AT134624B - Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesit oder von solchen enthaltenden feuerfesten Massen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von   Sintermagnesit   oder von solchen enthaltenden feuerfesten Massen. 



   Die Erfindung bezieht sich in erster Reihe auf die Herstellung von Sintermagnesit aus Rohstoffen (Rohmagnesiten oder Magnesia   naturlicher   oder künstlicher Herkunft), die im   natürlichen Zustand   für diesen Zweck ungeeignet oder weniger geeignet sind. 



   Bekanntlich können zur Herstellung von feuerfesten Magnesiasteinen nur kristallinische Magnesite, beispielsweise österreichischer Herkunft, verwendet werden, die von Natur aus gewisse   Beimengungen,   insbesondere Eisenoxyd, in genügender Menge enthalten. Der Versuch, beliebige eisenfreie oder   eisenarme   Magnesite für diesen Zweck dadurch geeignet zu machen, dass dem   Magnesit   Eisen oder Eisenoxyd in Form von   Hammersehlag   oder Hämatit vor dem Brennprozess   zugemiseht   werden, hat nicht zum Ziele geführt, weshalb angenommen wurde, dass sich das Eisen bei der mechanischen   Zumischung     nicht genügend   gleichmässig fein in der Brennmasse verteilen lasse.

   Allein auch der Versuch, Lösungen von Eisensalzen, allenfalls neben metallischem Eisen, in die Grundmasse einzubringen, hat zu einer allgemein brauchbaren Lösung des Problems nicht geführt. 



   Die Erfindung beruht auf den folgenden durch   sorgfältige Versuchsarbeit sichergestellten   Erkenntnissen :
Es wurde festgestellt, dass die Beschaffenheit eines   Sintermagnesites   (Festigkeit, Temperaturweehselbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Schlackenangriff) von seinem Gehalt an schwarzbraunem, stark ferromagnetisehem   Magnesiumferrit abhängt.   Der Magnesiumferrit diffundiert in die Magnesia und bringt diese zur Kristallisation, wodurch erst hochwertiger   Sintermagnesit   entsteht. 



   Wenn man die freie Magnesia aus kieselsäurearmer   Sintermagnesia,   die aus einem geeigneten natürlichen Magnesit gewonnen wurde, durch Extraktion mit   Ammoniumsalzen   entfernt, bleibt ein   schwarzbrauner,   stark ferromagnetischer Rückstand zurück, der die Zusammensetzung   MgO,     Fe203   zeigt.

   Mischt man den so gewonnenen Magnesiumferrit mit reiner (eisenfreier und praktisch kieselsäurefreier) Magnesia und brennt den Satz in der üblichen Weise, so erhält man ein Brennprodukt, das in allen Eigenschaften (Kristallisation, Ferromagnetismus usw.) mit dem   normalen Sintermagnesit aus natürlichen   kristallinischen Magnesiten österreichischer Herkunft übereinstimmt und diesen auch in technischer   Hinsicht (hohe mechanische Festigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturschwankungen usw. )   mindestens gleichwertig ist. Die Herstellung eines gleichartig wirksamen Magnesiumferrits gelingt auf synthetischem Wege, wenn man Magnesiumoxyd und Eisenoxyd unter Vermittlung einer Schmelze, z. B. mit KCI,   MgCIs, BOg   usw., miteinander reagieren lässt.

   Hingegen hat sieh im Zuge dieser Versuche ergeben, dass es nicht   möglich   ist, zu dieser Verbindung synthetisch aus dem Gemenge der Oxyde ohne Vermittlung einer Schmelze zu gelangen : reine Magnesia reagiert mit Eisenoxyd bei den Temperaturen   des Sinterbrandes nicht unter Bildung eines gleichartigen Magnesiumferrits. Diese Beobachtungen erklären.   weshalb die Einverleibung von Eisenoxyd in den Satz nicht schlechthin zum Ziele führen kann. Es wurde jedoch die   überraschende   Tatsache festgestellt, dass bei Gegenwart geringer Mengen von Kalk die Reaktion zwischen den Oxydkomponenten MgO und Fe203 beim Brennen ohne weiteres eintritt und leicht vonstatten geht, wobei offenbar zunächst Calciumferrit entsteht, das hernach durch   Austausehreaktion   in Magnesiumferrit übergeht.

   Bekanntlich reagieren Eisenoxyde mit Kalk bei verhältnismässig niederer Temperatur leicht und vollständig unter Bildung von   Calciumferrit.   Es ist aber nicht etwa notwendig, dass im Satz molare Mengen CaO und Fe203 vorhanden sind ; vielmehr genügt bei der Umsetzung mit reinem Magnesiumoxyd eine weitaus geringere Menge von Kalk, als dem zugesetzten Eisenoxyd in   stöehiometrischem   Verhältnis der Verbindung CaO. Fe2O3 entspricht, um weitere Mengen Eisenoxyd 
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 von   1200" C   vor sieh. Silikate, insbesondere saure Silikate, verhindern aber bei dieser Temperatur die   Bildung von Caiciumferrit, da sie Kalk binden.   Der Zusatz von Kieselsäure oder sauren Silikaten ist daher unbedingt zu vermeiden, wenn man reinen Iagnesit als Grundmasse verwenden kann. 



   Demgemäss besteht das Wesen des vorliegenden Verfahrens darin, dass dem Satz   beim Ausgehen     ) von kalkarmen   und   kieselsäurearmen   oder-freien Rohstoffen als Flussmittel   ausschliesslich   Eisenoxyd und   Caiciumoxyd   (oder diese Verbindungen enthaltende oder liefernde natürliche oder künstliche Zu- schläge) zugesetzt werden, wobei für das Verhältnis des CaO zum   FeOg   das   stöchiometrische Verhältnis   der Verbindung CaO.Fe2O3 in dem Sinne als Richtschnur gilt, dass vorteilhaft geringere Ealkmengen als diesem   Verhältnis   entsprechen, keinesfalls aber wesentlich grössere Kalkmengren zugeschlagen werden. 



    @ Man kommt   zu demselben   Ziel, wenn man dem   Satz statt Caicinmoxyd und Eisenoxyd eine im
Verhältnis zur   Grundmasse   geringe   Menge von vorgebildetem Caiciumferrit (einige   Prozente des Magnesia- gehaltes oder noch weniger)   zuschlägt.     Die L'msetzung : Jlg0   + Calciumferrit - Magnesiumferrit + CaO 
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 eine Mischung von Magnesiumoxyd unter Zusatz entsprechender Mengen von Caleiumoxyd und Eisen- oxyd oder von Calciumferrit, so setzen   Sinterung   und die Kristallisation zu Periklas bei etwa   1400-1600"C   schon nach wenigen Minuten sichtbar ein. Die aus reiner Magnesia in dieser Weise hergestellten Produkte ) sind beste Sintermagnesia.

   Ganz dasselbe Ergebnis lässt sich durch den Zusatz von schwarzem oder braun- schwarzem, stark ferromagnetischem Magnesiumferrit künstlicher oder   natürlicher Herkunft,   z. B. des eisenschwarzen vulkanischen Magnesioferrits (nahezu MgO.Fe2O3), erzielen. 



   Enthält der verwendete Rohmagnesit saure Silikate, so empfiehlt es sich, diese durch   Einverleibung   
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 stehung von Caleiumferrit hervorzurufen. 



   Die Silikate können allenfalls auch durch Vorbrennen des Rohmaterials   unschädlich gemacht   werden. 



   An Stelle von Calciumoxyd können Caiciumoxyd enthaltende oder liefernde Stoffe natürlicher Herkunft (z. B. Dolomit) oder künstlicher   Herkunft   verwendet werden. Statt   Caleiumoxyd zuzusetzen,   
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 Mengen von Calciumoxyd in denselben belassen. 



   Das Eisen kann in jeder natürlichen oder künstlichen Form verwendet werden ; vorzugsweise wird es in   Oxydform,   z. B. als   gemahlenes   Eisenerz, in den Satz eingebracht oder zur Ergänzung des   ursprünglichen Eisengehaltes hinzugebracht.   
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 in dieser Weise körnigen Sintermagnesit herstellen. Das Verfahren kann in allen beschriebenen Aus-   führungsformen   auch dazu dienen, um bereits bis zur   Sinterung gebrannten Magnesit   zu verbessern, insbesondere zur Herstellung hochfeuerfester Steine tauglicher zu machen.

   Mit besonderem Vorteil setzt man den Sintermagnesit vor der Verformung zu Steinen   Caiciumferrit   oder ein Gemisch dieser Verbindung mit Eisenoxyd zu. um die hydraulischen Eigenschaften des Acleiumferrits auszunutzen und so gegebenenfalls den Zusatz fremder Bindemittel zu vermeiden. Die Menge der eisenhaltigen Zuschläge, die der   Grund-   masse beim Sinterbrand oder bei der Herstellung von feuerfesten Steinen zugesetzt werden, ist von   dem   
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 erreichen oder sogar übersteigen. 



   Ausführungsbeispiele :
1. Verwendet wurde ein   Magnesit,   dessen   Zusammensetzung nach dem Glühen die folgende war   :   96#79 MgO, 2#2% SiO2, 0#48% Fe2O3, 0#32% Al2O3. 0#21% CaO.   



   Durch rationelle Analyse des Ausgangsmaterials wurde festgestellt, dass die   Verunreinis : unn'er   
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Die rationelle Analyse ergab. dass ungefähr   12#5% des zugesetzten Magnesiumferrits durch   die
Einwirkung der Silikate zersetzt worden waren. Es ist daher vorteilhaft, gleichzeitig mit dem   Magnesium-   ferrit etwas Kalk zuzusetzen. Die erhaltene   Sintrrmap : nesia   ist jedoch, auch wenn dieser Kalkzusatz unterbleibt, zur Weiterverarbeitung   geeignet.   



   2. Als Ausgangsmaterial diente ein   Magnesit, der nach   dem   Glühen   die folgende   Zusammensetzung   aufwies :   4#3% SiO2, 0#3% Fe2O3, 0#4% Al2O3. 0#1% CaO und 94#9% MgO.   



   Die rationelle Analyse vor dem Glühen ergab, dass der Silikatgehalt überwiegend in Form von Quarz, Talk und Magnesiaglimmer, also überwiegend in Form von sauren Silikaten, vorlag. Der Magnesit wurde mit   8% Calciumferrit   versetzt und zur   Herstellung von 8intermagnesia gebrannt.   Die erhaltene 
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   2. 03% CaO.   



   Die rationelle Analyse nach dem Sinterbrand ergab, dass ein   Überschuss   an freiem Kalk von 0.   1 50 ;)   erhalten geblieben war. Durch gemeinsamen Zusatz von   Calciumferrit   und Eisenoxyd ist es möglich, auch noch   zusätzliches   Eisenoxyd in Magnesiumferrit   überzuführen,   also einen Sintermagnesit von höherem Ferritgehalt herzustellen. 
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   0#7% CaO, 0#5% SiO2.   



   Um dieses Ergebnis zu erhalten, wurde dem reinen, bei zirka   11000 C vorgebrannten   Magnesit 
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   0-5% Fe203, 0-3% Al203, 2-1% SiO2   zeigte, war durch Brennen bei den üblichen Temperaturen   nicht.   zum Sintern zu bringen. Der Zusatz von 8% Eisenoxyd ermöglichte es wohl, dem Material beim Brennen eine geringfügige Festigkeit zu verleihen, doch blieb die Bildung des aktiven Magnesiumferrits und damit der   Perildaskristalle   aus, so dass das Material als Sinterware vollkommen unverwendbar war.

   Zur Ver-   fügung   stand reiner Kalkstein   (99%)   und ein Eisenerz der   Zusammensetzung   :   5#3% SiO2, 89#9% Fe2O3.     2-3%     Al2O3, 1#8% CaO, 0#7% MgO (nach dem Glühen).   Der   Rohmagnesit   hatte einen Gliihverlust von   51-0%. das   Eisenerz von   10'2%.   
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   Für   die Menge des zugesetzten Kalksteines gilt in grober   Annäherung   die Regel, dass ungefähr ebensoviel Kalkstein zuzusetzen ist als Kieselsäure in der fertigen gebrannten Mischung vorhanden ist. Die genaue Kalkmenge ist durch Vorversuche zu bestimmen, da ein   unnötiger Überschuss   an Kalk zu vermeiden ist. 



  Im gegebenen Fall erwies sich der Zusatz von   2%   der Menge des Rohmagnesits an Kalkstein als geeignet. 



  Zur Durführung des Brandes wurde der Rohmagnesit auf SandgTösse gebrochen, mit 2% Kalksteinmehl und 5% gemahlenem Eisenerz versetzt und in einem Drehrohrofen bei zirka   1600. : ; C   gebrannt. Der Ofen lieferte sandigen Sintermagnesit, welcher wie üblich verwendet oder zu Steinen verformt werden konnte. 



  Gegenüber den bekannten Sorten von Sintermagnesit zeichnete sich die auf diesem Wege erhaltene Sorte durch einen sehr hohen Schmelz- und Druckerweichungspunkt sowie durch sehr hohe   mechanische   Festigkeiten aus. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Sintermagnesit oder von solchen enthaltenden feuerfesten Massen unter Zusatz von Eisenoxyd oder Eisenerzen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Satz beim Ausgehen von kalkarmen und kieselsänrearmen oder-freien Rohstoffen als Flussmittel ausschliesslich Eisenoxyd EMI3.6 <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1