PROCESS FOR MAKING FOAM-GLASS PRODUCTS

Abstract: 1. A process for the production of homogeneous foam glass granulates by heat treatment of fine dust or light ashes accumulating in the production of silicon or ferrosilicon and aqueous alkaline solutions, optionally aqueous alkali metal silicate solutions, characterized in that a) a mixture consisting of fine dust or light ashes containing 89 to 98% by weight SiO2 , an aqueous alkali metal silicate solution and/or an aqueous alkali metal hydroxide solution and optionally water is prepared, b) the molar composition of the mixture corresponding to the following general formula (Me2 O) . (SiO2 )n . (H2 O)m in which Me = sodium or potassium, n = 5 to 8 and m = 22 to 45, c) the mixture is hardened by heating to temperatures of up to 100 degrees C, d) the cooled, hardened mass is size-reduced and particles under 1.6 mm and over 3.15 mm in size are sifted off and e) the product obtained is then expanded by reheating to temperatures of from 150 to 300 degrees C.

Description: "Verfahren zur Herstellung von Schaumglasprodukten" Gegenstand der Erfindung ist ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Schaumglasprodukten durch thermische Behandlung von Alkalisilikaten oder Alkalihydroxiden sowie Flugstaub oder Flugasche mit einem SiO2-Gehalt von 89 bis 98 Gewichtsprozent. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, die ganz oder teilweise aus Wasserglasschaum bestehen und denen andere Feststoffe wie Kaolin, Glimmer und Talkum zugesetzt sind, wobei die Gemische bei Temperaturen von 480 bis 5000C verschäumt werden, sind bereits bekannt. Auch hat man schon Schaumstoffe hergestellt, die ausser Wasserglas Flugstaub mit einem hohen SiO2-Gehalt, Aluminiumpulver sowie Aluminiumphosphat enthalten und zu feuerfesten Produkten bei Temperaturen von etwa 4000C verschäumt werden. Es wurde nun gefunden, dass man Schaumglasprodukte mit granulatartigen Eigenschaften auch herstellen kann, ohne dass es derartig hoher Temperaturen bedarf und wobei keine weiteren als Härter wirkende Zusätze Anwendung finden. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Schaumglasprodukten aus Flugstaub oder Flugasche sowie Alkalisilikaten oder Alkalihydroxiden durch thermische Behandlung ist dadurch gekennzeichnet, dass man Alkalisilikat- oder Alkalihydroxidlösungen mit Flugstäuben oder Flugaschen sowie Wasser vermischt, wobei die molare Zusammensetzung des Gemisches der Formel (Me20) . (SO2)n . (H2 )m 1 und in der n = 5 bis 8, m = 22 bis 45, Me = Natrium oder Kalium bedeuten, entspricht, das Gemisch durch mehrstün- diges Erwärmen auf Temperaturen bis zu 100 C zum Erhärten bringt und die abgekühlte, erhärtete Masse zerkleinert, die Teilchen mit einer Grösse unter 1,6 und über 3,15 mm absiebt sowie das erhaltene Produkt durch erneute Wärmebehandlung bei Temperaturen von 150 bis 3000C zum Aufblähen bringt. Für das obige Verfahren kommen generell Flugstaub oder Flugaschen in Frage, die bei der Silicium- oder Ferrosiliciumherstellung anfallen und die mindestens 45 Gewichtsprozent, vorzugsweise 89 bis 98 Gewichtsprozent, SiO2 enthalten. Eine typische Zusammensetzung ist nachstehend angegeben: SiO2: 89 - 98 SiC: 0,2 - 0,7 C: 0,2 - 2,5 Fe2 3 : 0,05 - 2,5 Al203: 0,1 - 1,5 TiQ2: 0,01 - 0,05 CaO: 0,07 - 0,8 MgO: 0,2 - 1,5 Na2O: 0,1 - 1 K20: 0,3 - 2,2 P: 0,03 - 0,1 S: 0,03 - 0,5 Als Alkalisilikatlösungen kommen handelsübliche Produkte mit Molverhältnissen von NazO : SiO2 wie 1 : 2 bis 1 : 4 in Frage. Insbesondere werden Natriumsilikatlösungen, die als Wasserglas 37/40 bezeichnet werden und ein Molverhältnis von Na20 : SiO2 wie 1 : 3,46 und einen Feststoffgehalt von 34,9 Gewichtsprozent besitzen, verwendet. Es hat sich gezeigt, dass bei der Zusammensetzung des Gemisches gemäss der Formel I besonders technisch brauchbare Produkte erhalten werden, wenn n den Wert 5 bis 6 und m im Bereich der Werte 22 bis 43 bei Verwendung von Alkalisilikat liegt, wobei Me Natrium bedeutet. Die zuzusetzende Menge Wasser ergibt sich aus den in der Formel I angeführten Grenzen, sofern nicht in der verwendeten Alkalisilikatlösung entsprechende Wassermengen von vornherein vorhanden sein sollten Entsprechendes gilt auch für Natriumhydroxid- und Kaliumhydroxidlösungen. Gewünschtenfalls können auch Gemische aus Alkalisilikat- und Alkalihydroxidlösungen eingesetzt werden. Es hat sich im übrigen gezeigt, dass die weitere Zugabe von Wasser zu einer verbesserten homogenen Struktur und gegebenenfalls auch zur Verbesserung der Festigkeit der Endprodukte beiträgt. Das Gemisch wird durch mehrstündiges Erwärmen auf Temperaturen bis zu 1000C zum Erhärten gebracht. Dabei ist es vorteilhaft, im Vakuum zu arbeiten. Insbesondere kommt ein technisch leicht herstellbares Vakuum von etwa 20 bis 100 Torr in Betracht. Die Trockendauer im Vakuum beträgt im allgemeinen 2 bis 4 Stunden. Es erfolgt danach eine vollständige Abkühlung bei Raumtemperatur Die auf die oben beschriebene Weise erhaltenen festen Produkte werden nach vollständiger Abkühlung mit Hilfe einer Zahnscheibenmühle oder ähnlicher Einrichtungen zerkleinert. Bei der Zerkleinerung wird angestrebt, möglichst gleich grosse Teilchen zu erhalten. Die Teilchen mit einer Grösse unter 1,6 mm und über 3,15 mm werden abgesiebt. Eine Vorgranulierung ist nicht erforderlich. Anschliessend erfolgt das Aufblähen durch Erhitzen auf Temperaturen von 150 bis 3000C, vorzugsweise 200 bis 300 C. Die Aufblähdauer bei den genannten Temperaturen liegt zwischen 10 Minuten und einer Stunde, vorzugsweise jedoch zwischen 25 und 35 Minuten. Der Vorteil bei der beschriebenen Arbeitsweise liegt unter anderem darin, dass man für das Verfahren nur zwei Komponenten (Alkalisilikat/Flugstaub) ohne spezielle Zusätze, wie Härter oder Treibmittel, benötigt und auch eine spezielle Vorgranulierung, wie sie vorgeschlagen worden ist, nicht erforderlich wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Aufblähdauer nicht nur kurz gehalten werden, sondern auch bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt werden kann. Schliesslich besteht auch die Möglichkeit, ohne Alkalisilikate zu arbeiten, wenn statt dessen eine der Formel I entsprechende Menge Natrium- oder Kaliumhydroxide und Flugstaub sowie Wasser Verwendung finden. Weiterhin gestattet es die beschriebene Arbeitsweise, Produkte mit Schüttdichten, die etwa zwischen 0,1 bis 0,7 g/cm3 liegen und einen Korndurchmesser von etwa 1,2 bis 5 mm aufweisen, herzustellen. Es fallen nicht nur Granulate mit einer guten Festigkeit und Volumenstabilität an, sondern es können auch kugelförmige Granulate erhalten werden. Besonders gute kugelförmige Granulate entstehen, wenn der sogenannte Restwassergehalt des Rohmaterials nach dem Härtungs- beziehungsweise Zerkleinerungsvorgang vorzugsweise 25 bis 35 Gewichtsprozent beträgt. Die Schüttdichten sind im übrigen abhängig von dem Trocknungsprozess,der Aufblähdauer und der dabei angewendeten Temperatur. Die nach dem beschriebenen Verfahren herstellbaren Produkte können insbesondere als Isoliermaterial für solche Zwecke Verwendung finden, bei denen unbrennbares, leichtes Material erwünscht ist. Neben der Verwendung als Verpackungsmaterialien können auch entsprechende Formkörper und Platten für Isolationszwecke hergestellt werden. Beispiele In den Beispielen wird der Anmeldungsgegenstand nochmals erläutert, ohne dass er auf diese Beispiele beschränkt ist. Dabei werden jeweils Gemische aus den in den Beispielen aufgelisteten Substanzen in dem angegebenen Mischungsverhältnis hergestellt. Die Gemische werden unter den angegebenen Bedingungen in V4A Edelstahl-Formen (Abmessungen 350 x 250 x 40 mm) gehärtet beziehungsweise aufgebläht. Die dabei erhaltenen Endpro dukte sind von kugelförmiger Gestalt und weisen die jeweils angegebene Dichte und den in Klammern angegebenen Korndurchmesser auf. Beispiel 1 Mischungsverhältnis (SiO2 : Na20) 5 : 1 800 g Wasserglas 37/40 98 g Flugstaub 97 t SiO2 89,8 g Wasser Harten: 4 h, 1000C Vakuumtrockenschrank Aufblähen: 301, 2000C Ofen Dichte: 0,15 - 0,19 g/cm3 (grösser als 1,2 mm Beispiel 2 Mischungsverhältnis (Si02 : Na20) 6 : 1 800 g Wasserglas 37/40 174 g Flugstaub 90 9 Si02 97,4 g Wasser Härten: 4 h, 1000C Vakuum (50 Torr) Aufblähen 30', 2000C Ofen Dichte: 0,17 g/cm3 (grösser als 3,15 mm 0,28 g/cm3 (2 bis 3 mm ) Beispiel 3 Mischungsverhältnis (SiO2 : Na2O) 6 : 1 800 g Wasserglas 37/40 167 g Flugstaub 97 % SiO2 242 g Wasser Härten: 4 h, 1000C Vakuumtrockenschrank Aufblähen: 30', 2000C Ofen 3 Dichte: 0,19 g/cm3 (grösser als 3,15 mm 0,22 g/cm3 (2 bis 3 mm Beispiel 4 Mischungsverhältnis (sir2: Na2O) 6 : 1 800 g Wasserglas 37/40 174 g Flugstaub 90 % SiO2 97,4 g Wasser Härten: 2 h, 100 C Vakuumtrockenschrank Aufblähen: 30', 2000C Ofen Dichte: 0,19 g/cm3 (grösser als 3,15 mm #) 0,28 g/cm3 (2 bis 3 mm Beispiel 5 Mischungsverhältnis (Si02 : Na20) 6 : 1 800 g Wasserglas 37/40 174 g Flugstaub 90 % Si02 49 g Wasser Härten: 2 h, 1000C Vakuumtrockenschrank Aufblähen: 30', 2000C Ofen Dichte: 0,24 g/cm3 (grösser als 3,15 mm Beispiel 6 Mischungsverhältnis (SiO2: Na2O) 6 : 1 800 g Wasserglas 37/40 174 g Flugstaub 90 8 SiO2 146 g Wasser Härten: 2 h, 1000C Vakuum (50 Torr) Aufblähen: 30', 2000C Ofen 3 Dichte: 0,24 g/cm (grösser als 3,15 mm Beispiel 7 Mischungsverhältnis (SiO2 : Na20) 6 : 1 800 g Wasserglas 37/40 97,4 g Wasser 174 g Flugstaub 90 z SiO2 Härten: 2 h, 100 C Vakuumtrockenschrank Aufblähen: 30', 250 bis 3000C Ofen 3 Dichte: 0,13 g/cm (grösser als 3,15 mm Beispiel 8 Mischungsverhältnis (SiO2: Na2O) 6 : 1 460 g Flugstaub 90 % SiO2 183,7 g NaOH (50 teig) 334 g Wasser Härten: 1 h, 1000C Trockenschrank Aufblähen: 30', 1500C Ofen Dichte: 0,35 g/cm3 (grösser als 3,15 mm #) 0,52 g/cm3 (2 bis 3 mm #) Beispiel 9 Mischungsverhältnis (SiO2 : Na20) 8 : 1 460 g Flugstaub 90 | SiO2 137,8 g NaOH (50 9ig) 334 g Wasser Härten: 1 h, 1000C Trockenschrank Aufblähen: 30', 1500C Ofen Dichte: 0,62 (grösser als 3,15 mm Beispiel 10 Mischungsverhältnis (Si02 : Na20) 6 : 1 460 g Flugstaub 90 % SiO2 183,7 g NaOH (50 teig) 334 g Wasser Härten: 1 h, 100 C Trockenschrank Aufblähen: 30', 2000C Ofen 3 Dichte: 0,17 g/cm (grösser als 3,15 mm 0,22 g/cm3 (2 bis 3 mm Beispiel 11 Mischungsverhältnis (SiO 2: K20) 6 : 1 800 g Wasserglas K 35 154 g Flugstaub 90 % SiO2 95,4 g Wasser Härten: 3 h, 1000C Vakuumtrockenschrank Aufblähen: 30', 2500C Ofen Dichte: 0,17 g/cm3 (grösser als 3,15 mm #) 0,20 g/cm3 (2 bis 3 mm #) Beispiel 12 Mischungsverhältnis (SiO2: K2O) 6 : 1 460 g Flugstaub 90 % Si02 257,5 g KOH (50 %ig) 334 g Wasser Härten: 1 h, 1000C Trockenschrank Aufblähen: 30', 250 bis 3000C Ofen Dichte: 0,13 g/cm3 (grösser als 3,15 mm 0,16 g/cm3 (2 bis 3 mm

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Schaumglasprodukten aus Flugstaub oder Flugasche sowie Alkalisilikaten oder Alkalihydroxiden durch thermische Behandlung, dadurch gekennzeichnet, dass man Alkalisilikat- oder Alkalihydroxidlösungen mit Flugstäuben oder Flug aschen sowie Wasser vermischt, wobei die molare Zu sammensetzung des Gemisches der Formel (Me2O) . (Si02) n (H20 1 und in der n = 5 bis 8, m = 22 bis 45, Me = Natrium oder Kalium bedeuten, entspricht, das Gemisch durch mehrstündiges Erwärmen auf Temperaturen bis zu 100 C zum Erhärten bringt und die abgekühlte, erhärtete Mas se zerkleinert, die Teilchen mit einer Grösse unter 1,6 und über 3,15 mm absiebt sowie das erhaltene Produkt durch erneute Wärmebehandlung bei Tempera turen von 150 bis 3000C zum Aufblähen bringt. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Gemische der Formel I einsetzt, in der Me = Natrium, n = 5 bis 6 und m = 31 bis 43 bei Ver wendung von Alkalisilikat bedeuten. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen bei Temperaturen bis zu 1000C im Vakuum erfolgt. 4. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Aufblähen der Produkte bei 200 bis 3000C erfolgt.

Inventors: SCHWAB, WERNER, DR., VOLGNANDT, PETER, DR.
Applicants: HENKEL KOMMANDITGESELLSCHAFT AUF AKTIEN
Application year: 1982
Main classification: C03C11
IPC codes: C03C11