DE2454875A1

DE2454875A1 - Verfahren zur herstellung von calciumsilikat-formkoerpern

Info

Publication number: DE2454875A1
Application number: DE19742454875
Authority: DE
Inventors: Ken Mori
Original assignee: Kansai Thermal Insulating Industry Co
Current assignee: Kansai Thermal Insulating Industry Co
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1975-12-04
Also published as: FR2367032A1; AU472241B2; DE2454875C3; NO743939L; SE406908B; DE2454875B2; FR2367032B1; GB1483483A; SE7413217L; AU7502874A; US3988419A; IT1035544B; CA1047228A

Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL.-JNG. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

3353 Bad Ganctershelm, 19. November 1 Püslfach 129 Hohenhäfen 5 Telefon: (05382) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

UnsereAkten-Nr. 2819/1

Kansai Thermal Insulating Industry Company, Limited Patentgesuch vom 19. November 1974

Kansai Thermal Insulating Industry Company, Limited 23, Shiomachidori 1 chome, Minami-ku, Osaka-shi, Osaka, Japan

Verfahren zur Herstellung von Calciumsilikat-Formkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Calciumsilikat-Formkörpern durch Behandlung einer Mischung aus kieselsäurehaltigem Rohmaterial, Kalk und Wasser mit gesättigtem Wasserdampf.

Bekanntlich lassen sich synthetische Xonotlit—Kristalle industriell erzeugen durch Behandlung von Kieselsäure-Rohmaterial, Kalk und Wasser mit gesättigtem Dampf bei einer Temperatur von 180 bis 22O°C in einem Autoklaven. In der einleitenden Phase der Reaktion entstehen quasi-kristalline Materialien, als "C-S-H(D" bezeichnet, jedoch werden diese später in Tobemorit-Kristalle umgewandelt, wenn die Ausgangsstoffe Tonerde enthalten, und ihr Übergang in Xonotlit-Kristalle ist sehr schwierig zu erreichen. Eine Erhöhung der Ausbeute an Xonotlit-Kristallen und desgleichen deren Größe und Form hängt von der Reaktivität und der Körnung des Siliciumdioxides ab.

Bisher wurden Diatomeenerde, Schlacke etc. weitgehend als . Kieselsäure-Rohmaterial verwendet. Diese Stoffe enthalten

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715 · ,,..,,.,,

jedoch einen großen Anteil an Tonerde, haben eine größere
Körnung und reagieren mit Kalk weniger leicht. Es ist deshalb sehr schwierig, aus ihnen Calciuinsilikat mit einem hohen Gehalt an Xonotlit-Kristallen und niedrigem Raumgewicht zu erzeugen.

Synthetische amorphe Kieselsäure konnte diese Probleme lösen; sie ist jedoch so teuer, daß sich aus ihr Calciumsilxkat.,
welches synthetische Xonotlit-Kristalle enthält, nicht wirtschaftlich herstellen läßt.

Ferner werden üblicherweise den Rohstoffen Asbestfasern beigemischt, um das Raumgewicht des Produktes zu verringern und seine mechanische Festigkeit zu erhöhen.

Gegen die Verwendung von Asbestfasern bestehen jedoch wegen der Gesundheitsgefahr für die mit ihrer Handhabung befassten Arbeiter erhebliche Bedenken. Wenn man nun aber ein Calcium-

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silikat mit einem Raumgewicht von 0,10 bis 0,20 g/cm ohne

Asbestfasern herzustellen versucht, zeigen die Produkte Risse sowie innere Hohlräume und haben eine geringere Festigkeit, so daß größere Stücke nicht hergestellt werden können.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, ohne Einsatz von Asbestfasern Calciumsilikat-Formkörper,
insbesondere für Isolierungszwecke herzustellen, welche hauptsächlich aus langen, miteinander verwachsenen, faserförmigen Xonotlit-Kristallen bestehen und ein Raumgewicht von 0,10
bis O,2O g/cm haben. Dabei soll die Durchführung des Verfahrens bzv/. die Herstellung der Formkörper nach diesem Verfahren mit sehr niedrigen Kosten möglich sein. Ferner sollen die Calciumsilikat-Produkte, obwohl frei von Asbestfasern,
keine Risse und Hohlräume aufweisen. Außerdem wird angestrebt,

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die Calciumsilikat-Formkörper kontinuierlich erzeugen zu können.

Bei der Herstellung von metallischem Silicium, von Siliciumcarbid, von Ferrosilicium usw. v/erden kristalline Kieselsäure (SiO₂) hoher Reinheit sowie Kohlenstoff (Koks usw.) als Rohstoff verwendet, gemischt und in einem elektrischen Ofen geschmolzen. Dabei erreicht die Ofen-Innentemperatur 2000 C oder mehr, so daß das Siliciumdioxid zu Silicium reduziert und verdampft wird. Das verdampfte Silicium reagiert mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff zu sehr feinteiliger amorpher Kieselsäure, im nachstehenden auch einfach als "Asche" bezeichnet, und wird als solche ausgetragen. Die Asche muß in einem Staubsammler abgeschieden werden, weil sie sonst zu einer erheblichen Luftverunreinigung führen würde. Wenn nun die abgeschiedene Asche als solche deponiert wird, kann sie eine weitere Ursache für die Umweltverschmutzung darstellen. Mit anderen Worten ist die Verwertung der Asche sehr schwierig, und sie wurde deshalb bisher im wesentlichen nur zur Landgewinnung in Küstengebieten verwendet. Selbst aber zu diesem Zweck erweist sich die Feinteiligkeit der Asche als hinderlich. Ihre Behandlung und Weiterverwendung ist deshalb ein ernstliches Problem.

Die oben angegebene Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Kieselsäure-Rohmaterial sehr fein zerteilte, aus amorpher Kieselsäure bestehende Asche verwendet, die Mischung dieser Asche mit Kalk und Wasser unter Erwärmen zu einem Gel verrührt, dieses Gel unter Druck knetet, bis es in ein viskoelastisches, kurz vor der Umwandlung in Xonotlit-Kristalle stehendes Material übergegangen ist, das viskoelastische Material in eine Form gießt und dort zur Kristallbildung mit gesättigtem Wasserdampf behandelt, und das Produkt dann mit überhitztem Dampf weiterbehandelt, bis die Kristalle gewachsen und getrocknet sind.

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Es ist einer der Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine nutzbringende Verwendungsmöglichkeit für die lästige Kieselsäure-Asche aufzuzeigen, deren bloßes Abkippen - wie oben ausgeführt - bereits als Ursache für die Umweltver-. schmutzung anzusehen ist. Dabei lassen sich nach dem Verfahren der Erfindung Formkörper aus Calciumsilikat mit hervorragenden Eigenschaften erzeugen.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete feinteilige Asche besteht vorzugsweise aus 85 bis 95 Gew.% amorpher Kieselsäure sowie 15 bis 5 Gew.% Metalloxiden und Kohlenstoff, und hat eine mittlere Korngröße von 0,1 y. Da sie aus äußerst feinen Teilchen besteht, reagiert sie mit Kalk sehr gut und kann durch kurzzeitige Behandlung in ein Gel übergeführt werden. Sie nimmt während der Umsetzung viel Wasser auf und wird dadurch in einen stark gequollenen Zustand gebracht. Erindungsgemäß wird ferner, weil die Asche eine kleine Menge Metall enthält, bei der Umsetzung mit dem Kalk gasförmiger Wasserstoff entwickelt, so daß in den Formkörpern zahlreiche Poren mit einer Größe von 5 bis 10 μ ausgebildet werden. Die Entstehung dieser Poren bewirkt eine deutliche Gewichtverringerung der Formkörper und erhöht gleichzeitig ihre Wärmeisolationsfähigkeit.

Die erfindungsgemäß verwendete Asche besteht aus ultrafeinen Teilchen, hat einen hohen Kieselsäureanteil und ist gegenüber Kalk, wie beschrieben, sehr reaktionsfähig, so daß die Xonotlit-Kristalle sehr leicht und mit hoher Sicherheit erzeugt werden, wenn die Asche unter Druck mit Wasserdampf in einem Autoklaven behandelt wird; die resultierenden faserförmigen Kristalle sind langer und in komplizierterer Weise miteinander verwachsen, als es bei dem herkömmlichen Xonotlit der Fall ist, wodurch die mechanische Festigkeit und die Hochtemperatur-Standfestigkeit beträchtlich erhöht werden. Ferner wird das hochfeste Xonotlit sehr leicht gebildet, was zuzüglich zu den Vorteilen des oben beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung die Verwendung von Asbestfasern erübrigt.

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Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Kieselsäure-Ausgangsmaterial enthält nur einen sehr kleinen Anteil an Verunreinigungen, die die Bildung von Tobermorit begünstigen können, beispielsweise Metalloxide wie Al₃O₃, und deshalb liegt fast die gesamte Menge des hydratisierten Calciumsilikates in dem Produkt als Xonotlit vor, wodurch die Wärmebeständigkeit (höchste Gebr auchsteniperatur) beträchtlich gesteigert werden kann, nämlich auf ca. 1000 bis 1050⁰C.

Nach der Erfindung wird die feinteilige Asche unter Erwärmen mit den Kalkzuschlägen, z.B. gebranntem Kalk, gelöschtem Kalk o.dgl.-, und Wasser verrührt. Hierzu wird ein Rührwerk des bekannten Rotations-Typs benutzt. Während des Rührens erwärmt man auf eine Temperatur von höchstens 100 C, vorzugsweise 90 - 98⁰C. Zu diesem Zweck kann man das Rührwerk mit vorgewärmten Wasser beschicken, oder während des Erhitzens heißes Wasser zuführen. Die Asche reagiert wegen ihrer Feinteiligkeit sehr schnell mit dem Kalk; als Rührprodukt kann man ein hinreichend gequollenes und gleichförmig umgesetztes Gel mit einem CaO:SiO₃-Mo!verhältnis von 1:1 erzielen. In der Ausgangsr mischung werden etwa 10 bis 20 Gewichtsteile Wasser auf 1 Teil Kieselsäure und 0,8 bis 1,5 Gew.Teile Kalk verwendet.

Das erhaltene Gel wird dann unter gesättigtem Dampf verknetet, d.h. im ganzen gleichmäßig und vorsichtig durchgearbeitet, ohne das Gel zu zerstören. Hierzu benutzt man vorzugsweise eine Vorrichtung mit einem drehbaren Druckgefäß, innerhalb dessen eine Mehrzahl schmaler, länglicher Platten radial angeordnet sind. Wenn das Gel in dieser Verfahrensstufe vollständig durchgeknetet worden ist, nimmt es kurz vor dem Übergang in Xonotlit-Kristalle einen viskoelastischen Zustand an, d.h. das resultierende viskoelastische Material enthält eine große Menge quasi-kristalliner Substanzen, "C-S-H(D" genannt, und hat durchgehend ein CaO/SiO^Molverhältnis von 1:1, also selbst in sehr feinen Bereichen.

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Das- viskoelastische Material zeigt unter dem Elektronenmikroskop einen faserförmigen Aufbau und ist nach der Röntgenstreuung als Gel definiert. Mit dem Ausdruck "viskoelastisches Material" soll ausgedrückt v/erden, daß das Material in diesem Zustand sehr viskos ist, jedoch genügend Elastizität auf v/eist, um durch Kneten und Formen verarbeitet zu v/erden. Das Verkneten v/ird unter gesättigtem Dampf mit einem Druck von

1 bis 18 kg/cm durchgeführt, vorausgesetzt, daß das Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien konstant ist. Ist dies nicht der Fall, so kann der Wassergehalt des Gels durch Verwendung von überhitztem statt gesättigtem Dampf eingestellt v/erden. Durch das Verkneten unter Druck setzt die Kristallisation des viskoelastischen Materials innerhalb und außerhalb des Gels zu gleicher Zeit ein, und auch die anschließende Bildung und das Wachstum der Kristalle werden innerhalb wie außerhalb des Gels zu gleicher Zeit fortgesetzt«

Das viskoelastische Material wird dann in eine Form mit der gewünschten Gestalt eingebracht. Die Formgebung kann nach verschiedenen Methoden durchgeführt werden, z.B. durch Gießen, Druckgießen usw. Vorzugsweise arbeitet man dabei in einem Autoklaven, v/eil dort die Behandlung des viskoelastischen Materials erleichtert und es einem geringeren Temperaturwechsel ausgesetzt v/erden kann. Das in die Form eingebrachte viskoelastische Material wird in dem Autoklaven der Einwirkung von gesättigtem Dampf unterworfen. Die Behandlung wird 1 bis 48 Stunden mit gesättigtem Dampf unter einem Druck von

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12 bis 50 kg/cm durchgeführt. Sie führt dazu, daß die kristalline Substanz C-S-H(D des viskoalastischen Materials beginnt, sich in nadeiförmige Kristalle von Xonotlit umzuwandeln, In dem verbliebenen Gel seinerseits setzt der übergang in C-S-H(D ein. Durch Erhöhung der Temperatur bzw. Verringerung des Druckes in dem Autoklaven oder beides füllt sich das Innere des Autoklaven mit überhitzten Dampf, welcher aufdie kristallinen Substanzen einwirkt. Vorzugsweise wird der Wasserdampf in dem Autoklaven durch einen Überhitzer geleitet

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und gleichzeitig entspannt, so daß Dampf mit einer überhitzung von 5 bis 150°C erhalten wird. Die kristallinen Substanzen werden mit diesem überhitzten Dampf 3 bis 30 Stunden behandelt, und dann werden Druck und Temperatur des Autoklaven langsam gesenkt, so daß schließlich etwa Atmosphärendruck und Temperatur von 100 bis 150°C erreicht werden. Durch eine solche Behandlung unter überhitztem Dampf werden die nadeiförmigen Xonotlit-Kristalle voll ausgebildet und gleichzeitig von Wasser befreit, so daß die Abstände zwischen den Kristallteilchen verringert und die Kristalle getrocknet und gehärtet werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also fein verteilte Asche als Kieselsäure-Ausgangsmaterial verwendet, das Gel unter Druck verknetet und das viskoelastische Material in einem Autoklaven behandelt. Nach diesem Verfahren kann man Calciumsilikat-Formkörper aus langen, miteinander verwachsenen, faserförmigen Xonotlit-Kristallen mit hoher Teilchengröße und sehr niedrigem Raumgewicht ohne Verwendung von Asbestfäsern erzeugen. Versuche haben hierbei ergeben, daß sich derartige Calciumsilikat-Formkörper ohne diese drei Merkmale kaum erzeugen lassen.

Bisher wurde Calciumsilikat weitgehend dadurch hergestellt, daß Kieselsäure-Ausgangsmaterial mit Kalk und Wasser unter Erhitzen verrührt, das resultierende Gemisch oder Gel entwässert und geformt, die Formkörper in einem Autoklaven unter gesättigtem Druck behandelt und die behandelten Gegenstände getrocknet wurden. Nach dem Stand der Technik hatte man jedoch nicht die Vorteile erkannt, die sich erfindungsgemäß aus dem Verkneten des Gels unter Druck und der Autoklavenbehandlung mit gesättigtem bzw. überhitztem Dampf erreichen lassen. Experimentell konnte gezeigt werden, daß ohnedies selbst bei Verwendung von feinzerteilter Asche als Kieselsäure-Ausgangsmater ial und Zumischen von Asbestfasern es sehr schwierig, ist, großformatige Calciumsilikat-Formkörper herzustellen, weil fast alle Werkstücke, wenn Isolierungen mit einem Raumgewicht

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von nicht mehr als 0,15 erzeugt wurden, Risse zeigten; ohne Asbestfasern waren alle Produkte gerissen.

Die japanische Patentveröffentlichung 25771/70 und die entsprechende französische Patentschrift 1 53 4 997 beschreiben ein anderes Verfahren zur Herstellung von Calciumsilikat durch Verrühren von Kieselsäure-Rohstoffen mit Kalk und Wasser unter gesättigtem Dampf, Formen des erhaltenen Schlamms und Trocknen des Formkörpers. Im Gegensatz hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß man die Ausgangsmaterialien erwärmt und verrührt, das resultierende Gel unter Druck knetet, das dabei entstehende viskoelastische Material formt und den Formkörper mit gesättigtem Dampf und mit überhitztem Dampf behandelt. Der nach den oben genannten Patentschriften erhaltene Schlamm-unterscheidet sich ganz wesentlich von dem Gel bzw. dem viskoelastischen Material nach der Erfindung und besteht bereits aus Xonotlit-Kristallen. Bei Versuchen unter Verwendung von fein verteilter Asche als Kieselsäure-Rohmaterial erwies sich das nach dem bekannten Verfahren erzeugte Calciumsilikat bei einem Raumgewicht von 0,18 g/cm oder weniger als rissig.

Nach dem Verfahren der US-PS 2 534 303 wird Calciumsilikat hergestellt, indem Kieselsäure-Rohmaterial, Wasser, Kalk und Asbestfasern durch Gießen geformt und die Formkörper in einem Autoklaven mit gesättigtem Dampf und überhitztem Dampf behandelt werden. Dieses bekannte Verfahren sieht jedoch nicht vor, daß ein Gel unter Druck verknetet wird, ja nicht einmal daß die Ausgangsmaterialien unter Erwärmen verrührt werden, wie es nach der Erfindung der Fall ist. Praktische Versuche haben gezeigt, daß es nach diesem bekannten Verfahren nicht möglich ist, ein Calciumsilikat mit einem Raumgewicht von oder unte
eintritt.

oder unter 0,18 g/cm zu erzeugen, weil eine starke Schrumpfung

Zum Stand der Technik werden weiterhin die US-PS 2 716 070,

2 748 008, 2 766 131, 2 944 911, 3 317 643, 3 227 570 und

3 501 324 genannt.

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— Q —

Nach dem bekanntgewordenen Stand der Technik ist jedenfalls nicht die Verwendung von fein verteilter Asche, welche aus Öfen zur Herstellung von metallischem Silicium, Siliciumcarbid, Ferrosilicium usw. gewonnen wird, als Kieselsäure-Rohmaterial bekannt.

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung näher erläutert und dargestellt.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Calciumsilikat-Formkörpern nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 2-7 sind Röntgenstreuungs-Diagramme von erfindungsgemäßen Calciumsilikat-Produkten, die nach den Beispielen 1-6 erhalten wurden.

Zunächst sei Fig. 1 beschrieben.

Wie bereits gesagt, wird nach dem Verfahren der Erfindung fein verteilte Asche, welche aus Öfen für die Herstellung von metallischem Silicium, Siliciumcarbid, Ferrosilicium usw. gewonnen wurde, mit Kalk und Wasser unter Erwärmen, Verkneten des entstehenden Gels unter Drück, Formen des erhaltenen viskoelastischen Materials kurz vor seinem übergang in Xonolit-Kristalle und Behandeln der Formkörper in einem Autoklaven unter gesättigtem Dampf und anschließend unter überhitztem Dampf erzeugt. '

Fig. 1 zeigt nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Flugasche wird mittels eines Förderers o.dgl. in ein Silo 12 eingebracht, desgleichen Kalk in ein Silo 14. In einem Tank 15 wird Wasser auf eine Temperatur von 50 - 70 C vorerwärmt. Als Kalk verwendet man gebrannten Kalk. Er wird in dem gewünschten Mischverhältnis abgewogen

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und unter Rühren in den Emulgiertank 16 eingebracht. Ebenso wird Wasser aus dem Tank 15 über die Leitung 1 in den Eraulgiertank 16 geleitet oder gepumpt und dort verrührt. Der entstehende Schlamm aus gelöschtem Kalk erreicht im Verlaufe der Umsetzung im Tank 16 eine Temperatur von 90 - 100⁰C. Dieser Schlamm wird über die Leitung 2 in ein Reaktxonsgefaß 17 geleitet und dort über die Leitung 3 mit heißem Wasser aus dem Tank 15 sowie über die Leitung 4 mit der fein verteilten Asche aus dem Silo 12 vermischt und gleichmäßig verrührt. Aus einem Erhitzer 18 wird über die Leitung 5 Wasserdampf in das Reaktionsgefäß 17 eingeführt, so daß die Temperatur während des Rührens auf 90 - 100°C gehalten werden kann. Das entstehende Gel wird über die Leitung 6 in einen Rotations-Kneter 19 geleitet.(im nachstehenden einfach als "Kneter" bezeichnet.

Dieser Kneter weist einen zylindrischen, hermetisch abgeschlossenen Behälter 19a auf, der geneigt auf Walzen 19c gelagert ist, so daß er von einem Elektromotor 19d mittels eines Getriebes 19f in Drehung versetzt werden kann. Mehrere Rührflügel 19b sind innerhalb des Behälters 19a vorgesehen. Jeder Flügel 19b besteht aus einer schmalen, länglichen Platte, die radial auf der Innenfläche des Behälters derart angeordnet ist, daß sie in Längsrichtung der gegenüberliegenden Böden des Behälters verläuft. Eine Leitung 6 zur Zuführung von Gel aus dem Reaktxonsgefaß 17 in den Kneter 19 ist über ein Drehgelenk 19e mit dem oberen Boden des Behälters 19a verbunden. Eine Auslaßleitung 7 ist mit einem Ende an den unteren Boden des Behälters 19a und mit dem anderen Ende an einen Autoklaven 20 angeschlossen. Das Gel wird gleichmäßig und vorsichtig im Ganzen verknetet und über die Leitung 7 aus dem Behälter T9a abgezogen. Die Behandlung des Gels in dem Kneter 19 erfolgt unter dem Druck von Wasserdampf, welcher aus dem Erhitzer 18 über die Leitung 8 eingeleitet wird. Kurz vor dem übergang in Xonotlit-Kristalle wandelt es sich in ein viskoelastisches Material um. Dieses wird dann in den Autoklaven eingeführt und in eine darin befindliche Form 21 gegossen.

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Nach Abschluß des Gusses wird aus dein Erhitzer 18 über Leitung 9 -in den Autoklaven 20 gesättigter Wasserdampf eingeleitet, unter dessen Einwirkung das viskoelastische Material die Bildung von Xonotlit-Kristallen erfährt. Dann wird der Wasserdampf in dem Autoklaven über die Leitungen 11 und 11' durch einen Überhitzer 22 erwärmt, und gleichzeitig wird der Druck in dem Autoklaven entspannt, so daß das Innere des Autoklaven in den Zustand von überhitztem Dampf gebracht wird. In diesem Stadium tritt ein vollständiges Kristallisieren und Wachsen der Xonotlit-Kristalle ein, die gleichzeitig getrocknet v/erden. Nachdem Druck und Temperatur des Autoklaven auf Atmosphärendruck bzw. TOO -150C verringert worden sind, wird das geformte Material als Produkt aus dem Autoklaven entnommen.

Die Erfindung soll nun anhand von Beispielen auf der Basis der vorstehenden Verfahrensschritte erläutert werden. Bei der in den. folgenden Beispielen verwendeten Asche handelt es sich um Staub, der in einem Ofen zur Erzeugung von metallischem Silicium oder von Ferrosilicium erzeugt und von einem Staubabscheider zurückgehalten wurde; sie hatte die folgende Zusammensetzung:

1. Korngröße

Mehr als 5,5 μ 1,5 %

5,5 - 1,5 μ ■ 6,0 %

weniger als 1,0 μ 92,5 %

Die elektronenmikroskopische Beobachtung ergab, daß die meisten Teilchen unter 1,0 μ eine Größe von etwa 0,1 μ hatten.

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2. Chemische Zusammensetzung	3,30 %
Glühverlust	2,82 %
unlöslicher Rückstand	91,34 %
lösliches SiO₂	0,38 %
Fe₂O₃	0,61 %
Al₂O₃	0,33 %
CaO	0,31 %
MgO	99,09 %
Gesamt

Anmerkung:

Die Analyse wurde durchgeführt nach der Vorschrift von Shoichiro Nagai: Handbook of Silicate Industry, Test of Volcanic Ashes, Diatomaceous Earth, etc.

In den nachstehenden Beispielen und in der übrigen Beschreibung verstehen sich Teile, soweit nichts anderes angegeben ist, als Gextfichtsteile.

Beispiel 1

10 Gewichtsteile Asche, 12 Teile gelöschter Kalk und 160 Teile Wasser wurden 7O Minuten bei einer Temperatur von 90°C in einem Reaktionsgefäß gerührt. Das erhaltene Gel wurde in einen Kneter eingebracht und in diesem - während sein Inneres mit

gesättigtem Wasserdampf auf einem Druck von 20 kg/cm gebracht wurde - 1 Stunde geknetet. Das resultierende viskoelastische Material wurde in eine Form in einen Autoklaven gegossen, und dann wurde dieser 2 Stunden auf einem Sattdampfdruck von

ο
7 kg/cm gehalten. Anschließend wurde der Autoklav nach und

nach auf eine Temperatur von 24O°C aufgeheizt, 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten und dann im Verlaufe von 3 Stunden auf 100⁰C abgekühlt, wobei er gleichzeitig im Verlauf von 6 Stunden auf atmosphärischen Druck entspannt wurde. Dabei erfolgt die Behandlung des viskoelastischen Materials mit überhitztem Wasserdampf. Das erhaltene Calciumsilikat hat ein Raumgewicht von 0,11 g/cm und eine Biegefestigkeit von 4,7 kg/cm . Es besteht aus voll ausgebildeten Xonotlit-Kristallen, wie aus dem Röntgenstreuungs-Diagramm von Fig. 2 ersichtlich ist.

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Beispiel 2 . " ■

10 Teile Asche, 12 Teile gelöschter Kalk und 124 Teile Wasser vrarden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 verrührt und geknetet. Das entstandene viskoelastische Material wurde in einem Autoklaven in eine Form gegossen. Dann wurde das Innere des Autoklaven 3 Stunden unter einem Sattdampfdruck von

2
20 kg/cm gehalten. Anschließend wurde der Wasserdampf in dem Autoklaven auf eine Temperatur von 24O°C aufgeheizt und der Autoklav 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Sodann wurde der Autoklav im Verlaufe von 3 Stunden auf eine Temperatur von 100⁰C abgekühlt, und gleichzeitig mit dem Erhitzen wurde er 6 Stunden auf atmosphärischen Druck entspannt. Das erhaltene Calciumsilikat hatte ein Raumgewicht von 0,13 g/cm und eine Biegefestigkeit von 5,0 kg/cm . Es bestand aus vollständig ausgebildeten Xonotlit-Kristallen, wie sich sich aus dem Röntgenstreuungs-Diagramm von Fig. 3 ergibt.

Beispiel 3

10 Teile Asche, 12 Teile gelöschter Kalk und 170 Teile Wasser wurden 120 Minuten bei einer Temperatur von 90 C zu einem Gel verrührt. Dieses Gel wurde in einen Kneter eingebracht und in diesem, während dessen Innenraum auf einen Sattdampfdruck von 8kg/cm~ erhöht wurde, 1,5 Stunden geknetet. Das erhaltene viskoelastische Material wurde in einem Autoklaven in eine Form gegossen, und der Autoklav wurde 3 Stunden auf

einem Sattdampfdruck von 20 kg/cm gehalten. Anschließend wurde der Autoklav nach und nach auf 24O°C aufgeheizt und 2,5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Gleichzeitig

■ wurde der Autoklav in 2,5 Stunden auf einen Druck von 12 kg/cm entspannt. Anschließend wurde er 2 Stunden auf 100°C abgekühlt

und auf atmosphärischen Druck gebracht. Das erhaltene Calcium-

silikat hatte ein Raumgewicht von 0,10 g/cm und eine Biege-

festigkeit von 4,1 kg/cm . Es bestand aus vollständig ausgebildeten Xonotlit-Kristallen, wie sich aus dem Röntgenstreuungs-Diagramm von Fig. 4 ergibt.

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Beispiel 4

10 Teile Asche, 12 Teile gelöschter Kalk und 124 Teile Wasser wurden 70 Minuten bei 90°C gerührt. Die Behandlung des entstandenen Gels erfolgte in einem rotierenden Kneter, dessen Innenraum auf einen Sattdampfdruck von 27 kg/cm gebracht wurde. Das so erhaltene viskoelastische Material wurde in eine Form in einem Autoklaven gegossen und dort 1,5 Stunden

unter einem Sattdampfdruck von 9 kg/cm behandelt. Sodann.

wurde der Wasserdampf in dem Autoklaven nach und nach auf 270 C überhitzt, und das viskoelastische Material wurde 3,5 Stunden bei dieser Temperatur behandelt. Anschließend wurde der Autoklav in 1 Stunde auf 11O⁰C abgekühlt, und gleichzeitig wurde er im Verlaufe von 4,5 Stunden auf Atmosphärendruck entspannt, so daß das viskoelastische Material der Einwirkung von überhitztem Dampf ausgesetzt wurde. Das entstandene Calciumsilikat hatte ein Raumgewicht von

3 2

0,13 kg/cm und eine Biegefestigkeit von 5,8 kg/cm . Es bestand aus vollständig ausgebildeten Xonotlit-Kristallen, wie aus dem Röntgenstreuungs-Diagramm von Fig. 5 hervorgeht.

Beispiel 5

10 Teile Asche, 12 Teile gelöschter Kalk und 124 Teile Wasser wurden 70 Minuten bei 90°C verrührt. Das entstandene Gel wurde in einen Kneter eingebracht und dort verarbeitet, während das Innere des Kneters im Laufe einer halben Stunde auf einen

2
Sattdampfdruck von 9 kg/cm gesetzt wurde. Das erhaltene viskoelastische Material wurde in eine Form in einem Auto-

klaven gegossen und unter einem Sattdampfdruck von 20 kg/cm 1 Stunde behandelt. Dann wurde der Dampf des Autoklaven nach und nach auf 240 C überhitzt, und der Autoklav wurde 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Sodann wurde er im Verlaufe von 4,5 Stunden auf 150C abgekühlt. Das fertige Calciumsilikat hatte ein Raumgewicht von 0,13 g/cm und eine Biege-

festigkeit von 5,4 kg/cm . Es bestand aus vollständig ausgebildeten Xonotlit-Kristallen, wie das Röntgenstreuungs-Diagramm von Fig. 6 zeigt.

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Beispiel 6

10 Teile Asche, 9 Teile gebrannter Kalk und 160 Teile Wasser wurden bei. 90 C verrührt, und das entstandene Gel wurde in einem Kneter verarbeitet, während dieser auf einen Sattdampf-

druck von 14 kg/cm gebracht wurde. Das resultierende viskoelastische Material wurde in eine Form in einem Autoklaven gegossen und dann in diesem unter einem Sattdampfdruck von

2
8 kg/cm 3 Stunden behandelt. Anschließend wurde der Autoklav

nach und nach auf eine Temperatur von 24O°C erhitzt und 7 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Sodann wurde er in einer Stunde auf 110⁰C abgekühlt und gleichzeitig im Verlaufe von 8 Stunden auf Atmosphärendruck entspannt, wodurch das viskoelastische Material der Einwirkung von überhitztem Wasserdampf ausgesetzt wurde. Das fertige Calciumsilikat hatte ein Raumgewicht von

3 2

0,11 g/cm und eine Biegefestigkeit von 4,6 kg/cm . Es bestand aus vollständig ausgebildeten Xonotlit-Kristallen, wie aus dem Röntgenstreuungs-Diagramm von Fig. 7 hervorgeht.

Patentanwälte Dipl.-!ng. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

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Claims

Dipl.-Ing. Horst Rose

Dipl.-lng. Fetor Kose.1 - 19. November 1974

Patentanwälte 28

Bad Gandersheim

Hohenhören 5 A\q

Kansai Thermal Insulating Industry Company, Limited Patentgecuch vorn 19. 1·Τονember 1974
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Herstellung von Calciunsilikat-Formkörpern durch Behandlung einer Mischung aus kieselsäurehaltigem Rohmaterial, Kalk und Wasser mit gesättigtem Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kieselsäure-Rohmaterial sehr fein zerteilte, aus amorpher Kieselsäure bestehende Asche verwendet, die Mischung dieser Asche mit Kalk und Wasser unter Erwärmen zu einem Gel verrührt, dieses Gel unter Druck knetet, bis es in ein viskoelastisches, kurz vor der Umwandlung in Xonotlit-Kristalle stehendes Material übergegangen ist, das viskoelastische Material in eiue Form gießt und dort zur Kristallbildung mit gesättigtem Wasserdampf behandelt, und das Produkt dann mit überhitztem Dampf v/eiterbehandelt, bis die Kristalle gewachsen und getrocknet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kneten unter Druck von gesättigtem Wasserdampf durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Ansetzen der Mischung vorgewärmtes Wasser und als Kalk-Rohmaterial eine Aufschlämmung von gelöschtem Kalk in Wasser verwendet, die Asche unter Erwärmen mit dem heißen Wasser und dem aufgeschlämmten, gelöschten Kalk verrührt, das Verkneten unter Wasserdampf bewirkt, während man den Dampfdruck allmählich steigert, und das Formen unter gesättigtem Wasserdampf, die Behandlung mit gesättigtem Wasserdampf nach v/eiterer Erhöhung des Sattdampfdruckes bei Konstanthaltung des Druckes sowie anschließend die Behandlung mit überhitztem Wasserdampf durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die überhitzung bewirkt wird, indem der gesättigte Wasserdampf weiter erwärmt und gleichzeitig der Druck verringert wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verkneten zur Einstellung des Wassergehaltes des resultierenden viskoelastischen Materials unter überhitztem Wasserdampf durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 1 Teil amorpher Kieselsäure mit etwa'10 - 20 Teilen Wasser und etwa 0,8 -1,5 Teilen Kalk-Rohmaterial umgesetzt wird.
7. Xonotlit-Kristalle enthaltende Calciumsilikat-Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Röntgenstrahlen-Streuungsbild nach einer der Fig. 2 bis 6 und ein Raumgewicht von 0,10 bis 0,20 g/cm auf v/eisen. ·

Patentanwälte

Dipl.-InQ. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

50984 9/0615

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