DE2842673A1

DE2842673A1 - Leichter, poroeser zuschlagstoff und verfahren zu seiner herstellung

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Publication number: DE2842673A1
Application number: DE19782842673
Authority: DE
Inventors: Jose Walls-Muycelo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1978-09-29
Publication date: 1979-05-03
Also published as: FR2407901A1; CA1125315A; JPS5488910A; US4308065A; GB2008086B; MX147334A; JPS6242871B2; GB2008086A

Description

Jose Walls-Muycelo
XoIa No-, 309-4
Mexico l8, D.F. Mexico

Leichter, poröser Zuschlagstoff und Verfahren zu seiner

Herstellung

Die Erfindung betrifft Zuschlagstoffe bzw. Dämmstoffe mit einem geringen Gewicht (nachfolgend stets als "leichte Zuschlagstoffe" bezeichnet) in Form von diskreten, porösen und geblähten bzw. expandierten Teilchen für die Verwendung in Beton, Mörteln, Baublöcken, Isoliermaterialien und anderen ähnlichen Rauelementen; sie betrifft insbesondere leichte Zuschlagstoffe mit einer erhöhten Festigkeit, die gleichzeitig eine sehr niedrige Dichte und eine hohe Unlöslichkeit in V/asser oder Wasserdampf sowie sehr hohe Schmelztemperaturen aufweisen, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Zuschlagstoffe bzw. Dämmstoffe.

Poröse, leichte Keramikmaterialien werden bereits seit langem verwendet und diese Materialien werden nach verschiedenen Verfahren hergestellt, bei denen als Ausgangsmaterial hauptsächlich ein lösliches Silicat, wie Wasserglas, in

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Kombination mit anderen Komponenten verwendet wird, die einge arbeitet werden, um dem fertigen Material vorgegebene Eigenschaften zu verleihen. Diese porösen leichten Keramikmaterialien haben sich zwar als wertvolle Wärmeisoliermaterialien erwiesen, sie lassen jedoch als Baumaterialien oder Zuschlagstoffe viele Wünsche offen im Hinblick auf die Tatsache, daß sie sehr nachteilige Eigenschaften aufweisen, wie z.B. eine geringe Druckfestigkeit, eine verhältnismäßig hohe Alkalinität, eine Löslichkeit in heißem V/asser und Wasserdampf, eine Plastizität und eine Neigung zum Zusammenbrechen (Zusammenfallen). Aufgrund der oben genannten Eigenschaften der bekannten porösen Keramikmaterialien sind diese bei drastischen Bedingungen, wie z.B. bei Isolationen, die Drucken ausgesetzt sind, Bauelementen, qualitativ hochwertigen BetontemLschen und dgl. praktisch wertlos.

In der US-Patentschrift 2 Oh¹J 016 ist eine isolierende Zusammensetzung beschrieben, die aus einer Mischung aus einem Alkalisilicat und einem Alkaliborat besteht. Diese Mischung wird jedoch gebrannt unter Bildung eines Alkaliborsilicats, das nicht die erforderliche Festigkeit aufweist, um es als Zuschlagstoff verwendbar zu machen und das in heißem Wasser oder Wasserdampf eindeutig löslich ist, wodurch es als Zuschlagstoff für Mörtel oder Beton (Gießmörtel), die mit Wasserdampf gehärtet werden, wertlos wird. Andererseits sind die Kosten für das als Ausgangsmaterial verwendete Alkalisilicat verhältnismäßig hoch und darüber hinaus sind-die Borsäure oder Borate, die in hohen Mengenanteilen eingearbeitet werden müssen, noch teurer, so daß die darin beschriebenen Produkte mit den natürlichen Zuschlagstoffen nicht konkurrieren können.

In der US-Patentschrift 2 117 605 ist ein leichtes Material beschrieben, das aus einem Alkalioxid, Boroxid und

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Siliciumdioxid besteht. Dieses Material stellt eine f. Verbesserung in bezug auf das in der oben genannten US-Patentschrift erwähnte Material insofern dar, als bei diesem Verfahren das Material vitrifiziert (verglast) und damit unlöslich und gegen Druckbeanspruchung beständiger gemacht wird. Dieses Material weist jedoch immer noch eine hohe Löslichkeit in heißem Wasser und Wasserdampf auf, wodurch es für Mörtel oder Beton (Gießmörtel), die mit Wasserdampf gehärtet werden, unbrauchbar ist. Andererseits geht man bei diesem Material von einem löslichen Alkalisilicatmaterial aus, welches das Siliciumdioxid liefert, und dadurch werden die Kosten beträchtlich erhöht.

In der US-Patentschrift 3 700 470 ist ein leichtes geschäumtes Material beschrieben, das hergestellt wird aus einer Mischung aus einem keramischen Füllstoff, wie Flugasche, Hochofenschlacke, Bimstein und dgl., einem pulverisierten amphoteren Metall, wie Aluminium, und wäßrigem Natriumsilicat. Die Zusammensetzung des geschäumten Endproduktes ist nicht angegeben, man kann jedoch davon ausgehen, daß es aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Calciumoxid besteht. Die in dieser Patentschrift enthaltenen Dichteangaben lassen jedoch viele Wünsche offen, da das geschäumte Material fast so schwer wie Wasser ist und selbst wenn man dies als für einige spezifische Verwendungszwecke ausreichend ansieht, so sind solche Dichten dennoch sehr ungünstig, wenn das geringe Gewicht des Materials die gewünschte Eigenschaft ist. Die Festigkeit des Materials kann als ausreichend gut für die Herstellung von Bauplatten und dgl. angesehen werden und die Unlöslichkeit des Materials kann ebenfalls als zufriedenstellend angesehen werden, die darin beschriebenen Produkte können jedoch überhaupt nicht als echte leichte Materialien (Materialien mit einem geringen Gewicht) angesehen werden. Die Ausgangsmaterialien zur Herstellung des in dieser Patentschrift

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beschriebenen Produkts sind andererseits teuer (NatriumsiIicat und Alurnini umrnetall) und das Verfahren zur Herstellung desselben ist ziemlich kompliziert, so daß diese Materialien als verhältnismäßig kostspielig angesehen werden müssen, ohne daß sie ihrerseits sehr vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, welche diese hohen Kosten kompensieren könnten.

In der US-Patentschrift 5 990 901 ist ebenfalls ein leichter, poröser Zuschlagstoff beschrieben, der hergestellt wird aus einer Mischung aus Natriumsilicat, bestimmten Oxiden, um dem Produkt spezielle Eigenschaften zu verleihen, und einem sogenannten hydraulischen Bindemittel, wie z.B. Portland-Zement oder Hochofenschlacke. Das darin beschriebene Produkt sollte eine Zusammensetzung haben, die derjenigen des in der US-Patentschrift j5 700 470 beschriebenen Zuschlagstoffes ähnelt, mindestens für den Fall, daß Aluminiumoxid dem "bestimmten Oxid" zugesetzt wird. Allein jedoch die Tatsache, daß der darin beschriebene Zuschlagstoff, von dem behauptet wird, daß er ein geringes Gewicht habe, ein hydraulisches Bindemittel enthält, führt notwendigerweise zu verhältnismäßig hohen spezifischen Gewichten, wodurch das Grundziel der Herstellung eines Zuschlagstoffes mit einem ausreichend geringen Gewicht, der dennoch fest ist, für die Verwendung in Bauelementen, die mit Beton bzw. Gießmörteln hergestellt werden, nicht erreicht wird. Der offensichtliche einzige Zweck der Zugabe eines hydraulischen Bindemittels besteht darin, die Trocknungsstufen zu vermeiden, die sonst in dem Verfahren zur Herstellung der Zuschlagstoffe durchgeführt werden müßten, was jedoch zu Lasten der geringen Dichte des erhaltenen Produkts geht. Auch in dieser Patentschrift wird Natriumsilicat als Ausgangsmaterial verwendet, wodurch wiederum die Kosten erhöht werden und wodurch die Herstellung ziemlich schwierig und ineffizient wird.

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In der US-Patentanmeldung Nr. Jlü 276 und In der entsprechenden US- cip-Anmeldung Nr. 901 873 ist die Herstellung eines teilchenförmigen porösen Zusehlagstoffes mit einem geringen Gewicht beschrieben, die im Prinzip erzielt wird durch Zugabe von Borsäure oder Borax zu einer Mischung aus Natriumsilicat, Siliciumdioxid und einem Erdalkalimetallsilicat, um Boroxid in das Endprodukt einzuführen, welches die Herstellung von teilchenförmigen porösen Zuschlagstoffen mit einem sehr niedrigen spezifischen Gewicht und dennoch einer hohen physikalischen Festigkeit erlaubt, so daß durch diese leichten Zuschlagstoffe die Mehrzahl der in Verbindung mit den bisher bekannten Zuschlagstoffen einschließlich derjenigen, wie sie in den oben genannten US-Patentschriften 2 0^7 016, 2 117 605, 3 700 470 und 3 990 9OI beschrieben sind, auftretenden Probleme gelöst werden. Die nach der US-Patentanmeldung Nr. 718 276 hergestellten Zuschlagstoffe haben jedoch noch schwerwiegende Nachteile, wie z.B. den, daß die Ausgangsmaterialien verhältnismäßig kostspielig sind und daß andererseits diese Zuschlagstoffe keine ausreichende Unlöslichkeit in Wasser oder Wasserdampf aufweisen, so daß ihre Verwendbarkeit auf diejenige in Bauelementen beschränkt ist, die nicht mit Wasserdampf gehärtet werden, da bei diesem beschleunigten Aushärtungsverfahren die Zuschlagstoffe solubilisiert und demzufolge zerstört werden.

In der Bauindustrie besteht daher seit langem ein Bedarf nach einem leichten Zuschlagstoff (mit einem geringen Gewicht), der außer seinem geringen Gewicht noch eine hohe Druckfestigkeit, eine niedrige Alkalinität, durch welche Nebenreaktionen mit den für die Plerstellung von Beton verwendeten Bindemitteln vermieden werden können, eine hohe Schmelztemperatur und gleichzeitig einen hohen Grad von Unlöslichkeit in Wasser oder Wasserdampf, um ihn für die Verwendung in Beton bzw. Gießmörteln geeignet zu machen, die dem beschleunigten

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Aushärtungsverf ,uhren mittels Wasserdampf unterworfen wei-den, aufweist.

Angesichts der Mangel der bekannten Zuschlagstoffe bzw. Dämmstoffe besteht nun ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen teilchenförmigen, leichten Zuschlagstoff zu entwickeln, der nicht nur eine sehr niedrige Dichte, sondern auch eine sehr hohe Festigkeit gegenüber Druck-, Biege- und Scherbeanspruchungen sowie eine hohe Schmelztemperatur und eine hohe Unlöslichkeit in V/asser und Wasserdampf aufweist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen leichten teilchenförmigen Zuschlagstoff mit den voräfcäiend angegebenen Eigenschaften zu entwickeln, der nicht von der Verwendung von kostspieligen Ausgangsmaterialien, wie Natriumsilicat und dgl., abhängt und der aber absolut aufblähbar bzw. expandierbar ist bis zu einer sehr geringen Dichte unter Anwendung von verhältnismäßig einfachen Verfahren. Ziel der Erfindung ist es ferner, einen leichten teilchenförmigen Zuschlagstoff der oben genannten Art anzugeben, der sehr wirtschaftlich ist im Hinblick auf die Verwendbarkeit von leicht verfügbaren Ausgangsmaterialien zu seiner Herstellung und der dennoch ein qualitativ sehr hochwertiges Produkt ergibt. Ziel der Erfindung ist es darüber hinaus und insbesondere, einen leichten teilchenförmigen Zuschlagstoff anzugeben, der in seiner Oberfläche kleine Trichter bzw. Vertiefungen aufweist, die zusammen mit seiner niedrigen Alkalinität eine ausreichende Haftung an den für die Herstellung von Beton bzw. Gießmörteln verwendeten üblichen Bindemitteln ermöglicht. Ziel der Erfindung ist es schließlich, einen leichten, teilchenförmigen Zuschlagstoff mit den oben genannten Eigenschaften anzugeben, der auch eine sehr hohe Unlöslichkeit nicht nur in Wasser und Wasserdampf, sondern auch in konzentrierten und verdünnten Säuren und in alkalischen Lösungen aufweist.

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Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung eines leichten, teilchenförmigen Zuschlagstoffes mit den oben genannten Eigenschaften anzup^eben, das jn seiner Durchführung sehr wirtschaf tuch und dennoch hoch-wirksam ist in bezug auf die Herstellung eines Materials mit Teilchen der gewünschten Größe und mit einem geringen Gewicht, einer hohen Festigkeit und einer großen Anzahl von Poren.

Die oben genannten Ziele und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile werden vorzugsweise erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man einer konzentrierten Lösung eines Alkalimetallhydroxids oder -carbonats, insbesondere von Natriumhydroxid oder -carbonat, geeignete Mengen eines Aluminiumoxid enthaltenden Materials,wie z.B. Aluminate oder Kaolin,sowie Siliciumoxid in jeder beliebigen seiner mineralischen Formen, Borsäure oder Borate, Harnstoff und eines oder mehrere Schwermetalloxide, wie Eisen-, Zink^, Blei- oder Titanoxide, in jeder beliebigen ihrer mineralischen Formen, zusetzt, wodurch eine Reaktion eingeleitet wird, und eine spontane Temperaturerhöhung bewirkt wird bis zum Erreichen einer Temperatur von etwa 70 bis etwa 80°C. Dann läßt man die Reaktionsmischung reagieren, bis keine weitere Erhöhung der Temperatur eintritt und diese Temperatur während eines vorgegebenen Zeitraumes unverändert bleibt, und dann wird das so erhaltene Material bei einer Temperatur von etwa 300 C getrocknet, wonach die getrocknete Masse zerkleinert wird zur Herstellung von Teilchen der gewünschten Größe. Schließlich werden die getrockneten Teilchen erhitzt oder gebrannt bis zu einer Temperatur von etwa 600 bis etwa 1000⁰C, vorzugsweise 700 C, um das Produkt aufzublähen bzw. zu expandieren und zu vitrifizieren (verglasen), wodurch etwa kugelförmige Teilchen mit Trichtern bzw. Vertiefungen auf ihren äußeren Oberflächen erhalten werden, welche die oben genannten Eigenschaften in bezug auf Leichtigkeit (geringes Gewicht),Festigkeit und Unlöslichkeit aufweisen.

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Die neuen Merkinaie, die für die vorliegende Erfindung charakteristisch sind, gehen insbesondere aus den vorstehenden und nachfolgenden Angaben hervor. Die Erfindung selbst wird sowohl in bezug auf ihre Organisation als auch in bezug auf ihre Durchführung zusammen mit weiteren Zielen, Merkmalen und Vorteilen derselben in den nachfolgend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, daß sie aber keinesfalls auf die hier beschriebenen spezifischen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein leichter Alkalimetallborsilicoaluminat-Zuschlagstoff aus diskreten, porösen und geblähten bzw. expandierten Teilchen mit etwa kugelförmiger Gestalt, der ein spezifisches Gewicht zwischen etwa βθ und etwa υΟΟ kg/m-⁵, eine Druckfestigkeit von etwa 40 bis etwa 250 kg/cm^ aufweist, in Wasser,, Wasserdampf, Säuren und Basen sehr unlöslich ist, eine Schmelztemperatur oberhalb etwa I5OO C und eine niedrige Alkalinität aufweist und der chemisch enthält oder besteht aus einer homogenen Mischung aus sauren, basischen und amphoteren Oxiden, die insbesondere etwa 20 bis etwa 92 Gew.% SiOp, etwa 1 bis etwa 60 Gew.% BpO,, etwa 5 bis etwa βθ Gew.% M_?0, worin M ein Alkalimetall darstellt, etwa 1 bis etwa 50 Gew.^ AIpO., und etwa 1 bis etwa 20 Gew.;£ geeigneter Zusätze enthält, um dem Zuschlagstoff entsprechend seiner Verwendung spezifische Eigenschaften zu verleihen. Die oben genannten Oxide sind in verschiedenen Mengenanteilen chemisch assoziiert unter Bildung eines Produktes in der Art eines Alkalimetallborsilicoaluminats in Mischung mit Silicoboraten, Silicoaluminaten und Boraluminaten.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten leichten Zuschlagstoffe, das

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dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine konzentrierte wäßrige Paste eines Alkaliiiietallhydroxids in Mischung mit geeigneten Mengen Al₀O^ in jeder beliebigen seiner mineralischen Formen, insbesondere Kaolin; SiOp in jeder beliebigen seiner mineralischen Formen, insbesondere Silicasand; Borsäure oder Boraten; flüchtigen Materialien; Harnstoff; und einem Schwermetalloxid, wie Eisen-, Zink-, Blei- oder Titanoxiden in jeder beliebigen ihrer mineralischen Formen herstellt, wodurch eine Reaktion eingeleitet wird und die Temperatur spontan ansteigt; die Masse reagieren läßt, bis keine weitere Temperaturerhöhung auftritt; die Masse bei einer Temperatur von etwa ,500 C trocknet; die getrocknete Masse zerkleinert zur Herstellung von Teilchen; diese Teilchen auf eine Temperatur von etwa 600 bis etwa 1000⁰C erhitzt, um das Produkt aufzublähen bzw. zu expandieren und zu vitrifizieren bzw. zu verglasen; und die geblähten bzw. expandierten Teilchen sich bis auf Raumtemperatur abkühlen läßt.

Der erfindungsgernäße leichte teilchenförmige poröse Zuschlagstoff bzw. Dämmstoff (nachfolgend stets als "Zuschlagstoff" bezeichnet) enthält oder besteht aus Teilchen einer kontrollierten Größe eines Materials, das im Prinzip enthält oder besteht aus einem geblähten bzw. expandierten Natriumborsilicoaluminat, das variable Mengenanteile an Silicoboraten, Silicoaluminaten und Boraluminaten von Natrium, Kalium, Magnesium, Eisen und Titan, je nach den für seine Herstellung verwendeten Ausgangsmaterialien, enthalten kann. Wenn das Produkt einmal gebrannt und gebläht bzw. expandiert ist, enthält oder besteht es aus einer Vielzahl von Teilchen mit etwa kugelförmiger Gestalt und variablen Durchmessern mit inneren Hohlräumen bzw. Vertiefungen verschiedener Größe und Gestalt. Das Material ist sehr leicht mit einem spezifischen Gewicht zwischen etwa βθ und etwa 600 kg/m , so daß es in Wasser schwimmt, und es ist auch in Wasser und in Wasserdampf praktisch

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unlöslich. Das Produkt weist hohe Schmelztemperaturen auf, die stets oberhalb etwa 1500⁰C liegen, und es hat einen pH-Wert von etwa 8 bis etwa 9, so daß dieses Produkt als Material mit einer geringen Alkalinität angesehen werden kann, das keinen nachteiligen Einfluß auf die für die Herstellung von Beton (Gießmörteln) und Mörteln üblicherweise verwendeten Bindemittel ausübt.

Der erfindungsgemäße poröse und leichte Zuschlagstoff weist auch eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und akustische Leitfähigkeit auf, so daß er alπ Wärmeisolierung, elektrische Isolierung und akustische Isolierung verwendet werden kann. Andererseits weisen die Teilchen des Zuschlagstoffes auf ihrer Oberfläche kleine Trichter bzw. Vertiefungen auf, die zusammen mit der niedrigen Alkalinität des Produktes eine ausreichende Haftung an den obigen Bindemitteln erlauben.

Das erf indungsgemäi3e teilchenförmige, leichte, poröse Zuschlagmaterial (Dämmaterial) ist auch sehr billig im Hinblick auf die Tatsache, daß der Hauptanteil der Ausgangsmaterialien zur Herstellung desselben Maturprodukte sind, die gemeinsam einen Zuschlagstoff bilden, der in kaltem und heißem Wasser, in Wasserdampf, in konzentrierten oder verdünnten Säuren oder in alkalischen Lösungen praktisch unlöslich ist. Der Zuschlagstoff ist nur unter Anwendung des Alkalischmelzverfahrens oder in Fluorwasserstoffsäure löslich, die natürlich in dem Verfahren zum Aushärten von Beton (Gießmörteln) und Mörteln, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Zuschlagstoffes hergestellt worden sind, nicht auftreten können.

Bezüglich seiner Zusammensetzung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen leichten porösen Zuschlagstoff um ein Produkt,

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das aus einer Kombination aus sauren, basischen und amphoteren Oxiden besteht, die, wenn sie in geeigneten Mengenverhältnissen verwendet werden, dem Endprodukt ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf sein geringes Gewicht, seine Unlöslichkeit und Festigkeit verleihen. Seine chemische Zusammensetzung kann im Prinzip definiert xverden als diejenige eines Natriumborsilicoaluminats mit variierenden Mengenanteilen an Silicoboraten, Silicoaluminaten und Boraluminaten hauptsächlich von Natrium, Kalium, Magnesium und Titan, je nach den Ausgangsmaterialien, die für seine Herstellung ausgewählt werden.

Der erfindungsgemäße teilchenförmige leichte poröse Zuschlagstoff enthält insbesondere Mengenanteile von etwa 20 bis etwa 9? ViCtMi.% Siliciumdioxid, etwa 1 bis etwa 60 Gew.% Borsäure, etwa 5 bis etwa 60 Gew.<fo eines Alkalimetalloxids, insbesondere Natriumoxid, etwa 1 bis etwa ^5 Gew.fo Aluminiumoxid und etwa 1 bis etwa 20 Gew.fo J , Optimale Eigenschaften des exrfindungsgemäßen Produktes werden erhalten, wenn eine Zusammensetzung verwendet wird, bei der die Mengenanteile der verschiedenen Oxide die folgenden sind: Etwa 55 Gew.# Siliciumdioxid, etwa 10 Gew.% Boroxid, etwa 15 Gew.$ Natriumoxid, etwa 15 Gew.% Aluminiumoxid und etwa 5 Gew.% der oben genannten Zusätze, um dem Produkt spezielle Eigenschaften zu verleihen.

Aus einer Überprüfung der obigen Zusammensetzungen geht eindeutig hervor, daß das erfindungsgemäße Produkt aus den verschiedensten Ausgangsmaterialien, die in der Natur leicht verfügbar sind, hergestellt werden kann. Daraus ist auch zu ersehen, daß das bevorzugte basische Oxid Natriumoxid ist, daß dieses Oxid aber auch gegen Kaliumoxid ausgetauscht werden kann, was natürlich zu einer entsprechenden Erhöhung der Kosten führt. Die Hauptquelle für Natriumoxid ist Natrium- +/ geeignete Zusätze, um dem Produkt spezielle Eigenschaften entsprechend seiner Verwendung zu verleihen

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hydroxid oder Natriumcarbonat zusammen mit dem zusätzlichen Natriumgehalt, der von den Mineralien geliefert wird, welche die Quelle für die sauren Oxide und die amphoteren Oxide darstellen, die nachfolgend näher beschrieben werden.

Die bevorzugten sauren Oxide sind Siliciumdioxid und Boroxid, die durch Verwendung von Ausgangsmaterialien, bei denen es sich um Mineralprodukte handelt, wie z.B. im Falle von Siliciumoxid: Sand, Tripelerde, Kaolin, Erde, Bentonit, Fullererde, Bauxit, Feldspat, Staurolith, Kieselgur, Chalzedon und dgl., geliefert werden können. Im Falle des Boroxids können Substanzen, wie Aluminiumborat, Natriumtetraborat und Borsäure, verwendet werden.

Das bevorzugte amphotere Oxid, das in der obigen Zusammensetzung verwendet werden kann, ist Aluminiumoxid, das durch Ausgangsmaterialien, wie Kaolin, Gibbsit, Diaspor. Bauxit, Staurolith, Andaiusit, Orthoclas, Alumit und dgl. sowie durch Substanzen, wie Natriumaluminat oder Aluminiumborat, geliefert werden kann.

Wie aus den obigen Angaben ersichtlich, ist die Tatsache, daß beliebige der oben genannten Ausgangsmaterialien als Quellen für die sauren, basischen und amphoteren Oxide verwendet werden können, die in dem erfindungsgemäßen chemischen System erforderlich sind, als einer der Hauptvorteile des erfindungsgemäßen teilchenförmigen leichten porösen Zuschlagstoffes anzusehen. Man muß natürlich die quantitative Analyse der Ausgangsmaterialien, die gewählt werden können, kennen, um in der Lage zu sein, ihren geeigneten Prozentsatz zu errechnen und dann die Zusammensetzung durch Zugabe des Oxids oder der Oxide, die fehlen, einzustellen, um die Mengenanteile, die in den obigen Oxid-

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G rundzus aminen;; rUumgen angegeben sind, zu eraidon.

Die oben genannten Materialien, die in den Geeigneten Mengenanteilen verwendet werden, so daß die Grundzusammensetzung des Produktes an die oben angegebenen Bereiche für die Mengenanteile der Oxide fällt, ermöglichen die Herateilung von leichten und porösen Zuschlagstoffen, die auch dann nicht die Eigenschaften verlieren, die als sehr bedeutsam angesehen werden, wie z.B. ihi'e Unlöslichkeit, hohe Festigkeit und ihr geringes Gewicht, wenn sie diese Eigenschaften nicht in einem optimalen Grade aufweisen, weil letzterer nur durch die diesbezüglich oben angegebene spezifische Zusammensetzung repräsentiert wird.

Was die verschiedenen Zusätze anbetrifft, die der vorstehend angegebenen Grundzusammensetzung zugegeben werden können, sei bemerkt, daß diese Zusätze sehr variabler Natur sein können und daß sie innerhalb der in den oben beschriebenen Zusammensetzungen angegebenen Mengenanteile zugegeben werden können, entweder durch Verwendung einer einzigen Substanz, die aus solchen ausgewählt wird, wie sie nachfolgend näher beschrieben werden, oder durch Auswahl von mehreren dieser Substanzen.

Als Zusätze, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können, sind die bevorzugten Zusätze für die Erhöhung der Blähung bzw. Expansion des Produktes bis zu einem maximalen Grade Calciumphosphat, Schlämmkreide, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumoxalät und Kaliumoxalat. Andere Zusätze, welche die Expansion des Produktes bis zu einem mittleren Grade erhöhen, und die ebenfalls zur Herstellung von Materialien mit einer geringen Dichte innerhalb des oben angegebenen mittleren Bereiches verwendet werden können, sind z.B. Eisenoxid, Zinkoxid, Bleioxid und

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schweres Maines iumoxid. Andererseits kommen auch Ofenschlacken und Erde als Zusätze in Betracht, ivelche die Expansion erhöhen, jedoch nur bis zu einem minimalen Grade, so daß sie verwendet v.'erden, wenn das geringe Gewicht nicht der dominierende Paktor ist, sofern ihre Verwendung immer poröse Zuschlagstoffe liefert, die innerhalb des oberen Dichtebereiches, d.h. in der Mähe von etwa 600 kg/m liegen.

Andere Zusätze, die erfindungsgemäß verwendet werden können zur Verbesserung der geometrischen Gestalt der Teilchen sowie der Gleichmäßigkeit der darin erzeugten Poren bis zu einem maximalen Grade sind z.B. bestimmte flüchtige Lösungsmittel, wie Aceton und Methyläthylketon, und vorzugsweise Harnstoff und Ruß. Zur Verbesserung der geometrischen Gestalt und der Porenverteilung bis zu e inera mittleren Grade können auch andere Typen von Zusätzen, wie z.B. Eisenoxid, Ofenschlacken und Erde,verwendet werden.

Zusätze, welche die Festigkeit des Zuschlagstoffes bis zu einem maximalen Grade erhöhen, sind vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Substanzen: Aluminiumhydroxid, Erde, Ofenschlacken, Aluminiumacetat, Kupferacetat, Amylacetat, Äthylacetat und Aluminiumoxid. Zusätze, welchen die Festigkeit der erfindungsgemäßen Zuschlagstoffe bis zu einem mittleren Grade erhöhen können, sind Eisen(ll)oxid, Zinkoxid, Bleioxid und Titandioxid.

Es wurde schließlich gefunden, daß die Zugabe eines Erdalkalimetalloxids, insbesondere von Magnesiumoxid, zu einer beträchtlichen Erhöhung der Härte der erfindungsgemäß erhaltenen Teilchen führt.

Die erfindungsgemäßen, teilchenförmigen, leichten, porösen Zuschlagstoffe werden hergestellt nach einem Verfahren, das

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dadurch gekennzeichnet ist, daß man zuerst eine konzentrierte wäßrige Lösung des ausgewählten Alkalirnetallhydroxids, insbesondere von Natriumhydroxid, in Mischung mit den geeigneten Mengenanteilen Kaolin als kombinierter Quelle für Siliciumoxid und Aluminiumoxid sowie anderen mineralischen Substanzen zur Vervollständigung der erfaderlichen Mengenanteile an Siliciumoxid in dem notwendigen Maße, einer Borsäurequelle und den Zusätzen, die zweckmäßig in die Mischung eingearbeitet werden können, wie z.B. einem Zusatz zur Erhöhung der Expansion des Produktes, wie z.B. Eisenoxid oder Kaliumnitrat, einem Zusatz zur Verbesserung der geometrischen Gestalt und der Porenverteilung, wie z.B. Harnstoff oder ein flüchtiges Lösungsmittel, und einem Zusatz zur Erhöhung der Festigkeit, wie z.B. Vulkanasche oder ein anderes geeignetes Material, herstellt.

Die vorstehend angegebenen mineralischen Produkte und Substanzen, die der Alkalimetallhydroxidlösung zugesetzt werden, müssen so ausgewählt werden, daß ihre Mengen geeignet sind, um die Mengenanteile an Oxiden zu ergeben, die in dem Endprodukt erwünscht sind.

Sobald die festen Komponenten dem Wasser zur Bildung einer wäßrigen Paste zugegeben worden sind, ist der Beginn einer chemischen Reaktion zu beobachten, wobei die Temperatur spontan bis auf etwa 70 bis 80°C ansteigt. Wenn diese Temperatur einmal erreicht ist und kein weiterer Temperaturanstieg während einer vorgegebenen Zeitspanne auftritt, wird dieser erste Teil der chemischen Reaktion als beendet angesehen.

Das dabei erhaltene Produkt wird dann bei einer Temperatur von etwa 300 C getrocknet und dann wird das getrocknete Material durch Mahlen oder Zerstoßen zu Teilchen zerkleinert.

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Das getrocknete und gemahlene Produkt wird dann durch einen Ofen transportiert, in dem es gebrannt wird, bis eine Temperatur von etv:a -./JO bin etwa 100O⁰C, vorzugsweise 700⁰C, erreicht ist, urn es zu expandieren und seine Oberfläche schwach ζ'Λ vitrifizieren (zu verglasen).

In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist festzustellen, daß das Produkt nicht stark expandiert (gebläht) wird, bevor die maximale Temperatur des Systems erreicht ist, weshalb angenommen v.'ird, daß in der ersten Phase der Reaktion einige Silicate, Borate und Aluminate der in dem System enth "J i;onon Metalle- gebildet '.--orden, wobei anschließend die 3ilduiig von komplexeren Systemen bei dieser erhöhten Temperatur vervollständigt wird, wie z.B. von Borsilicoaluminaten, SiIicoboraten, Boraluminaten und Silicoalumina- zen der vorhandenen Metalle und genau su diesem Zeitpunkt tritt eine maximale Expansion (Blähung) auf.

Das obige Verfahren führt natürlich zu einem sehr einheitlichen Produkt, da der maximale Grad der Expansion (Blähung) und der Porenvertejlung in den Teilchen praktisch sofort am Ende des Verfahrens auftritt, so daß keine Möglichkeit besteht, daß die Teilchen während ihrer Behandlung bzw. Bearbeitung ^u^ammenfallen. Das erfindungsgernäße Verfahren stellt daher eine bemerkenswerte technische Verbesserung gegenüber allen bekannten Verfahren zur Herstellung von künstliehen porösen leichten Zuschlagstoffen gemäß dem Stand der Technik dar.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

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[O Gev.-Teile Natriumhydroxid v.'urdcn in einem Cehülter in 60 Gew.-Teilen Wasser gelöst, bis eine vollständige Lösung erhalten wordt:n war, unter Bildung einer konzentrierten wäßrigen Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von etwa 57 Gew.-/». Zu der so horgostol]Lon Lauge wurden ?UÜ Gew.-Teile Uorax, 2 Gew.-Teile Kaliumnitrat und 2 Gew.-Teile Aceton zugegeben und die Mischung wurde mittels eines geeigneten Rührers ständig gerührt, bis eine homogene und viskose Masse gebildet worden war. Die Temperatur stieg von selbst an und blieb dann bei einer Temperatur von etv/a 75 C konstant, wobei zu diesem Zeitpunkt die Reaktion als beendet angesehen wurde. Die viskose Masse wurde dann in Pfannen gegossen, die in einen Ofen bei einer Temperatur von 300 C eingeführt wurden, um das gesamte freie Wasser, das in dem System verblieben war, zu entfernen und ein festes und trockenes Material herzustellen. Das feste und trockene Material wurde dann zerkleinert, zur Trennung der verschiedenen Teilchengrößen voneinander gesiebt und die nicht-expandierten Teilchen wurden dann bei einer Temperatur von 700 C in einen Ofen eingeführt, bis eine maximale Expansion der Teilchen erzielt worden war.

Die Teilchen wurden langsam auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, wobei man einen porösen Zuschlagstoff mit etwa kugelförmigen Teilchen erhielt, die eine große Anzahl von Trichtern bzw. Vertiefungen auf ihrer Ober Fläche und eine Dichte von 65 kg/m , eine Druckfestigkeit von etwa £0 kg/cm , eine Schmelztemperatur von 1650 C und einen pH-V.'ert von 8,5 aufwiesen.

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Die auf diese Weise hergestellten Teilchen wurden in eine Masse Portlandzement eingearbeitet zur Herstellung eines Betons mit einem Mengenverhältnis von Zuschlagstoff zu Zement von 1:6 und der Leton wurde 24 Stunden lang mit WasserdampF gehärtet. LIn Querschnitt der Proben des auf diese Weise gehärteten Detons zeigte, daß die Teilchen des Zuschlagstoffes durch das l'asserdamp-fhürtungsverfahren nicht verändert wurden, was bedeutet, daß die Teilchen in Wasser und Wasserdampf vollständig unlöslich waren.

Ceispiel 2

In einem mit Rührschaufeln ausgestatteten Behälter wurden 43 Gew.-Teile Natriumhydroxid in 40 Gew.-Teilen Wasser unter ständigem Rühren bis zur Erzielung einer vollständigen Auflösung gelöst, wobei man eine konzentrierte Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von etwa 52 Gew.-% erhielt. Zu der so hergestellten Natronla-'ge wurden 352 Gew.-Teile Silicasand, 62 Gew.-Teile technisches Natriumaluminat, 13 Gew.-Teile Borsäure, 6 Gow.-Teile Kaliumnitrat, 2,5 Gew.-Teile hydratisiertes Magnesiumoxid und 5 Gew.-Teile Lisen(lll)oxid unter ständigem Kühren bis zur Laidung einer homogenen Paste zugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmasse stieg von selbst an bis eine Temperatur von 74,5 C erreicht war. Das Rühren wurde fortgesetzt, bis diese Temperatur für einen Zeitraum von mehreren Minuten unverändert blieb. Dann v/urde die Paste in flache Formen gegossen und letztere wurden in einen Ofen mit einer Temperatur von 300 C eingeführt, um das gesamte restliche freie Wasser daraus zu entfernen, wobei man ein steinartiges trockenes Material erhielt. Das steinartige

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trockene hciterial wurde dann in einer Leli-iiühle zerkleinert und gesiebt zur Trennung der verschiedenen Teilchengrößen, die für die weitere behandlung getrennt ausgewählt wurden.

Jede Gruppe von Teilchen wurde in einen Rotationsofen eingeführt, um ihre Temperatur bis auf 730 C zu erhöhen, wobei zuerst eine schwache Lxpansion zu beobachten war, die in eine heftige Lxpansion mit einer Vitrifikation (Verglasung) überging, wenn diese Temperatur in der Nähe des tiaximalwertes lag, wobei man hochporöse und oberflächlich verglaste Teilchen mit einer etwa kugelförmigen und einheitlichen Gestalt erhielt, die eine Vielzahl von Vertiefungen auf ihrer gesamten Oberfläche aufwiesen.

Die expandierten Teilchen wurden auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, wobei man einen leichten und porösen Zuschlagstoff mit praktisch kugelförmigen Teilchen einer einheitlichen Größe erhielt, die eine große Vielzahl von Vertiefungen in ihrer Oberfläche aufwiesen, der eine Dichte von 278 kg/m , eine Druckfestigkeit von

2 ο ,

110 kg/cm"_f eine Schmelztemperatur von 161'U C und einen pH-\.'ert von ",? aufwies.

Die Teilchen des so hergestellten porösen Zuschlagstoffes wurden so ausgewählt, daß man eine Gruppe von Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 1 cm erhielt, und diese Teilchen wurden in eine I'ort3andzementmasse in einem Mengenverhältnis von 1:6 eingearbeitet zur Herstellung eines Detons, der 36 Stunden lang in zylindrischen formen mit einem Durchmesser von ?0 cm mit Wasserdampf gehärtet wurde.

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L>io Proben dos gehärteten uetcns wurden zerschnitten, um ihre Innenstruktur freizulegen, v/o bei beobachtet wurde, daß die Teilchen Ics porösen Zuschlagstoffes bei dem Wasserdampfhärtungsverfahr^rjn ai.solut unverändert blieben«,

Dei spiel 3

153 üc'.'.-Tc-ile Kaolin, 05 Gew„-Teile Diatomeenerde, 65 Gew.-Teile iialiunlr/droxic!, 13 Gow.-Teile Corax, 2 Gew„-Teile Natriumnitrat und 3 Gev.'.-Teile i'lothylathylketor, wurden irr- trockenen Zustand miteinander gc-r.ischt. Die Mischung viurde in einen Bandmischer eingeführt und es wurde '..asser in einer zur Herstellung einer sehr dicken Aufschlämmung ausreichenden iienge zugegeben, wobei die Masse so lang·? ί-c-v-'f nt ',durchgerührt; v/urde, bis ihre Temperatur von selbst auf '/(:,?. C anstieg. Las durchrühren v/urde beendet, wenn die Temperatur während eines Zeitraumes von 10 Minuten bei dem oben genannten Wert konstant bliebe

Dann wurde die dicke und teilweise umgesetzte Aufschlämmung in rechteckige flache Formen gegossen und die gefüllten Formen wurden bei einor Temperatur von 305 C in einen Ofen eingeführt, bis das KateriaJ vollständig erstarrt war und das freie Wasser entfernt worden war. Dar, getrocknete Material wurde in einer Mühle zerkleinert und die dabei erhaltenen Teilchen wurden in einen rotierenden Gefüßofen eingeführt, um ihre Temperatur auf 840 C zu erhöhen. Die Teilchen v/urden über eine Strecke von etv/a 3m durch den Oi on bewegt, bevor sie den Brenner erreichten, wodurch eine allmähliche Erhöhung ihrer Temperatur bis auf den oben genannten Wert erzielt wurde, und es konnte gezeigt werden, daß in der

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ersten LrhitzungsstuΓο die leuchen nur sehr wenig expandiert wurden, während in der Zone in der Nähe des Brenners, d.h. als ihre Temperatur in der Größenordnung von etwa /00 C lag, die Teilchen eine starke LxpGnsion erfuhren und eine fast kugelförmige Gestalt annahmen, wobei alle oberflächlichen Blasen zerbarsten unter Cildung einer großen Vielzahl von Vertiefungen auf den (.Hier f Kichon jedes Teilchens.

Die expandierten Teilchen wurden aus dem Ofen herausgenommen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, wobei man einen leichten und porösen Zuschlagstoff mit etwa kugelförmigen Teilchen mit Vertiefungen auf ihrer Oberfläche und einer Dichte von etwa 160 kg/cm, einer Druckfestigkeit von 100 kg/cm", einer Schmelztemperatur von 1/20 C und einem pH-Wert von 0,5 erhielt.

Die auf diese V/eise erhaltenen Teilchen des porösen Zuschlagstoffes wurden in eine Portlandzementmischung in variierenden Mengenverhältnissen eingearbeitet zur Herstellung von Cetonmischungen (GiePmörteln), die während Zeitspannen von IC bis 36 Stunden mit Wasserdampf gehärtet wurden. Eine Untersuchung der zerbrochenen Proben des gehärteten Uetons zeigte, daH die Teilchen ihre Gestalt und Struktur beibehalten hatten, woraus hervorgeht, daß diese Teilchen in Wasserdampf praktisch unlöslich waren.

Die oben erhaltenen Teilchen wurden Auflösungstests mit Säuren und Alkalien, insbesondere mit Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure und Natronlauge, unterworfen und es wurde gefunden, daß die Teilchen darin praktisch unlöslich waren.

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oil*

Beispiel 4

Das in Deispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal jedoch kein Uorax und kein Kaliumnitrat verwendet wurden, zur Herstellung eines porösen Zuschlagstoffes, der keine Gor- und Kaliumoxide enthielt. Die Teilchen des so horgestc1!ton porösen Zuschlagstoffes waren insofern mangelhaft, als sie nicht ähnlich wie in den obigen Beispielen expandiert wurden, auch wenn Teilchen eines porösen Zuschlagstoffes mit Eigenschaften, die für die Herstellung von leichten und festen L'etonteilen sehr gut geeignet waren, erhalten wurden*.

Der in diesem Ceispiel erhaltene porö'se Zuschlagstoff wies eine Dichte von 620 kg/cm auf, d.h. es handelte sich dabei um ein Produkt, das viel schwerer war als die Produkte, die in den Beispielen 1 bis 3 erhalten worden waren, seine Festigkeit v/ar jedoch auf etwa 250 kg/cm erhöht, so daß dieses Produkt geeignet war für Lauelemente einer höheren Festigkeit, wenn auch mit einem höheren spezifischen Gewicht.

Die Teilchen des porösen Zuschlagstoffes waren ebenfalls vollständig beständig gegen Wasser, so daß sie beim Aushärten mit Wasserdampf nicht verändert wurden, sie bestanden jedoch nicht die Löslichkeitstests mit Alkalien.

Aus den obigen Angaben kann geschlossen werden, daß die Anwesenheit von Tor in den erfindungsgemüßen porösen Zuschlagstoffen, auch wenn sie nicht unerläßlich ist, höchst zweckmäßig ist in bezug auf die Verbesserung der Dichte des porösen Zuschlagsotffes,

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ohne daß dadurch übermäßig stark die Strukturfestigkeit herabgesetzt wird, sowie in bezug auf die Verbesserung der Unlöslichkeit der Produkte in Alkalien.

Aus den obigen Angaben ist ferner zu ersehen, da!5 zum erstenmal ein leichter Zuschlagstoff hergestellt wurde, der chemisch im wesentlichen gebildet wird durch ein Alkali metal.Iborsi Jikoaluniina t, begleitet von komplexen Silikoboraten, Silikoaluminaten und [loraluininaten, und der physikalisch geformt wird durch diskrete, etwa kugelförmige Teilchen mit einer großen Anzahl von Vertiefungen auf ihren Oberflächen und mit einer Dichte von 60 bis 600 kg/m""', der in V'asser oder Wasserdampf sowie in Säuren und Alkalien sehr unlöslich ist, hohe Schmelztemperaturen, die oberhalb etwa 1500 C liegen, eine geringe Alkalinitct aufweist und aus einer homogenen Mischung aus sauren, basischen und amphcteren Oxiden mit geeigneten Zusätzen, um ihm die gewünschten spezifischen Eigenschaften zu verleihen, besteht. Die Festigkeit dieser Zuschlagstoffe hängt sehr stark von der Dichte ab und variiert zwischen etwa 40 und etwa 250 kg/cm" und sie können deshalb in ιauelementen als Ersatz für die traditionellen schweren Zuschlagstoffe verwendet werden, ohne daß dadurch ihre mechanische Festigkeit abnimmt.

Da die erfindungsgemüiSen porösen und leichten Zuschlagstoffe aus billigen Materialien hergestellt werden können, die im allgemeinen leicht zugängliche Erze darstellen, sind ih~e Kosten ebenfalls sehr gering und daher, bezogen auf das Gewicht, konkurrenzfähig mit den Preisen der traditionellen schweren Zuschlagstoffe. Das Vorfahren zur Herstellung derselben ist ebenfalls sehr ein-

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fächer i.'atur, da es lccligJich darin besteht, daß man eine Mischung der gewünschten Oxide herste]It, die durch solche Erze geliefert v/erc'on, entweder in Gegenwart oder in Abwesenheit von Wasser, wobei im .letzteren Falle das Wasser später zugegeben werden kann, und die Mischung rührt, bis sie teilweise reagiert. Die Mischung wird dann getrocknet, zerkleinert, gebrannt und gehärtet, wobei man einen hoch-wirksamen porösen Zuschlagstoff erhält, der in dem Stand der Technik kein Vorbild hat.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend an Hand von bestimmten spezifischen Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert v/erden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

669 JDr.T

Jose Walls-Muycelo
XoIa No,, 309-4
Mexico l8, Ό.Έ. Mexico

Patentansprüche

1,·. Leichter Zuschlagstoff mit einem Alkalimetallborsilicoaluminat, der aus diskreten, porösen und geblähten bzw. expandierten Teilchen mit einer etwa kugelförmigen Gestalt besteht, ein spezifisches Gewicht zwischen etwa 60 und etwa 600 kg/ nr und eine Schmelztemperatur von mehr als etwa 150O⁰C aufweist, dadurch gekennzeichnet daß er enthält oder besteht aus einer homogenen Mischung aus sauren, basischen und amphoteren Oxiden mit etwa bis etwa 92 Gew.% SiOp, etwa 1 bis etwa 60 Gew.% BpO.,, etwa 5 bis etwa 60 Gew.% MpO, worin M ein Alkalimetall darstellt, etwa 1 bis etwa ^5 Gew.% AIpO^ und etwa 1 bis etwa 20 Gew.% geeigneten Zusätzen für die Erzielung spezieller Eigenschaften entsprechend der vorgesehenen Verwendung, so daß der Zuschlagstoff eine Druckfestigkeit von etwa ¹IO bis etwa 250 kg/cm^r~ aufweist, in Wasser, Wasserdampf, Säuren und Alkalien praktisch unlöslich ist und eine Alkalinität aufweist, die einem pH-Wert von etwa 8 bis etwa 9 entspricht.

2. Zuschlagstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus sauren, basischen und amphoteren Oxiden chemisch assoziiert ist unter Bildung einer homogenen Mischung aus einem Alkalimetall-borsilicoaluminat sowie Silicoboraten, Silicoaluminaten und Boraluminaten der verschiedenen Metalle, die von den Ausgangsmaterialien geliefert werden.

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-ζ

j. Zuschlagstoff nach Anspruch '?., dadurch gekennzeichnet, dal.i das Alkalimetall ausgewählt wird aus Natrium und Kalium.

4. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das SiOp unter Verwendung eines Materials, das ausgewählt wird aus Siliciumdioxid, Tripelerde, Kaolin, Erde, Bentonit, Fullererde, Bauxit, Feldspat, Staurolith, Kieselgur, Chalzedon und Quarzsanden, in die Mischung eingearbeitet wird.

5. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das B_p0, durch Verwendung eines Materials, das ausgewählt wird aus Aluminiumboraten, Borax und Borsäure, der Mischung zugeführt wird.

6. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das AIpO-, mittels eines Materials, das ausgewählt wird aus der Gruppe Kaolin, Gibbsit, Diaspor, Bauxit, StaurolithjAndalusit, Orthoclas., AlumLt, Natriumaluminat und Aluminiumborat, der Mischung zugeführt wird.

7· Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze aus einem oder mehreren der folgenden Produkte ausgewählt werden: Zusätze zur Erhöhung der Blähung (Expansion), ausgewählt aus Calciumphosphat, Schlämmkreide, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumoxalat, Kaliumoxalat, Eisenoxid, Zinkoxid, Bleioxid, Magnesiumoxid, Ofenschlacken und Erde; Zusätze zur Verbesserung der geometrischen Form der Teilchen und der Gleichmäßigkeit der Poren, ausgewählt aus Ruß, Harnstoff und flüchtigen organischen Lösungsmitteln, insbesondere Aceton und Methylethylketon; Ziu>;iL:',e ■'.in¹ Erhöhung der mechanischen Festigkeit, ausgewählt aus Aluminiumhydroxid, Erde, Ofenschlacken, Alurniniumacetat, Kupferacetat, Amylacetat, Äthylacetat,

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Aluminiumoxid, Eisen(11)oxid, Zinkoxid, Bleioxid und Titandioxid; und Zusätze zur Erhöhung der Härte, ausgewählt aus Erdalkalirnetalloxiden, insbesondere Magnesiumoxid.

8. Verfahren zur Herstellung von leichten, porösen, teilchenförmigen Zuschlagstoffen, insbesondere solchen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Paste aus einem Alkalimetallhydroxid oder -carbonat in Mischung mit geeigneten Mengen Aluminiumoxid in irgendeiner seiner mineralischen Formen, vorzugsweise in Form von Kaolin, Siliciumoxid, in irgendeiner seiner mineralischen Formen, vorzugsweise in Form von Tripelerde, Boroxid, insbesondere in Form von Aluminiumborat, Borsäure oder anderen Boraten, ein flüchtiges Material, vorzugsweise Harnstoff oder ein Lösungsmittel, insbesondere Aceton oder Methyläthylketon, und ein Schwermetalloxid, ausgewählt aus den Eisen-, Zink-, Blei- und Titanoxiden, in irgendeiner ihrer mineralischen Formen herstellt, die wäßrige Paste rührt und die Temperatur von selbst ansteigen läßt, bis eine Temperatur von 70 bis 80 C erreicht ist; das Rühren unterbricht, wenn diese Temperatur für einen kurzen Zeitraum unverändert bleibt; die Reaktionsmasse bei einer Temperatur von etwa 300 C trocknet; das getrocknete Material zerkleinert zur Herstellung von Teilchen der gewünschten Größe; die Teilchen bis zu einer Temperatur von etwa 600 bis etwa 1000 C, vorzugsweise von 700⁰C, brennt; und die gebrannten und geblähten (expandierten) Teilchen bis auf Raumtemperatur abkühlen läßt, wobei man einen Zuschlagstoff mit einem spezifischen Gewicht von etwa 60 bis etwa 600 kg/m , einer Druckfestigkeit von etwa 40 bis etwa 250 kg/cm erhält, der in V/asser, Wasserdampf, Säuren oder Basen praktisch unlöslich ist und einen pH-Wert von 8 bis 9 aufweist.

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Verfahren nach Anspruch H, dadurch Kckerinzelchnetj, üaü man als Ausgangsrnischung eine wäßrige Paste aus Natriumhydroxid, Kaolin, Tripelerde, Borax, Harnstoff, Kaliumnitrat und Aceton verwendet.

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