DE1925060B2 - Verfahren zur herstellung eines synthetischen monocalciumsilicats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Monocalciumsilicats mit im wesentlichen der Zusammensetzung natürlich vorkommenden Wollastonits, ausgehend von einem Gemisch von zu gleichen Teilen eingesetztem Quan-sand und Kalk, die bei erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht werden. Ein Verfahren mit diesen Schritten ist aus der britischen Patentschrift 1046 586 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die Ausgangsstoffe feinstzermahlen, innig gemischt und dann unter Dampf ein wirkung bei bis zu 1200° C währer d 5 Stunden gefrittet, wonach eine graduelle Abkühlung erfolgt. Der Zusatz weiterer Substanzen, insbesondere von »Mineralisierern« (Flußmittel), soll vermieden werden; der Dampf soll nach Art eines Katalysators wirken. Als Endprodukt soll sich je nach der gewählten Temperatur Alpha- oder Betawollastonit ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Monocalciumsilicats anzugeben, das zwar in der Zusammensetzung im wesentlichen der des natürlichen vorkommenden Wollastonits entspricht, jedoch — infolge des besonderen Herstellungsverfahrens — weitere, für die Weiterverarbeitung wesentliche abweichende Eigenschaften aufweist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man der Mischung bis zu 15% natürlich vorkommende Tonerde mit Anteilen von Na₈O und/ oder K₈O zusetzt, das Gemisch aufschmilzt, die Schmelze abzieht und dabei zur Erzielung eines mindestens teilweise glasartigen Endproduktes abschreckt. Das Mischungsverhältnis Sand/Kalk kann dabei bis zu einem Verhältnis 2 ; 1 vergrößert werden; bevorzugt ist ein Verhältnis Sand zu Kalk von 1,5 : 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem bekannten zunächst dadurch, daß man nicht frittet, sondern in der Schmelze arbeitet. Dies erfordert zwar etwas höhere Temperaturen, doch wird der Mehraufwand bei weitern wieder eingespart durch den Entfall des Vermahlens und Vermengens, und auch die Dauer des Aufschmelzvorgangs liegt weit unter 5 Stunden.

Das erhaltene Endprodukt ist — je nach den Abschreckbedingungen — teilweise bis weitgehend glasartig im Gegensatz zu natürlich vorkommendem Alpha- oder Beta-Wollastonit, der immer kristallin ist. Das erimdoagsgemäß hergestellte Produkt enthält in der Regel iOtis 90% Monocalriumsilicat im Gemisch mit Alkailcilicaten, Aluminiumsilicaten und Calciumoxid. Infolge der überwiegenden Glasphase verhält sich das erfindungsgemäß hergestellte Produkt bei der Weiterverarbeitung besonders günstig, weil sich niedrige Brenntemperaturen ergeben und die Volumenänderung beim Brennen sehr gering ist, was wiederum zu sehr niedrigen Ausschußraten fuhrt Von den zahlreichen Möglichkeiten für die Weiterverarbeitung seien hier nur genannt:

Herstellung von Sanitärkeramik, wobei dem synthetischen Silikat Ton zugesetzt wird, Herstellung von Mörtel, wobei dem synthetischen Sflicat Tonerdeschmelzzement zugesetzt wird,
Herstellung von Terracotta, z. B. poröser Filter, wobei dem Silicat mit Ton Kaolin, Talk od. dgl. zugesetzt wird,
^ao Herstellung von Fasern ähnlich Glasfasern,

Herstellung von Glasurmassen, Schleif körpern, Feuerfest-Erzeugnisseu.

Da die Weiterverarbeituug keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, soll diese nicht im einzelnen abgehandelt werden.

Die Erfindung soll nachstehend durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden.

B e i s ρ i e 1 1

Gemisch bestehend zu gleichen Teilen aus:

1. Silicatsand mit einem Gehalt von 73% SiO₂, 4,7% AIjO₃ und 10% CaO. Die Granulometrie

hegt bei 50 bis 70 m/m.

2. Natürlicher Kalk mit 55,9 % CaO. Die Granulometrie liegt zwischen 50 und 60 m/m,

wird kontinuierlich in einen Flammofen eingesetzt und bis zum vollständigen Schmelzen bei 1100 bis 1600° C erhitzt, danach am Auslaß des Ofens abgeschreckt. Es ergibt sich bei der Analyse durch Röntgendiffraktiun, daß die erhaltenen Granalien zu 60% glasflüssige !Phase und zu 40 % kristalline Phase (Pseudowollastonit) enthalten. Die chemische Analyse ergibt:

SiO₈ 51,507,

CaO 40,60%

Al₂O, 3,25%

Fe₂O₃ 1,40%

Verschiedene (Na₂O, MgO) 2,20%

Feuerverlust 1,05%

Total 100,00%

Das Verhältnis SiOj zu CaO beträgt 1,27.

Beispiel 2

Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Schmelze fließt in einer Menge von 1 t/h und wird von einem Luftstrom mit 0,5 at Druck, der von einer Quelle von 1 · 10 cm in einer Menge von 500 Nm³/h mit einer Geschwindigkeit von 250 m/sec geliefert wird, zerteilt. Auf die flüssigen Teilchen des Monocalciumsilicats wird zerstäubtes Wasser unter 6 at Druck in einer Menge /on 2 m²/h gerichtet. Man gewinnt vollkommen glasige Körner von einer Größe zwischen 0,5 und 5 mm. Es ist zu beobachten, daß praktisch keine störende Glaswolle gebildet wird.

Beispiel 3

Erzeugung von halbkristallisiertem Monocalciumsilicat. Die Schmelze fällt in einer Menge von 1,5 t/h von einer Höhe von Im auf eine um 30¹ geneigte Platte aus feuerfestem Beton und wird mit einem Wassersprühne^el in einer Menge von 1 m*/h besprüht. Nach einem Weg von 7 m fallen die Körner und Stücke aus MonocalciumsUicat in eine Grube, in welcher sie aufgenommen werden.

Man erhalt auf diese Weise eine Masse aus Körnern S und Stücken mit Abmessungen zwischen 0,5 mm und 10 cm. Die Kristallinität einer entnommenen repräsentativen Probe beträgt 45%.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Monocalciumsilicats mit im wesentlichen der Zusammensetzung natürlich vorkommenden WoIlastonits, ausgehend von einem Gemisch von zu gleichen Teilen eingesetzten Quarzsand und Kalk, die bei erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daS to man der Mischung bis zu 15% natürlich vorkommende Tonerde mit Anteilen Von Na₁O und/oder K₁O zusetzt, das Gemisch aufschmilzt, dieSchmelze abzieht und dabei zur Erzielung eines mindestens teilweise glasartigen Endproduktes abschreckt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung Sand bis zum Verhältnis Kalk zu Sand = 1:2 zusetzt.