NL7809621A

NL7809621A - Werkwijze ter bereiding van een overwegend calciumsili- caat van het xonotliet-type houdend asbestloos materi- aal, alsmede voorwerp, verkregen onder toepassing van het volgens de werkwijze bereide calciumsilicaat.

Info

Publication number: NL7809621A
Application number: NL7809621A
Authority: NL
Original assignee: Warrior Chem Consult
Priority date: 1978-09-21
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1980-03-25
Also published as: US4366121A; CA1147931A; MX151892A

Description

* Λ

S

Μ VO? 5Τβ9

Warrior Chemical Consultants B.V.i.o. Uitvinder: Pieter Krijgsman

Hattem - Nederland

Werkwijze ter bereiding van een overwegend calciumsilicaat van het xonot-liet-type houdend astbestloos materiaal, alsmede voorwerp, verkregen onder toepassing van het volgens de werkwijze bereide calciumsilicaat.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter bereiding van een overwegend calciumsilicaat van het xonotliet-type houdend astbestloos materiaal, waarbij een waterig mengsel dat calciumhydroxide (Ca(0ïï)2) en siliciumdioxide bevat, wordt onderworpen aan een hydrother-5 male reactie in een autoclaaf, de vloeibare vast calciumsilicaat bevat tende suspensie uit de autoclaaf wordt verwijderd en voor opslag of bewerking verder wordt getransporteerd naar een of meer achtereenvolgende stations, waarbij het vaste calciumsilicaat bevattende materiaal na affilteren daarvan in een droogtrap onder verhitting wordt gedroogd.

10 Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Duitse Offenlegungs- schrift 2.222.5^5, in welk geschrift ook wordt gewezen op de mogelijkheid een dergelijk materiaal te gebruiken als thermisch isolatiemateriaal. In het bij een temperatuur van 200-250°C en een druk van verzadigde stoom van bij voorbeeld ongeveer 28kg/cm (27bar) aan de hydrotherma-15 le reactie te onderwerpen reactiemengsel wordt volgens deze bekende werk wijze een kleine hoeveelheid alkali toegevoegd, bij voorbeeld NaOH, waarmede wordt beoogd een vlotter en beter beheersbaar verloop van de hydro-thermale reactie en minder noodzaak tot kritische keuze van de grondstoffen .

20 Doel van de uitvinding is een werkwijze, die binnen het raam van de in de aanhef vermelde werkwijze leidt tot een voor thermische isola-tiedoeleinden bruikbaar produkt, dat goede isolatieeigenschappen paart aan uitstekende mechanische eigenschappen en dimensiestabiliteit, waarbij deze eigenschappen tijdens praktisch gebruik van het produkt als 25 isolatiemateriaal een hoge mate van constantheid bezitten.

De uitvinding heeft tot kenmerk, dat men van de verwijdering van de suspensie uit de autoclaaf af tot het daaruit affiltreren van het vaste calciumsilicaat bevattende materiaal het transport van de vloeibare 7809621 2 suspensie of een deze suspensie bevattend vloeibaar mengsel tussen de opeenvolgende stations doet plaatsvinden onder invloed van een drukverschil niet groter dan ongeveer H bar, en het afgefiltreerde vaste calciumsili-caat bevattende materiaal verwerkt tot een voor thermische isolatie ge-5 schikt vezelversterkt voorwerp, zoals op zichzelf bekend.

Weliswaar is uit het Britse octrooischrift 1.213.579 een werkwijze bekend waarmede aan eventueel vezelversterkt plaatvormig thermisch isolatiemateriaal op basis van calciumsilicaat dimensiestabiliteit wordt verleend. Bij deze bekende werkwijze gaat men echter uit van reeds gevormd 10 calciumsilicaat-isolatiemateriaal en onderwerpt dit ter verkrijging van dimensiestabiliteit aan een afzonderlijke bewerking. Hiertoe wordt het plaatvormige materiaal gegloeid bij een temperatuur die ongeveer de temperatuur is waarbij het isolatiemateriaal zal worden toegepast, en de gloei-behandeling wordt uitgevoerd gedurende een zodanige periode dat de krimp-15 begeleidende fysische en chemische veranderingen van het materiaal voltooid zijn. De uitvinding echter betreft een ten aanzien van het drukver-loop beheerst produktieproces, waarbij verrassenderwijze blijkt, dat ten aanzien van krimp en een groot aantal voor toepassing als thermische isolatiemateriaal belangrijke eigenschappen superieure resultaten worden ver-20 kregen.

Gebleken is, dat de handhaving volgens de uitvinding van een drukverschil niet groter dan ongeveer b bar afbraak van de bij de hydro-thermale reachtie gevormde agglomeraten en klontvorming worden voorkomen en voorts het sneller ledigen van de autoclaaf en benutten van de latente 25 warmte worden bevorderd.

In het reactiemengsel dat bij de werkwijze volgens de uitvinding in de autoclaaf aan de hydrothermale reactie wordt onderworpen, bedraagt de mol. verhouding CaCOïï^/SiOg bij voorkeur ongeveer 1/1 en het specifieke oppervlak van de grondstoffen Ca(0ïï)2 en Si02 bij voorkeur l8-22m2/g, 30 terwijl de deeltjesgrootteverdeling zodanig is, dat 90% van de deeltjes een grootte bezit < 1ym. Het vaste stofgehalte bedraagt minder dan 7%, bij voorkeur b-5%. De reactie wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 190-2kO°C bij een druk van verzadigde stoom in de autoclaaf van ca. 12,7-33 bar absoluut. De reactietijd bedraagt normaliter ongeveer ?-1ü, 35 bij voorkeur 1g uur.

Cl 7809621 * -V·’· .* .

3

De reactiesuspensie vordt na verloop van de gekozen reactietijd uit de onder een overdruk staande autoclaaf verwijderd via een warmtewisselaar en een tegendrukvat onder een in het tegendrukvat ingestelde tegendruk waarbij het transport van de vloeibare suspensie plaatsvindt onder 5 invloed van het drukverschil niet groter dan ongeveer b bar, bij voor keur een drukverschil van 0,^-1,5 bar.

De het tegendrukvat verlatende suspensie heeft een temperatuur van ongeveer 87°C en wordt onder invloed van de zwaartekracht of overdruk, waarbij een drukverschil van bij voorkeur ten hoogste 1,5 bar in 10 acht wordt genomen, toegevoerd aan een opslagvat, voorzien van een lang zame roerder, waarmede de suspensie door voortdurend roeren homogeen gemengd wordt gehouden, dan wel aan een of meer mengvaten, eventueel gevolgd door buffervaten. Bij verdere verwerking van de suspensie tot een bij voorkeur vezelversterkt en bij voorbeeld plaatvormig voorwerp, dat 15 kan worden gebruikt voor thermische isolatiedoeleinden, wordt door middel van de zwaartekracht of overdruk een gewenste hoeveelheid suspensie vanuit het opslagvat dan vel een mengvat toegevoerd aan een meetvat dat eveneens een langzame roerder bevat en van daaruit naar een filtratie-inrichting.

20 In een of meer van de vaten worden de gewenste toeslagen toege voegd, en het geheel homogeen gemengd. Alle vaten zijn thermisch geïsoleerd en bevatten middelen om de gewenste suspensietemperatuur te handhaven; dit gebeurt bij voorbeeld door middel van direkte stoominjectie.

De bereiding van de calciumsilicaat houdende suspensie in de 25 autoclaaf houdt noodzakelijkerwijze een ladinggewijze produktie in. Het is voordelig in de loop van het verdere proces de ladinggewijze produktie te doen overgaan in een continu verlopend produktieproces. Voor dit doel kan men geschikt een aantal parallel opgestelde mengvaten benutten waarin achtereenvolgens steeds een lading van de reactiesuspensie door toevoe-30 ging van de vereiste toeslagen wdrdt gereedgemaakt, waarna de mengvaten op hun beurt achtereenvolgens worden geleegd eventueel in één of meer "buffer"vaten en de inhoud daarvan in een in hoofdzaak continue stroom aan een filtratieinrichting wordt toegevoerd.

Bij het onder invloed van de zwaartekracht of overdruk trans-35 porteren van de suspensie van de mengvaten naar het opslagvat respectie- 7809621 U · velijk van de opslagvaten naar de filtratieinrichting wordt ervoor gezorgd, dat daarbij een drukverschil van bij voorkeur niet hoger dan 1,5 bar niet wordt overschreden.

Als filtratieinrichting kan als eerste bewerkingsfase in het 5 continu verlopende gedeelte van het proces met voordeel gebruik worden gemaakt van een roterende vacuum filtratieinrichting van het type, waarbij een zeeftrommel in een het te filtreren medium bevattende bak roteert, het filtraat via het inwendige van de trommel wordt afgevoerd en de vaste stof aan de buitenomtrek van de trommel wordt afgezet onder vorming van 10 een filterkoek. Deze filterkoek kan van de trommel met een schraper wor den verwijderd en het daarbij verkregen min of meer pasteuze vaste materiaal worden toegevoerd aan een of meer organen ter verdere verwerking daarvan tot gerede hanteerbare produkten, of door gebruik te maken van een elektroforeseinrichting. Deze organen kunnen achtereenvolgens omvat-15 ten een extrusieinrichting waarbij eventueel onder gedeeltelijke verwijdering van vocht, als extrudaat een band wordt verkregen uit een in hoofdzaak calciumsilicaat en voorts toeslagen bevattend materiaal, welke band daarna door middel van een snijorgaan in plaatvormige stukken wordt gesneden met afmetingen die ongeveer overeenkomen met de uiteindelijk ge-20 wenste plaatafmetingen. Vervolgens worden de plaatvormige stukken toegevoerd aan een persinrichting met behulp waarvan het vochtgehalte verder wordt verlaagd door het persen van de plaatvormige stukken. Deze worden - in de werkwijze volgens de uitvinding - gedroogd door warmtetoevoer door middel van infrarode straling. Door gebruikmaking van infrarode 25 straling is gebleken dat de droogtijd met meer dan de helft wordt verkort ' zonder nadelige beïnvloeding van de fysische en chemische eigenschappen. Gebleken is dat de platen, schalen of segmenten, die het resultaat zijn van het beschreven produktie- en droogproces, een nagenoeg konstante chemische samenstelling bezitten, die overeenkomt met de xonotlietfase 30 van het calciumsilicaat, welke fase ongeveer de formule bezit

CagSigO^iOlOg. Gloeien van dergelijke platen, schalen of segmenten bij ongeveer 865°C doet de xonotlietfase, zoals bekend is, overgaan in beta-wollastoniet CaSiO^ onder afsplitsing van het moleculair gebonden water. Doordat de structuur van xonotliet sterk gelijkt op die van beta-wollas-35 toniet, vindt tijdens het gloeien slechts geringe krimp plaats, terwijl O—.

7809621 . ·_ .nept ' 5 ook bij verdere temperatuursverhoging tot 1000°C praktisch geen krimp optreedt.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt in eerste fase derhalve een calciumsilicaat verkregen, dat praktisch geheel de xonot-5 lietstructuur bezit met als belangrijk voordeel dat de op basis daarvan gevormde platen, schalen of segmenten op zichzelf geringe krimpverschijn-selen vertonen bij verhitting tot een temperatuur die ook boven 1000°C kan liggen. Er behoeft bij de volgens de uitvinding verkregen thermische isolatieplaten, schalen en segmenten‘ter voorkoming van krimp tijdens 10 toepassing van de platen, schalen en segmenten géén afzonderlijke gloei- bewerking te worden uitgevoerd bij steeds weer andere van het toepassings-doel afhankelijke temperaturen. Bovendien paart het volgens de uitvinding verkregen produkt de gunstige krimpeigenschappen aan goede mechanische eigenschappen, die aanmerkelijk beter zijn dan de door een aparte gloei-15 behandeling ter voorkoming van krimp verkregen eigenschappen, zoals later zal worden toegelicht.

In de tekening is een stroomschema weergegeven van een inrichting waarmede de werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd.

In de tekening stelt 1 een autoclaaf voor, waarin de hydrothermale reac-20 tie wordt uitgevoerd en waaraan het te reageren mengsel via 10 wordt toegevoerd, welke autoclaaf voorts middelen bevat voor de toevoer van stoom.

De in de autoclaaf gevormde reactiesuspensie wordt via de warmtewisselaar 2, die middelen bevat voor toe- en afvoer van koelwater, en tegendrukvat 3, toegevoerd aan opslagvat U en daarin onder roeren bij een temperatuur 25 van circa 85-90°C bewaard. Op commando wordt de suspensie vanuit onslag- vat 1* toegelaten in een mengvat 5. In het mengvat wordt de temperatuur van de suspensie eveneens gehandhaafd op een waarde van circa 85-90°C, bij voorbeeld door middel van stoominjectie, en de suspensie door voortdurend roeren in homogeen gemengde toestand gehouden. Daarbij zijn de 30 opstelhoogten gekozen in overeenstemming met de voorwaarde van een drukverschil voor transport van de suspensie niet groter dan 1,5 bar en voorts rekening houdend met het eoortelijk gewicht van de suspensie.

De inrichtingen 6-10 zijn op de begane grond opgesteld en stellen achtereenvolgens een roterende vacuumfiltratie-, extrusie-, snij-, 35 filterpers- en drooginrichting voor, na passeren waarvan bij 11 de gerede 0^ 7809621 6 platen, schalen en/of segmenten de inrichting verlaten.

Voor de continuïteit van het productieproces en het realiseren van zo min mogelijk energieverlies wordt het tijdens het proces vrijkomende warme water gerecirculeerd. Zo wordt een gedeelte van het warme afge-5 werkte koelwater, dat de warmteuitwisselaar 2 verlaat, "benut als voorvul- ling van de autoclaaf voor de volgende bereidingsreactie terwijl het overige deel van het koelwater en het bij het filtreren, extruderen en persen vrijkomende water kan worden benut als voedingwater voor de stoomketel waarmede de stoom wordt bereid die als processtoom aan de autoclaaf 10 wordt toegevoerd. In de filterpersinrichting worden bij voorkeur drukken aangehouden van U,9—19bar ter verkrijging van een uiteindelijk produkt in de vorm van platen, schalen of segmenten met een soortelijk gewicht van ongeveer 26θ-3βθ kg/m^.

VOORBEELD

15 Uitgaande van een molaire verhouding CaO/SiO^ van 1/1 in het aan de hydrothermale reactie te onderwerpen reactiemengsel respectievelijk een vastestofgehalte daarin van n% (0<n<7) kunnen bij een gehalte aan werkzaam CaO in de CaO bevattende grondstof van J2,b% en bij een gehalte aan werkzaam Si02 in de SiOg bevattende grondstof van 97^> de af te wegen 20 gewichtshoeveelheden CaO en SiOg als functie van de in de autoclaaf aan te brengen hoeveelheid water = x kg worden berekend uit de formule: -’"-gj-Q-···- Kg CaO, en kg Si02

Op grond van bovenstaande gegevens werden in een proef, onder toepassing van een inrichitng volgens het in de tekening weergegeven 25 stroomschema, ter verkrijging van een reactiemengsel met een vastestofge- halte van b% bij aanwezigheid in de autoclaaf van 50kg water, 1,1kg CaO en 0,9kg Si02 afgewogen.

Het reactiemengsel werd in een autoclaaf tot reactie gebracht bij een temperatuur van 197°C en een druk van 1^,7 bar absoluut gedurende 30 1l uur waarna de verkregen reactiesuspensie uit de autoclaaf werd afge- voerd naar het tegendrukvat via de warmtewisselaar onder handhaving van een drukverschil van 1,5 bar. De reactiesuspensie werd uit het tegendrukvat verwijderd en tenslotte verwerkt tot een plaatvormig produkt.

Het aldus verkregen produkt werd in een vergelijkende proef 35 met Newthern 950, dat een in de handel verkrijgbaar produkt is, behandeld volgens de in het Britse octrooischrift 1.213.579 beschreven werk- q 7809621 7 '4ϊ· · :<* van wijze, onderzocht ter bepaling^als isolatiemateriaal belangrijke eigenschappen. De resultaten zijn hieronder weergegeven, waarbij het volgens de uitvinding verkregen produkt aangeduid is met Xonotherm 1000.

TABEL.

ς 20°σ i*oo°c 6oo°c 8oo°c iooo°e S . 'iï'_ ' " ' — T“ . " Γ“

Buigvastheid, bar

Newtherm 950 5,5 . '6,1 6,8 7,2 7Λ ·

Xonotherm 1000_ 20,1_22,5_29, U 22,5_16,7

Druksterkte, bar ** 10 ITewtherm 950 1,5 ***) ***) ***) Jöbfc)

Xonotherm 1000_ 9,7 10,9_2,9_2,6 2,0

Krimp, % ITewtherm 950 - 0,1k 1.,15 - 8,25

Xonotherm 1000 - 0,87 1,07 1,82(bij 900°C) 3,05 15 _______ 1,77_;_

Hoeksterkte, bar **

Newtherm 950 3^,3 · - - - -

Xonotherm 1Q00_210_- - - - *) De metingen werden verricht aan monsters die zich op de aangegeven 20 temperaturen bevonden.

i±) De metingen werden verricht aan monsters, die, na verhitting op de aangegeven temperaturen, tot kamertemperatuur waren afgekoeld.

Niet meetbaar, want waarde < 0,7 bar.

Van Xonotherm 1000 werden voorts nog bepaald de schijnbare 25 poreusheid en de warmtegeleidingseigenschappen. Daarbij werden de volgen de waarden verkregen:

Schijnbare poreusheid*^ bij 20°C : 8U,0 %; en bij 1000°C : 89,k %.

Warmtegeleiding, W.m ^.°C ^ *^ 20° C - 0,07 30 300°C - 0,11 600°C - 0,17 900°C - 0,22 1000°C - 0,2k *) De metingen werden verricht aan monsters die zich op de aangegeven 35 temperaturen bevonden.

Cl \ 7809621

Claims

1. Werkwijze ter "bereiding van een overwegend calciumsilicaat van het xonotliet-type houdend asthestloos materiaal, waarbij een waterig mengsel dat calciumhydroxyde (Ca(OH)g en sili- ciumdioxide "bevat, wordt onderworpen aan een hydrothermale reactie in een 5 autoclaaf, de vloeibare vast calciumsilicaat bevattende suspensie uit de autoclaaf wordt verwijderd en voor opslag of bewerking verder wordt getransporteerd naar een of meer achtereenvolgende stations, waarbij het vaste calciumsilicaat bevattende materiaal na affilteren daarvan in een droogtrap onder verhitting wordt gedroogd, met het kenmerk, 10 dat men van de verwijdering van de suspensie uit de autoclaaf af tot het daaruit affiltreren van het vaste calciumsilicaat bevattende materiaal het transport van de vloeibare suspensie of een deze suspensie bevattend vloeibaar mengsel tussen de opeenvolgende stations doet plaatsvinden onder invloed van een drukverschil niet groter dan ongeveer U bar, en het 15 afgefiltreerde vaste calciumsilicaat bevattende materiaal verwerkt tot een voor thermische isolatie geschikt vezelversterkt voorwerp, zoals op zichzelf bekend.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de vloeibare suspensie via een warmtewisselaar en een tegendruk- 20 vat uit de autoclaaf verwijdert onder een in het tegendrukvat ingestelde tegendruk waarbij het transport van de vloeibare suspensie plaatsvindt onder invloed van het drukverschil niet groter dan ongeveer k bar.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, d a t de tegendruk wordt ingesteld op een waarde, waarbij het transport 25 van de vloeibare suspensie plaatsvindt bij een drukverschil van'0,^-1,5 bar. 1+. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de uit de autoclaaf verwijderde vloeibare suspensie of het deze suspensie bevattende vloeibare mengsel onder invloed van de zwaartekracht en/ 30 of overdruk tussen de opeenvolgende stations wordt getransporteerd.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het afgescheiden vaste materiaal wordt gevormd tot een of meer vezelversterkte platen, schalen of segmenten, daarna wordt gedroogd en desgewenst gegloeid, met het kenmerk, dat na de vorming het gevormde produkt niet aan een maat- 7809621 9' bewerking wordt onderworpen, "bij welke werkwijze het gevormde produkt wordt geperst bij een druk van ongeveer 9-19,6 bar ter verkrijging van een uiteindelijk produkt met een soortelijk gewicht van ongeveer 26Ο-36Ο kg/m3.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de gevormde voorwerpen wórden gedroogd door middel van verwarming door infrarode straling.

7. Yoorwerp, verkregen onder toepassing van een met de werkwijze volgens conclusies 1-6 verkregen produkt. * Ow 7809621