NO142257B - Fremgangsmaate til fremstilling av et blaereholdig silikatmateriale. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til fremstilling av et blæreholdig silikatmateriale.

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av et blæreholdig silikatmateriale med et høyt wollastonitt-innhold og et lavt kristobalitt-innhold samt et stort antall fine blærer, hvor råmaterialene for silikatmaterialet innføres dels i den øvre ende av en skråttstillet roterovn og dels i den nedre ende av roterovnen, slik at materialene fordeler seg i brennesonen og smelter, karakterisert ved at det i den nedre ende av roterovnen innsprøytes et kalsiumholdig tilsetningsmiddel. Foretrukne utfø-relsesformer er presisert i kravene. - Silikatmaterialet er særlig godt egnet som tilslagsmateriale til keramikk, lav-temperaturkeramikk, såsom mineral-formstoffmatriser og plateformede produkter, bygnings-materialer, veibelegninger og lignende materialer.

Fra dansk patentskrift nr. 100 256 (britisk patent nr.

992 782) er det kjent en fremgangsmåte til fremstilling av et krystalliserbart glassmateriale av ovennevnte art, hvor råmaterialene dels innføres ved roterovnens øverste ende, dels innblåses eller innslyn-ges fra roterovnens nederste ende på en slik måte at en vesentlig del av de innblåste eller innslyngede råmaterialer fordeles over brennesonen. Den del av råmaterialene som innblåses i den nederste ende, er fortrinnsvis sand, og formålet hermed er å bibringe blandingen et forhøyet smeltepunkt.

Det smeltede materiale uttas fra ovnen og kjøles, fortrinnsvis ved sjokkjøling i et vannbad, og knuses. Det vil da være krystalliserbart eller delvis krystallisert. Krystallisasjonen kan oppnås eller forøkes ved gjenoppvarming av det knuste mate-

riale og langsom avkjøling. På denne måte kan det fremstilles

et blæreholdig kornet.materiale som har en ru overflate, idet spalteflåtene fortrinnsvis løper gjennom blærene og avdekker tallrike hulrom.

Den kjente metode har imidlertid den ulempe at det ferdige produkt har et restinnhold av fri kvarts, f.eks. i form av kristoballitt-krystaller, hvorved det vil være mindre egnet til fremstilling av byggematerialer, mineral-formstoff-matriser og andre materialer som ved forarbeidning kan avgi sunnhetsfårlig støv. Denne forurensningsrisiko kan nedsettes hvis den frie kvarts kunne omdannes til wollastonitt, dvs. en spesiell form for kalsiumsilikatkrystaller.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på den erkjen-nelse at kvartsinnholdet i vid utstrekning kan bindes i form av wollastonitt når smeltingen utføres som angitt i en roterovn, idet det ifølge oppfinnelsen i den nedre ende innsprøytes et kalsiumholdig tilsetningsmiddel. Det kalsiumholdige tilsetningsmiddel kan om ønsket innsprøytes samtidig med eller i blanding med andre materialer som brukes' i ovnen.

Det kalsiumholdige tilsetningsmiddel kan være et vilkårlig mineral med høyt innhold av kalsium. Særlig godt egnet er ifølge oppfinnelsen kalsiumsulfat, fortrinnsvis gipspulver. Det kan dog isteden anvendes et vilkårlig annet kalsiumholdig materiale. Eksempler herpå er kalsiumoksyd, såsom pulverisert brent kalk, kalsiumhydroksyd, såsom lesket kalk, og kalsiumkarbonat, såsom kritt.

Ifølge en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen innsprøytes flyveaske i den nedre ende av roterovnen. I avhengig-het av kalsiuminnholdet i flyveasken kan det da være hensiktsmessig å innsprøyte flyveasken i blanding med kalsiumkarbonat eller et annet mineral med høyt kalsiuminnhold.

Mengden av kalsiumholdig tilsetningsmiddel avpasses fortrinnsvis slik at det ferdige blæreholdige silikatmateriale ikke inneholder vesentlige mengder kristoballitt. Ytterligere mengder kan anvendes, men medfører vanligvis ingen fordeler.

Det har enn videre overraskende vist seg at antallet

og finheten av luftblærene i det kornede materiale forøkes vesentlig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Denne effekt har vist seg å kunne økes ytterligere hvis ovnens omdreiningshastighet økes. Derved skjer en ytterligere findeling av boblene. En særlig gunstig virkning oppnås når omdreiningshastigheten ifølge

oppfinnelsen innstilles tilsvarende ca. 45 sekunder pr. omdreining, mot det normale ca. 70 sekunder pr. omdreining. En slik økning av omdreiningshastigheten medfører tilnærmet en fordob-

ling av blæreantallet utover den økning som oppnås p.g.a. gips-innblåsingen. Som følge av luft- eller gassboblenes mindre stør-relse har de mindre tilbøyelighet til å unnslippe den smeltede fase.

Tilførselen av gips bevirker som nevnt en øket gassut-vikling, idet kalsiumsulfatet spaltes til gassformige svovel-oksyder, som fremmer blæredannelsen. P.g.a. det dannede meget store antall fine bobler oppnås det etter nedknusing et kornet produkt med stor overflateruhet, idet spalteflåtene fortrinnsvis løper gjennom boblene og deler disse, slik at flatene oppviser tallrike hulrom eller fordypninger.

Mens det således tidligere var mulig med en glassmasse

av en sammensetning tilsvarende en spesifikk romvekt på 2,7 ved innblåsing av sand i en mengde på ca. 13-20% av den smeltede glassmasse å oppnå et produkt inneholdende ca. 15 volum! bobler, hvor hovedmengden hadde en størrelse på 0,2-1 mm, kan man ved innsprøyting av ca. 2-3% kalsiumsulfat, beregnet på den smeltede masse, oppnå opptil 30-40 volum% fine blærer, hvor hovedmengden har en dimensjon på 0,1-1 mm, mens en betydelig andel dog er under 0,1 mm.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås et produkt som, hvis det er anvendt kalsiumsulfat, inneholder ingen eller kun svake spor av fritt kalsiumsulfat, og som er særdeles velegnet til innføring i

1) lav-temperatur-keramikk,,

som omhandles i beskrivelsen til dansk patentsøknad nr. 212/76

2) mineral-harpiks-grunnmasse som omhandles i besTcri velsen til britisk "provisional appli-cation" nr. 21367/76 og 30413/76 3) plateformede produkter som omhandles i beskrivelsen til dansk patentsøknad nr.

2729/76 og 3145/76.

Videre er materialet også egnet til veibelegninger og

ved fremstilling av kalksandsten. Ved anvendelse for veibelegninger oppnås en forbedret isolasjonsvirkning (øket k-verdi).

Dette motvirker tendensen til dannelse av isslag.

Enn videre vil den økede overflateruhet motvirke ned-synkning av kornene i asfalt og gi en høyere friksjon for kjøre-tøyer.

Produktets anvendelighet til de ovennevnte formål er særlig betinget av at det ved nedknusingen av produktene oppnås overskårne blærer, som gir en særdeles god innheftning, slik at det faktisk er mulig å fremstille meget sterke eksempelvis mineral-harpiks-masser med et innhold på bare 3-10% harpiks.

Metoden innebærer enn videre den betydelige fremgangs-måtetekniske fordel at det ved innsprøytingen av kalsiumsulfatet på veggene i brennesonen i ovnen oppnås en skumdannelse som gir en bedre beskyttelse av den ildfaste foring i roterovnen enn det som er mulig ved den eldre metode.

Det har vist seg at man ved en fremgangsmåte av den angitte art kan oppnå blæreholdige silikatmaterialer med lignende gode egenskaper, hvori kvartsinnholdet likeledes i vid utstrekning er bundet som wollastonitt, og hvori luftblærenes antall og finhet likeledes er forøket, hvis det fra ovnens nedre ende istedenfor gips innsprøytes såkalt flyveaske, som produ-seres i store mengder, særlig i kullfyrte kraftverk.

Flyveaske inneholder i regelen betydelige mengder ufor-brent karbon, ofte ca. 10-30%, samt forskjellige uorganiske be-standdeler, særlig oksyder, hvis sammensetning avhenger av det anvendte brensels art. En typisk flyveaske fra kraftverket Studstrup ved Aarhus har således ifølge verket følgende sammensetning:

Flyveaskens karboninnhold frembyr flere interessante

aspekter ved en fremgangsmåte av den omhandlede art.

Gassavgivelsen ved forbrenningen av karbonet medvirker på fordelaktig måte til den ønskede dannelse av fine blærer i

sluttproduktet.

Utover dette utnyttes karboninnholdet ved forbrenningen til oppvarmning av ovnen og smeltning av råmaterialene, slik at det kan oppnås en betydelig energibesparelse, ofte på opp til 20-35%.

Endelig muliggjør anvendelsen av flyveaske fremstilling

av et sort blæreholdig produkt.

Dette er av særlig betydning ved fremstilling av materiale til takbelegninger. Kjente sorte takbelegninger har i regelen undergått en innfarging som ofte er besværlig og/eller uholdbar.

Den mørke farge vil blant annet- kunne gi en bedre ut-nyttelse av solvarmen, hvilket på lengre sikt kan få betydning for innretning av lavenergihus. Slike sorte materialer har vanskelig kunnet fremstilles ved de ovenfor beskrevne kjente fremgangsmåter. Det kan enn videre nevnes at fremstilling av sort glass i de såkalte wanne-ovner er særdles vanskelig og/eller meget kostbar.

De anvendbare mengder flyveaske.ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen varierer innenfor vide grenser, blant annet som funksjon av askens mineralsammensetning, som helt eller delvis kan erstatte ett eller flere av de vanlige råmaterialer sand, kritt og dolomitt. For oppnåelse av den nødvendige smeltbarhet av råmaterialene og den ønskede nedsettelse av innholdet av kristoballitt vil det ofte være hensiktsmessig å innføre flyveasken i blanding med en mindre mengde kalsiumkarbonat, særlig i form av kritt, eksempelvis i et blandingsforhold på 80 vektdeler flyveaske og 20 vektdeler kritt.

Flyveasken, eventuelt i blanding med kritt, innblåses fortrinnsvis over en relativ lang sone i den nedre ende av ovnen og eventuelt i blanding med den olje som anvendes til oppvarmning av ovnen. Det materiale som ikke oppfanges av smeiten i ovnen, vil etter å ha passert ovnen oppfanges av filtrene som støv, hvilket på i og for seg kjent måte kan resirkuleres til ovnen.

Anvendelsen av flyveaske har også den fordel i forhold til konvensjonell sandinnblåsing at Si02~innholdet foreligger som partikler med meget liten kornstørrelse finfordelt i asken, hvilket letter opptagelsen i smeiten.

Om det ønskes kan man resirkulere en del av det fra roterovnen uttatte delvis krystallinske materiale og innsprøyte det i den nedre ende av ovnen sammen med gipspulver eller flyveaske. Dette vil i alminnelighet være en fordelaktig utførel-sesform, hvilken har den fordel at materialet virker som krystall-kim ved den senere krystallisasjon, samt at det på grunn av de åpne blærer på overflaten kan innføres flere blærer i massen enn det som kunne oppnås ved anvendelse av en tilsvarende mengde sand. Endelig bidrar det krystalliserte materiale også til beskyttelse av ovnsforingen på grunn av sitt høye smeltepunkt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen illustreres av

de følgende eksempler.

EKSEMPEL. 1

I en roterovn av i og for seg kjent art innføres fra ovnens øvre ende sand, kritt og dolomitt. Samtidig innsprøytes i ovnens nedre ende nær brennesonen, 6-8 m fra utløpet, gips i en mengde på 4%, basert på den samlede mengde råmateriale og svarende til 8.000 kg/24 timer.. Ovnen roteres med en hastighet på ca. 45 sekunder pr. omdreining. Forholdet mellom sand, kritt og dolomitt avpasses slik at sluttproduktet får følgende sammensetning:

Den smeltede masse avkjøles i vannbad og knuses.

Det oppnådde produkt hadde et blæreinnhold på 33 volum%, i mot-setning til den tradisjonelt fremstilte glassfritte (ved inn-blåsning av ca. 15% sand fra ovnens nedre del), som inneholder ca.

15 volum% blærer.

Ved et tilsvarende forsøk, hvor det fra den nedre ende innblåses 0,5% gips, basert på den samlede mengde råmaterialer og svarende til 1.000 kg/24 timer, kunne det ikke konstateres noen endring av smeiten eller den avkjølte fritte i sammen-ligning med den kjente prosess med sandinnblåsning fra ovnens nedre ende.

EKSEMPEL 2

I en roterovn av i og for seg kjent art innføres fra ovnens øvre ende sand, kritt og dolomitt. Samtidig innsprøytes 1 ovnens nedre ende flyveaske i en mengde på gjennomsnittlig 12% basert på den samlede mengde råmaterialer og svarende til

2 4 ton/2 4 timer.

Flyveasken hadde en sammensetning som angitt i siste avsnitt på side 4.

Forholdet mellom sand, kalk og dolomitt ble avpasset således at sluttproduktet hadde følgende sammensetning, ca.:

Den smeltede masse avkjøles i vannbad og knuses. Det oppnådde produkt hadde et blæreinnhold på 30 volum%.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et blæreholdig silikatmateriale med et høyt wollastonitt-innhold og et lavt kristobalitt-innhold samt et stort antall fine blærer, hvor råmaterialene for silikatmaterialet innføres dels i den øvre ende av en skråttstillet roterovn og dels i den nedre ende av roterovnen, slik at materialene fordeler seg i brennesonen og smelter, karakterisert ved at det i den nedre ende av roterovnen innsprøytes et kalsiumholdig tilsetningsmiddel„

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det kalsiumholdige tilsetningsmateriale er kalsium-sulf at, fortrinnsvis i form av gipspulver.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det kalsiumholdige tilsetningsmateriale er flyveaske.,

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 3, karakterisert ved at flyveasken innsprøytes i blanding med kalsiumkarbonat eller et annet mineral med høyt kalsiuminnhold.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at innsprøytningen av det kalsiumholdige tilsetningsmiddel foretas mens roterovnens omdreiningshastighet tilsvarer ca. 45 sekunder pr. omdreining.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at en del av det fra roterovnen uttatte, delvis krystallinske materiale resirkuleres, idet det innsprøytes i den nedre ende av roterovnen sammen med det kalsiumholdige tilsetningsmiddel.