AT121249B

AT121249B - Verfahren zur Herstellung feuerfester Produkte aus natürlichen Magnesiumsilikaten.

Info

Publication number: AT121249B
Authority: AT
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1927-08-22
Filing date: 1927-08-22
Publication date: 1931-02-10

Description

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Die Erfindung bezieht sieh auf die Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen aus natürlichen Magnesiumsilikaten, insbesondere aus mineralischen Rohstoffen, welche ausser Magnesium und Silizium noch beträchtliche Mengen von Metallen, insbesondere Eisen enthalten. Als Ausgangsstoffe kommen insbesonders magnesiumorthosilikatreiche Naturprodukte, wie Olivin, Peridotit, Dunit u. dgl., in Betracht, welche fast stets mehr oder weniger grosse Mengen von Eisen, enthalten.

Nach den Feststellungen der Anmelderin ist die Hauptmenge des in derartigen Naturprodukten vorhandenen Eisens in Form von FeSiO dem Magnesiumorthosilikat isomorph beigemischt, während Bruchteile des Eisens in ebenfalls zweiwertiger Form, auch in anderer Form, z. B. als Chromit oder Spinell vorhanden sein können.

Aus derartigen Rohstoffen hergestellte feuerfeste Massen und Gegenstände sind für manche Anwendungszwecke nicht gut geeignet, da der verhältnismässis hohe Gehalt an Eisenverbindungen sich mitunter störend bemerkbar macht.

Die Anmelderin hat sich nun die Aufgabe gestellt, das in den Ausgangsstoffen in unerwünschter Form vorhandene Eisen, insbesondere das verhältnismässig niedrig schmelzende Eisenorthosilikat in unschädlich e, gegebenenfalls vorteilhafte Formen überzuführen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man die als Ausgangsstoffe in Betracht kommenden eisenhaltigen Magnesiumsilikate mit
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Umsetzung mit Magnesiumoxyd die hochfeuerfeste und chemisch indifferente Verbindung MgO. Fe20a (Magnesiumferrit) bildet.

Anderseits wird die Kieselsäure durch Aufnahme von MgO in ebenfalls hochfeuerfestes Magnesiumorthosilikat übergeführt. Die bei diesen Vorgängen sieh abspielenden Um-und Rekristallisationen dienen zur Verkittung der mehr oder minder feinkörnigen Mischungen. Bei Durchführung des Verfahrens in Gegenwart genügender Mengen von Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. Stoffe
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silikate, wie Serpentin, Talkum usw., mehr oder weniger weitgehend in Magnesiumorthosilikat übergeführt werden, wodurch die Eigenschaften der Produkte verbessert werden.

Die zur Durchführung der Reaktion erforderlichen Temperaturen sind abhängig von der Art
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grösse der angewendeten Stoffe. Es hat sich gezeigt, dass man die vorstehend erläuterten Umsetzungen unter Vermeidung der Überführung der Mischungen in sehmelzflüssigem Zustand, gegebenenfalls bei Temperaturen, welche weit unterhalb des Schmelzpunktes der erfindungsgemäss herzustellenden feuerfesten Produkte liegen, durchführen kann. Im allgemeinen kommen für die Durchführung des Verfahrens Temperaturen zwischen 7000 und 15000 in Betracht.

Man kann die oben genannten Umsetzungen je nach Wahl der Temperaturen, der Brenndauer und Korngrösse der zu verarbeitenden Stoffe mehr oder weniger weit treiben. Man kann den Brennprozess z. B. auch in mehreren Stufen durchführen, z. B. derart, dass die Massen bzw. Gegenstände zunächst einer Vorerhitzung bei niedrigeren Temperaturen unterworfen und alsdann bei höheren Temperaturen, gegebenenfalls an der Verwendungsstelle, z. B. nach erfolgtem Einbau, fertig gebrannt werden.

Die Menge der dem magnesiumorthosilikathaltigen Ausgangsmaterial, z. B. Olivin, zuzusetzenden magnesiumreichen Stoffe, wie z. B. gebrannter Magnesit, ist nach vorstehendem so bemessen, dass sie

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oxyd oder magnesiumoxydbildenden Stoffen in solchen Mengen Sorge getragen, dass diese Stoffe in gewünschtem Ausmasse in Magnesiumorthosilikat üBergeführt werden können. In gegebenen Fällen hat es sich als nützlieh erwiesen, den Zuschlag an Magnesiumoxyd. Magnesit u. dgl. so zu bemessen, dass das fertig gebrannte Produkt noch freies Magnesiumoxyd enthält.

Bei Verarbeitung von Magnesiumsilikaten, welche neben Eisen noch andere Metalle, wie z. B.

Mangan, Chrom, Nickel, Aluminium, enthalten, werden auch diese im Sinne der Erfindung an Magnesium gebunden, z. B. unter Bildung von Verbindungen, wie MgCr2O4, MgAl2O4 u. dgl.

Als Ausgangsmaterial für die praktische Durchführung des Verfahrens kommen insbesondere auch eisenreichere Vorkommen von Olivin u. dgl., z. B. solche, welche mehr als zu Fe (berechnet als metallisches Eisen) z. B. bis zu 10% Fe und mehr enthalten, in Betracht.

Man kann auch von Olivinarten ausgehen, welche grössere Mengen, z. B. bis zu 400 und mehl' an wasserhaltigen Umwandlungsprodukten, wie z. B. Serpentin oder Talkum, enthalten, indem man den Zusatz von Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. entsprechend hoch bemisst. Man kann schliesslich auch wasserhaltige Magnesiumsilikate, wie z. B. Serpentin u. dgl., welche Eisen enthalten, im Sinne der Erfindung durch entsprechende Bemessung des Magnesiumoxydzusehlages auf hochwertige feuerfeste Produkte verarbeiten.

Bei Verarbeitung von Ausgangsstoffen, welche reich sind an Magnesiumhydrosilikaten oder im wesentlichen aus solchen bestehen, hat es sich in manchen Fällen als vorteilhaft erwiesen, diese durch Erhitzen auf entsprechende Temperaturen zunächst mehr oder weniger weitgellend zu entwässern und sie erst dann, z. B. mit entsprechenden Mengen von Magnesit dem Brennprozess zu unterwerfen.

In Ausübung der Erfindung kann man z. B. derart verfahren, dass man das eisenhaltige Ausgantr, s- material, z. B. Olivingestein oder Olivinsand, auf passende Korngrösse brin'5t und dasselbe mit den
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halten, als dem Verhältnis 2 : 1 entspricht, mischt. Als derartige Zuschläge kommen z. B. in Betracht Magnesiumoxyd, Magnesiumhydroxyd, Magnesiumkarbonate u. dgl. Mit Vorteil kann man unreinen, kaustisch gebrannten Magnesit verwenden. Derartige Mischungen können z. B. als Stampfmasse, Spritzmasse, Farbmasse, Mörtel u. dgl. verwendet und durch Erhitzen auf geeignete Temperaturen verfestigt werden.

Zwecks Herstellung von Formkörpern kann man z. B. derart verfahren, dass man die Mischungen mit Hilfe von Flüssigkeiten, gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln oder Verkittungsmitteln plastisch macht und gegebenenfalls unter Anwendung von Druck verformt. Als Bindemittel können anorganische oder organische Stoffe, wie z. B. kolloidale Magnesiumsilikate, Ton, Chlormagnesinmiauge od. dgl., ferner Stoffe, wie z. B. Teer, Pech, Asphalt, Sulfitzelluloseablaugen und daraus gewonnene Produkte usw., verwendet werden. Weiterhin kommen z. B. auch Bindemittel in Betracht, wie solche bei der Fabrikation von Asbestwaren oder von Steatitwaren Verwendung finden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Formung unter Anwendung von hohen Pressdrneken, z. B.
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Hiedureh gelingt die Herstellung von transportfähigen Formstücken, wie Steinen 11. dgl., u. zw. auch bei Verzicht auf die Mitwirkung von Bindemitteln.

Die Formstücke werden alsdann getrocknet und auf die für die gewünschten Umsetzungen erforder- lichen Temperaturen, z. B. auf 1000-1500 C erhitzt und der Brennprozess so lange fortgesetzt, bis die gewünschte Verfestigung erzielt ist. Der Brennprozess kann einstufig oder mehrstufig, gegebenenfalls auch unter Anwendung verschiedener Temperaturhöhen durchgeführt werden.

Man kann den Ausgangsstoffen bzw. den daraus hergestellten Mischungen und Massen auch noch andere Stoffe oder Verbindungen einverleiben und hiedurch die Eigenschaften derselben bzw. der daraus hergestellten Produkte nach den gewünschten Richtungen hin beeinflussen. So kann man z. B. die mechanische Festigkeit des Materials durch Zusatz von Eisenverbindungen, insbesondere Eisenoxyden, erhöhen und hiedurch noch weitere Vorteile, z. B. in bezug auf Leitungsvermögen für Wärme und Elektrizität erzielen. Die Eisenverbindungen können mit Vorteil in Form billiger Naturprodukt, z. B. von Eisenerzen, wie Magnesit u. dgl., angewendet werden. An Stelle oder neben Eisenverbindungen können gegebenenfalls auch Stoffe verwendet werden, welche noch andere Metalle, insbesondere solche der Eisengruppe, enthalten.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass selbst bei sehr erheblicher Beimischung von Eisenoxyd u. dgl. die Feuerfestigkeit der erfindungsgemäss hergestellten Produkte nicht in solchem Grade herabgesetzt wird, dass hiedureh die technische Anwendung verhindert wird. Man kann mit dem Zusatz von Eisenverbindungen gegebenenfalls bis zur Hälfte der Zusammensetzung des feuerfesten Materials gehen.

Als weitere Zusatzstoffe kommen Aluminiumverbindungen, wie z. B. Ton, Kaolin, Bauxit u. dgl., ferner Chromverbindungen oder solche enthaltende Stoffe, wie z. B. Chromite, in Betracht. In gegebenen Fällen kann man durch Zuschlag verschiedener Metallverbindungen der genannten Art oder von Stoffen,

welche mehrere der in Betracht kommenden Metallverbindungen enthalten, besondere Vorteile erzielen. So kann man z. B. durch Einverleibung von Aluminiumverbindungen und Eisenverbindungen Steine
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besondere Eignung für Zwecke besitzen, bei welchen sie abwechselnder Erhitzung und Abkühlung unterworfen werden, wie z. B. bei Winderhitzern.

Auch andere Verbindungen dreiwertiger oder vierwertiger Elemente mit hohen Atomgewichten, vorzugsweise über 40 oder solche enthaltende Stoffe, kommen als Zuschläge in Betracht.

In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Ausgangsmischungen geringe Mengen
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bzw. die Vorgänge der Umkristallisation und Rekristallisation zu fördern. Als derartige Zusätze kommen z. B. geringe Mengen, z. B. etwa 2% von Alkalisalze, z. B. Alkalisilikate, Alkalichlorid u. dgl., in Betracht.

Die Erfindung gestattet die Herstellung von hoehfeuerfesten Produkten aus billigsten Naturprodukten, wie z. B. Olivin und unreinem Magnesit. Die erfindungsgemäss herstellbaren Erzeugnisse zeichnen sich nicht nur durch Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen, sondern auch durch . ausgezeichnete Beständigkeit gegen gewisse chemische Agentien, insbesondere alkalischer Natur, aus.

Ein besonderer Vorzug besteht darin, dass sie auch bei Einführung hoher Temperaturen eine ausgezeichnete Stand-und Druckfestigkeit besitzen.
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung feuerfester Produkte aus natÜrlichen Magnesiumsilikaten, dadurch gekennzeichnet, dass eisenhaltige Magnesiumsilikate, insbesondere magnesiumorthosilikatreiehe Natur- produkte, welche grössere Mengen von Eisen enthalten, wie z. B. gewisse Olivine, zwecks Überführung von Eisen in Magnesiumferrit und von freier bzw. frei werdender Kieselsäure in Magnesiumorthosilikat mit hiezu geeigneten Mengen magnesiumreicher Stoffe, wie Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. durch Erhitzen auf hohe Temperaturen, aber unter Vermeidung der Überführung der Mischungen in schmelzflüssigen Zustand verfestigt werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass magnesiumorthosilikatreiche Natur- produkte, welche zugleich auch noch Magnesiumhydrosilikate, wie z. B. Serpentin, enthalten, mit der Massgabe verarbeitet werden, dass der Zuschlag der magnesiumreiehen Stoffe so bemessen wird, dass neben der Magnesiumferritbildung und der Bindung von Kieselsäure auch noch Überführung von Hydrosilikat in Orthosilikat stattfindet.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eisenhaltige Silikate, welche magnesiumärmer sind als Orthosilikate, wie z. B. Seipentin u. dgl., mit der Massgabe verarbeitet werden, dass für Anwesenheit solcher Mengen magl1rsiumreieher Stoffe Sorge getragen wird, dass neben <Desc/Clms Page number 4> der erstrebten Magnesiumferritbildung und der Bindung von Kieselsäure noch eine zweckmässig weitgehende Überführung des Serpentins od. dgl. in Magnesiumorthosilikat erfolgt. EMI4.1 od. dgl. angewendet wird, dass das fertig gebrannte Produkt noch freies Magnesiumoxyd enthält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in oxydierender Atmosphäre gearbeitet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmichungen unter Druck, zweckmässig hohem Druck, gegebenenfalls unter Mitwirkung von Bindemitteln verformt und die Formkörper bis zur Erzielung der gewiinsehten Verfestigung auf hohe Temperaturen unter Vermeidung der Überführung der Massen in schmelzflüssigen Zustand erhitzt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen l bis ss, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgangsmisehungen noch Metallverbindungen, insbesondere solche des Eisens, Aluminiums und Chroms, gegebenenfalls mehrere derartiger Metallverbindungen oder Stoffe, welche solche, gegebenenfalls mehrere derselben, enthalten, zugeschlagen werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgangsmischungen noch geringe Mengen von Stoffen zugesetzt werden, welche, wie z. B. Alkalisilikate, befähigt sind, die Reaktionen sowie die damit verbundenen Umkristallisationen und Rekristallisationen zu begünstigen.