Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania poro¬ watego materialu krzemowego o wysokiej zawartosci wolastonitu i niskiej zawartosci krystobalitu, w którym surowce do otrzymywania tego materialu wprowadza sie czesciowo do górnego konca pieca obrotowego i czesciowo do dolnego konca pieca, skad dostarcza sie je do strefy spiekania w celu ich stopienia.Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie materialy krzemowe o bardzo specyficznych wlasciwosciach podob¬ nych do szkla, zawierajace znaczna liczbe bardzo delikat¬ nych pecherzyków i charakteryzujacych sie niska zawartoscia krystobalitu. Materialy te nadaja sie doskonale jako kruszy¬ wo do wyrobów ceramicznych, niskotemperaturowych wyrobów ceramicznych, takichjak beton mineralno-zywicz- ny, wyroby w postaci plyt, materialy budowlane, materialy do powlekania powierzchni dróg i inne.Dunski opis patentowy nr 100 256 (brytyjski opis pa¬ tentowy nr 992 752) podaje sposób wytwarzania materialów o wlasciwosciach krystalizujacego szkla omawianego typu, w którym surowce wprowadza sie czesciowo do górnego konca pieca obrotowego do wypalania, czesciowo zas przesuwa sie od nizszego konca pieca w ten sposób, ze za¬ sadnicza czesc przesuwnych lub wrzucanych surowców rozmieszcza sie powyzej strefy spiekania. Czesc surowców, najlepiej piasek, wprowadza sie do nizszego konca w celu uzyskania mieszaniny o wzrastajacym punkcie topnienia.Stopiony surowiec usuwa sie z pieca, chlodzi, najlepiej poprzez gwaltowne wystudzenie (oziebienie) w kapieli wodnej, a nastepnie rozdrabnia sie. Posiada on wlasciwosci krystaliczne lub czesciowo krystaliczne. Krystalizacje 10 15 20 25 33 mozna prowadzic poprzez powtórne ogrzanie rozdrobnio¬ nego materialu i powolne ochlodzenie. W wyniku takiej operacji otrzymuje sie granulowany porowaty material, w którym plaszczyzny lupliwosci przechodza zazwyczaj przez pory, w miejscu licznych, odslonietych wglebien.Jednakze wada znanego sposobu polega na tym, ze kon¬ cowy produkt posiada szczatkowa zawartosc wolnego kwarcu, dla przykladu w postaci krystalicznego krystoba¬ litu, co obniza jego przydatnosc przy produkcji materialów budowlanych, przy wytwarzaniu których powstaja pyly szkodliwe clla zdrowia. Zagrozenie w postaci zapylenia mozna zmniejszyc, jesli przeksztalci sie wolny kwarc w wolastonit, który jest specyficzna odmiana krystalicznego krzemianu wapniowego.Wynalazek opiera sie na spostrzezeniu, ze zawarty kwarc daje sie w znacznym stopniu zwiazac w postaci wolasto¬ nitu, jezeli proces stapiania surowców przeprowadza sie w piecu obrotowym w obecnosci dodatków zawierajacych wapn.Stwierdzono, ze mozna uzyskac porowaty material krzemowy o wysokiej zawartosci wolastonitu z piasku, kredy i dolomitu,które wprowadzane sa czesciowo do górne¬ go konca pieca obrotowego i czesciowo do dolnego konca pieca obrotowego, przemieszczane do strefy spiekania i stapiania, jesli do dolnego konca pieca obrotowego wpro¬ wadzi sie dodatkowa substancje zawierajaca wapn zwlaszcza siarczan wapnia w postaci sproszkowanej lub zawierajaca tlenek wapnia tak zwany popiól lotny.Siarczan wapnia wprowadza sie korzystnie razem z do¬ mieszka piasku, a lotny popiól ewentualnie razem z pali- 112 501112 501 3 wem opalowym, jak i niewielka iloscia weglanu wapnia zwlaszcza w postaci kredy.Dodatki zawierajace wapn mozna dostarczac w zalez¬ nosci od warunków jednoczesnie lub w postaci zmieszanej z piaskiem, stosujac jakikolwiek mineral o wysokiej zawar¬ tosci wapnia, przy czym szczególnie uzytecznym jest siarczan wapniowy, korzystnie w postaci sproszkowanego gipsu. Jednakze mozna zastosowac równiez inne surowce zawierajace wapn, takie jak tlenek wapniowy w postaci rozdrobnionego wapna palonego, wodorotlenek wapniowy w postaci wapna gaszonego lub weglan wapniowy w pos¬ taci kredy.WStj^.ww""^ T5PHY wynalazku lotny popiól dostarcza f sie' do fflzszlgo* fronca pieca obrotowego. W zaleznosci od zawartosci wapnfe w lotnym popiele staje sie celowe podawanie^pqpiolu zmieszanego z weglanem wapniowym lub innym mineralem o wysokiej zawartosci wapnia. Ilosc dodatku zawierajacego wapn najlepiej reguluje sie w ten sposób, aby koncowy produkt w postaci granulowanego materialu krzemowego nie cechowal sie znaczna zawartoscia krystobalitu.Liczba i stopien rozdrobnienia pecherzyków powietrza w granulacie wzrasta ze wzrostem szybkosci obrotu pieca.Szczególnie korzystny efekt otrzymuje sie przez zastoso¬ wanie szybkosci obrotu wynoszacej jeden obrót w ciagu okolo 45 sekund w porównaniu z normalna szybkoscia wynoszaca jeden obrót w ciagu 70 sekund.Dostarczenie gipsu zwieksza wydzielanie gazów, po¬ niewaz siarczan wapniowy rozklada sie na gazowy dwutle¬ nek siarki, który pobudza tworzenie pecherzyków. Z po¬ wodu znacznej liczby delikatnych pecherzyków utworzo¬ nych w ten sposób, w wyniku rozdrobnienia tworzy sie granulat o duzej, szorstkiej powierzchni, poniewaz plasz¬ czyzny lupliwosci tworza sie najlatwiej wzdluz pecherzy¬ ków i dziela je tak, aby powierzchnie posiadaly liczne zaglebienia i wneki.Przy uzyciu masy szklanej o skladzie odpowiadajacym ciezarowi wlasciwemu 2,7 oraz piasku w ilosci okolo 13— —20% w stosunku dó stopionej masy szklanej mozna bylo otrzymac produkt zawierajacy okolo 15% pecherzyków w stosunku do objetosci, przy czym wieksza czesc z nich posiadala wymiary w zakresie 0,2;—1 mm. Obecnie przy zastosowaniu siarczanu wapniowego w ilosci 2—3% w przeliczeniu na stopiona mase udaje sie wytworzyc delikatne pecherzyki w ilosci 30—40% w stosunku do objetosci, przy czym wiekszosc z nich posiada wymiary w zakresie 0,1—1 mm, zas znaczna czesc nawet ponizej 0,1 mm.Sposób wedlug wynalazku dostarcza produktu porowa¬ tego o przewazajacej ilosci zamknietych porów. Otrzymany produkt nie zawiera lub zawiera tylko sladowe ilosci wolnego siarczanu wapniowego, jesli siarczan wapnia stosowano w procesie.Wytworzony produkt jest szczególnie przydatny w za¬ stosowaniu do nisko temperaturowych wyrobów ceramicz¬ nych (dunskie zgloszenie patentowe nr 212(76), do beto¬ nów mineralno-zywicznych (brytyjskie tymczasowe zglo¬ szenie patentowe nr 21367/76 i nr 30413(7(5), do wyrobów do wyrobów w postaci plyt (dunskie zgloszenia patentowe nr 2729/76 i nr 3145(76).Oprócz tego porowaty material znajduje zastosowanie przy pokrywaniu powierzchni dróg oraz przy produkcji cegiel silikatowych. Przy uzyciu do pokrywania powierz¬ chni dróg wykorzystuje sie efekt izolacyjny (wzrastajaca wartosc k), co wstrzymuje tendencje do poslizgu. Ponadto 4 wzrastajaca szorstkosc powierzchni stawia opór osadzajacym. sie ziarenkom na asfalcie i powoduje wieksze tarcie po¬ ruszajacych sie pojazdów. Mozliwosc zastosowania wyrobu dla przedstawionych wyzej celów zalezy od odpowiedniego 5 zabezpieczenia pecherzyków od ich przeciecia w trakcie procesu rozdrabniania, co gwarantuje specjalnie dobra przyczepnosc. W ten sposób mozna wytwarzac z porowa¬ tego materialu betony mineralno-zywiczne, zawierajace tylko 3—10%zywicy. Sposób wiaze sie z dalsza istotna 10 korzyscia technologiczna polegajaca na tym, ze wprowadze¬ nie siarczanu wapniowego do strefy spiekania pieca powo¬ duje utworzenie piany, która stanowi doskonala, ochronna wykladzine ogniotrwala w piecu obrotowym w porównaniu z poprzednim sposobem. !5 Stwierdzono, ze opisanym sposobem mozna otrzymac porowaty material krzemowy posiadajacy dobre wlasci¬ wosci, jesli zamiastgipsu do nizszego-konca pieca wprowa¬ dzi sie popiól lotny, wytwarzany w duzych ilosciach w elek¬ trowniach weglowych. 20 Popiól lotny zawiera zazwyczaj znaczne ilosci niespalo- nego wegla, czesto rzedu 10—30%, jak równiez rózne nieorganiczne komponenty, szczególnie tlenki, których sklad zalezy od rodzaju uzytego paliwa. Typowy popiól^ lotny wedlug danych fabryki z elektrowni Studstrup 25 w Aarhus posiada nastepujacy sklad: 1 Materialy lotne | Si02 A1203 Fe203 | CaO | MgO p2o5 [ SÓ3 | Ti02 K20 NM Li20 17,93% 1 55,9% 4,16% 10,5% I 19,1% j 3,31% 0,23% 147% 0,18% 0,36% 0,17% 96 ppm | Wydzielanie gazu pochodzacego ze spalania wegla za¬ wartego w popiole lotnym powoduje utworzenie delikat- 45 nych pecherzyków w produkcie koncowym. W przypadku, gdy popiól lotny wprowadzany jest do pieca obrotowego razem z paliwem uzywanym do jego ogrzania, to zawarty w nim wegiel ulega spaleniu co pozwala uzyskac oszczed¬ nosc energii, czesto powyzej 20^-35%. 50 Poza tym uzycie lotnego popiolu pozwala na wytworzenie czarnego produktu, zawierajacego pecherzyki powietrza.Jest to szczególnie wazne przy Otrzymywaniu materialu do pokrywania dachów. Stosowane wczesniej czarne po¬ krycia dachów zazwyczaj barwiono, có jest czesto niewygod- 55 ne i/lub nie tak szybkie. Czarny kolor daje sie miedzy inny¬ mi uzyskac przy wykorzystaniu ciepla slonecznego, co moze miec w dluzszym Okresie znaczenie przy montowaniu domów ogrzewanych cieplem slonecznym. Natomiast wytwarzanie takich czarnych powlok wczwesniejszymi 60 sposobami opisanymi ptowyzef napotykalo na trudnosci.Nalezy równiez Wspomniec, ze otrzymywanie czarnego szkfa w tak zwanych piecach ^anile^ jest niezmiernie trudne i/lub bardzo kosztowne.Popiól lotny moze calkowicie lub czesciowo zastapic 65 jeden lub wiecej zwykle stosowanych surowców, takich Jak.112 501 5 piasek, kreda lub dolomit, a zalezec to bedzie od jego skladu mineralnego. W celu osiagniecia niezbednej (ko¬ niecznej) zdolnosci topnienia surowców oraz otrzymania wymaganego zmniejszenia zawartosci krystobalitu czesto wydaje sie korzystne wprowadzenie popiolu lotnego zmie¬ szanego z niewielka iloscia weglanu wapniowego, szczególnie w postaci kredy. Jako przyklad mozna podac mieszanine zawierajaca 80 czesci wagowych popiolu i 20 czesci wago¬ wych kredy. Lotny popiól zmieszany z kreda najlepiej wprowadza sie powyzej konca pieca, ewentualnie miesza¬ jac go z olejem uzywanym do ogrzewania pieca. Surowiec, który nie ulegnie stopieniu w piecu, mozna wychwycic za pomoca filtrów w postaci pylu i zawrócic go z powrotem do pieca znanym sposobem per se. Zastosowanie lotnego popiolu daje dodatkowa przewage nad konwencjonalnym uzyciem piasku, poniewaz Si02 wystepuje w postaci czastek o bardzo malych, ziarenkarh, delikatsk. zawieszonych. w popiele, co ulatwia laczenie sie w procesie spiekania (topnienia).Mozna czesc krystalicznego porowatego materialu usu¬ nietego z pieca obrotowego zawrócic i wprowadzic do dol¬ nego konca pieca razem ze sproszkowanym gipsem lub lotnym popiolem. Surowiec ten spelnia role zarodka krysta¬ lizacji oraz ze wzgledu na jego wysoka temperature top¬ nienia ochrania on wykladzine pieca.Przyklad I. Do górnej czesci obrotowego pieca o dlugosci 70 m i srednicy 2,35 m w strefie spalania, wpro¬ wadza sie w ciagu 24 godzin 200 ton mieszaniny zlozonej z 36% wagowych kredy, 7% wagowych dolomitu i 57% wagowych piasku przy czym równoczesnie do dolnej czesci pieca w ciagu 24 godzin wstrzykuje sie 4% wagowe gipsu (w przeliczeniu na ciezar wagowy wyzej wymienionych ilosci), tj. 8000 kg gipsu. Gips wprowadza sie blisko strefy spalania tj. w odleglosci 6—8 m od otworu wylotowego.Piec obraca sie z szybkoscia odpowiadajaca w przyblizeniu jednemu obrotowi w ciagu 45 sekund przy utrzymywaniu temperatury okolo 1500 °C w strefie spalania. Po uplywie 5 godzin piec zatrzymuje sie, a odprowadzony z niego produkt oziebia sie w lazni wodnej i rozdrabnia. Otrzymany produkt zawiera 33% objetosciowych otwartych peche¬ rzyków wiecej w porównaniu do spiekanego szkla wytwo¬ rzonego metoda konwencjonalna tj. przy wprowadzeniu 15% wagowych piasku do dolnej czesci pieca, tj. umozli¬ wiajac uzyskanie 15% objetosciowo zawartosci pecherzy¬ ków. Otrzymany produkt nie zawieral krystobalitu.Przykladali. Powtórzono sposób postepowania o- pisany w przykladzie I z tym, ze zamiast siarczanu wapnia wprowadzono lotny popiól zawierajacy okolo 20,0% tlenku wapnia, przy czym ilosc wapnia uzupelnia sie do¬ datkiem weglanu wapnia tak aby produkt zawieral ca 27% CaO.Otrzymuje sie produkt nie zawierajacy krystobalitu charakte¬ ryzujacy sie wlasciwosciami podobnymi do uzyskanego wedlug przykladu I.Przyklad III. Do obrotowego pieca, jak w przykla¬ dzie I wprowadza sie do wyzszej czesci pieca w sposób ciagly piasek, krede i dolomit. Jednoczesnie piasek w ilosci 6 okolo 15% oraz gisp w ilosci okolo 2% w przeliczeniu na calkowita ilosc surowców dostarcza sie do nizszego konca pieca sasiadujacego ze strefa spiekania tj. 6—8 mm od ot¬ woru wylotowego. Piec obraca sie z szybkoscia odpowiada- 5 jaca w przyblizeniu jednemu obrotowi w ciagu 45 sekund.Stosunek piasku, kredy i dolomitu reguluje sie tak, aby otrzymac nastepujacy sklad produktu koncowego. 1 Si02 | CaO | MgO A1203 Fe203 | K20 Na20 | Pozostalosc 65% | 27,9% 2,1% 3,1% 0,4% 0,5% 0,5% rózne zanieczyszczenia 20 Stopiona mase ochladza sie w kapieli wodnej, a nastepnie rozdrabnia. Otrzymuje sie produkt o wlasciwosciach takichy jak w przypadku produktu wytworzonego wedlug przykla¬ du I. 25 Zastrzezeniapatentowe 1. Sposób wytwarzania porowatego materialu krzemo¬ wego o wysokiej zawartosci wolastonitu polegajacy na wpro¬ wadzeniu piasku, kredy i dolomitu, czesciowo do górnego 30 konca pieca obrotowego i czesciowo do dolnego konca pieca obrotowego, przemieszczeniu ich do strefy spiekania oraz ich stopnieniu, znamienny tym, ze do dolnego konca pieca obrotowegowprowadza sie dodatkowa substancje zawierajaca wapn, korzystnie sproszkowany siarczan wa- 35 pnia. 2. Sposób'wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sprosz¬ kowany siarczan wapnia wprowadza sie razem z piaskiem. 3. Sposób wedlug zastrz. 1. znamienny tym, za preces prowadzi sie przy szybkosci obrotu pieca wynoszacej 1 40 obrót w ciagu okolo 45 sekund. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze cze¬ sciowo wykrystalizowany material wydobyty z pieca obroto¬ wego wprowadza sie do dolnej czesci pieca obrotowego razem ze sproszkowanym gipsem. 45 5. Sposób wytwarzania porowatego materialu krzemowego o wysokiej zawartosci wolastonitu polegajacy na wprowa¬ dzeniu piasku, kredy i dolomitu, czesciowo do górnego konca pieca obrotowego, przemieszczeniu ich do strefy spiekania i ich stopieniu, znamienny tym, ze do dolnego 50 konca pieca obrotowego wprowadza sie dodatkowa substan¬ cje zawierajaca wapn, korzystnie lotny popiól. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze lotny popiól wprowadza sie razem z niewielka iloscia weglanu wapnia jak i ewentualnie w postaci mieszaniny z olejem 55 opalowym. 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze weglan wapnia stosuje sie w postaci kredy. PL PL PL PL PL PL PL PL