DE2514993C3 - Process for the production of porous, ceramic products - Google Patents

Description

Oie vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von porösen, keramischen Produkten aus Ton, nichtplastischen Alkali-Aluminium-Silikaten oder feinverteilten Eruptivgesteinen, die beim Erhitzen kein Blähvermögen aufweisen, gegebenenfalls unter Zusatz von magnesiumhaltigen Viskositätsregelungsmitteln durch Einmischung von porenbildendem Mittel. Formen in nassem Zustand, Trocknen und Erhitzen bis zum Sintern.The present invention relates to a Process for the production of porous, ceramic products from clay, non-plastic alkali-aluminum-silicates or finely divided igneous rocks, which do not expand when heated, optionally with the addition of magnesium-containing Viscosity control agents by mixing in pore-forming agents. Molds when wet, Drying and heating until sintered.

Poröse Baustoffe, wie Gasbeton und Blähton, besonders als Granulate, haben im Bauwesen immer mehr an Bedeutung gewonnen, insbesondere zur Isolierung. Bisher verwendete Baustoffe dieser Art haben jedoch gewisse Nachteile. So entspricht eine Mischung von Zement und Blähtongranulaten nicht den Erfordernissen der Feuchtigkeitssicherheit. Es ist schon lange bekannt. Blähtongranulate aus gewissen Tonen herzustellen, die beim Erhitzen bis zum Sintern Gase abgeben, wodurch keramische Produkte gebildet werden. In den USA wurde ein solches Produkt als Toiigianulat in den Handel gebracht. In Europa war Dänemark ein führendes Land mit LECA Tongranulate, im Drehrohrofen hergestellt In der UdSSR erfolgte die Herstellung eines ähnlichen Produktes unter dem Namen KERAMSII Die Literatur über das Blähtongebiet wurde von H Schmidt zusammengefaßt in der Zeitschrift »Die Ziegelindustrie«. Heft 21/22 (1970). 5.463 his 471. «Herstellung und Yen wcndung von Blähtongranulat im Spiegel der Literatur«. In dieser Zusammenfassung werden die Erfordernisse bezüglich der Zusammensetzung der Tone, die beim Brand zum porösen Produkt expandieren, erläutert. Nach dieser Literaturstelle soll die Zusammensetzung der Tone wie folgt sein:Porous building materials, such as aerated concrete and expanded clay, especially as granulates, have always been used in construction gained more importance, especially for insulation. So far used building materials of this type have however, certain disadvantages. A mixture of cement and expanded clay granules does not meet the requirements for moisture protection. It's nice known for a long time. Manufacture expanded clay granules from certain clays, which when heated up to sintering Emit gases, thereby forming ceramic products. In the US, such a product was known as the Toiigianulate put on the market. Was in Europe Denmark a leading country with LECA clay granules, manufactured in a rotary kiln. In the USSR, a similar product was manufactured under the name KERAMSII The literature on the expanded clay area was summarized by H Schmidt in the magazine "Die Ziegelindustrie". notebook 21/22 (1970). 5,463 to 471. "Manufacture and yen Change of expanded clay granulate as reflected in the literature ". This summary sets out the compositional requirements for the clays that expand to a porous product on fire, explained. According to this reference, the composition of the clays should be as follows:

Anteilproportion of

SiO₃ zwischen 55 und 78 Gew.-%,SiO ₃ between 55 and 78% by weight, AI₃O₃ zwischen 12 und 25 Gew.-% und die SummeAI ₃ O ₃ between 12 and 25 wt .-% and the sum

der Flußmittel,the flux,

wie CaO, MgO, FeO, Fe₃O₃, K,0, Na₃O zwischenlike CaO, MgO, FeO, Fe ₃ O ₃ , K, 0, Na ₃ O between

8 und 25 Gew.-%.8 and 25% by weight.

Verschiedene Reaktionen ergeben eine Gasabspaltung, wodurch der Ton nach dem Sintern expandiert ζ. B. der thermische Abbau organischer Stoffe und die Reduktion von Eisen(III)-oxid zu Eisen(II)-oxid.Various reactions result in gas separation, which causes the clay to expand after sintering ζ. B. the thermal degradation of organic substances and the reduction of iron (III) oxide to iron (II) oxide.

Im Prinzip wird bei der Herstellung von Blähton der Rohstoff zuerst granuliert und dann getrocknet Dieses Granulat wird sodann ziemlich schnell bis auf etwa 1100 C erwärmt wobei die Oberfläche des Materials zu einer gasdichten Membran sintert, wodurch die entstehenden expandierenden Gase eingeschlossen und somit Zellen gebildet weden. Tone, die von Natur aus beim Brennen keine natürlichen Voraussetzungen zur Bildung von porösen Produkten besitzen, können verschiedene Zusätze beigegeben werden, wie Blähhilfsmittel oder Regulatoren.In principle, when producing expanded clay, the raw material is first granulated and then dried This granulate is then heated up to about 1100 C fairly quickly, with the surface of the Material sinters to form a gas-tight membrane, which traps the resulting expanding gases and thus forms cells. Clays, which naturally do not have any natural prerequisites for the formation of porous products during firing have, various additives can be added, such as expansion aids or regulators.

Es war bisher schwierig, größere Formkörper aus Blähton herzustellen, da es unter anderem unmöglich war. die Porengrößenverteilung zu regeln und das Volumengewicht des Endproduktes im voraus festzulegen.Up to now it has been difficult to produce larger molded bodies from expanded clay, since it is, among other things, impossible was. regulate the pore size distribution and determine the volume weight of the end product in advance.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, nicht nur gewöhnliche Tone als Rohstoffe zur Herstellung von porösen, keramischen Produkten mit gleichmäßiger Porengrößenverteilung und bestimmtem Volumengewicht einzusetzen, sondern auch Mischungen aus Tonen und Rohstoffen, die nicht plastisch sind, wie die eingangs genannten Alkali-Aluminium-Silikate und auch Abfallstoffe.The object of the present invention is not only to use ordinary clays as raw materials for production of porous, ceramic products with uniform pore size distribution and specific volume weight, but also mixtures of Clays and raw materials that are not plastic, such as the alkali aluminum silicates mentioned at the beginning and also waste materials.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nun dadurch gelöst daß dem Material vor dem Formen wenigstens ein fluorhaltiger Zusatz und wenigstens ein manganhaltiger Zusatz beigegeben wird.According to the invention, this object is now achieved in that at least the material prior to molding a fluorine-containing additive and at least one manganese-containing additive is added.

Da die Gasentwicklung zwecks Erzielung optimaler Verfahrensbedingungen innerhalb eines verhältnismäßig engen Temperaturintervalls stattfinden sollte und hierüber hinaus auch die Viskosität bedeutungsvoll ist. kann es oft vorteilhaft sein, ein Mittel zum Regeln der Viskosität zuzufügen, wie ein Mg enthaltend Zusatz, z. B. Dolomit, MgCO, usw. Wenn der Rohstoff einen hohen Gehalt an CaO besitzt, ist Talk als Mittel zum Regeln der Viskosität /u empfehlen Unter Fluoriden kommen in erster Linie Kryolith. Natriumsili/iumfluorid. Kalziumfluind in Frage. Bei Verwendung von Kal/iumfluond wird eine Zugabe ve1 Talk als Mittel zum Regeln der Viskosität empfohlenSince the development of gas should take place within a relatively narrow temperature interval in order to achieve optimal process conditions and, moreover, the viscosity is also significant. It can often be beneficial to have a means to Control viscosity add such as a Mg containing additive, e.g. B. dolomite, MgCO, etc. If the Raw material has a high content of CaO, talc is recommended as a means for regulating the viscosity / u The main fluorides are cryolite. Sodium silicon fluoride. Calcium fluid in question. at Use of potassium fluoride becomes an addition ve1 talc is recommended as a means of regulating viscosity

Das crfindungsgemalic Verfahren wird nachstehend anhand einiger Beispiele naher erläutertThe method according to the invention is explained in more detail below with the aid of a few examples

Poröse, keramische Produkte werden nach zwei Methoden hergestellt, teils als Iormkörper. d. h Blähtonsicine vom formal SOx M) * 20 cm in Formen, die durch einen Tunnelofen innerhalb von etwa IO Stunden wandern, wobei die maximale Temperatur der beim jeweiligen Versuch angegebenen entspricht, und lcils als lilähtongranulal. mit einem Durchmesser von 4-25 mm. in einem Drehrohrofen, mit einer Verwcil-/cit von etwa einer halben Stunde, wobei die maximale Temperatur der beim jeweiligen Versuch angegebenen entspricht. Der eingesetzte Ton ist ordinärer rotbrennender Art und besitzt keine natürlichen Vor-Porous, ceramic products are manufactured using two methods, partly as Iormbodies. d. h Expanded tonsicine from the formal SOx M) * 20 cm in forms that move through a tunnel oven within about 10 hours, whereby the maximum temperature corresponds to the one specified in the respective experiment, and lcils as lilähtongranulal. with a diameter of 4-25 mm. in a rotary kiln, with a Verwcil- / cit of about half an hour, the maximum temperature corresponding to that specified for the respective experiment. The clay used is of an ordinary red-burning kind and has no natural predispositions

aussetzungen beim Brennen zu expandieren. Es ist noch zu bemerken, daß vorteilhaft auch größere Formkörper als die hier angegebenen nach dem erfindungsgemiißen Verfahren hergestellt werden können.exposure to expand when fired. It should also be noted that larger moldings are also advantageous than those given here can be prepared by the process of the invention.

Versuch 1-6 Bei diesen Versuchen werden nur Ton und Kryolith eingesetzt.Experiment 1-6 In these experiments only clay and cryolite are used.

Nr.No. ChargeBatch Methodemethod Max.Max. Bemerkungcomment VoI.-VoI.- Temp.Temp. Gewichtweight CC. kg/dm³ kg / dm ³ 11 Ton 95%Sound 95% TunnelofenTunnel furnace 10401040 keine Expansionno expansion Kryolith 5%Cryolite 5% 22 Ton 95%Sound 95% DrehrohrofenRotary kiln 10401040 0,950.95 Kryolith 5%Cryolite 5% 33 Ton 90%Tone 90% TT 10· ,010 ·, 0 keine Expansionno expansion Kryolith 10%Cryolite 10% 44th Ton 90%Tone 90% DD. 10401040 0,400.40 Kryolith 10%Cryolite 10% 55 Ton 93%Sound 93% TT 10801080 keine Expansionno expansion Kryolith 7%Cryolite 7% 66th Ton 93%Sound 93% DD. 10801080 0,500.50 Kryolith 7%Cryolite 7%

Gemäß diesen Versuchen lassen sich bei den angegebenen Chargen und Temperaturen nur Granulate herstellen, wobei die Porengrößenverteilung nicht ganz gleichmäßig ist.According to these tests, at the given batches and temperatures, only granulates can be produced the pore size distribution is not entirely uniform.

Versuch 7-9 Bei diesen Versuchen wurde Ton unter Zusatz von Kryolith und MnO₂ eingesetzt.Experiment 7-9 In these experiments, clay was used with the addition of cryolite and MnO ₂ .

ChargeBatch

Methodemethod

Max. Temp.Max. Temp.

Bemerkungcomment

VoI.-Gewicht VoI. Weight

kg/dm³ kg / dm ³

Ton 88%
Kryolith 9%
MnO₂ 3%
lon 91%
K ryolith 6%
MnO₂ 3%Sound 88%
Cryolite 9%
MnO ₂ 3%
lon 91%
K ryolite 6%
MnO ₂ 3%

Ton 90%
Kryolith 5%
MnO₂ 5%Tone 90%
Cryolite 5%
MnO ₂ 5%

TunnelofenTunnel furnace

!040! 040

10801080

10801080

0,620.62

0,580.58

0,330.33

Durch Veränderung der Chargen und Temperaturen wurde eine Reihe von Formkörpern mit verschiedenenBy changing the batches and temperatures, a number of moldings with different

Volumengewichten erhalten.Obtaining volume weights.

Versuch 10-12Try 10-12

Bei diesen Versuchen wurden Ton, Kryolith. MnO₂ oder MnCOj und Dolomit eingesetzt.In these experiments clay, cryolite. MnO ₂ or MnCOj and dolomite are used.

Nr. ChargeNo. batch

Me- Mav Be- VoI.-thode Temp, mer- GewichtMe- Mav Be- VoI.-method temp, mer- weight

( ^kun* kg/dm¹ ( ^kun * kg / dm ¹

1010

IlIl

1212th

Ton 79% Kryolith 9% MnO_? 3% Dolomit 9%Clay 79% cryolite 9% MnO _? 3% dolomite 9%

Ton 84% Kryolith 4% MnO₇ 4% Dolomit 8%Clay 84% cryolite 4% MnO ₇ 4% dolomite 8%

Ton 78% Kryolith 9% MnCO, 4% Dolomit 9%Clay 78% cryolite 9% MnCO, 4% Dolomite 9%

10401040

10901090

10401040

0,410.41

0.420.42

0,380.38

Die erzeugten Formkörper besaßen eine sehr gleichmäßige Porengrößenverteilung und auch im übrigen gute Eigenschaften.The moldings produced were very uniform Pore size distribution and also otherwise good properties.

Als Erzeugnis werden auch bei diesem niedrigen Zusatz, aufgrund der höheren Temperatur, Blähtonsteine mit guten Eigenschaften und dem Vol.-Gewicht 0,42 erhalten.Even with this low addition, due to the higher temperature, expanded clay stones are used as a product with good properties and a volume weight of 0.42.

Versuch 13
Hier werden eingesetzt:Trial 13
The following are used here:

Ton 80%,Tone 80%,

Kalziumfluorid 7%,
MnO₂ 4%,
Talk 9%,Calcium fluoride 7%,
MnO ₂ 4%,
Talk 9%,

und im Tunnelofen werden bei 1090' C Blähtonsteine mit dem Vol.-GewichiO,55 hergestellt Wie schon erwähnt, so empfiehlt sich ein Zusatz von Talk als ViskositälsregelungsmiUel bei Verwendung von CaF_: and in the tunnel kiln at 1090 ° C, expanded clay bricks with a vol _.

Versuch 14-15Try 14-15

Um zu zeigen, daß das Verfahren auch für nicht plastische Alkali-Aluminium-Silikate geeignet ist, werden Versuche mit Pegmatit bzw. Norw. Nephelinsyenii ausgeführt.To show that the process is also suitable for non-plastic alkali-aluminum silicates Experiments with pegmatite or Norw. Nepheline syenii executed.

Nr.No.

ChargeBatch

Methode Max. Temp.
CMethod Max. Temp.
C.

Bemer- VoI.-kung GewkhlRemark VoI.-khl

kg/dm³ kg / dm ³

14 Pegmatit 85%
Kryolith 7%
MnO₂ 3%
Dolomit 5%14 pegmatite 85%
Cryolite 7%
MnO ₂ 3%
Dolomite 5%

15 Nephelinsyenit 81%
Kryolith 7%
MnO₂ 2%
Dolomit 10%15 nepheline syenite 81%
Cryolite 7%
MnO ₂ 2%
Dolomite 10%

Tunnelofen 1040Tunnel furnace 1040

10401040

0,450.45

Nach diesen Versuchen lassen sich auch nicht plastische Alkali-Aluminium-Silikate als Rohstoffe zur Herstellung von porösen, keramischen Produkten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzen.According to these tests, non-plastic alkali aluminum silicates can also be used as raw materials Use the production of porous, ceramic products by the method according to the invention.

Vorteilhaft können die folgenden Produkte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden:The following products can advantageously be produced by the process according to the invention:

1. Zellulare Produkte, mit geschlossenen Poren und niedrigem Volumengewicht, bis etwa 0,3 kg/dm³, die ein gutes Isoliervermögen besitzen und als Formkörper für Wänd^ und Dächer im Bauwesen eingesetzt werden können.1. Cellular products, with closed pores and low volume weight, up to about 0.3 kg / dm ³ , which have good insulating properties and can be used as moldings for walls and roofs in construction.

2. Ein zellulares Produkt mit höherem Volumengewicht, etwa 0,4-0,7 kg/dm¹ als Ersatz für Gasbeton in Bauelementen, mit dem besonderen Vorteil, daß das Produkt feuchtigkeitssicher ist, eine hohe Druckfestigkeit besitzt und gute Reißfestigkeit gegen Feuer aufweist.2. A cellular product with a higher volume weight, about 0.4-0.7 kg / dm ¹ as a replacement for aerated concrete in building elements, with the particular advantage that the product is moisture-proof, has high compressive strength and has good tear resistance against fire.

3. Granulate können bei niedriger Temperatur aus Tonen, die sonst nicht blähfähig sind, hergestellt werden.3. Granules can be produced at low temperatures from clays that are otherwise not expandable will.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von porösen, keramischen Produkten aus Ton, nicht plastischen s Alkali-Aluminium-Silikaten oder feinverteilten Eruptivgesteinen, die beim Erhitzen kein Blähvermögen aufweisen, gegebenenfalls unter Zusatz von magnesiumhaltigen Viskositätsregelungsmitteln durch Einmischung von porenbildendem κι Mittel, Formen in nassem Zustand, Trocknen und Erhitzen bis zum Sintern, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material vor dem Formen wenigstens ein fluorhaltiger Zusatz und wenigstens ein manganhaltiger Zusatz beigegeben wird. η1. Process for the production of porous, ceramic products from clay, not plastic s Alkali-aluminum-silicates or finely divided igneous rocks, which do not show any expandability when heated, if necessary with addition of magnesium-containing viscosity regulators by mixing in pore-forming κι Means, molding in the wet state, drying and heating up to sintering, characterized in that the material before molding at least one fluorine-containing additive and at least one manganese-containing additive is added. η 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fluorhaltiger Zusatz Kalziumfluorid verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that calcium fluoride is used as the fluorine-containing additive. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als fluorhaltiger Zusatz Natrium- siliziumfluorid verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the fluorine-containing additive is sodium silicon fluoride is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als fluorhaltiger Zusatz Kryolith verwendet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that cryolite is used as the fluorine-containing additive. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß als manganhaltiger Zusatz MnOj verwendet wird.5. Process according to claims 2 to 4, characterized in that MnOj is used as the manganese-containing additive.