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Verfahren zur Herstellung von mit Magnesiumchlorid-und mit Magnesiumsulfatlösungen reaktionsfähiger, raumbeständiger kaustischer Magnesia, insbesondere aus kristallinischen Magnesiten.
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sichergestellt ist, welche insbesondere für die Herstellung von Sorelzement geeignet ist. Im Dienste dieser
Aufgabe wurde bisher das Bestreben hauptsächlich darauf gerichtet, die Durchführung des Brennprozesses bei möglichster Annäherung der Temperatur an die tiefste zur Kaustizierung des betreffenden Ausgangs- materials erforderliche Temperatur zu ermöglichen.
Diese Absicht verwirklicht das Verfahren des osterr.
Patentes Nr. 68171 in der Weise, dass die Temperatur des Brenngutes während der Entsäuerung wenig oberhalb der theoretischen Bildungstemperatur des Magnesiumoxydes gehalten, dabei aber die Zersetzungsgeschwindigkeit des Magnesiumkarbonates gesteigert wird, u. zw. insbesondere durch Erhöhung des Wasserdampfgehaltes der Gasphase, aber auch durch besonders feine Mahlung der Magnesite.
Für die Arbeit im Drehofen (bzw. in allen Ofensystemen, bei welchen zerkleinertes Brenngut mit oder gegen die Ofengase geführt wird), wurde später erkannt, dass hier als bestimmender Faktor nicht die Temperatur, die das gesamte Brenngut annimmt, also dessen Mischtemperatur, sondern die Gastemperatur in Betracht kommt, so dass also die Temperatur der Brenngase die Dissoziationstemperatur des Magnesiumkarbonats nicht wesentlich übersteigen darf, wenn eine Schädigung der Aktivität des Brenngutes wirksam hintangehalten sein soll (österr. Pat. Nr. 88025).
Die damit aufgeworfene Aufgabe, Magnesit mit Brenngasen von verhältnismässig tiefer Temperatur zu brennen, fand im Sinne jenes Patentes die Lösung, dass die Zeitdauer, während welcher die Heizgase bei der Kaustizierungstemperatur auf das Brenngut einwirken,. verlängert wurde, sei es durch Anwendung sehr langer Drehöfen, sei es durch Verminderung der Umlaufzahl des Ofens und andere ähnlich wirkende Mittel zur Beeinflussung des Brennprozesses im gewünschten Sinn, welche auch miteinander kombiniert und vorzugsweise gemeinsam mit Massnahmen zur Beförderung der Dissoziation im Sinne des Verfahrens nach Pat. Nr. 68171 zur Anwendung kommen sollen.
Der leitende Gedanke dieser Verfahren war der, dass in der zum Austreiben der Kohlensäure erfor- derlichen Zeit die Verdichtung der bereits gebrannten Teile nicht zu weit fortgeschritten sein dürfte, indem bisher angenommen wurde, dass zwischen der Verdichtung der kaustischen Magnesia und ihrer Aktivität ein ursächlicher Zusammenhang bestehe. Weitere Untersuchungen haben nun die Unvollständigkeit dieser Annahme ergeben. Es wurde nämlich gefunden, dass basische Karbonate, die beim Entsäuern des neutralen Karbonates als Zwischenstufe vor, der Magnesiumoxydbildung entstehen, mit Chlormagnesium oder Magnesiumsulfat rasch reagieren, wogegen auch dem minder verdichteten Magnesium- oxyd diese Eignung fehlt.
Bei gleichmässigem Durchbrennen des Magnesites kann der Kohlensäuregehalt der kaustischen Magnesia bis : 25% steigen, ohne dass die Dreitagfestigkeit in Mischungen von 1 Vol. Magnesia mit 2 Vol. Sägespänen gegenüber der normalen Magnesia mit einem Gehalt von 5-6% Kohlensäure eine Einbusse erlitte. Bei der Nacherhärtung bleiben diese kohlensäurehaltigen Produkte hingegen im Vergleich mit der normalen Ware zurück.
Nach dem Stand des jetzigen Wissens ist also die Anfangserhärtung durch, die Anwesenheit einer hinreichenden Menge höher. basischer Karbonate bedingt, wo-
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gegen die Nacherhärtung, insbesondere der Festigkeitszuwachs vom dritten bis zum siebenten Tag, von dem Verdichtungsgrad der Magnesia, bzw. der sehr kohlensäurearmen basischen Karbonate nach dem Brennen abhängig ist. Zur Erfüllung des Erfordernisses der Raumbeständigkeit muss ferner noch ein anderer Umstand hinzukommen.
Die eingehende Erforschung der Eigenschaften kaustischer Magnesia und ihre planmässige Untersuchung vom Gesichtspunkt der Raumbeständigkeit aus hat das überraschende Ergebnis gezeitigt, dass raumbeständige Magnesia dann vorliegt, wenn neben aktiven basischen Karbonaten stärker gebrannte, also träger reagierende Anteile in entsprechender Menge vorhanden sind.
Bei der Erhärtung der kaustischen Magnesia treten nämlich zwei das Volumen bestimmende Reaktionen auf. Die durch die Einwirkung der Salzlösung auf die aktiven Bestandteile der kaustischen Magnesia unter Raumvergrösserung entstehenden Gele erhärten beim Lagern des Mörtels in Zimmerluft unter starker Raumverminderung. Nun ist die Bildung dieser Gele aber mit der Abbindung noch nicht beendet, sondern sie setzt sich bei normalem Mörtel noch viele Tage lang fort, so dass die durch Neubildung von Gelen aus den später in Reaktion tretenden Bestandteilen hervorgerufene Raumvergrösserung dem durch das Erhärten der Gele hervorgerufenen Schwinden entgegenwirkt.
In der Zeichnung ist der Verlauf der Raumänderungen von Steinholzmörteln dargestellt, der durch Messung von aus Mörteln verschiedener Zusammensetzung angemachten Bauschingerstäben bestimmt wurde. Auf der Abszisse ist die Zeit, auf der Ordinate die gemessene Stablänge eingetragen. Die verwendeten Mörtel bestanden aus 150 Gewichtsteilen kaustischer Magnesia, 50 Gewichtsteilen Sägespäne und soviel Magnesiumchloridlösung von 200 Bé, dass der Mörtel plastisch wurde. Alle Mörtel lagerten in Luft von 60% Relativfeuchte. Mörtel 1 wurde aus einer innerhalb von 1 Stunden abbindenden kaustischen Magnesia hergestellt.
Er schwindet sehr stark, weil die Nachreaktion zu schwach ist : es fehlen ihm genügende Mengen der träger reagierenden, also später in Reaktion tretenden Komponenten. Bei Mörtel 11, der mit starker Dehnung erhärtet, ist dieAnfangsreaktion im Verhältnis zur Nachreaktion zu schwach. Er bindet in 11 Stunden ab und enthält zu wenig hochaktive und zu viel träge bindende Komponenten. Die normale Ware, bei der aktive und minder aktive Bestandteile im geeigneten Verhältnis vorhanden sind, ändert ihr Volumen beim Austrocknen in Luft von 60% Relativfeuchte innerhalb des Grenzgebietes plus 0-1 und minus 0-3 (in der Zeichnung schraffiert). Die Raumänderung des Steinholzes beim Erhärten im wesentlichen innerhalb dieser Grenzen zu halten, ist das Ziel der Erfindung.
Dieses Arbeitsziel ist aber bei der Verwendung niederer, der Dissoziationstemperatur angenäherter Brenntemperaturen (bzw. für Öfen vom Typus des Drehofens : Flammentemperatur) nicht mit der erforderlichen Sicherheit zu erreichen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun zwecks Erzielung einer hinreichend aktiven und dabei verlässlich raumbeständigen kaustischen Magnesia ein planmässig zusammengesetztes Gemisch von feingekörntem und grobgekörntem Magnesit unter Einhaltung einer Brenntemperatur (bzw. für Öfen vom Typus des Drehofens : einer Flammentemperatur) gebrannt, welche die Dissoziationstemperatur des Magnesiumkarbonats wesentlich übersteigt, wobei die Korngrösse, das Mengenverhältnis von Feinkorn zu Grobkorn, die Temperatur und die Zeitdauer der Einwirkung in der Kaustizierungszone derart miteinander abgestimmt werden, dass ein Gemisch aus dem Brennprozess hervorgeht, das neben hochbasischen Magnesiumkarbonaten (und hoehaktiver Magnesia) auch schärfer gebrannte bindungsträge Magnesia zu einem willkürlich vorbestimmten Anteil enthält.
Es wird also, unter Ausnutzung des Umstandes, dass die Zersetzungsgeschwindigkeit des Magnesiumkarbonates auch durch die Korngrösse beeinflusst werden kann, ein geeignetes Gemisch von Feinkorn und Grobkorn aufgebracht, um bei gleichartiger Behandlung des Gutes doch zweierlei zu erreichen : einerseits die Hemmung der Zersetzung bei der Stufe hochbasischer Karbonate, anderseits die Bildung eines gewissen Anteils von stärker gebrannter, bindungsträger Magnesia. Dabei ist notwendige Bedingung, dass die Brenntemperatur (bzw. in Drehöfen oder dgl. die Temperatur der Brenngase) höher gewählt wird, als dies den Bedingungen der Verfahren nach Pat. Nr. 68171 und 88025 gemäss ist.
Um eine zu weitgehende Verdichtung der basischen Karbonate und hochaktiven Magnesiaanteile zu vermeiden, muss die Korngrösse und die Zeitdauer der Einwirkung in der Kaustizierungszone, d. h. also vor allem die Geschwindigkeit und die Menge des die Kaustizierungszone durchlaufenden Gutes-ferner aber auch die Länge der Kaustizierungszone, die Flammenlänge, der Ofenzug-dieser gesteigerten Brenn- (bzw.
Flammentemperatur) angepasst werden. Bei gegebener Korngrösse hingegen, wie sie z. B. bei Magnesitaufbereitung durch das Flotationsverfahren vorliegt, ist es die Brenn-bzw. Flammentemperatur, die dem vorhandenen Material angepasst werden muss. Alle Einflussfaktoren sind innerhalb bestimmter Grenzen variabel ; es bedarf der gewissenhaftesten Durchführung des Brandes und der schärfsten Kontrolle der Brennprodukte auf Glühverlust, Abbindezeit, Festigkeit und Raumbeständigkeit, um die günstigsten Verhältnisse für die Durchführung des erfundenen Verfahrens von Fall zu Fall zu ermitteln und einzuhalten.
Die Regelung der Korngrösse erfolgt auf empirischem Wege durch entsprechende Einstellung des Steinbrechers und sonstiger Zerkleinerungsvorrichtungen, worauf das zu zerteilende Gut Siebe von entsprechender Maschenweite passiert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Teil des Grobkornes in der Kaustizierungszone zu Feinkorn zerfällt. Ist feinkörniges Material vorhanden, so werden entsprechende Mengen grobkörniges zugemischt. Die Flammentemperatur kann 1000 etwas übersteigen.