Spôsob výroby minerálnych sklených vlákien

Číslo patentu: 280605

Dátum: 06.08.1997

Autori: Sorensen Lone Moller, Jensen Soren Lund

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob pozostáva z uzatvorenia lisovaných granúl z kusového minerálneho materiálu, ktorý obsahuje kontaminovaný zlievarenský piesok. Tavenina je vytvorená tak, že sa v peci roztaví vsádzka obsahujúca granuly a z taveniny sa vytvoria vlákna. Tavenina i granuly majú také zloženie, merané ako oxidy, že obsahujú oxid hlinitý v množstve neprevyšujúcom 4 % hmotnostné.

Text

Pozerať všetko

(19) Číslo prihlášky 1604-96 Dátum podania 02.06.1995 Číslo prioritnej prihlášky 94120119 Dátum priority 15.06.1994 Krajina priority GB Dátum zverejnenia 06.08.1997 ÚRAD I PRIEMYSELNEHO Dátum zverejnema udelenia V 0 VCSÍIIIKUZ SLOVENSKEJ REPUBLIKY(73) Majiteľ patentu ROCKWOOL INTERNATIONAL A/S, Hedehusene, DK(72) Pôvodca vynâlezu Sorensen Lone Moller, Birkerod, DK Jensen Soren Lund, Kobenhavn K, DK(54) Názov vynálezu Spôsob výroby minerálnych sklených vlákienSpôsob pozostáva z uzatvorenia lisovaných granúl z kusového minerálneho materiálu, ktorý obsahuje kontaminovaný zlievarenský piesok. Taveninaje vytvorená tak, že sa v peci roztaví vsádzka obsahujúca granuly a z taveniny sa vytvoria vlákna. Tavenina i granuly majú také zloženie, merené ako oxidy, že obsahujú oxid hlinitý v množstve neprevyšujúcom 4 hmotnostnć.Vynález sa týka spôsobu výroby minerálnych sklených vlákien (MMVF - Man Made Vitreous Fibres), ktoré sú biologicky rozpustné, majú prijateľnú rýchlosť biologicky užitočnej degradácie vo fyzíologíckom roztoku.Výroba minerálnej taveniny v peci je veľmi dobre známa, ako je elektrická pec alebo kupolová pec, a používanie tejto taveniny na rozmanité priemyselné ciele. Minerálna tavenina sa všeobecne vyrába zo zmesi minerálov,ktoré sú vybrané tak, aby tavenina, ktorá sa z nich získa,mala žiadanú teplotu topenia a ďalšie vlastnosti, potrebné na zamýšľané finálne použitie. Minerálne materiály sa obvykle čerstvo vyrábajú na priame použitie alebo sú to vyťažené látky, ako je rozdrtená homina alebo rozdrtená troska a piesok.V EP-A-508589 sa navrhuje vyrábať taveninu z veľkého množstva tuhých odpadových látok, ktoré sa používajú v takých pomeroch, aby zloženie taveniny bolo v žiadanom deñnovanom rozsahu. Väčšinou sa ako vhodné odpadové materiály na zamýšľané použitie považuje odpadový popol zo spodnej časti obyčajnej spaľovne, nebezpečný odpadový popol zo spodných častí spaľovní, prach z domových skládok a zrážacích nádrží, prach z oceliamí, kaly z elektrolytického pokovovania, kaly z elektrochemických strojových zariadení, odpadové zlievarenské piesky, kontaminovane zeminy, vysušené a kontaminované tuhé odpadové látky,prach z cementových tixačných konštrukcií, poletavý popolček zo spaľovania uhlia, zvyšky z anorganických pigmentov a vypotrebované žiaruvzdomé materiály. Pec môže byť koksovacia kupolová pec typu, ktorá sa používa v priemysle pri odlievaní sivej liatiny. Tavenina odchádza z pece za podmienok, ktoré dovoľujú oddeľovanie voľného kovu od roztoku oxidov, keď sa môže tavenina vlievať do foriem alebo sa odlieva.Pri tvorbe vláken MMV z taveniny má vplyv na vlastnosti vláken zloženie taveniny. Je známe, že sa rozpusmosť vláken MMV vo íyziologickom roztoku môže zvyšovať pri vhodne vybranom zložení taveniny. Všeobecne sa najlepšie výsledky získajú, ak je množstvo hliníka v tavenine, merané ako oxidy, nižšie ako 3 alebo 4 hmotnostné 181203. Podľa toho, čí je požadovaná biologická rozpustnosť minerálneho materiálu na tvorbu granúl, a akéhokoľvek ďalšieho prídavného materiálu, ktorý je zastúpený v spracovávanej vsádzke, sa látky vyberajú tak, aby bol dodržaný požadovaný nízky obsah hliníka a požiadavka, aby tavenina mala vhodné tavné vlastnosti. Daná vsádzka musí mať vhodnú teplotu tavenia a vhodne vlastnosti z hľadiska viskozity, aby tavenina mala vhodné vlastnosti, potrebné na tvorbu vláken.Minerálne vlákna sa všeobecne vyrábajú podľa spôsobu, ktorý obsahuje tvarované granuly z kusového minerálneho materiálu, roztavením minerálnej várky obsahujúcej uvedené granuly v peci sa utvori tavenina a z taveniny sa formujú vlákna. Zložky minerálnej vsádzky musia byť vybrané tak, aby sa získala tavenina, ktorá má vhodné tavné vlastnosti a vlastnosti vláknotvomé podľa zamýšľaného použitia. Pokiaľ sa požaduje, aby tavenina mala nízky obsah oxidu hlinitého, je treba to mať na pamäti pri výbere materiálu na minerálnu vsádzku. Materiály s nízkym obsahom oxidu hlinitého, ktoré prichádzajú do úvahy sú väčšinou drahé a väčšina z týchto materiálov má sklon dávať tavenínu s neobvyklými tavnými vlastnosťami, napríklad svysokou teplotou topenia. V praxi je preto nutne používať veľmi drahé zmesi materiálov na tvorbu biologicky rozpustných MMV vláken, a to znamená vážnu prekážku v dostupnosti takýchto vláken. Je teda žiaduce, aby bolo možné vybrať také minerály, ktoré by boli dostupnejšie a lacnejšie a ktoré by mohli byť použité na vláknotvomú taveninu,ktorá má nízky obsah A 120, Podstata vynálezuPodľa tohto vynálezu sa vyrábajú MMV vlákna podľa spôsobu, pri ktorom sa tvarujú granuly z kusového minerálneho materiálu, pričom tieto granuly sú zastúpené v minerálnej vsádzke, ktorej roztavením v peci sa utvori tavenina a z tejto taveniny sa formujú vlákna, pričom tavenina aj vlákna majú také zloženie, merané ako oxidy, aby obsah oxidu hlinitého bol nižší ako 4 hmotnostné, a granuly boli formované ako kusový minerálny materiál, ktorý obsahuje kontaminovaný zlievarenský piesok.Kontaminovaný zlievarenský piesok je zlievarenský piesok, ktorý môže byť použitý na výrobu zlievarenskej formy a ktorý je kontaminovaný významným podielom nečistôt, ktoré sú zastúpené v zlievarenskom piesku, po jeho použití ako zlievarenská forma. Kontaminovaný je zvyškami spojiva, ako je fenolformaldehydová žívica, furán,bentonit alebo iné zlíevarenské spojivá, a často tiež zvyškami kovu z operácie odlievania. Zastúpenie týchto rozmanitých zvyškov môže byť všeobecne žiadané tam, kde sa zlievarenský piesok nepoužíva na nejaký účel bez toho, aby bol najskôr vystavený termo/mechanickému regeneračnému postupu, ktorý obsahuje stupne drtenia, presievania,premývania a spzďovania, na odstránenie nečístôt a jemných častíc. Ale takéto regeneračné postupy bývajú veľmi drahé a teda ich použitie na regeneráciu piesku je neekonomické. Takýto spôsob je napríklad opisaný v Mineral Processing č. 8, august 1987, strany 456 až 462 Bauerom,kde sú významné stupne postupu opracovania magnetickou separáeiou vo tluidnom lôžku s prietokovou miešacou zarážkou.Podľa tohto vynálezu sa kontaminovaný zlievarenský piesok používa bez výraznćho predchádzajúceho regeneračného postupu. Pokial sa skutočne nejaký regeneračný stupeň realizuje, obvykle sa obmedzuje na presievanie piesku.Tento vynález rieši súčasne dva problémy, totiž potrebu nájsť spôsob ekonomického použitia kontaminovaného zlievarenského piesku a potrebu nájsť rninerál s efektívnymi nákladmi, aby sa mohol použiť na vláknotvomú taveninu pri výrobe vláken s nízkym obsahom oxidu hlinitého.Jedna z výhod tohto vynálezu spočíva v skutočnosti, že nie je nutné odstraňovanie jemných častíc z kontaminovaného piesku pred jeho použitím. Ako bolo objasnené, bolo to predtým vždy nutné, aby bol zlievarenský piesok vôbec použiteľný. Tento ekonomicky dôležitý faktor pri použití zlievarenského piesku uplatňuje práve tento vynález.V skutočnosti môže byť prítomnosť jemných častíc podľa tohto vynálezu výhodná. Jemné častice prejavujú pri konvenčne používaných taviacich postupoch vynikajúce tavnć vlastnosti vzhľadom na potrebu kratšieho času zdržania vo výrobnom zariadení pri teplote tavenia v porovnaní s väčšími časticatni zlievarenského piesku.Uvedený dôležitý rys znamená, že je možné použiť v vsádzke väčších nmožstiev látok s vysokou teplotou tavenia ako je kontaminovaný zlievarenský piesok, než ako by inakšie bolo možné. Prítomnosť jemných častíc zlievarenského piesku taktiež minimalizuje alebo eliminuje potrebuzačleňovania tavidiel a teda je možné sa vyhnúť ich použitiu pri voľbe chemických zmesí.Množstvo kontaminovaného zlievarenského piesku je výhodne aspoň 10 hmotnostných, obvykle aspoň 20 hmotnostných, vzhľadom na celkovú minerálnu vsádzku a často aspoň 30 °s hmotnostných. Obvykle to však nie je viacej ako 75 a všeobecne sa pohybuje v rozsahu od 20 do 40 hmotnostných alebo 45 hmotnostných, vzhľadom na celkovú minerálnu vsádzku.Tavenina má všeobecne obsah CaO v rozsahu 10 až 40 hmotnostných a obsah MgO v rozsahu 5 až 30 hmotnostných (často 7 až 20 hmotnostných). Všeobecne je celkové množstvo CaO a zásaditej látky l 0 až 48 a celkové množstvo MgO a FeO v rozsahu od 7 do 30 hmotnostných. Množstvo Si 02 je všeobecne v rozsahu od 35 do 75 hmotnostných. Výhodná je taká zmes, v ktorej je celkový obsah oxidu hlinitého nižší ako 3 hmotnostné a často nižší ako 1 hmotnostnć. Zmes môže obsahovať rozmanité zlúčeniny, ktoré sa pridávajú k oxidu hlinitému,CaO, MgO, zásaditej látke a FeO a SiOz v množstvách,ktoré sú uvedené. Tavenina tiež môže obsahovať iné prvky,ako je fosfor, bór a títán, všeobecne každý v množstve neprevyšujúcom 10 hmotnostných, merané ako oxid.K neuspokojivým výsledkom môže viesť použitie granúl, ktoré majú také individuálne zloženie, keď je veľmi vysoký obsah oxidu hlinitého a veľmi nízky obsah CaO a/alebo MgO, najmä preto, že takéto granuly majú skôr nízku teplotu topenia..le teda výhodné, ak majú granuly v podstate obsah A 120 do 4 hmotnostných, MgO 5 až 30 hmotnostných a CaO od 5 do 40 hmotnosmých, všetko vzhľadom na celkovú hmotnosť granúl.Žiadané chemické zloženie sa dá dosiahnuť miešaním kremičitého piesku s olivínovým pieskom a látkou, ktorá je zdrojom CaO, ked všeobecne je všetok piesok kontaminovaný zlievarenský piesok, pričom nejaký môže byť nekontaminovaný piesok. Často však sú granuly formovanć zo zmesi pieskov s inými anorganickými materiálmi, ktoré samy o sebe môžu byť priemyselný odpadový materiál. Medzi vhodné priemyselné odpadové materiály patria napríklad troska, sklo, vláknítý cement neobsahujúci azbest,drevný popol, prach z oceliareň a produkty z MMV vláken,napr. spojite viazané vláknité materiály. Tieto vláknite materiály môžu byť recyklované z daného spôsobu alebo to môžu byť odpadové materiály, prevažne z výroby.Vsádzka do pece by mala pozostávať len z granúl obsahujúcich kontaminovaný piesok alebo čo je viacej obvyklé, je to zmes z aspoň 30 hmotnostných, častejšie aspoň 50 hmotnostných a typicky do 80 hmotnosmých alebo viacej, takých granúl s iným kusovým materiálom. Tento iný materiál môže obsahovať granuly vyrobené z materiálov neobsahujúcich kontaminovaný zlievarenský piesok a/alebo iný minerálny materiál vhodný na začlenenie do taveniny. Týmto pridavným minerálnym materiálom môže byť priemyselný odpad, ako je uvedené alebo to môže byť pôvodný minerálny materiál, ktorý nebol dosiaľ použitý.Takýto minerálny materiál, ktorý sa dá použiť ako časť negranulovanej vsádzky alebo ako zložka granúl, môže zahrňovať také materiály, ako je dolomit, železná ruda, vápenec, rutil, magnezít, magnetit, brucit, nehasenć vápno, troska a iné materiály vhodné na tvorbu vláknotvomej taveniny. Zmes kontaminovaného zlievarenského piesku, iného priemyselného odpadu a iného minerálneho materiálu by mala byť taká, aby vlákna mali žiadané zloženie.Granuly sa dajú vyrobiť akýmkoľvek vhodným spôsobom. Všeobecne sa vyrábajú väzbou anorganického mate riálu použitím spojiva, často v spojení s použitím vyššieho tlaku (lisovanie). Spojivom môže byť hydraulické spojivo,ako je cement alebo to môže byť troska aktivovaná zásaditým činidlom, ako je uvedené v WO 92/O 4289. Spojivom môže byť alternatívne nehasené vápno, ktoré sa hydratuje zahrievaním za prítomnosti vody - dobre známy spôsob vápno/pieskovec. Altematívne je Spojivom organické spojivo, napríklad lignínové spojivo získané zmiešanim lignínsulfonátu vápenatého s kusovým materiálom za prítomnosti vody, po ktorom nasleduje najskôr vytvrdenie a potom sa čiastočne vytvrdená zmes vystaví lisovaniu, napríklad na valcovom líse.Použitie organíckého spojiva je výhodné a dá sa tak vyhnúť zavedeniu oxidu hlinitého alebo inej anorganíckej zložky a teda je možné zaviesť ďalšie obmedzenie, ktoré sa týka materiálov, ktoré sa použijú do vsádzky.Granuly majú obvyklé rozmery, napríklad minimálna veľkosť aspoň 5 mm, často aspoň 20 mm a obvykle aspoň 40 mm a maximálna veľkosť do 300 mm, ale obvykle nie väčšia ako 150 mm alebo 200 mm.Pec je vyhrievaná konvenčným spôsobom, napríklad je to elektrická pec alebo taviaca vanová pec, alebo viacej je obvyklé použitie spaľovanie alebo spaľovacieho materiálu V kupolovej peci. Teplota tavenia závisí od použitých minerálov a od spôsobu tvorby vláken, ale všeobecne leží v rozsahu 1200 až 1600 °C, často medzi 14000 a 1550 °C. Vlakna sa môžu tvoriť konvenčnými postupmi, ako je spôsob využívajúci spriadací stroj, výhodne naliatím do spriadacieho stroja vybaveného aspoň dvomi spriadacími praslicami, ako je napríklad opísané v W 092/06047. Vláknasa vyrobia naliatím taveniny do prvého rotory spriadacieho stroja, potom tavenina pokračuje postupne do ďalších po sebe nasledujúcich spriadacích rotorov, z ktorých sa postupne získavajú vytvárané vlákna.Produkty podľa tohto vynálezu sa dajú použiť pri akomkoľvek bežnom využití vláken MMV, ako tepelná izolácia, znižovanie hluku a jeho regulácia, protipožiarna ochrana, rastové média, výstuže a plnivá.Ďalej budú uvedené príklady ilustrujúce tento vynález,pričom vôbec neobmedzujú jeho obsah ani rozsah.l 00 Vo-ná granulová vsádzka (85 priemyselného odpadu) 15 cement 37 kremičitý zlievarenský piesok 19 olivínový zlievarenský piesok 29 konvertorová troskaPríklad 2 l 00 -ná granulová vsádzka (57 priemyselného odpadu) 13 cement 21 sklený odpad 26 kremičitý zlievarenský piesok l 0 olivínový zlievarenský piesok 21 dolomit 9 železná rudal 00 Vy-ná granulová vsádzka (63 priemyselného odpadu) 12 cement 18 dolomit 23 kremičitý zlievarenský piesok l 0 olivínový zlievarenský piesok 10 °/o sklený odpad37 kremičitý zlievarenský piesok 46 dolomit100 Vo-ná granulová vsádzka (60 priemyselného odpadu) 20 olivín 31 kremičitý zlievarenský piesok 31 vápence100 Vo-ná granulová vsádzka (54 priemyselného odpadu) 20 kremičitý zlievarenský piesok 46 dolomit 14 sklený odpad 20 trosková vlna atď.Chemické zloženie odpadových materiálov použitých v príkladoch je uvedené v tabuľke 1 a vlastnosti vsádzky a produktov pre každý z uvedených príkladov uvádza tabuľka 2.Chemické zloženidodpadové materiály pre rozpustné vláknaMinerálne sklené vlákna, pripravené postupom podľa tohto vynálezu, majú význam predovšetkým pre stavebníctvo a príbuzné priemyselné odvetvia.1. Spôsob výroby minerálnych sklených vlákien pozostávajúci z lisovania granúl z kusového minerálneho materiálu, z tvorby taveniny tým, že v peci sa tavl vsádzka obsahujúca granuly a z tvarovania vlákien z taveniny,vyznačujúci sa tým, že tavenina avlákna majú také zloženie, merané ako oxidy, že obsahujú A 120 v množstve neprevyšujúcom 4 hmotn. a granuly sú tvarované ako kusový materiál, ktorý obsahuje kontaminovaný zlievarenský piesok.2. Spôsobpodľanároku Lvyznačuj úci sa t ý m , že uvedené granuly sa tvoria z kusového materiálu,ktorý obsahuje kontaminovaný zlievarenský piesok v množstve aspoň 10 hmotnostných, vzhľadom na celkovú hmotnosť minerálnej vsádzky.3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že množstvo kontaminovaného zlievarenského piesku v granulách je 10 až 70 hmotnostných,vzhľadom na celkovú hmotnosť minerálnej vsádzky.4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že v podstate každá z granúl obsahuje MgO od 5 do 30 hmotnostných a že obsahuje CaO od 5 do 40 hmotnostných.5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že taveninaa vlákna obsahujú do 4 hmotn. M 203, 10 až 40 hmotn. CaO, 5 až 30 hmotn. MgO a 25 až 75 hmotn. SiO 2 a každý z ďalších oxidov v nmožstve nie viac ako 20 hmotn.6. Spôsob podľanárokuivyznačuj úci sa tý m , že obsah CaO a zásaditých látok je 10 až 48 hmotnostných a obsah MgO a FeO je 7 až 30 hmotnostných.7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznnčujúci sa tým, že sa granuly tvarujú dodatočne z iného priemyselného odpadu, vybraného z konvertorovej trosky, skla, cementu neobsahujúceho vláknitý azbest, drevného popola, prachu z oceliami a produktov z výroby sklených vláken, pričom celkové množstvo kontaminovaného zlievarenského piesku a iného priemyselného odpaduje aspoň 50 hmotnostných, vzhľadom na celkovú hmotnosť minerálnej vsádzky.8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov,vyznačujúci sa tým, že pecje kupolová pec.9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokomvyznačujúci sa tým, že taveninaje spracovaná naliatím do prvého spriadacieho rotora, z ktorého následne postupuje do ďalších spriadacich rotorov za vzniku vlákien.

MPK / Značky

MPK: C03C 1/02, C03B 1/02, C03C 1/00, C03C 13/06

Značky: minerálnych, sklených, výroby, vlákien, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-280605-sposob-vyroby-mineralnych-sklenych-vlakien.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby minerálnych sklených vlákien</a>

Podobne patenty