DE1471294A1

DE1471294A1 - Verfahren zur Herstellung keramischer Produkte

Info

Publication number: DE1471294A1
Application number: DE19641471294
Authority: DE
Inventors: Kumpen Constant Arthur
Original assignee: KUMPEN CONSTANT ARTHUR
Current assignee: KUMPEN CONSTANT ARTHUR
Priority date: 1963-11-19
Filing date: 1964-02-15
Publication date: 1968-12-05
Also published as: LU45070A1; BE640107A; FR1380978A; CH442122A; GB1058615A; ES296995A1; NO116314B

Description

PATENTANWÄLTE, ,

Dr. Andrejewski

Dr.-Ing. Honke

43Essen,KeUwioerStr.36 lassen, den 10. Mai 1968

(AmHjupibihnhot Liditbure)
Telefon 125802/03 .

Patentanmeldung des Herrn
Constant Arthur Kumpen
Schaanstraat 60
S(Yijier / Belgien

Verfahren zur Herstellung keraraischer Produkte

Zur Herstellung keramischer Produkte sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen aus bei Verbrennung von Staubkohle anfallender Flugasche und vif en igst ens einem mineralischen Bindemittel sowie eventuell einem Zuschlag eine innige Mischung hergestellt, diese ausgeformt und dann gebrannt wird, wobei das mineralische Bindemittel die iViischung wenigstens bis zur Erreichung der Brenntemperatur zusammenhält. Bei einem solchen bekannten Verfahren (vgl. die deutsche Patentschrift 835 870) werden von der bei der Verbrennung von Staubkohle anfallenden Flugasche nur hohlkugelförmige Ascheteilchen verwendet, die von der übrigen Flugasche durch Waschen, Schlämmen, Sieben,

Neue UntGi'lc'HcMi ₍λ■; / ι ·.·., ->,,«. , . _λ· .

·¹·¹'-· ■ ' ι-'"· Anderuri isgoa. v. 4. 9.1067»

8 0 901 1 / Q 9

Flotieren und dgl. getrennt werden. Nach Vermischung mit einem Bindemittel erhält man eine ganz spezielle Textur ■ infolge der nebeneinanderliegenden Hohlkügelchen/Da₁S, bekannte Verfahren ist mit erheblichen Nach! eilen be-, . . ,...... haftet. Einmal sind beachtliche Mengen von'Flugasche erforderlich, um nach den verschieaenen Trennprozessen eine relativ geringe Menge hohlkugelförmiger Flugasche· zu erhalten. Die dadurch scion nicht geringen Kosten , _;·. werden noch dadurch erhöht, daß die hohlkugelförmige ·.■■·,·. Flugasche vor der Vermischung mit einem Bindemittel ei-,. ner Wärmebehandlung unterzogen werden muß, um die ,inneren Spannungen zu beseitigen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (vgl. die deutsche Auslegeschrift 1 027 583) wird davon ausgegangen, daß bei der Verwendung von Flugasche wegen ihrer ungeeigneten Struktur nur Erzeugnisse mit für viele Anwendungszwecke mangelnder Festigkeit erzielt werden können. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird die zusätzliche Verwendung von Schmelzkammerasche vorgeschlagen. Auch durch eine solche Maßnahme wird das Verfahren aufwendiger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung keramischer Produkte, bei welchem aus bei Verbrennung von Staubkohle anfallender Flugasche und wenigstens einem mineralischen Bindemittel sowie eventuell einem Zuschlag eine innige Mischung hergestellt, diese ausgeformt und dann gebrannt wird, wobei das mineralische Bindemittel die iviischung wenigstens bis zur Erreichung der Brenntemperatur zusammenhalt, so auszugestalten, daß das erzielte Produkt sich durch gute physikalische Eigenschaften ,

BAD ORIQfNAL

11/0998

1471284 -3-

wie relativ hohe Festigkeit, geringes spezifisches Gewicht und gutes Schall- und Wärme-Isolationsvermögen, auszeichnet, ohne daß die auftretenden Kosten den Preis vergleichbarer Produkte übersteigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flugasche maximal 12 # an brennbaren Stoffen enthält und der Brennvorgang bei einer mindestens dem Beginn der Sinterung der Flugasche entsprechenden Temperatur erfolgt. Besonders günstige Eigenschaften der Produkte lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen, wenn die Flugasche folgende Zusammensetzung besitzt:

SiO₂	44	- 51 *
Al₂O₅ZTiO₂	20	- 29 *
Fe₂O₃	5	- 8 fo
CaO	4	- 8 #
MgO	1	- 2 *
K₂O + Na₂O	4	-7,5 *

Abbrandverluste 3 -8,5 #.

Besonders vorteilhaft ist nach weiterer Lehre der Erfindung auch die Verwendung einer Flugasche mit folgender Körnung:

Körner von 3 - 0,12 mm 0 32 - 43 %

" 0,12 - 0,03 mm 0 45 - 60 *

" unter 0,03 mm 0 1 - 3 $>.

Als Zuschlag zu Flugasche und mineralischem Bindemittel kann insbesondere ein Kunstharz oder ein Emulgiermittel

309811/099$

verwendet werden. Schließlich empfiehlt die Erfindung, der Mischung zur Förderung der Bildung eines Eutektikums mit niedrigem Schmelzpunkt Flußmittel zuzusetzen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren ein wesentlich festeres und dichteres Produkt als mit bisher bekannten Verfahren erzielt werden kann. Dadurch, daß der Brennvorgang bei einer mindestens dem Beginn der Sinterung der Flugasche entsprechenden Temperatur erfolgt, enthält man ein Produkt, in dem die Flugasche verschmolzen ist. Daher braucht das mineralische üindemittel die Flugasche nur so lange zusammenhalten, bis die Brenntemperatur erreicht ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von einigen ausgeführten Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1:

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt es, wie festgestellt werden konnte, dem Ausgangsmaterial, d.h. der Flugasche, eine äußerst geringe Menge, z. B. 3 bis 6 i» eines mineralischen Bindemittels zuzusetzen," welches imstande ist, der Mischung einen genügenden Zusammenhang zu geben, damit die Produkte ohne.Schaden in den Ofen eingebracht und aufgeschichtet werden können.

Es wurden 100 kg Flugasche von Staubkohle mit 4,5 kg Lehm und 0,37 kg Maisdextrin zu einer innigen Mischung verarbeitet. Diese Mischung wurde sodann durch gleichzeitige

80981 1/0.996,

ρ Anwendung eines atatischen Drucks von etwa 0,5 kg/cm und einer Sattelbewegung mit verhältnismäßig hoher Schwingungszahl, etwa 3.000 Schw. pro Min., in die erwünschte Form gepreßt. Es wurde festgestellt, daß das sich ergebende Produkt beim Trocknen keine Schwierigkei-r ten machte, da es praktisch nicht schrumpfte. Die geformten Produkte werden sodann bei 1.150⁰C gebrannt.

Die Prüfungen im Prüflaboratorium haben die folgenden

Ergebnisse gebracht: i

Porösität: 40 - 50 #

Druckfestigkeit: 110 kg/cm thermische Leitfähigkeit: 0,22 Kcil/Std. m ⁰C Schalldämpfung: bei"einer Frequenz von

850 Hz und einer Wanddicke von 13 cm : 40 db

spezifisches Gewicht: 1,1 kg/dm .

Die Isolationseigenschaften, wie auch das spezifische Gewicht, können leicht und ohne nennenswerte zusätzliche Kosten noch dadurch verbessert werden, daß man der Mischung eine kleine Menge eines beim Brennen sich unter Gasabgabe ( zersetzenden Stoffes zusetzt. Diese Gase, welche in der der Brennhitze ausgesetzten Masse selbst entstehen, verursachen ein äußerst dichtes Netz von Haarrissen. Eine gleichartige Textur kann auch dadurch herbeigeführt werden, daß die Enden der Haarrisse durch Sandsteinbildung geschlossen werden, so daß sich schließlich eine große Zahl von geschlossenen Hohlräumen ergeben, die dem Produkt hervorragende Isolationseigenschaften verleihen.

809811/0998

-V

Beispiel 2

• In der Mischung aus dem vorigen Beispiel wurde lediglich das Maisdextrin durch Sagemehl ersetzt, während alle übrigen Merkmale unverändert beibehalten·wurden.

Die sich ergebenden Produkte wiesen folgende Eigenschaften auf:

* Porosität: 40 - 50 ^

Druckfestigkeit: 60 kg/cm spezifisches Gewicht: 1,0 kg/dnr

Beispiel 3

Das Formen kann auch sehr gut unter hohem Druck durchgeführt werden, insbesondere zur fabrikmäßigen Herstellung von Bauelementen, mit der Absicht, zusammengedrängtere Texturen herbeizuführen, wobei übrigens die Isolationseigenschaften in derselben tfeise, wie im Beispiel 1 angegeben, verbessert werden können.

' Es wurde eine Mischung aus 84 # Flugasche, 8 ^ύ/> Lehm, und 8 $> feuchtem Torf zusammengesetzt. Die Mischung wurde unter einem Druck von 200 kg/om in die gewünschte Form gebracht und sodann bei 1.200 ⁰C gebrannt.

Die sich ergebenden Produkte wiesen folgende Eigenschaften auf:

Druckfestigkeit: 50 kg/cm spezifisches Gewicht: 1,0 kg/dnr

80981

Beispiel 4

Ein gleichwertiges Produkt kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, wenn die Formgebung durch Extrudieren erfolgt. Diese ilöglichkeit stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, da eine fabrikmäßige· Fertigung von leichten keramischen Produkten auf der Grundlage von Flugasche durch Extrudieren bisher nicht möglich war.

Es wurde in einer Versuchsreihe als Bindemittel eine geringe Menge eines sehr hygroskopischen Stoffes verwendet, der einen gelantinartigen Zustand mit thixotropen Eigenschaften annimmt und durch eine äußerst feine Körnung eine sehr große wirksame Oberfläche aufweist. Geeignet sind insbesondere Stoffe, deren chemische Zusammensetzung mit der des Montmorillonits, AI2O2 . 4 . S1O2 ♦ η.Ε^Ο, sehr stark verwandt sind, wie z. B. das Bentonit, das Pseudo-bentonit oder Walkererde.

Im Hinblick auf die besondere Formgebung wurde aus 85 $> Flugasche, 5 i° Bentonit und 10 % Sägemehl eine innige Mischung zusammengesetzt und extrudiert. Nach dem Extru- ( dieren wurden die Teile bei 1.100⁰C gebrannt. Es ergaben sich Produkte, deren spezifisches Gewicht 1 sehr nahe kam, während die Druckfestigkeit 58 kg/cm betrug.

Bei den Versuchen wurden die durch Extrudieren hergestellten Produkte der Einfachheit halber auf Blöcke in der Grösse eines Doppelsteins zurückgeführt. Es ist zu beachten, · daß das Extrudieren es gestattet, Teile mit sehr großer

80981

■K71294

-sr-

liänge herzustellen, wodurch für keramische Produkte dieser Art ein stark erweitertes Anwendungsgebiet erschlossen wird.

Ebenfalls ist zu beachten, daß, obwohl man gewöhnlich die Produkte in kaltem Zustand formt und danach brennt, es
auch in gewissen Fällen, nämlich unter der Vorauüsetzung, daß das benutzte Bindemittel dies gestattet, möglich ist, das Formen, d. h. das Pressen oder Extrudieren, in heißem Zustand durchzuführen.

Auch kann man den Mischungen zusätzliche Flußmittel zufügen, damit dadurch die Bildung eines Eutektikums mit
niedrigem Schmelzpunkt gefördert wird, insbesondere im
Hinblick auf die Herstellung von Backsteinen mit geringer Porösität zur Benutzung an der Außenseite.

Ansprüche

3 09811/0998

Claims

Ansprüche

1) Verfahren zur Herstellung keramischer Produkte, bei welchem aus bei Verbrennung von Staubkohle anfallender Flugasche und wenigstens einem mineralischen Bindemittel sowie eventuell einem Zuschlag eine innige Mischung her- * gestellt, diese ausgeformt und dann gebrannt wird, wobei das mineralische Bindemittel die Mischung wenigstens bis zur Erreichung der Brenntemperatur zusammenhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche maximal 12 fi an brennbaren Stoffen enthält und der Brennvorgang bei einer mindestens dem Beginn der Sinterung der Flugasche entsprechenden Temperatur erfolgt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche folgende Zusammensetzung besitzt:

SiO₂ 44 - 51 io Al₂0₅/Ti0₂ 20 - 29 io Fe₂O₅ 5 - 8 io CaO 4 - 8 io MgO 1 - 2 io K₂O + Na₂O 4 -7,5 io

Abbrandverluste 3 -8,5

_e1ih ,MMSattadesAnderungsges-v.^SM^ '

Neue Unterlagen (Art 711 AbS^t₁M s

809811/0998

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche folgende Körnungen enthält:

Körner von 3 - 0,12 mm 0 32 - 43 1° " " 0,12 - 0,03 mm 0 45 - 60 ^o " unter 0,03 mm 0 1-3 ^c/°.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlag ein Kunstharz verwendet wird.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlag ein Emulgiermittel verwendet wird.

6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der IJischung zur Förderung der Bildung eines Eutektikums mit niedrigem Schmelzpunkt Flußmittel zugesetzt werden.

" PAe Dr. Andrejewski,.Dr. Honke

809811/0990