AT130224B - Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Produkten aus natürlichen Magnesiumsilikaten. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von   hochfeuerfesten   Produkten aus natürlichen Magnesiumsilikaten. 



   Es ist bekannt, dass Magnesiurnorthosilikat, welches in der Natur als Forsterit vorkommt, einen sehr hohen Schmelzpunkt besitzt. Das natürliche Vorkommen von   Fnrsterit   ist   aher   ein so geringes, dass an die Verwendung dieses Minerals für die Herstellung   hochfeuerfester Er-   zeugnisse nicht gedacht werden kann. 



   Man hat infolgedessen   versucht. Magnesiumorthosilikat aus natürlich vorkommendem   Magnesiumhydrosilikat herzustellen. 



   So hat man z. B. die Möglichkeit der Herstellung von Magnesiumorthosilikat ans Serpentin und Magnesia im Schmelzfluss erörtert, aber mit der   Begrünung   verworfen, dass Serpentin erst bei relativ hohen Temperaturen in den   schmelzflüssigen     Zustand übergeht, während Magnesia   sich bereits bei niedrigeren Temperaturen verflüchtige. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen. wurde ein Umweg vorgeschlagen, darin bestehend, dass Serpentin zunächst mit Quarzsand und Magnesiumsulfat zusammengeschmolzen wird. wobei durch fortwährendes Verdampfen von   S03   bzw. S02 der Schmelzpunkt allmählich bis zum Schmelzpunkt des Magnesiumorthosilikats ansteigen soll. Alsdann soll in die Magnesiumorthosilikatschmelze ein Gemisch äquivalenter Mengen von Serpentin und Magnesiumsulfat eingetragen werden.

   Auch dieses Verfahren ist mit technischem und wirtschaftlichem Erfolg nicht durchführbar, da der bei sehr hohen Temperaturen sich abspielende   Schmelzprozess   zu rascher Zerstörung des Ofenmaterials führt und der Vorgang unter Entwicklung von   Schweieldioxyd   und   Schwefehrioxyd   verläuft, deren   Unschädlichmachung   bzw. Verwertung nur mit grossen Schwierigkeiten und Kosten möglich ist. 



   Nach vorliegender Erfindung erhält man im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat bestehende. hochfeuerfeste Produkte von ausgezeichneten Eigenschaften.   indem   man   Gemische   von Serpentin und magnesiumreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. auf hohe, für die Verfestigung geeignete Temperaturen, aber unter Vermeidung der Überführung in schmelzflüssigem Zustand erhitzt.. 



   Die Mengenverhältnisse von Serpentin einerseits und Magnesiumoxyd anderseits können innerhalb gewisser Grenzen schwanken. In gegebenen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen. 



  Magnesiumoxyd in Mengen, welche über die zur Orthosilikatbildung erforderlichen hinausgehen. anzuwenden. Im übrigen werden die Mengenverhältnisse zweckmässig so geregelt, dass das fertige Produkt in der Hauptsache aus synthetisch   erzeugtem Magnesiumorthosilikat besteht.   



   Gegebenenfalls kann man die Reaktion durch Zusatz geringer Mengen von Stoffen, welche. wie z. B.   Alkalicarhonate,-borate oder-silikate,   befähigt sind, Reaktionen zwischen Silikaten 
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 befördernde Bestandteile enthalten. 



   Die Ausgangsstoffe werden zweckmässig in pulveriger, gegebenenfalls feinpulveriger Form angewendet, gegebenenfalls derart. dass die   Ausgangsrnischungen   aus Teilchen verschiedener   Korngrösse zusammengesetzt   sind. 



   An Stelle von Magnesiumoxyd können auch andere, magnesiumreiche Verbindungen, wie 
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 oder Gemenge dieser Stoffe mit Silikaten, welche mehr   MgO   zu   Si02   enthalten als dem Verhältnis 2 : 1 entspricht, z. B. unreiner Magnesit, in passenden Mengen zugesetzt werden. Auch 

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 so zu   wählen, dass   die   gewünschte   Magnesiumoxydbildung erfolgen kann. 



   In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den zur Anwendung gelangenden Serpentin oder Gesteine, welche erhebliche Mengen von solchen enthalten, zunächst durch Erhitzen auf passende Temperaturen mehr oder weniger weitgehend zu entwässern, und dieselben alsdann unter Bedingungen, bei   welchen Magnesiumorthosilikat   gebildet wird, im Sinne der Erfindung weiterzubehandeln. 



   Man kann den Ausgangsstoffen auch noch Zusätze verschiedener Art einverleiben und hiedurch die Baustoffe nach der einen oder andern Richtung hin beeinflussen. So kann man z. B. durch Zugabe passender Mengen von Aluminiumverbindungen, wie z. B. Ton, Kaolin, Bauxit u. dgL Baustücke u. a. m. herstellen, welche einen hohen Grad von Feuerfestigkeit mit besonders günstigen, mechanischen Eigenschaften, wie z. B. grosse Druckfestigkeit bei hohen Temperaturen, vereinen. Die Auswahl der Stoffe und die Mengenverhältnisse werden dabei zweckmässig so gewählt, dass das fertig gebrannte Produkt im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat besteht und daneben noch Magnesiumaluminat in den zur Erzielung der gewünschten 
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 Magnesiumoxyd, enthält.

   Man kann weiterhin die Eigenschaften der Baustoffe durch Zusatz von Eisenverbindungen, insbesondere Eisenoxyden oder solche enthaltenden Stoffen verbessern, z. B. mit bezug auf Leitungsvermögen für Wärme und Elektrizität. An Stelle oder neben Eisenverbindungen können gegebenenfalls auch Stoffe verwendet werden, welche noch andere Metalle der Eisengruppe enthalten. Es hat sich   überraschenderweise   gezeigt, dass selbst erhebliche Beimischungen von Eisenoxyden u. dgl. die Feuerfestigkeit der erfindungsgemäss hergestellten Baustücke nicht in solchem Grad herabsetzen, dass hiedurch die technische Anwendung verhindert wird. Die Eisenverbindungen können mit Vorteil in Form billiger Naturprodukte, z. B. billiger Eisenerze, z. B. Magnesit u. dgl. angewendet werden.

   Mit besonderem Vorteil werden den Produkten Aluminiumverbindungen und Eisenverbindungen einverleibt. 



   Man kann den Ausgangsstoffen bzw. den darauf hergestellten Mischungen und Massen auch noch andere Stoffe oder Verbindungen einverleiben, um denselben gewünschte Eigenschaften, z. B. gegen chemische und mechanische Einwirkungen verschiedener Art zu verleihen. Als solche Zusatzstoffe kommen z. B. Verbindungen dreiwertiger oder vierwertiger Elemente mit hohen Atomgewichten (vorzugsweise über   40), wie   z. B. Titan, Chrom, Mangan, Vanadin, Zirkonium, Yttrium, Lanthan, Cer u. dgl. oder Stoffe, welche solche enthalten, gegebenenfalls mehrere der genannten Verbindungen oder Stoffe in Betracht. 



   Die   erfindungsgemäss   herstellbaren Stoffgemische können z. B. geformt, gestampft, gegossen als Spritzmasse, Farbmasse, Mörtel od. dgl. angewendet und durch Erhitzen auf geeignete Temperaturen befestigt werden. 



   Die Formgebung kann unter Anwendung von Druck, zweckmässig hohem   Pressdruck.   durchgeführt werden. 



   Das Erhitzen kann in Form besonderer Brennprozesse in dazu geeigneten Öfen ein-oder mehrstufig, gegebenenfalls unter Verwendung verschieden hoher Temperaturen   durchgeführt   werden. Man kann z. B. auch die Mischungen zunächst an der Fabrikationsstelle durch Vorerhitzung in Formkörper überführen und letztere an der Verwendungsstelle fertig brennen. 



   Als praktisch geeignete Ausgangsstoffe kommen ausser Serpentin auch   serpentinhaltige   Stoffe, wie z. B. Gemenge von Serpentin mit andern Magnesiumhydrosilikaten oder auch solche mit wasserfreien Silikaten, z. B. Gemenge von Serpentin mit Enstatit in Betracht. 



   Beispiel : 100 Teile Serpentin (enthaltend 41 Gewichtsprozent   Si02,   42 Gewichtsprozent MgO, 4 Gewichtsprozent Eisenoxyd und 13 Gewichtsprozent Wasser) von einer Korngrösse von unter   0'05 m'in werden   mit 40 Teilen unreinem Magnesit (von der Zusammensetzung 40 Gewichtsprozent MgO, 40 Gewichtsprozent   Kohlensäure,   4 Gewichtsprozent Si02 und 4 Gewichtsprozent Eisenoxyd) innig gemischt. Durch genügend langes Erhitzen des gegebenenfalls vorher geformten Mischgutes auf Temperaturen von   1100-1200  C   erhält man ein Material, das im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat besteht und sich durch grosse Feuerfestigkeit und Standfestigkeit auch bei Einwirkung sehr hoher Temperaturen auszeichnet. 



   Die Verwendung von Serpentin u. dgl.   Magnesiumhydrosilikaten   bietet im Vergleich zu der Verwendung von Talkum den Vorteil, dass die Magnesiumorthosilikatbildung bereits bei niedrigeren Temperaturen vor sich geht und die Erhitzungsdauer abgekürzt werden kann. Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil besteht darin, dass weniger Magnesiumoxyd (u. zw. weniger als die Hälfte) der bei Verarbeitung von Talkum erforderlichen Menge nötig ist. Hiezu   kommt   schliesslich noch, dass Serpentin als   bergmännisches   Abfallprodukt sehr viel billiger ist, als Talk.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : EMI3.1 silikaten, dadurch gekennzeichnet, dass Gemische von Serpentin und magnesinmreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. durch Erhitzen auf hohe Temperaturen, aber unter Vermeidung der Überführung in schmelzflüssigen Zustand verfestigt werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Serpentin zunächst einer Vorentwässerung, zweckmässig unter Verwendung von verhältnissmässig niedrigen Temperaturen. unterworfen wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlag an magnesiumreichen Verbindungen so bemessen wird. dass das Endprodukt wesentliche Mengen an freiem Magnesiumoxyd enthält.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Gegenwart von Reaktionsbeschleunigern, wie z. B. Alkaliboraten, Alkalisilikaten u. dgl. gearbeitet wird.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verarbeitung von Ausgangsmischungen, welche ausser Magnesiumverbindungen noch andere Metallverbindungen, z. B. Aluminium-oder Eisenverbindungen oder Verbindungen beider Art enthalten.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennprozess mehrstufig, gegebenenfalls unter Anwendung verschiedener Temperaturhöhen und gegebenenfalls an verschiedenen Orten, z. B. zum Teil am Herstellungsort. zum Teil an der Verwendungsstelle erfolgt.