DE2309500A1 - Light structural red mud parts mfr. - by addn. of silicon (alloy) or aluminium powders prior to firing - Google Patents
Light structural red mud parts mfr. - by addn. of silicon (alloy) or aluminium powders prior to firingInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von Leichtbaukörpern aus Rotschlamm Rotschlamm ist der Lösungsrückstand, der bei dem Bauxitaufschluß mit Natronlauge zur Gewinnung von Aluminiumoxid anfällt. Der Feststoff des Rotschlamms besteht hauptsächlich aus Oxiden und Hydroxiden des Aluminiums, Eisens, Siliciums, Titans und Natriums. Process for the production of lightweight structures from red mud red mud is the solution residue that is used in the extraction of bauxite with caustic soda of aluminum oxide is obtained. The solids of the red mud mainly consist of Oxides and hydroxides of aluminum, iron, silicon, titanium and sodium.
Der Rotschlamm enthält neben dem Feststoff 40 bis 60 * Wasser sowie 1 bis 4 % wasserlösliches Natriumoxid, z.B. in der Form von Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat. Getrockneter Rotschlamm ist ein sehr feinteiliges Pulver. Die einzelnen Feststoffteilchen weisen eine zerklüftete Struktur und eine relativ große Kornporosität auf.In addition to the solid matter, the red mud contains 40 to 60 * water as well 1 to 4% water-soluble sodium oxide, e.g. in the form of sodium hydroxide or Sodium. Dried red mud is a very fine powder. The single ones Solid particles have a fissured structure and a relatively large grain porosity on.
Ziel der Erfindung ist es, aus dem Rotschlamm Körper mit niedrigem Raumgewicht und hoher Porosität herzustellen. Zur Erreichung dieses Zieles werden einerseits die strukturellen Eigenschaften der feindispersen Phase des Rotschlamms in vorteilhafter Weise nutzbar gemacht. Andererseits wird durch eine Gasbildungsreaktion eine regulierbare Porosierung des Rotschlamms herbeigeführt.The aim of the invention is from the red mud body with low To produce density and high porosity. To achieve this goal will be on the one hand the structural properties of the finely dispersed phase of the red mud harnessed in an advantageous manner. On the other hand, by a gas formation reaction an adjustable porosity of the red mud brought about.
Um im Rotschlamm eine Vielzahl gleichmäßig verteilter Gasbläschen zu erzeugen, wird erfindungsgemäß dem Rotschlamm feines Siliciumpulver zugemischt. Das metallische Silicium reagiert mit dem wasserlöslichen Natriumoxid unter Freisetzung eines Reaktionsgases. Bei der Umsetzung von Silicium mit Natriumhydroxid, WACH, wird beispielsweise Wasserstoff als Treibgas entwickelt: 4NaOH + Si - 2Na20 + SiO2 + 2H2 Na20 und SiO2 vereinigen sich zu Natriumsilikat. Hierdurch wird die Reaktion von NaOH mit Si begünstigt.Around a multitude of evenly distributed gas bubbles in the red mud To produce, fine silicon powder is mixed according to the invention with the red mud. The metallic silicon reacts with the water-soluble sodium oxide, releasing it of a reaction gas. When converting silicon with sodium hydroxide, WACH, For example, hydrogen is developed as a propellant gas: 4NaOH + Si - 2Na20 + SiO2 + 2H2 Na20 and SiO2 combine to form sodium silicate. This will cause the response favored by NaOH with Si.
Bei der Verwendung von Rotschlamm für mineralische Baustoffe ist das wasserlösliche Na20 im allgemeinen unerwünscht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der sonst als nachteilig angesehene Na20-Gehalt des Rotschlamms in einen Vorteil verwandelt.When using red mud for mineral building materials, that is water-soluble Na 2 O in general undesirable. By the method according to the invention the otherwise considered disadvantageous Na20 content of the red mud becomes an advantage transformed.
Während das aus der Umsetzung von Siliciumpulver mit der alkalischen Lösung entstehende Reaktionsgas die Porosierung bewirkt, dient das gebildete Natriumsilikat als Bindemittel. Das zur Gelbildung neigende Natriumsilikat absorbiert Wasser und versteift auf diese Weise den porosierten "Rotschlammknahen". Sowohl die Gasbildungsreaktion als auch die erwähnte Natriumsilikatbildung sind exotherme Vorgänge. Durch die freiwerdende Reaktionswärme wird der Rotschlamm erwärmt und die anschließende Trocknung unterstützt.While that from the reaction of silicon powder with the alkaline The resulting reaction gas in the solution causes porosity, the sodium silicate formed is used as a binder. Sodium silicate, which tends to gel, absorbs water and In this way, it stiffens the porous "red mud puddles". Both the gas formation reaction as well as the sodium silicate formation mentioned are exothermic processes. By the freed The heat of reaction is used to heat the red mud and the subsequent drying is supported.
Die erfindungsgemäß erzeugte Porenstruktur erleichtert die Trocknung des feuchten Rotschlamms in hohem Maße. Der feuchte, hoch-poröse "Rotschlamskuchen" läßt sich ohne äußere Riß- und Schrumpfungserscheinungen gut trocknen. Der poröse Körper aus dem getrockneten Rotschlamm besitzt genügend Festigkeit, um ihn handhaben und transportieren zu können. Aus dem porösen Trockenkörper wird durch Sinterung bei 600 bis 1100 oC ein fester Leichtbaukörper mit niedrigem Raumgewicht und geringer Wärmeleitfähigkeit erhalten. Während des Brennvorganges tritt eine erhebliche Schwindung des trockenen, porösen Rotschlammkörpers ein, so daß das Erhitzen vorsichtig erfolgen muß.The pore structure produced according to the invention facilitates drying of the damp red mud to a large extent. The moist, highly porous "red mud cake" can be dried easily without any external cracks or shrinkage. The porous one The body made from the dried red mud has enough strength to handle it and to be able to transport it. The porous dry body becomes through sintering at 600 to 1100 oC a solid, lightweight structure with a low volume weight and less Preserve thermal conductivity. Significant shrinkage occurs during the firing process of the dry, porous body of red mud so that the heating is done carefully got to.
Der Zusatz an Siliciumpulver zum Rot schlamm beträgt vorteilhaft 0,4 - 4 und richtet sich nach dem wasserlöslichen Na2O-Gehalt des Rotschlamms und nach dem beabsichtigten Blähgrad. Die Kornfeinheit des zugesetzten Siliciumpulvers sollte unter 0,1 mm liegen. Außer Reinsilicium können als Treibmittel auch mit gutem Erfolg Ferrosilicium oder andere Siliciumlegierungen mit Siliciumgehalten von 50 bis 98 * verwendet werden. Bei den Siliciumlegierungen muß mit abnehmendem Siliciumgehalt die Zusatzmenge entsprechend erhöht werden, z.B. auf 0,4 - 8 96. Anstelle von oder zusammen mit Silicium kann dem Rotschlamm auch Aluminiumpulver zugesetzt werden. Silicium wird jedoch dem Aluminium vorgezogen, weil es preisgünstiger ist, sich leichter mahlen läßt, chemisch vierwertig ist und das gewünschte Natriumsilikat ergibt.The addition of silicon powder to the red mud is advantageously 0.4 - 4 and depends on the water-soluble Na2O content of the red mud and after the intended degree of swelling. The grain size of the added silicon powder should are less than 0.1 mm. In addition to pure silicon, it can also be used as a blowing agent with good success Ferrosilicon or other silicon alloys with silicon contents from 50 to 98 * be used. In the case of silicon alloys, the silicon content must decrease the additional amount can be increased accordingly, e.g. to 0.4 - 8 96.Instead of or together with silicon, aluminum powder can also be added to the red mud. However, silicon is preferred to aluminum because it is cheaper to use Can be ground more easily, is chemically tetravalent and the desired sodium silicate results.
Je nach Art des verarbeiteten Bauxits entstehen Rotschlämme unterschiedlicher Zusammensetzung. Ein unterscheidendes Merkmal ist z.B.Depending on the type of bauxite processed, red sludge is produced in different ways Composition. A distinguishing feature is e.g.
der Fe2O3-Gehalt und das spezifische Gewicht des Rotschlamm-Trockenstoffes. Für die erfindungsgemäße Herstellung von Leichtbaukörpern eignen sich insbesondere die eisenärmeren und spezifisch leichteren Rotschlämme. In diesem Rotschlämmen ist der Gehalt an wasserlöslichem Na20 auch gewöhnlich höher als bei den eisenreicheren und spezifisch schwereren Rotschlämmen.the Fe2O3 content and the specific weight of the red mud dry matter. For the production of lightweight structures according to the invention are particularly suitable the less iron and specifically lighter red sludge. In this red mud is the content of water-soluble Na20 is usually higher than that of the more iron-rich ones and specifically heavier red sludge.
Um die Druck- und Biegefestigkeit der Leichtbaukörper aus Rotschlamm zu steigern, können dem Rotschlamm keramische oder feuerfeste Binder zugesetzt werden. Als keramische Binder kommen beispielsweise in Betracht: Bindetone,Bentonite, kolloidale Kieselsäure, Natriumpolyphosphate oder gelöschter Branntkalk. Bindetone werden dem Rotschlamm vorzugsweise in Mengen von 1 - 10 * beigegeben. Im Falle von chemischen Feuerfestbindern, wie z.B. Natriumpolyphosphat, reichen geringere Zusätze von 0,5 - 3 * aus.About the compressive and flexural strength of the lightweight red mud body Ceramic or refractory binders can be added to the red mud to increase it. Ceramic binders that can be used are, for example: binding clays, bentonites, colloidal ones Silicic acid, sodium polyphosphate or slaked quicklime. Binding clays are the Red mud preferably added in quantities of 1 - 10 *. In the case of chemical Refractory binders such as sodium polyphosphate, smaller additions of 0.5 are sufficient - 3 * off.
Neben der Verfestigung des porosierten Rotschlamms durch Sintern bei höheren Temperaturen ist es möglich, den Rotschlamm bei Raumtemperatur durch Baustoffbinder wie Zement, Branntkalk, Stuck-oder Estrichgips zu verfestigen. Wegen der großen Korafeinheit des Rotschlamms sind aber von diesen Bindematerialien Zusatzmengen von über 50 % erforderlich. Außerdem wird zweckmäßig Wasser ergänzt.In addition to the solidification of the porous red mud through sintering At higher temperatures it is possible to make the red mud at room temperature by building material binders such as cement, quicklime, stucco or plaster of paris to solidify. Because of the big Korafunity of the red mud, however, are additional amounts of these binding materials of over 50% required. In addition, water is expediently supplemented.
Eine weitere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf der Bindung des durch Siliciumzusatz porosierten Rotschlamms durch ein Phenol-Resol-Harz. Phenol-Resol-Harze werden aus Phenol und Formaldehyd in Gegenwart von NaOH kondensiert.Another embodiment of the method according to the invention is based on the binding of the red mud made porous by the addition of silicon by a phenol resole resin. Phenol resole resins are condensed from phenol and formaldehyde in the presence of NaOH.
Für die Bindung des Rotschlamms werden zweckmäßig Phenol-Resol-Harze verwendet, die noch nicht so weit kondensiert worden sind, daß sie die Wasseraufnahmefähigkeit verloren haben. Der Restgehalt Natronlauge im Phenol-Resol-Harz ist kein störender Faktor, sondern kann ebenfalls für die Gasbildungsreaktion genutzt werden. Der Rotschlamm, das dünnflüssige Phenol-Resol-Harz und das Siliciumpulver werden miteinander gründlich vermischt. Nach Ablauf der Gasbildungsreaktion wird der poröse Rotschlamm-Harz-Kuchen langsam erwärmt und das Harz bei 150 0C ausgehärtet.Phenol-resole resins are useful for binding the red mud used that have not yet been condensed to the point that they reduce their water absorption capacity have lost. The residual sodium hydroxide content in the phenol resole resin is not a problem Factor, but can also be used for the gas formation reaction. The red mud the low-viscosity phenolic resole resin and the silicon powder become thoroughly with each other mixed. After the gas formation reaction has ended, the porous red mud resin cake becomes slowly heated and the resin hardened at 150 ° C.
Beispiel Für die Herstellung des porösen Rotschlammkörpers wird ein Rotschlamm aus australischem Bauxit verwendet. Der Wassergehalt des Rotschlamms beträgt 51,6 %. Der getrocknete Rotschlamm hat eine wahre Dichte von 3,08 g/cm3 und einen Gehalt an wasserlöslichem Na20 von 3,2 %. Diesem Rotschlamm werden 4,0 % Filterstaub aus Ferros-ilicium mit einem Siliciumgehalt von 76 % und einer Teilchengröße unter 0,1 mm zugesetzt. Nach gründlichem Unterrühren des 0 FeSi-Filterstaubes wird der Rotschlamm auf 40 - 45 C worerwärmt.Example For the production of the porous body of red mud, a Australian bauxite red mud used. The water content of the red mud is 51.6%. The dried red mud has a true density of 3.08 g / cm3 and a water-soluble Na 2 O content of 3.2%. This red mud will be 4.0 % Ferrosilicon filter dust with a silicon content of 76% and a particle size added below 0.1 mm. After thorough stirring in of the 0 FeSi filter dust the red mud is warmed to 40 - 45 C.
Bei dieser Temperatur beginnt die Reaktion zwischen dem Silicium und dem wasserlöslichen Na2O nach wenigen Minuten. In dem Rotschlamm werden kleine Gasbläschen gebildet, die den Rotschlamm langsam zu einem porösen "suchen" auftreiben. Während dieses Bläh- oder Treibvorganges tritt gleichzeitig eine Eigenerwärmung des Rotschlamms durch die freiwerdende Reaktionswärme ein. Die dabei erreichten Endtemperaturen hängen von der für den Versuch angesetzten Rotschlanenge ab. Versuchsmengen von über 1 kg führen zu Eigenerwärmungstemperaturen von 80 bis 90 0C, wobei ein kleiner Teil des Wassers verdampft. Die Gasbildungsreaktion dauert his zum völligen Abklingen ia. eine Stunde. Der geschäumte Rotschlamm besitzt bereits eine gute Formstabilität.At this temperature the reaction between the silicon and begins the water-soluble Na2O after a few minutes. Small gas bubbles form in the red mud formed, which slowly dig up the red mud into a porous "search". While this expansion or blowing process occurs at the same time a self-heating of the red mud due to the heat of reaction released. The final temperatures reached depend on the red snake set for the experiment. Trial quantities of over 1 kg lead to self-heating temperatures of 80 to 90 0C, with a smaller one Part of the water evaporates. The gas formation reaction lasts until it has completely subsided ia. one hour. The foamed red mud already has good dimensional stability.
Der feuchte poröse "Rotschlamskuchen" wird zunächst in dem Behälter, in dem die Porosierung durchgeführt wurde, einer Trocknung bis 0 120 C unterworfen. Beim Trocknen verliert der geschäumte Rotschlamm rd. 43 % seines Gewichtes. Die Rohdichte oder das Raumgewicht des getrockneten Rotschlammkörpers beträgt etwa 0,55 g/cm3. Während der Trocknung bleibt das äußere Volumen des geschäumten Rotschlamms unverändert.The moist, porous "red mud cake" is first placed in the container, in which the porosity was carried out, subjected to drying to 0 120.degree. When drying, the foamed red mud loses around 43% of its weight. the The bulk density or the volume weight of the dried red mud body is about 0.55 g / cm3. During the drying process, the outer volume of the foamed red mud remains unchanged.
ZurVerfestigung wird der poröse Rotschlammkörper längs am bis auf 1.000 0C erhitzt. Während des Sinterprozesses bis 1.000 °C tritt ein weiterer starker Gewichtsverlust von rd. 18 % bezogen auf die Trockensubstanz ein. Oberhalb 600 0C setzt eine mit steigender Temperatur zunehmende Volumschrumpfung des porösen Rotschlammkörpers ein, die bei 1.000 0C fast 30 % erreicht. Nach dem Sintirvorgang hat der poröse Rotschlammkörper eine Rohdichte von 0,55 bis 0,65 %ihm3.For solidification, the porous red mud body is longitudinally on up to 1,000 0C heated. During the sintering process up to 1,000 ° C, another strong one occurs Weight loss of around 18% based on the dry substance. Above 600 0C sets an increasing volume shrinkage of the porous red mud body with increasing temperature one that reaches almost 30% at 1,000 0C. After the sintering process, the porous Red mud bodies a bulk density of 0.55 to 0.65% him3.
Der poröse verfestigte Rotschlammkörper kann nach Zurechtschneiden in gewünschte Formate als feuerfestes Isoliermaterial bis zu einer oberen Anwendungsgrenze von ca. 800 °C verwendet werden.The porous solidified red mud body can after being cut to size in the desired formats as fireproof insulating material up to an upper application limit of approx. 800 ° C can be used.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732309500 DE2309500C3 (en) | 1973-02-26 | Process for the production of lightweight structures from red mud |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732309500 DE2309500C3 (en) | 1973-02-26 | Process for the production of lightweight structures from red mud |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2309500A1 true DE2309500A1 (en) | 1974-09-19 |
| DE2309500B2 DE2309500B2 (en) | 1976-06-24 |
| DE2309500C3 DE2309500C3 (en) | 1977-02-10 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2610012A1 (en) * | 1975-03-17 | 1976-09-30 | Chemokomplex Vegyipari Gep Es | PROCESS FOR MANUFACTURING CERAMIC PRODUCTS USING RED MUD FROM CLAY PRODUCTION |
| EP0537635A1 (en) * | 1991-10-18 | 1993-04-21 | CONTENTO TRADE di Cioffi Ilaria e C. S.A.S. | Expansion agent for ceramic material, consisting of mixtures of wastes from aluminium production |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2610012A1 (en) * | 1975-03-17 | 1976-09-30 | Chemokomplex Vegyipari Gep Es | PROCESS FOR MANUFACTURING CERAMIC PRODUCTS USING RED MUD FROM CLAY PRODUCTION |
| EP0537635A1 (en) * | 1991-10-18 | 1993-04-21 | CONTENTO TRADE di Cioffi Ilaria e C. S.A.S. | Expansion agent for ceramic material, consisting of mixtures of wastes from aluminium production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2309500B2 (en) | 1976-06-24 |
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