DE3239504A1 - Process for the preparation of a stable perlite particle - Google Patents

Abstract

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Description

Verfahren zur Herstellung eines stabilen Perlitkorns Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stabilen Perlitkorns durch chemische Vorbehandlung des Rohperlits vor den Blähen. Method of making a stable pearlite grain The invention relates to a method for producing a stable perlite grain by chemical means Pretreatment of the raw perlite before expansion.

In konventioneller Weise erfolgt das Blähen ohne Vorbehandlung in vertikal stehenden, gas- oder ölbeheizten Ofen. Die Blähdauer soll dabei nur wenige Sekunden oder Bruchteile von Sekunden betragen, weil dabei ein Raumgelficht erreicht werden kann, das bis zu 50 g/l herabgeht. Das Ausgangsmaterial ist Rohperlit, ein vulkanisches Gestein, welches überwiegend aus sphärolithischen Kristallaggregaten besteht. Bs hat einen Kieselsäuregehalt von 70 bis 77 % und einen Tonerdegehalt von 12 bis 15 %. Das Ausgangsmaterial wird im Temperaturgebiet zwischen 850 und 1200°C, meist bei ca 10000C, durch das plötzlich entweichende Wasser aufgebläht, wenn der Perlit in gleichmäßigem Strom in die Flammen fällt und durch die aufsteigenden Plammengase und durch zusätzliches Absaugen hinweggetragen und aufgelangen wird. Da in der kurzen Blähzeit ein pyroplastiscner Zustand des Perlt nicht oder höchstens in sehr geringer Weise an der Oberfläche erreicht wird, kann ein Stabiles, glasartiges Perltkorn durch das Blähen nicht erreicht erden.In the conventional way, the puffing takes place without pretreatment in vertical, gas or oil-fired furnace. The duration of the bloating should only be a few Seconds or fractions of a second, because a Raumgelficht achieved that goes down to 50 g / l. The starting material is raw perlite, a volcanic rock, which mainly consists of spherulitic crystal aggregates consists. Bs has a silica content of 70 to 77% and an alumina content from 12 to 15%. The starting material is in the temperature range between 850 and 1200 ° C, usually around 10000C, inflated by the suddenly escaping water, when the pearlite falls in a steady stream into the flames and through the rising ones Plasma gases and is carried away and collected by additional suction. Since in the short swelling time a pyroplastic state of the pearl is not or at most is reached in a very small way at the surface, a stable, vitreous one can be Do not ground the pearl grain through the expansion.

ei einer anderen Arbeitsweise in horizontal stehenden Öfen erfolgt das Brennen des mit einer Körnung von 0,15 bis 1,2 mm aufgegebenen Gutes im gas- oder ölbeheizten Drehofen im Gleichstrom Die Blähdauer des Rohrgutes soll bei 5 bis 60 Sekunden liegen.Another way of working takes place in horizontally standing ovens the burning of the abandoned with a grain size of 0.15 to 1.2 mm Good in a gas or oil-heated rotary kiln in direct current The expansion time of the pipe material should range from 5 to 60 seconds.

Die günstigsten Arbeitsbedingungen sind aber schwer einzuhalten, so daß das Raumgewicht meist höner als erwünscht liegt und @is zu 300 g/l ansteigen kann Da stets das niedrigste Raumgewicht erreicht werden soll, strebt man in beiden beschriebenen Einrichtungen die kürzeste Blähdauer von Sekunden oder gar Bruchteilen von Sekunden an In dieser kurzen Zeit wird ein pyroplastischer Zustand des Perlites aber nicht erreicht, so daß die Blähung im nichtplasitschen Zustand durch das entweichende Wasser erfolgt, indem das Korn gesprengt und flocken artige Gestalt annimmt Das Blähgut besteht daher hauptsächlich aus flocken mit unzureichender Eigenfestigkeit, das für viele Anwendungen nicht brauchbar ist, solange es nicht gelingt, ein Blähgut aus stabilen Perlitkörnern herzustellen Dazu sind viele Vorschläge gemacht worden, die sich hauptsächlich s: darauf beziehen, bestimmte Arbeitsbedingungen bezüglich Zeit und Temperatur insbesondere bei Rohröfen einzuhalten In der deutschen Patentanmeldung P 3103111.0 ist der Vorschlag gemacht worden, den Perlitkörnern durch eine vor dem Blähen aufgebrachte Glasur eine hohe mechanische Festigkeit zu erteilen, weil die Glasur schon vor Erreichen der Blähtemperatur schinilzt und daher beim Aufblähen der Perlitkörner diese zusammenhält und die Flockenbildung verhindert Vielmehr werden durch die beim Abkühlen erhärtete Glasur die Peritteilohen fest gebunuen, so daß Teilchen entstehen, deren Festigkeit derjenigen von Sand vergleichbar ist Auch lassen sich aus entsprechend feinem Rohperlit Körner herstellen, die eine mit Sand vergleichbare korngröße haben Dieses Granulat läßt sich s-egen seiner hohen Festigkeit wie Sand in Mörtel verwenden und in großen Mengen den hydraulischen Bindemitteln beifügen, so daß daraus ein Putz herstellbar ist, der sehr hohe Dämmwerte aufweist.But the most favorable working conditions are difficult to maintain, like this that the density is usually higher than desired and @is increase to 300 g / l can Since the lowest density should always be achieved, one strives for both described facilities the shortest inflation time of seconds or even fractions From seconds onwards In this short time a pyroplastic state of the perlite becomes but not reached, so that the flatulence in the non-plasitschen state by the escaping Water occurs as the grain bursts and takes on flake-like shape Expanded material therefore mainly consists of flakes with insufficient intrinsic strength, which cannot be used for many applications as long as it does not succeed in creating an expandable material Manufacture from stable pearlite grains To this end, many proposals have been made, which mainly refer to s: relate to certain working conditions Time and temperature to be observed, especially in the case of tube furnaces. In the German patent application P 3103111.0 the suggestion has been made to replace the pearlite grains with a before Glaze applied to give high mechanical strength because of the swelling The glaze melts before it reaches the expansion temperature and therefore when it puffs up Rather, the pearlite grains hold them together and prevent flake formation Due to the glaze that has hardened on cooling, the perite parts are firmly bound so that Particles are created whose strength is comparable to that of sand produce grains that are comparable to sand from appropriately fine raw perlite have grain size This granulate can be s-due to its high strength like sand use in mortar and add large quantities to the hydraulic binders, so that a plaster can be produced from it which has very high insulation values.

Das Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung p 310 311 1.0 führt bei der Arbeitsweise im Rohrofen mit Blähdauern von 5 bis 60 Sekunden zwar zu guten Erfolgen, nicht jedoch bei Blähzeiten von weniger als 5 Sekunden, wenn z.B. in vertikal aufgestellten Öfen Blähzeiten von Bruchteilen von Sekunden wegen des dabei erzielbaren besonders niedrigen Raumgewichts angestrebt werden.The method according to the German patent application p 310 311 1.0 leads When working in the tube furnace with expansion times of 5 to 60 seconds, it is too good Success, but not with inflation times of less than 5 seconds, e.g. when in vertical installed ovens expansion times of fractions of a second because of the achievable Particularly low density are aimed for.

In dieser kurzen Zeit kommt die aufgebrachte Glasur nicht zum Schmelzen, so daß die Vorbehandlung des Gutes unwirksam wird.In this short time, the applied glaze does not melt, so that the pretreatment of the goods is ineffective.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Weg zu finde der in jedem Falle auch bei Anwendung sehr kurzer Blähzeiten zwn Schmelzen der aufgebrachten Glasur führt.The object of the present invention is therefore to find a way in any case, even when using very short swelling times, melts the applied Glaze leads.

Die Lösung der Aufgabe besteht in der Anwendung einer Nebenreaktion von außerordentlicher Geschwindigkeit, mit deren hilfe zugleich eine hohe Wärmekonzentration in der zuschmelzenden Glasur erreicht kleine wird. Zu diesem Zweck werden den Glasurmischungen einer Thermitmischung gleichmäßig und fein verteilt zugegeben. Dazu eignen sich in besonderer Weise Mischungen aus den höheren Oxiden des Mangans und Al-Pulver. So liefert die Reaktion 3 Mn3O4 + 8 Al = 4 Al2O3 + 9 Mn ; # H = -538,2 eine sehr hohl wärmekonzentration, auch wenn Mn in heißem Zustand in Berührung mit Luft wieder zu MnO, das mit @@@ NnSiO bildet, Dei un@ ung mit Duit wieuei Zu @@@, das mit SiO2 @@@@@3 oxydiert wird. Die Zuschlagmengen der Thermitmischung zu der gepulverten Glasur-bzw. Glasmischung sind gering, z.B. kann man zu 100 g Glasur 3 g Braunstein und 1 -g Al-Pulver zugeben. Dabei erhält man eine ausreichende Wärmekonzentration mit einer hohen Geschwindigkeit der Reaktion, ohne daß irgendwelche Gefahrengrenzen ereicht werden.The solution to the problem is to use a side reaction of extraordinary speed, with the help of which at the same time a high concentration of heat is reached small in the melting glaze. For this purpose, the glaze mixes evenly and finely divided into a thermite mixture. These are suitable in a special way mixtures of the higher oxides of manganese and aluminum powder. Thus the reaction gives 3 Mn3O4 + 8 Al = 4 Al2O3 + 9 Mn; # H = -538.2 a very hollow heat concentration, even when Mn in a hot state in contact with air again to MnO, which forms with @@@ NnSiO, Dei un @ ung with Duit wieuei To @@@, which forms with SiO2 @@@@@ 3 is oxidized. The addition amounts of the thermite mixture to the powdered one Glaze or Glass mixes are low, e.g. you can add 3 g of manganese dioxide to 100 g of glaze and add 1 g Al powder. A sufficient concentration of heat is thereby obtained with a high rate of reaction without any risk limits be reached.

Lie metallothermische Reaktion dient bei der vorliegenden Anwendung auscchließlich dazu, auf einfachste Weise in kürzester Zeit eine höhere Temperatur der um das Perlitkorn herum gebildeten Glasurschicht zu erhalten, so daß diese in jedem Falle beim Blähen des Perlits in Bruchteilen von Sekunden zum Schmelzen kommt.Lie metallothermal reaction is used in the present application exclusively for this purpose, a higher temperature in the simplest way in the shortest possible time to get the glaze layer formed around the pearlite grain, so that this in In any case, when the perlite is expanded, it melts in fractions of a second.

Alle aus der Aluminothermie bekannten, fur eine solelle stark exotherme Reaktion geeigneten Mischungen aus Metallen und Metalloxiden sind grundsätzlich anwendbar. Da die Oxide des Mangans sich besonders leicht in Glasschmelzen lösen, ist ihre Verwendung besonders vorteilhaft.All known from aluminothermics, for a solar power highly exothermic Mixtures of metals and metal oxides are generally suitable for reaction applicable. Since the oxides of manganese dissolve particularly easily in glass melts, their use is particularly advantageous.

Anwendungsbeispiel: 50 g feines Glasmehl aus Flaschenabfallglas werden mit 2 g einer Thermitmischung, bestehend aus 1,5 g Braunstein und 0,5 g Al-Pulver, sorgfältig gemischt. Diese Mischung wird wiederum mit einem kg Rohperlit vermischt. Die Gesammtmischung wird dann mit 100 g einer Lösung, die 30 g Natriummetasilikat-5-Hydrat und 11 g H3B03 enthält, angefeuchtet. Beim Trocknen einer solchen Mischung bildet sich um die Perlitkörner eine Schicht aus glasbildenden Stoffen, die in feiner Verteilung die komponenten der Thermitmischung enthalten. Nach der Trocknung erfolgt das Blähen in konventioneller Weise z.B. in einem vertikal stehenden Ofen in Bruchteilen von Sekunden. Bei der leichten Entzündbarkeit des Thermitgemisches findet in dieser kurzen Zeit seine reaktion mit Sicherheit statt und die dadurch erzeugte Wärmekonzentration in der Glasmischung zusammen mit der Glühhitze des Ofens bringen die Glasurmischung zum Schmelze.Example of use: 50 g of fine glass powder are made from waste bottle glass with 2 g of a thermite mixture, consisting of 1.5 g manganese dioxide and 0.5 g aluminum powder, carefully mixed. This mixture is in turn mixed with one kg of raw perlite. The total mixture is then mixed with 100 g of a solution containing 30 g of sodium metasilicate 5 hydrate and contains 11 g of H3B03, moistened. When such a mixture dries it forms Around the pearlite grains there is a layer of glass-forming substances that are finely distributed contain the components of the thermite mixture. After drying, the puffing takes place in a conventional manner, e.g. in a vertical furnace in fractions of Seconds. The thermite mixture is easy to ignite its reaction will take place for a short time and the heat concentration it generates Bring in the glass mixture along with the glowing heat of the furnace the glaze mixture to melt.

Die Zusatzmenge der Thermitmischung wird in erster Linie durch die Gefahrengrenze bestimmt, d.h. durch ihre Verteilung auf die Gesamtmenge des Rohperlitgemisches. So liegen Zusatzmengen von 10 g der Thermitmischung auf 1 kg des Rohperlitgemisches weit unter der Gefahrengrenze, die verwendeten Mengen liegen jedoch nur bei 2 bis 5 g, die Zusatzinengen der Glasur bei 10 bis 50 g.The amount of thermite mixture added is primarily determined by the risk limit, ie by its distribution over the total amount of raw perlite mixture. Additions of 10 g of the thermite mixture to 1 kg of the raw perlite mixture are far below that Risk limit, the amounts used are only 2 to 5 g, the additional amounts of the glaze are 10 to 50 g.

An stelle der im Anwendungsbeispiel genannten Lösung zum Anfeuchten der Gesamtmischung können auch einfache Lösungen von Wasserglas oder lösliche Metallphosphatlösungen, wie die als Weuerfestbinder bekannten Monoaluminiumphosphatlösungen verwendet werden. Einer wegen ihrer neutrale traktion besonders bequemen der Zusammensetzung H3Na4[PO6(B2O3)6] wurde bei den meisten der durchgeführten Versuche der Vorzug gegeben.Instead of the moistening solution mentioned in the application example the total mixture can also contain simple solutions of water glass or soluble metal phosphate solutions, how the monoaluminium phosphate solutions known as Weuerfest binders are used. One because of its neutral traction particularly comfortable with the composition H3Na4 [PO6 (B2O3) 6] was given preference in most of the experiments carried out.

Unter "Thermitmischung" sollen Mischungen von Metallen und Metalloxiden, wie in der Aluminothermie üblich, verstanden werden.The term "thermite mix" means mixtures of metals and metal oxides, as is customary in aluminothermics.

Claims (1)

Patent anspruch Verfahren zur Erzeugung eines stabilen, durch Blähen erhaltenen glasierten Perlitkornes, das vor dem Blähen mit einer Glasurschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß den zur Glasierung verwendeten , glasbildenden Stoffen eine Thermitmischung zur Erhöhung der Wärmekonzentration und zur Erleichterung des Schmelzens der Glasur beim Blühen zugesetzt, und daß die Zusatzmenge der Thermitmischung auf 0,2 bis 1 % der Gesamtmischung begrenzt wird Patent claim method for producing a stable, by expanding Glazed perlite grain obtained, which is provided with a layer of glaze before being expanded is, characterized in that the glass-forming used for glazing Fabrics a thermite mixture to increase the heat concentration and for relief the melting of the glaze when it blooms, and that the amount of thermite added is limited to 0.2 to 1% of the total mixture