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Verfahren zur Herstellung feuerfester Produkte aus magnesiumorthosilikathaltigen Naturstoffen, insbesondere Olivinen.
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orthosilikathaltigen, feuerfesten Produkten bekannt, welche darauf beruhen, Magnesiumhydrosilikate, wie Talk oder Serpentin, durch Erhitzen mit passenden Mengen von Magnesiumoxyd in Magnesiumorthosilikat bzw. magnesiumorthosilikatreiche Produkte überzuführen.
Es sind weiterhin Verfahren zur Herstellung feuerfester Produkte bekannt, welche magnesiumorthosilikatreiche, eisenhaltige Naturprodukt, wie Olivin, Peridotit, Dunit als Ausgangsstoffe verwenden.
Diese Ausgangsstoffe, welche Magnesiumorthosilikat und wechselnde Mengen von Eisenorthosilikat in Form isomorpher Mischkristalle enthalten und noch Beimengungen von Magnesiumhydrosilikaten und anderen Stoffen enthalten können, werden nach bekannten Verfahren derart auf feuerfeste Stoffe verarbeitet, dass man Mischungen derselben mit magnesiumreichen Stoffen, wie Magnesiumoxyd oder Magnesit, gegebenenfalls nach vorheriger Überführung in Formkörper auf hohe Temperaturen unter Vermeidung des Schmelzens erhitzt. Die magnesiumorthosilikatreichen Naturprodukt können dabei zum Teil in Körnerform und/oder Stückform, zum anderen Teil als Feinmehl zur Anwendung gebracht werden.
Der Zuschlag an Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. wird zweckmässig so bemessen, dass er ausreicht für die Überführung des Eisens in Xagnesiunderrit zur Bindung von freier bzw. frei werdender Kieselsäure als Magnesiumorthosilikat und zur Überführung von anwesenden Magnesiumhydrosilikaten in Magnesiumorthosilikat.
Weitere'TntersueEungen"h ,aben ergeben, dass man volumbeständige feuerfeste Produkte aus Olivinen und vor allem auch aus'den wesentlich billigeren und in grösseren Massen zugänglichen olivinreichen Gesteinen u. dgl. Ausgangsstoffen auch unter Verzicht auf den Zuschlag von Magnesiumoxyd, Magnesit u. dgl. kostspieligen Zusatzstoffen herstellen kann, wenn man für Einhaltung, folgender Bedingungen
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als 10% FeO betragen (wobei FeO und FeOg zusammen auf die äquivalente Menge FeO umgerechnet werden).
2. Der Gehalt des Olivins bzw. des olivinhaltigen Gesteins an Magnesiumhydrosilikat, wie Serpentin, Talk, Chlorit und hydroxylhaltige Magnesiumhornblenden, darf nicht mehr als 15%, zweckmässig nicht mehr als 10% betragen.
3. Das angewendete olivinhaltige Gestein darf nicht mehr als 10% an monoklinem Pyroxen, vorzugsweise nicht mehr als 5%, enthalten.
4. Das angewendete olivinhaltige Gestein darf nicht mehr als 10% Feldspat, vorzugsweise nicht mehr als 2% Feldspate, wie Kalifeldspat, Anorthit, Albit und deren Mischkristalle, enthalten.
5. Der Gesamtgehalt des Olivingesteins muss mindestens 70 Gewichtsprozente Olivin betragen, vorzugsweise über 75 Gewichtsprozent Olivin.
6. Der Olivin bzw. das Olivingestein muss in an sich bekannter Weise teils in körniger Form (bzw. stückiger Form) zur Anwendung gelangen, teils in pulveriger Form, wobei die Menge des körnigen bzw. stückigen Materials zweckmässig derart zu bemessen ist, dass die Körner bzw. Stücke ein Gerüst zu bilden vermögen und die Zwischenräume zwischen den Körnern mehr oder weniger weitgehend mit pulverigem, gegebenenfalls pulverigem und körnigem Material ausgefüllt sind. Dies erreicht man durch Anwendung von nicht unter 50 Gewichtsprozenten körnigen (und/oder stückigen) Materials.
7. Das Brennen muss in oxydierender, gegebenenfalls abwechselnd oxydierender und reduzierender, Atmosphäre vorgenommen werden.
Der in Olivin vielfach vorkommende rhombisch Pyroxen ist ein verhältnismässig unschädlicher Bestandteil. Seine Menge sollte jedoch im allgemeinen nicht mehr als etwa 20% betragen und vorzugsweise etwa 10% nicht übersteigen.
Bei Einhaltung dieser Bedingungen gelingt es, auch bei Verzicht auf Mitverwendung des teuren Magnesiumoxyds bzw. Magnesits und unter Anwendung sehr billiger olivinhaltiger Gesteine, feuerfeste Produkte von ausgezeichneten Eigenschaften, die sich durch gute Volumkonstanz auszeichnen, herzustellen. Es hat sich gezeigt, dass derartige, unter Weglassung von Magnesitzusätzen hergestellte Produkte eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen plötzliche Temperaturänderungen besitzen, was für manche Verwendungszwecke von erheblicher bzw. ausschlaggebender Bedeutung ist.
Ein besonderer Zusatz von Bindern ist nicht erforderlich. Im Falle der Mitverwendung von Bindemitteln soll die Menge derselben im allgemeinen 5% nicht oder nicht wesentlich übersteigen, zweckmässig geringer, z. B. mit 1-3%, bemessen werden. Dies ist insofern von Bedeutung, als gewisse Bindemittel, wie z. B. Tonbinder, die Schmelztemperatur der aus Olivin oder aus olivinreichen Gesteinen hergestellten Produkte herabzusetzen vermögen.
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Als Bindemittel können organische Stoffe, wie Melasse, Celluloseablauge. dextrinähnliche Stoffe, ferner anorganische Bindemittel, wie Ton und andere tonerdereiche Stoffe, verwendet werden. Es können auch organische und anorganische Bindemittel zusammen verwendet werden.
Beispiele :
1. Als Ausgangsmaterial dient ein olivinreiehes Gestein mit folgendem Mineralbestand :
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<tb> 73 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Olivin, <SEP> enthaltend <SEP> 8% <SEP> FeO,
<tb> 10 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Serpentin,
<tb> 12 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> rhombischen <SEP> Pyroxen,
<tb> 2 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> monoklinen <SEP> Pyroxen,
<tb> 3 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Chromeisenstein,
<tb> 1 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Magneteisenstein.
<tb>
Das Gestein wird auf folgende Korngrössen zerkleinert :
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<tb>
<tb> 50 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> zu <SEP> einem <SEP> Durchmesser <SEP> von <SEP> 2-6 <SEP> mm,
<tb> 20 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> zu <SEP> einem <SEP> Durchmesser <SEP> von <SEP> 1-2 <SEP> mm,
<tb> 15 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> zu <SEP> einem <SEP> Durchmesser <SEP> von <SEP> O'l-l <SEP> mm,
<tb> 15 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> auf <SEP> Zementfeinheit.
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Das Material wird angefeuchtet und unter Anwendung geeigneter Hohlformen etwa als Herd und Seitenwände eines metallurgischen Ofens gestampft und sodann bei einer Temperatur zwischen 10000 und 14000 C abwechselnd oxydierend und reduzierend gebrannt, wobei die Oxydationswirkung durch Einblasen von sauerstoffreichen Gasen oder von Wasserdampf erheblich verstärkt werden kann, hierauf in oxydierender Atmosphäre erkalten gelassen. Man erhält eine zusammenhängende feuerfeste Masse von rötlicher Farbe.
2. Als Ausgangsmaterial dient ein olivinreiehes Gestein mit folgendem Mineralbestand :
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<tb>
<tb> 85 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Olivin <SEP> (enthaltend <SEP> 7% <SEP> FeO),
<tb> 5 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> monoklines <SEP> Pyroxen,
<tb> 5 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Serpentin,
<tb> 3 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Magnesiumhornblende,
<tb> 1 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Chromeisenstein,
<tb> 1 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Anorthit.
<tb>
Das Gestein wird auf folgende Horngrössen zerkleinert :
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<tb> 70 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> zwischen <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> Durchmesser,
<tb> 30 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> feiner <SEP> als <SEP> 1 <SEP> mm, <SEP> hievon <SEP> mindestens <SEP> die <SEP> Hälfte <SEP> feiner <SEP> als <SEP> 0'1 <SEP> mm.
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dation der so hergestellte Stein eine braunrote Farbe annimmt.
3. Unter Anwendung des gleichen Ausgangsmaterials wie im Beispiel 1 wird das Gestein folgendermassen zerkleinert : 50 Gew. % zu einem Durchmesser von 8 bis 30 mm, 30 Gew. % zu einem Durchmesser von 1 bis 8 mm, 20 Gew. % feiner als 1 mm. Es wird als Bindemittel ein fetter Bindeton unter Zusatz von Wasser angewandt, u. zw. 2 Gew. % Bindeton, 8 Gew. % Wasser. Die Masse wird in geeigneter Form gestampft, dann bei 12000 C abwechselnd oxydierend und reduzierend gebrannt, schliesslich oxydierend fertig gebrannt, wobei man eine feuerfeste Masse von brauner Farbe erhält.