen wird, dann (AB) Introducing the dry sand into a mold corresponding to the molded article to be produced while at the same time aligning the sand grains by exposure to an electrostatic field of sufficiently high field strength in the mold, the sand being electrostatically charged, then

(C) Erhitzen der Sandkörner in der Form, unter Erhaltung ihrer Ausrichtung, auf eine Temperatur oberhalb der Sintertemperatur, während einer zum Durchsintern des Formkörpers ausreichenden Zeitdauer, und (C) heating the grains of sand in the mold, while maintaining their orientation, to a temperature above the sintering temperature for a period of time sufficient for the mold to sinter through, and

(D) Abkühlenlassen des Formkörpers auf Umgebungstemperatur. (D) Allowing the molded body to cool to ambient temperature.

2. Verfahren zur Herstellung von Schotter- und Kiesersatz auf der Basis von Quarzsand, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 2. Process for the production of gravel and gravel substitutes based on quartz sand, characterized by the following steps:

entweder: either:

(B) Einbringen der im elektrischen Feld ausgerichteten Sand kömer, unter Erhaltung ihrer Ausrichtung, in eine für Weiterverarbeitung geeignete Form, (B) placing the sand grains aligned in the electric field, while maintaining their alignment, in a form suitable for further processing,

oder: or:

(AB) Einbringen des trockenen Sandes in eine für die Weiterverarbeitung geeignete Form bei gleichzeitigem Ausrichten der Sandkörner durch Einwirkenlassen eines elektrostatischen Feldes ausreichend hoher Feldstärke in der Form, wobei der Sand elektrostatisch aufgeladen wird, dann (AB) Introducing the dry sand into a form suitable for further processing while at the same time aligning the sand grains by exposure to an electrostatic field of sufficiently high field strength in the form, the sand being electrostatically charged, then

(C) Erhitzen der Sandkörner in der Form, unter Erhaltung ihrer Ausrichtung, auf eine Temperatur oberhalb der Sintertemperatur, während einer zum Durchsintern des entstehenden Formkörpers ausreichenden Zeitdauer, (C) heating the grains of sand in the mold, while maintaining their orientation, to a temperature above the sintering temperature for a period of time sufficient to sinter the resulting shaped body,

(D) Abkühlenlassen des Formkörpers auf Umgebungstemperatur, und (D) allowing the molded article to cool to ambient temperature, and

(E) Zerkleinern des entstandenen Formkörpers in Bruchstücke mit einer Korngrösse von mindestens 2 mm. (E) crushing the resulting shaped body into fragments with a grain size of at least 2 mm.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Feldeinrichtung mit kondensatorartig angeordneten Elektroden und einer Gleichspannungsquelle zum Anlegen eines elektrostatischen Feldes zwecks elektrostatischer Aufladung des Quarzsandes und durch einen der Feldeinrichtung nachgeschalteten Sinterofen. 3. Device for performing the method according to one of claims 1 or 2, characterized by a field device with capacitor-like electrodes and a DC voltage source for applying an electrostatic field for the purpose of electrostatically charging the quartz sand and by a sintering furnace connected downstream of the field device.

4. Formkörper auf der Basis von Quarzsand, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zum überwiegenden Teil aus porös zusammengesinterten Quarzsandkörnern aus dem Korngrössenbereich 0,002 bis 2 mm besteht. 4. Shaped body based on quartz sand, produced by the method according to claim 1, characterized in that it mainly consists of porous sintered quartz sand grains with a grain size range of 0.002 to 2 mm.

5 gekennzeichnet durch Trocknen des Quarzsandes unmittelbar vor dem Schritt (A). 5 characterized by drying the quartz sand immediately before step (A).

5. Schotter- oder Kiesersatz auf der Basis von Quarzsand, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 2, zum überwiegenden Teil aus porös zusammengesinterten Quarzsandkörnern aus dem Korngrössenbereich 0,002 bis 2 mm bestehend. 5. Ballast or gravel substitute based on quartz sand, produced by the method according to claim 2, consisting predominantly of porous sintered quartz sand grains from the grain size range 0.002 to 2 mm.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Quarzsand mit einer Korngrösse im Bereich von 0,02 bis 0,2 mm. 6. The method according to claim 1 or 2, characterized by the use of quartz sand with a grain size in the range of 0.02 to 0.2 mm.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6, gekennzeichnet durch Waschen des Quarzsandes vorgängig der Durchführung des Schrittes (A). 7. The method according to any one of claims 1, 2 and 6, characterized by washing the quartz sand prior to carrying out step (A).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2,6 und 7, 8. The method according to any one of claims 1,2,6 and 7,

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durchTrock-nen mit Heissluft. 9. The method according to claim 8, characterized by drying with hot air.

10 Trocknen mit der Abluft des Sinterschrittes (C). 10 Drying with the exhaust air from the sintering step (C).

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch 10. The method according to claim 9, characterized by

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung von Wüstensand. 11. The method according to any one of claims 1,2 and 6 to 10, characterized by the use of desert sand.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung einer quaderförmigen 12. The method according to any one of claims 1,2 and 6 to 11, characterized by the use of a cuboid

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 12, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Form aus Graphit. 13. The method according to any one of claims 1,2 and 6 to 12, characterized by the use of a mold made of graphite.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 13, 14. The method according to any one of claims 1,2 and 6 to 13,

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 14, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Feldstärke von etwa 15. The method according to any one of claims 1, 2 and 6 to 14, characterized by the application of a field strength of approximately

15 Form mit elektrisch leitendem Boden und Deckel, die voneinander elektrisch isoliert sind. 15 Mold with an electrically conductive base and lid, which are electrically insulated from one another.

16. Verfahrennach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 15, durch Erhitzen auf 1450 bis 1600 Grad in Schritt (C). 16. The method according to any one of claims 1, 2 and 6 to 15, by heating to 1450 to 1600 degrees in step (C).

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 16, gekennzeichnet durch Glasieren der Formkörper in oder unmit- 17. The method according to any one of claims 1, 2 and 6 to 16, characterized by glazing the shaped bodies in or immediately

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer Salzglasur unter Verwendung von NaCl oder Meersalz. 18. The method according to claim 17, characterized by the application of a salt glaze using NaCl or sea salt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 6 bis 18, 19. The method according to any one of claims 1,2 and 6 to 18,

20. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldeinrichtung zur elektrostatischen Aufladung des Quarzsandes mit einer Coronaentladungseinrichtung versehen ist. 20. The apparatus according to claim 3, characterized in that the field device for the electrostatic charging of the quartz sand is provided with a corona discharge device.

20 dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt(A) der Sand in das elektrische Feld zwischen elektrisch leitenden Platten bzw.20 characterized in that in step (A) the sand into the electrical field between electrically conductive plates or

Formteilen eingeblasen wird. Molded parts is blown.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, 22. The apparatus according to claim 21, characterized in

4S dass der Trockner ein heissluftbetriebener Wirbelschichttrockner ist. 4S that the dryer is a hot air operated fluidized bed dryer.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung eine Blaseinrichtung oder ein Druckluftförderer ist. 23. The device according to claim 21 or 22, characterized in that the conveying device is a blowing device or a compressed air conveyor.

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24. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein heizbares Rohr mit Förderschnecke als Trockner und Fördereinrichtung. 24. The device according to claim 21, characterized by a heatable tube with screw conveyor as a dryer and conveyor.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektroden der Feldeinrich- 25. Device according to one of claims 3 and 20 to 24, characterized in that two electrodes of the field device

55 tung plattenförmig und im wesentlichen waagrecht übereinander angeordnet sind, wobei die untere feststehend und die obere in senkrechter Richtung bewegbar oder zur Seite schwenkbar angeordnet ist. 55 are plate-shaped and arranged substantially horizontally one above the other, the lower being fixed and the upper being movable in the vertical direction or pivoting to the side.

25 1000 V/cm in Schritt (A). 25 1000 V / cm in step (A).

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 20 bis 24, 26. The device according to one of claims 3 and 20 to 24,

60 gekennzeichnet durch eine Form mit elektrisch leitendem Boden und Deckel als Feldeinrichtung. 60 characterized by a shape with an electrically conductive bottom and cover as a field device.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Form aus Graphit mit einem elektrisch leitenden Deckel, der von den übrigen Formteilen elektrisch isoliert ist. 27. The apparatus according to claim 26, characterized by a mold made of graphite with an electrically conductive cover which is electrically insulated from the other molded parts.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch eine Form mit ab- oder umklappbaren Seitenwänden. 28. The apparatus according to claim 26 or 27, characterized by a shape with foldable or foldable side walls.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterofen ein Tunnelofen ist. 29. Device according to one of claims 3 and 20 to 28, characterized in that the sintering furnace is a tunnel furnace.

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30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, gekennzeichnet durch eine Rückführleitung zur Rückführung von Heiss-luft aus dem Sinterofen zum Trockner. 30. Device according to one of claims 21 to 29, characterized by a return line for returning hot air from the sintering furnace to the dryer.

30 telbar nach dem Schritt (C) und vor dem Schritt (D). 30 telbar after step (C) and before step (D).

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterofen einen kontinuierlichen Austrag aufweist. 31. The device according to claim 29 or 30, characterized in that the sintering furnace has a continuous discharge.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass sie fahrbar ist. 32. Device according to one of claims 3 and 20 to 31, characterized in that it is mobile.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass sie selbstfahrend ausgestaltet ist. 33. Device according to claim 32, characterized in that it is designed to be self-propelled.

34. Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Sandkörner im Bereich 0,02 bis 0,2 mm liegt. 34. Shaped body according to claim 4, characterized in that the size of the grains of sand is in the range 0.02 to 0.2 mm.

35. Formkörper nach Anspruch 4 oder 34, gekennzeichnet durch Abmessungen, die jenen eines quaderförmigen Norm-Backsteines von etwa 20x10x3 cm entsprechen. 35. Shaped body according to claim 4 or 34, characterized by dimensions which correspond to those of a cuboid standard brick of about 20x10x3 cm.

35 gekennzeichnet durch kontinuierliche Verfahrensführung. 35 characterized by continuous process management.

36. Formkörper nach einem der Ansprüche 4,34und35, dadurch gekennzeichnet, dass er glasiert ist. 36. Shaped body according to one of claims 4,34 and 35, characterized in that it is glazed.

37. Formkörper nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch eine Salzglasur. 37. Shaped body according to claim 36, characterized by a salt glaze.

38. Formkörper nach einem der Ansprüche 4und 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich ein Bindemittel auf der Basis von Wasserglas, Tonen oder Oxiden enthält. 38. Shaped body according to one of claims 4 and 34 to 37, characterized in that it additionally contains a binder based on water glass, clays or oxides.

39. Verwendung von Formkörpern nach einem der Ansprüche 4 und 34 bis 38 als Backsteine für den Mauerbau, als Bauelemente im Strassen- und Wegbau, als Fliesen oder als hitzebeständige Auskleidesteine. 39. Use of moldings according to one of claims 4 and 34 to 38 as bricks for wall construction, as structural elements in road and path construction, as tiles or as heat-resistant lining stones.

40. Schotter- und Kiesersatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Sandkörner im Bereich von 0,02 bis 0,2 mm liegt. 40. gravel and gravel substitute according to claim 5, characterized in that the size of the grains of sand is in the range of 0.02 to 0.2 mm.

40 21. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 20, gekennzeichnet durch einen Trockner zum Trocknen des eingesetzten Quarzsandes und durch eine dem Trockner nachgeschaltete Fördereinrichtung für den getrockneten Quarzsand. 40 21. Device according to claim 3 or 20, characterized by a dryer for drying the quartz sand used and by a conveyor downstream of the dryer for the dried quartz sand.

41. Schotter- und Kiesersatz nach Anspruch 5 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Bruchstücken grösserer Formkörper besteht, welche Bruchstücke die Korngrösse von Kies aufweisen. 41. Ballast and gravel substitute according to claim 5 or 40, characterized in that it consists of fragments of larger shaped bodies, which fragments have the grain size of gravel.

42. Schotter- und Kiesersatz nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstücke eine Korngrösse über 2 mm aufweisen. 42. Gravel and gravel substitute according to claim 41, characterized in that the fragments have a grain size of over 2 mm.

43. Schotter- und Kiesersatz nach einem der Ansprüche 5 und 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstücke zusätzlich ein Bindemittel auf der Basis von Wasserglas, Tonen oder Oxiden enthalten. 43. Ballast and gravel substitute according to one of claims 5 and 40 to 42, characterized in that the fragments additionally contain a binder based on water glass, clays or oxides.

44. Verwendung des Schotter- und Kiesersatzes nach einem der Ansprüche 5 und 40 bis 43 als Magerungsmittel für Zement und Mörtel oder anstelle von Schotter und Kies. 44. Use of the ballast and gravel substitute according to one of claims 5 and 40 to 43 as a lean agent for cement and mortar or instead of ballast and gravel.

45. Verwendung des Schotter- und Kiesersatzes nach einem der Ansprüche 5 und 40 bis 43 als Filtermaterial. 45. Use of the ballast and gravel substitute according to one of claims 5 and 40 to 43 as a filter material.