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DE2209475A1 - Process for the production of ceramic bodies from a synthetic monocalcium silicate - Google Patents

Process for the production of ceramic bodies from a synthetic monocalcium silicate

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Publication number
DE2209475A1
DE2209475A1 DE19722209475 DE2209475A DE2209475A1 DE 2209475 A1 DE2209475 A1 DE 2209475A1 DE 19722209475 DE19722209475 DE 19722209475 DE 2209475 A DE2209475 A DE 2209475A DE 2209475 A1 DE2209475 A1 DE 2209475A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
monocalcium silicate
mixture
heating
monocalcium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19722209475
Other languages
German (de)
Inventor
Regis; Marcdargent Serge; Montelimar Drome Magnan (Frankreich). M C04b 35-26
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LafargeHolcim Ciments SA
Original Assignee
Lafarge Ciments SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lafarge Ciments SA filed Critical Lafarge Ciments SA
Publication of DE2209475A1 publication Critical patent/DE2209475A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

Beschreibung
zum Patentgesuch
description
to the patent application

der Firma Societe Anonyme CIMENTS LAFARGE, 28 Rue Emile Menier,of the company Societe Anonyme CIMENTS LAFARGE, 28 Rue Emile Menier,

Paris / FrankreichParis, France

(Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 19 25 060.3-41))(Addition to patent ... (patent application P 19 25 060.3-41))

betreffend:concerning:

Verfahren zur Herstellung von Keramikkörpern aus einem synthetischen MonocalciumsilikatProcess for the production of ceramic bodies from a synthetic monocalcium silicate

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Keramikkörpern aus einem synthetischen Monocalciumsilikat, das das Endprodukt des durch das Hauptpatent ... (P 19 25 060.3-41) geschützten Verfahrens ist.The invention relates to a method for the production of ceramic bodies from a synthetic monocalcium silicate, the is the end product of the process protected by the main patent ... (P 19 25 060.3-41).

Das Hauptpatent ... (P 19 25 060.3-41) betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Monocalciumsilikats mit im wesentlichen der Zusammensetzung natürlich vorkommenden Wollastonits, ausgehend von einem Gemisch von zu gleichen Teilen eingesetztem Quarzsand und Kalk, die bei erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht werden, und gemäss der Lehre des Hauptpatents geht man so vor, dass man der Mischung bis zu 15% natürlich vorkommende Tonerde mit Anteilen von Na2O und/oder K2O zusetzt, das Gemisch aufschmilzt, die Schmelze abzieht und dabei zur Erzielung eines mindestens teilweise glasartigen Endproduktes abschreckt.The main patent ... (P 19 25 060.3-41) relates to a process for the production of a synthetic monocalcium silicate with essentially the composition of naturally occurring wollastonite, starting from a mixture of quartz sand and lime used in equal parts, which are reacted at elevated temperature are, and according to the teaching of the main patent, the procedure is that up to 15% naturally occurring clay with proportions of Na 2 O and / or K 2 O is added to the mixture, the mixture melts, the melt is drawn off and, in doing so, to achieve a at least partially quenching the glass-like end product.

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Bei Untersuchung des so gewonnenen Produkts zeigte sich, dass die Glasphase in einem Temperaturbereich um 8OO°C bemerkenswerte Plastizitätseigenschaften besitzt, auf welche eine Sinterung folgt, die ihrerseits von einer vollkommenen Entglasung abgelöst wird. Diese Entglasung führt zur Bildung von ß-Wollastonit, dessen Kristallgitter gleich dem des natürlichen Wollastonits ist. Durch Erhitzen über 15OO°C geht diese ß-Form in die 0* -Form oder in den Pseudowollastonit über.When the product obtained in this way was examined, it was found that the glass phase has remarkable plasticity properties in a temperature range around 800 ° C Sintering follows, which in turn is replaced by complete devitrification. This devitrification leads to the formation of ß-wollastonite, the crystal lattice of which is the same as that of the natural one Wollastonite is. This ß-form is achieved by heating above 1500 ° C into the 0 * form or into the pseudowollastonite.

Neiter wurde gefunden, dass bei Mischgranulaten, in denen neben den überwiegend glasartigen auch kristalline Körner zugegen sind, in derselben Weise eine Entglasung zu ß-Wollastonit erfolgt, auch wenn die teilweise ursprüngliche Kristallinität durch Pseudowollastonit gebildet war.Neiter has found that mixed granules in which crystalline grains are also present in addition to the predominantly glassy grains, devitrify to β-wollastonite in the same way occurs even if the partially original crystallinity was formed by pseudo-woolastonite.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von dichten, also nichtporösen Keramikkörpern mit guter Temperaturfestigkeit aus dem Monocalciumsilikat nach dem Hauptpatent zu schaffen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass man das Monocalciumsilikat auf eine Temperatur von etwa 75O°..115O°C erhitzt und einem Druck von O,O1..3OOO atü aussetzt. Der Druck hängt dabei im wesentlichen von der Bauart der Presse und der Formfestigkeit des hergestellten Produktes ab.The object of the invention is to provide a method for the production of dense, ie non-porous ceramic bodies with good temperature resistance from the monocalcium silicate according to the main patent to accomplish. This object is achieved according to the invention in that the monocalcium silicate is heated to a temperature of about 750 ° ..115O ° C and a pressure of O, O1..3OOO atü suspends. The pressure depends essentially on the type of press and the dimensional stability of the manufactured product.

Unmittelbar nach der Druck/Wärmebehandlung oder später kann das Produkt durch eine Wärmebehandlung zv/ischen 750 und 1100 C nachbehandelt werden, um die Entglasung zu Wollastonit zu vervoll ständigen. Schliesslich kann noch eine Zusatzbehandlung zwischen 1150 und 1200 C folgen, um ohne Zerstörung des Produktes den ß-Wollastonit in OC -Wollastonit zu überführen. Immediately after the pressure / heat treatment or later, the product can be post-treated by a heat treatment between 750 and 1100 C in order to complete the devitrification to wollastonite . Finally , an additional treatment between 1150 and 1200 C can follow in order to convert the ß-wollastonite into OC-wollastonite without destroying the product.

Dabei kann man so arbeiten, dass das Monocalciumsilikat zusammen mit Formkörpern, wie Platten, Zylinder und tiergLeichen, der Wärme- und Druckbehandlung unterworfen wird, aber man kannOne can work in such a way that the monocalcium silicate together with shaped bodies such as plates, cylinders and animal-like, is subjected to heat and pressure treatment, but one can

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auch die Behandlung zusammen mit Granulaten anderer Zusammensetzung vornehmen. Die erste Erhitzung und die Druckbelas'tung können gleichzeitig, allmählich ansteigend oder in verschiedenen Stufen erfolgen. Gleichfalls kann man den Temperaturanstieg durchführen, v/ährend man den Druck nicht mit einem gleichbleibenden Wert oder verschiedenen zunehmenden Werten, sondern während eines oder mehrerer Zeitpunkte der Erhitzung wirken lässt.also treatment together with granules of a different composition make. The first heating and the pressure loading can be simultaneous, gradually increasing or in different ways Stages take place. Likewise, the temperature increase can be carried out while the pressure is not maintained with a constant Value or various increasing values, but rather during one or more points in time of the heating.

'Is Formkörpermaterialien können u.a. Schamotte, Tonerde, _ rdierit, feuerfeste Stoffe, Metalle, Gläser usw. verwendet werden.'Is molded body materials can include chamotte, clay, _ rdierit, refractories, metals, glasses, etc. are used.

Der Druck kann auf beliebige Weise erzeugt werden, wie beispielsweise durch Heissdruckformen, Strangpressen, Spritzguss, Tiefziehen sowie im Zuge der üblichen Pressverfahren.The pressure can be generated in any way, such as, for example by hot pressure molding, extrusion, injection molding, deep drawing and in the course of the usual pressing processes.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. The invention is illustrated in more detail by the following examples.

Beispiel 1: Es wurde ein auf folgende Weise erhaltenes Calciummonosilikat verwendet:Example 1: A calcium monosilicate obtained in the following way was used:

Es wurde eine Mischung aus gleichen Gewichtsteilen von Kies mit einem Gehalt von 73%-SiO2, 4,7% Al2O3 und 10% CaO mit einer Korngrösse zwischen 50 und 70 mm und natürlichem Kalkstein mit einem Gehalt von 55,9% CaO und einer Korngrösse zwischen 50 und 60 mm hergestellt.A mixture of equal parts by weight of gravel with a content of 73% -SiO 2 , 4.7% Al 2 O 3 and 10% CaO with a grain size between 50 and 70 mm and natural limestone with a content of 55.9% CaO and a grain size between 50 and 60 mm.

Die erhaltene Mischung wurde kontinuierlich in einen Rückstrahlofen eingebracht, bei 152O°C geschmolzen und beim Austritt aus dem Ofen abgeschreckt. Die Schmelze trat in einer Menge von 1 T/h aus dem Ofen aus und wurde mit einem Druckluftstrom von 0,5 at, zuyeführt durch einen Schlitz von 1 χ 10 cm in einer Menge von 500 IJm /h und einer Geschwindigkeit von 250 m/s, zerteilt.The resulting mixture was continuously poured into a retroreflective oven introduced, melted at 150 ° C and quenched on exit from the furnace. The melt occurred in an amount of 1 T / h from the oven and was fed with a compressed air stream of 0.5 at, through a slot of 1 × 10 cm in an amount of 500 IJm / h and a speed of 250 m / s.

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Gegen die schmelzflüssigen Teilchen wurde ein Wassersprühregen In einer Menge von 2 m /h unter einem Druck von 6 atü gerichtet.A spray of water was applied against the molten particles Directed at a rate of 2 m / h under a pressure of 6 atmospheres.

Es wurden vollkommen verglaste Körner von einer Grosse zwischen 0,5 und .5 mm gewonnen.There were completely vitrified grains of a size gained between 0.5 and .5 mm.

Das hergestellte Produkt hatte folgende Analyse:The manufactured product had the following analysis:

SiO2 51,5 %SiO 2 51.5%

CaO 40,6 %CaO 40.6%

Al2O3 3,25 %Al 2 O 3 3.25%

Fe2O3 1,40 %Fe 2 O 3 1.40%

Verschiedene MgO, Na3O 2,20 %Various MgO, Na 3 O 2.20%

Brennverlust 1,05 %Burning loss 1.05%

Insgesamt 100 %Total 100%

Das Verhältnis SiO2/CaO betrug 1,27. Der Anteil an kristalliner Phase war gleich Null.The SiO 2 / CaO ratio was 1.27. The proportion of crystalline phase was zero.

Sodann wurde dieses "Glas" bis zu einer Korngrösse zwischen 1,2 und 0,1 mm gemahlen. Das Pulver wurde sodann in ein Rohr aus Sintertonerde mit einem Durchmesser von 25 mm eingebracht, welches vertikal auf eine polierte Platte aus feuerfestem Stahl aufgestellt wurde. Die Anfangshöhe des Pulvers im Rohr betrug 25 mm. Auf das Pulver wurde ein Deckel aus poliertem feuerfesten Stahl ausgelegt, wonach die Beschickung einem Druck von 4 atü ausgesetzt wurde.Then this "glass" was up to a grain size between Ground 1.2 and 0.1 mm. The powder was then placed in a tube made of sintered clay with a diameter of 25 mm, which was placed vertically on a polished plate made of refractory steel was set up. The initial height of the powder in the tube was 25 mm. A polished refractory lid was placed on the powder Steel, after which the feed was subjected to a pressure of 4 atmospheres.

Die Anordnung wurde in einen Ofen eingebracht, in welchem die Temperatur progressiv auf 900°C mit einer Geschwindigkeit von 300°/h gebracht wurde. Sobald die Temperatur 85O°C erreichte, konnte ein starkes Einsacken (55%) bemerkt werden. Die Temperatur wurde sodann 1 Stifte auf 900°C gehalten.The assembly was placed in an oven in which the temperature was progressively increased to 900 ° C at one rate of 300 ° / h was brought. As soon as the temperature reached 85O ° C, severe sagging (55%) could be noticed. The temperature was then held at 900 ° C 1 pen.

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Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde ein dichtes, vollkommen am Tonerderohr anhaftendes Material erhalten, welches folgende Eigenschaften hatte:After cooling to room temperature, dense, fully received at the alumina tube adhesive material, which had the following properties:

1) Porosität: keine1) Porosity: none

2) Druckfestigkeit: 2500 atü2) Compressive strength: 2500 atm

3) Härte: 570° Brinell.3) Hardness: 570 ° Brinell.

Unter dem Mikroskop konnte festgestellt werden, dass die Körner miteinander verschmolzen waren und das angebotene Volumen vollständig ausfüllten. Die Körner waren miteinander ^ersintert und die Verankerung am Tonerderohr war ebenfalls ausgezeichnet. Die ganze Masse war kristallisiert und bestand im wesentlichen aus ß-Wollastonit (festgestellt durch Röntgenstrahlenbeugung).Under the microscope it could be seen that the grains were fused together and the volume offered fill in completely. The grains were sintered together and the anchorage to the alumina tube was also excellent. The whole mass was crystallized and essentially consisted made of ß-wollastonite (determined by X-ray diffraction).

Beispiel 2: Als Ausgangsmaterial wurde ein vollkommen verglastes Monocalciumsilikat von der Zusanraiensetzung (bezogen auf das Gewicht) 56,5% SiO2, 31,8% CaO, 5,2% Al3O3, 0,7% Fe3O3, 3,2% MgO und 2,2% K3O + Na3O verwendet. Das Material wurde auf eine Korngrösse zwischen 5 und 500 ,\x gemahlen. Das Pulver wurde in einer polierten Nickelkapsel mit den Abmessungen 30 χ 50 mm und einer Höhe von 8 mm verteilt. Eine Platte aus poliertem Nickel mit den Innenabmessungen der Kapsel wurde auf das Pulver aufgelegt und diente als Kolben für die Anlegung . cl©s Druckes.Example 2: A completely vitrified monocalcium silicate with a composition (based on weight) 56.5% SiO 2 , 31.8% CaO, 5.2% Al 3 O 3 , 0.7% Fe 3 O 3 , 3.2% MgO and 2.2% K 3 O + Na 3 O used. The material was ground to a particle size between 5 and 500, \ x. The powder was distributed in a polished nickel capsule with the dimensions 30 × 50 mm and a height of 8 mm. A plate made of polished nickel with the internal dimensions of the capsule was placed on the powder and served as a piston for the application. cl © s pressure.

Die Platte wurde mit 30 kg belastet und die ganze Anordnung in einen Ofen eingebracht. Die Temperatur wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 C auf 10000C erhöht, wonach der Ofen innerhalb 60 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt wurde«,The plate was loaded with 30 kg and the entire assembly was placed in an oven. The temperature was increased at a rate of 200 ° C. to 1000 ° C., after which the furnace was cooled to room temperature within 60 minutes «,

uie relative Einsackung (40%) war geringer als beim Beispiel 1, was auf die bessere anfängliche Kornverteilung zurückzuführen ist.The relative sagging (40%) was less than in the example 1, which is due to the better initial particle size distribution.

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Es wurde eine wenig entglaste, harte und feste (3000 atü), klare, lichtdurchlässige Platte erhalten.A hard and firm (3000 atmospheres), clear, translucent plate with little devitrification was obtained.

Es wurde gefunden, dass beim neuerlichen Brennen der Platte geraäss Beispiel 2 bei 1000°C während einer Zeit von 2 Stunden" die Entglasung vollendet ist,und dass die Ergebnisse analog zu denen des Beispiels 1 sind.It has been found that when the plate is fired again according to Example 2 at 1000 ° C. for a period of 2 hours " devitrification is complete and that the results are analogous to those of Example 1.

PatentansprücheClaims

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Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von Keramikkörpern aus einem synthetischen Monocalcium-Silikat mit im wesentlichen der Zusammensetzung natürlich vorkommenden Wollastonits, ausgeherid von einem Gemisch von zu gleichen Teilen eingesetztem Quarz- . sand und Kalk, die bei erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht werden, wobei man der Mischung bis zu 15% natürlich vorkommende Tonerde mit Anteilen von Na2O und/oder K2O zusetzt, das Gemisch aufschmilzt, die Schmelze abzieht und dabei zur Erzielung eines nahezu vollständig glasartigen Endproduktes abschreckt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 19 25 060.3-41), dadurch gekennzeichnet, dass man das Monocalcium-Silikat auf eine Temperatur von etwa 750° .. 1150°C erhitzt und einem Druck von 0,01..30OO atü aussetzt.1. Process for the production of ceramic bodies from a synthetic monocalcium silicate with essentially the composition of naturally occurring wollastonite, based on a mixture of quartz used in equal parts. sand and lime, which are reacted at an elevated temperature, adding up to 15% naturally occurring clay with proportions of Na 2 O and / or K 2 O to the mixture, melting the mixture, drawing off the melt and thereby achieving a quenching almost completely vitreous end product, according to patent ... (patent application P 19 25 060.3-41), characterized in that the monocalcium silicate is heated to a temperature of about 750 ° .. 1150 ° C and a pressure of 0.01 ..30OO atü suspends. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man von einem Monocalcium-Silikat in Graaulatform ausgeht.2. The method according to claim 1, characterized in that one starts from a monocalcium silicate in Graaulatform. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Monocalcium-Silikat zusammen mit Formkörpern , wie Platten, Zylinder und dergleichen, der Wärme- und Druckbehandlung unterworfen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the monocalcium silicate together with shaped bodies, such as plates, Cylinder and the like subjected to heat and pressure treatment. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen und die Druckbehandlung gleichzeitig unter allmählicher Steigerung von Hitze und/oder Druck erfolgen.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the heating and the pressure treatment are carried out simultaneously with a gradual increase in heat and / or pressure take place. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen und/oder die Druckbehandlung in aufeinanderfolgenden Stufen erfolgen.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in, that the heating and / or the pressure treatment take place in successive stages. 209849/1017 - 2 -209849/1017 - 2 - - r-- r- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehandlung während der Erhitzung nur zeitweise erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure treatment during the heating only happened at times. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Wärmebehandlung bei Temperaturen von 750..1150° erfolgt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an additional heat treatment takes place at temperatures of 750..1150 °. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Wärmebehandlung bei Temperaturen oberhalb 1150° erfolgt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that an additional heat treatment takes place at temperatures above 1150 °. 209849/1017209849/1017
DE19722209475 1971-03-01 1972-02-29 Process for the production of ceramic bodies from a synthetic monocalcium silicate Pending DE2209475A1 (en)

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IT (1) IT1045559B (en)
LU (1) LU64850A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652534A (en) * 1985-04-30 1987-03-24 Hoya Corporation High-strength glass ceramic containing apatite crystals and a large quantity of wollastonite crystals and process for producing same

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US4652534A (en) * 1985-04-30 1987-03-24 Hoya Corporation High-strength glass ceramic containing apatite crystals and a large quantity of wollastonite crystals and process for producing same

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LU64850A1 (en) 1972-12-05
GB1379169A (en) 1975-01-02
ATA568971A (en) 1975-03-15
FR2127246A6 (en) 1972-10-13
AT327083B (en) 1976-01-12
IT1045559B (en) 1980-06-10

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