CS230630B1

CS230630B1 - Calcareous-siliceous element with dispersed fibre stiffening

Info

Publication number: CS230630B1
Application number: CS255183A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Lejsek; Vladimir Franc; Antonin Hrabec; Eduard Rovnanik; Milan Urbanek
Original assignee: Lubomir Lejsek; Vladimir Franc; Antonin Hrabec; Eduard Rovnanik; Milan Urbanek
Priority date: 1983-04-09
Filing date: 1983-04-09
Publication date: 1984-08-13

Description

(54) Vápenatokřemičitý prvek s disperzní vláknitou výztuží(54) Calcium silicate element with dispersed fiber reinforcement

Vynález se týká vápenatokřemičitého prvku s disperzní vláknitou výztuží. Pro tepelně izolační či konstrukčně isolační účely se běžně používají materiály připravované hydroteraálnín zpracováním směsi vápenaté a křemičité složky a sestávající převážně z vodnátých křeničitanů vápenatých. Jakostní výrobky o vysoké tepelné odolnosti a dobrých fyzikálně-mechanických vlastnostech se vyznačují strukturou tvořenou v podstatě mlkrokrystelickýnl hydrosilikáty toberaoriten 5 CaO. 6 SiOg. 5 HgO, xonotlitea 5 CaO. 5 SiOg. HgO nebo jejich saěseai.The present invention relates to a calcium silicate element with dispersed fiber reinforcement. For thermally insulating or structurally insulating purposes, materials prepared by hydrothermal treatment of a mixture of calcium and siliceous components and consisting predominantly of hydrous calcium silicates are commonly used. Quality products of high heat resistance and good physico-mechanical properties are characterized by a structure consisting essentially of microcrystalline toberaoriten 5 CaO hydrosilicates. 6 SiOg. 5 HgO, xonotlitea 5 CaO. 5 SiOg. HgO or their salts.

Vyrábějí se v různých objemových hmotnostech vzhledem k požadované funkci, kterou aají plnit. Poulítají se při konstrukci tepelných agregátů, jako pecí, sušáren, reaktorů, pro Izolaci průmyslových seřízení, ve slévárenství neželezných kovů, dále při stavbě lodí, ve stavebnictví a řadě dalších oborů. Jsou použitelné pro pracovní teploty 600 °C až 1 050 °C.They are produced in different density weights according to the required function they can fulfill. They are used in the construction of thermal aggregates, such as furnaces, dryers, reactors, for insulation of industrial adjustments, in the foundry of non-ferrous metals, as well as in shipbuilding, construction and many other fields. They can be used at operating temperatures of 600 ° C to 1,050 ° C.

Tepelná odolnost a tím i mezní teploty, při nichž je možno výrobky používat, je určována především typem kalciuahydrosilikátu, tvořícího převážný podíl hmoty výsledného výrobku. Obsahují-li výrobky převážně toberaorit o složení 5 CaO . 6 SiOg. 5 HgO,-lcterý je charakterizován poměrně značnýa obsahem vázané vody, podléhají při působení teplot nad cca 650 °C značnýa zněném, vykazují nadaěrné smršťování a tvorbu trhlinek. Naproti toau xonotlit je kalciuahydroailikát o složení 5 CaO . 5 SiOg. HgO, jenž obsahuje v molekule přibližně pětkrát aáně vody ve srovnání s toberaoriten. V důsledku podstatně menšího množství vody, vázaně v mřížce xonotlitu, jakož i vláknité struktury vykazují výrobky na bázi xonotlitu vysokou objoaovou stálost, nízké smrštění a odolávajíc poašrně dobře teplotám přibližně až kolem 1 000 °C.The heat resistance and hence the limit temperatures at which the products can be used is determined primarily by the type of calcium hydrosilicate, which forms the bulk of the final product mass. If the products contain predominantly toberaorite containing 5 CaO. 6 SiOg. The HgO, which is characterized by a relatively high content of bound water, undergoes a marked and pronounced effect at temperatures above about 650 ° C, exhibits excessive shrinkage and cracking. On the other hand, toau xonotlit is a calciumahydroailicate of 5 CaO. 5 SiOg. HgO, which contains approximately five times aan of water per molecule compared to toberaoriten. Due to the substantially smaller amount of water bound in the xonotlite grid as well as the fibrous structures, the xonotlitite-based products exhibit high object stability, low shrinkage and withstand temperatures of up to about 1000 ° C.

iand

Vláknitou výztuž tvoří vlákna odolná v alkalickém prostředí, která udělují výrobku po230630 žadované vlastnosti jako je odolnost proti praskání a tvorbě trhlin, nízké smrštění ej. Obvykle se pro tyto účely používá dobře rozvolněný asbest vhodných tříd. V technologii přípravy prvků metodou filtračního lisování se dříve pracovalo rovněž s emozitovým asbestem, avšak pro jeho prokázanou Škodlivost se od něj upustilo. Z hygienických důvodů a vzhledea k nutnosti dovozu je snaha obsah asbestu v daných prvcích oaezit, případně zcela vyloučit.The fibrous reinforcement consists of alkaline-resistant fibers which impart desirable properties such as cracking and cracking resistance, low shrinkage properties, to the 23030 product. Usually, well-loosened asbestos of suitable classes is used for this purpose. Emission asbestos was also previously used in the technology of filter element preparation using the method, but it was abandoned because of its proved harmfulness. For reasons of hygiene and appearance and the necessity of importation, the effort to eliminate the asbestos content of the elements is to be avoided or eliminated.

Aby se váak zaaezilo zhořčení důležitých parametrů jako je pevnost, zejména po tepelném ošetření, teplotní odolnost, hodnoty smrštění a dalěí, je třeba asbest nahradit disperzní výztuži, jež vedle odolnosti v alkalickém prostředí bude vykazovat dobré armovací a další požadované vlastnosti, Z hlediska odolnosti,. funkčních vlastností při technologických operacích přípravy předreagované směsi a filtračního formování, jakož i výztužného efektu, poměrně dobře vyhovuje buničina. li některých druhů technických buniěin však, pravděpodobně v souvislosti s obsahem doprovodných látek, použitou technologií zpracování Si druhem zpracovávaných dřevin, dochází k ovlivňování fázového složení novotvarů vznikajících při termálním procesu, jakož i stupně vývinu fází, což opět odvisí od výchozích surovin, jmenovitě použité křemičité složky.In order to prevent the burnout of important parameters such as strength, especially after heat treatment, temperature resistance, shrinkage values and others, the asbestos needs to be replaced by dispersion reinforcement which, in addition to its resistance in alkaline environments, will exhibit good reinforcement and other desired properties. . The pulp is relatively well suited to the functional properties in the technological operations of preparing the pre-reacted mixture and filtering as well as the reinforcing effect. However, if some types of technical pulp are used, probably due to the content of accompanying substances, the Si technology used by the treated wood species, the phase composition of the neoplasms resulting from the thermal process and the degree of phase development are influenced. folders.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny u vápenokřemičitého prvku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze směsi vápna a křemičité složky, které jsou ve vzájemném poměru 0,7 ku 1,0 až 1,1 ku 1,1 a dále z I až 12 hmotnostních % buničiny, s výhodou dlouhovláknité sulfátové buničiny s vysokým stupněm delignifikace, a z 0,1 až 8 hmotnostních % hydroxidu hořečnatého, přičemž procentní údaje se vztahují na hmotnost směsi vápna a křemičité složky.These drawbacks are overcome by the calcium silicate element according to the invention, which consists in that it consists of a mixture of lime and a siliceous component which are in a ratio of 0.7 to 1.0 to 1.1 to 1.1 and further to 1 to 1.1. 12 wt% pulp, preferably long fiber kraft pulp with a high degree of delignification, and 0.1 to 8 wt% magnesium hydroxide, the percentages being based on the weight of the mixture of lime and siliceous component.

Prvek může dále obsahovat do 10 hmotnostních % chrysotilového asbestu, případně do 15 hmotnostních % portlandského cementu. Jako křemičitou složku je možno použít diatomit, úlety z metalurgických procesů výroby křemíku nebo ferrosilicia, mletý písek nebo jejich směsi. Vápenatou složku může tvořit pálené vápno nebo vápenný hydrát.The element may further comprise up to 10% by weight of chrysotile asbestos, or up to 15% by weight of Portland cement. Diatomite, fumes from metallurgical processes for the production of silicon or ferrosilicon, ground sand or mixtures thereof can be used as the silica component. The calcium component may be quicklime or lime hydrate.

Výhodou vápenatokřemičitého prvku podle vynálezu je podstatně snížený, případně zcela vyloučený obsah asbestu, představujícího dovozní artikl, který je ve funkci armovacího materiálu nehrazen ekonomicky srovnatelnou tuzemskou technickou buničinou. Je vhodná použit sulfátovou buničinu z dlouhovláknitých dřevin, u níž je, vzhledem k procesu přípravy vařením ve směsi hydroxidu a sirníku sodného, předpoklad, že v přítomnosti hydroxidu vápenatého nedojde k dalšímu odbourání hemiceluloz a ligninu e extrakci látek, jež by mohly větší měróu nepříznivě ovlivňovat fázové složení a vývin novotvarů při hydrotermélním ošetření.The advantage of the calcium silicate element according to the invention is the substantially reduced or completely eliminated content of asbestos, which is an import article, which is not compensated by economically comparable domestic technical pulp as a reinforcing material. It is suitable to use long-fiber kraft pulp which, given the cooking process in a mixture of caustic soda and sodium sulphide, is presumed that in the presence of calcium hydroxide there will be no further degradation of hemicellulose and lignin and extraction of substances which might adversely affect phase composition and development of neoplasms in hydrothermal treatment.

Sulfitová buničina je méně vhodná pro daný účel svojí zbytkovou kyselostí a větším sklonem k pěnění. Navíc jsou vlákna sulfátové buničiny pevnější a pružnější, než-li u sulfitová buničiny. Přítomnost hydroxidu hořečnatého dále potlačuje sklon k tvorbě gelovitých.hydrosilikátů v přítomnosti některých druhů technických buničin a podporuje tvorbu tepelně odolnějších krystalických fází, zejména xonotlitu, za předpokladu použití křemičité složky o dostatečné čistotě. Je výhodné zavádět hydroxid hořečnetý do výchozí směsi použitím vápna o odpovídajícím obsahu MgO.Sulphite pulp is less suitable for its purpose due to its residual acidity and greater tendency to foaming. In addition, kraft pulp fibers are stronger and more flexible than sulphite pulp. The presence of magnesium hydroxide further suppresses the tendency to form gel-like hydrosilicates in the presence of some types of technical pulp and promotes the formation of more heat-resistant crystalline phases, especially xonotlit, provided the silica component is of sufficient purity. It is preferred to introduce the magnesium hydroxide into the starting mixture using lime with an appropriate MgO content.

Z hlediska zpracování výchozí vodné suspenze složek, včetně omezení sklonu k sedimentaci v průběhu předreagování a formováni, jakož i ovlivnění výsledných fyzikálně-mechanických vlastností hotového výrobku dobrým zakotvením vláken v hydrosilikátové matrici je účelné zvětšit specifický povrch fibrilací vláken buničiny mletím alespoň na 20 °SR (stupně Schopper-Rieglera). Je třeba přitom dbát, aby současně nedocházelo k nadměrnému kráceni vláken. Asbest se předem podrobí rovněž dobrému mechanickému rozvolněníj u výrobků, v nichž je obsah asbestu nežádoucí, je možno jeho přísadu zcela vypustit.In view of processing the initial aqueous suspension of the components, including limiting the tendency to sediment during pre-reacting and forming, as well as affecting the resulting physico-mechanical properties of the finished product by good anchoring of the fibers in the hydrosilicate matrix, degree Schopper-Riegler). Care should be taken to avoid excessive fiber shortening at the same time. Asbestos is also subjected to good mechanical disintegration beforehand for products in which the asbestos content is undesirable, the additive can be completely omitted.

Postupuje se příkladně tak, že se pálené vápno obsahující odpovídající množství MgO nejprve vyhasí ze intenzivního míchání a po cca 30 minutách se mísí s vodnou suspenzí kře3 mičité složky, mleté buničiny a případně rozvolněným asbestem. Množství vápna a křemiSité složky se volí tak, aby se dosáhlo potřebného aolárního poměru CeO : SiOg. Výchozí suspen-¹ze složek se vyhřívá po dobu 1 až 3 hod. za občasného míchání na teplotu cca 95 °C, po tomto předreagování se gelovltý produkt odvodní v sítovém armovacím zařízení a lisuje ne konečný tvar. Odformované prvky se pak podrobí autoklávování při tlaku nasycené vodní páry 1,0 až 1,5 Mřa a izotermní výdrži 8 až 10 hod. Po autoklávování se výrobky vysouší e případně povrchově upravují.By way of example, the quicklime containing the corresponding amount of MgO is first extinguished from vigorous stirring and after about 30 minutes it is mixed with an aqueous suspension of silica, ground pulp and optionally disintegrated asbestos. The amount of lime and the silica component is selected so as to achieve the desired azo ratio of CeO: SiO2. Default suspensor ^one of the components is heated for 1-3 hr., With occasional stirring to a temperature of about 95 ° C, after which pre-reacting the product gelovltý drained in a sieve and compressed reinforcing device not definitive shape. The molded elements are then subjected to autoclaving at a saturated water vapor pressure of 1.0 to 1.5 Mbar and an isothermal holding time of 8 to 10 hours. After autoclaving, the products are dried and optionally surface treated.

PříkladyExamples

1. 21 hmot. dílů jemně mletého vápna s obsahem 1,8 hmot. % Itgf) se vyhasí za ihtenzívnlho míchání v cca pětinásobném množství vody. Po určité době odležení - cca 30 minut - se vyhašené vápno vnese do suspenze 45 hmot. dílů diatomitu a 5 dílů úletu z výroby krystalického křemíku, přidá se 7 hmot. dílů chryzotilového asbestu a 3,5 hmot. dílů sulfátové buničiny z jehličin, mleté na 22 °SR, vše ve 2 000 hmot. dílech vody. Směs se vyhřívá 3 hod. na 95 °C za občasného promíchání, nato se odvodní, mokrý koláč se vylisuje tlakem MPa 0,8 a autoklávuje při tlaku 0,8 MPa a době izotermňí prodlevy 7 hodin. Výsledná deska ss suší při 115 °C na obsah vlhkosti cca 3 %. Objemová hmotnost výsledné desky činila 345 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 2,0 MPa, po 2 hod. vyhřívání na 650 °C 0,85 MPaj smrštění činilo 1,8 %.1. 21 wt. parts of finely ground lime containing 1.8 wt. The mixture was quenched with vigorous stirring in about five times the amount of water. After a certain time of aging - about 30 minutes - the slaked lime is added to a suspension of 45 wt. parts by weight of diatomite and 5 parts by weight of crystalline silicon production, 7 wt. parts of chrysotile asbestos and 3.5 wt. parts of needles kraft pulp, ground to 22 ° SR, all in 2,000 wt. parts of water. The mixture is heated at 95 ° C for 3 hours with occasional stirring, then drained, the wet cake is pressed at a pressure of 0.8 MPa and autoclaved at a pressure of 0.8 MPa and an isothermal residence time of 7 hours. The resulting DC board is dried at 115 ° C to a moisture content of about 3%. The bulk density of the resulting board was 345 kg / m @ 2, the flexural strength was 2.0 MPa, and after 2 hours of heating at 650 DEG C., 0.85 MPa of shrinkage was 1.8%.

2. 53 hmot. dílů páleného, jemně mletého vápna s obsahem 6,1 hmot. $ MgO se vyhasí za intenzivního míchání jak uvedeno v příkladě 1 a vnese do suspenze 36 dílů diatomitu a 36 dílů křemičitého úletu; přidá se 8,7 hmot. dílů sulfátové buničiny mleté na 25 °SR,2. 53 wt. parts of quick, finely ground lime containing 6.1 wt. The MgO was extinguished with vigorous stirring as described in Example 1, and 36 parts of diatomite and 36 parts of silica drift were suspended; 8.7 wt. parts of kraft pulp ground to 25 ° SR,

6,2 hmot. dílu chryzotilového asbestu a doplní vodou na 3 000 obj. dílů. Suspenze se vyhřívá 2,5 hod. na 97 °C, odvodní v sítovém odsávacím zařízení a mokrý koláč vylisuje tlakem 0,75 MPa. Autoklávuje se 8 hod. při 0,9 MPa a výsledné desky suší při 120 °C na obsah vlhkosti 3 hmot. %.6.2 wt. parts with chrysotile asbestos and make up to 3,000 parts by volume with water. The suspension is heated to 97 ° C for 2.5 hours, drained in a sieve suction apparatus, and the wet cake is pressed under a pressure of 0.75 MPa. It is autoclaved for 8 hours at 0.9 MPa and the resulting plates are dried at 120 ° C to a moisture content of 3 wt. %.

Objemová hmotnost výsledné desky činila 321 kg/m , pevnost v tahu za ohybu 1,5 MPa, po vyžíhání (2 hod. při 650 °C) 0,63 MPa.The bulk density of the resulting board was 321 kg / m, the flexural strength was 1.5 MPa, and after annealing (2 hours at 650 ° C) 0.63 MPa.

3. Postupuje se jako v příkladu 2, jako vláknitá složka se přidá pouze 11,2 hmot. dílu sulfátové buničiny, bez přísady asbestu. Objemová hmotnost výsledné desky činila 343 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 0,93 MPa, po vyžíhání 0,51 MPa.3. Proceed as in Example 2, only 11.2 wt. % of kraft pulp, without asbestos. The bulk density of the resulting board was 343 kg / m @ 2, the flexural tensile strength was 0.93 MPa, after annealing 0.51 MPa.

4. 36,3 hmot. dílu páleného vápna s obsahem 1,8 hmot. % MgO se vyhasí jako v přikladu 1 a vnese do suspenze 37,1 hmot. dílů úletu z výroby krystalického křemíku; přidá se 6,6 dílu sulfátové buničiny, mleté na 21 °SR a doplní vodou na 1 400 obj. dílů. Vyhřívá se 2 hod. na 95 °C, odvodní v sítovém odsávacím zařízení a mokrý koláč se po vylisování tlakem 0,7 MPa autoklávuje 8 hod. při 1,2 MPa, výsledná deska se suší při 120 °C. Objemová hmotnost desky činila 315 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 1,9 MPa, po vyžíhání - 2 hod. při 950 °C - 0,72 MPa.4. 36.3 wt. parts of quicklime containing 1.8 wt. % MgO was quenched as in Example 1 and added to the slurry with 37.1 wt. drift parts from crystalline silicon production; add 6.6 parts of kraft pulp, ground to 21 ° SR and make up to 1,400 parts by volume with water. It is heated to 95 ° C for 2 hours, drained in a sieve suction apparatus and the wet cake is autoclaved at 1.2 MPa for 8 hours at a pressure of 0.7 MPa, and the resulting plate is dried at 120 ° C. The bulk density of the board was 315 kg / m @ 2, the flexural strength was 1.9 MPa, after annealing - 2 hours at 950 ° C - 0.72 MPa.

5. 37 hmot. dílů jemně mletého vápna s obsahem 2,3 hmot. % MgO se vyhasí za intenzivního míchání v cca pětinásobném přebytku vody, přidá se 52 hmot. dílů diatomitu, 7 hmot. dílů sulfátové buničiny mleté na 30 °SR a 5 hmot. dílů portlandského cementu. Doplní se 1 000 hmot. dílů vody a po promíchání se suspenze odvodní a vylisuje tlakem 0,15 MPa. Odformovaná deska se autoklávuje tlakem 1,0 MPa při izotermní prodlevě 7 hodin. Objemová hmotnost vysušené desky při 115 °C činí 850 kg.m^-^, pevnost v tahu za ohybu 7,0 MPa.5. 37 wt. parts of finely ground lime containing 2.3 wt. % MgO was extinguished with vigorous stirring in about five times the excess water, 52 wt. parts of diatomite, 7 wt. parts of kraft pulp ground to 30 ° SR and 5 wt. parts of Portland cement. 1 000 wt. After stirring, the suspension is dewatered and pressed at a pressure of 50 psi. The molded plate is autoclaved at a pressure of 1.0 MPa with an isothermal residence time of 7 hours. Bulk density of the dried slabs at 115 ° C is 850 kg.m ^- ^, tensile strength in bending 7.0 MPa.

Použití vápenatokřemičitých prvků s disperzní výztuží dle vynálezu je pro účely tepelné izolace za zvýšených teplot a jako polokonstrukční i konstrukční materiál. V posledním případě je účelné v technologickém procesu přípravy vypustit operaci předreagování směsi, jež vede k výrobkům o nižší objemové hmotnosti.The use of the calcium silicate dispersion reinforcement elements according to the invention is for the purpose of thermal insulation at elevated temperatures and as a semi-structural and structural material. In the latter case, it is expedient in the technological preparation process to omit the pre-reacting operation of the mixture which leads to products of lower bulk density.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A lime-silica element with a dispersed fiber reinforcement, characterized in that it consists of a mixture of lime and a siliceous component which are in a ratio of 0.7 to 1.0 to 1.1 to 1.0 and 1 to 12% by weight. pulp, preferably long fiber kraft pulp with a high degree of delignification, and from 0.1 to 8% by weight of magnesium hydroxide, the percentage by weight of the mixture of lime and silica component.

2. The lime-silica element according to claim 1, characterized in that it contains up to 10% by weight of chrysotile pest.

3. The calcium silicate element according to claim 1 or 2, characterized in that it contains up to 15% by weight of Portland cement.