AT151965B - Aus magnesiumorthosilikatreichem Material, insbesondere Olivin, und Zusatzstoffen bestehender Baustoff, insbesondere für die Verwendung als Mörtel. - Google Patents

Description

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  Aus magnesiumorthosilikatreichem Material, insbesondere Olivin, und Zusatzstoffen bestehender
Baustoff, insbesondere für die Verwendung als Mörtel. 



   Die Erfindung bezieht sich auf feuerfeste, insbesondere zur Anwendung als Mörtel oder Zement geeignete Baustoffe, die z. B. zur Verkittung feuerfester Formsteine, für Ausbesserungen an feuer- festen Materialien, als Binder für betonartige Massen u. dgl. zur Anwendung kommen können. Die bekannten, zur Verkittung feuerfester Formsteine dienenden Mörtel besitzen zumeist den Nachteil, dass sie entweder nur mit basischen oder nur mit sauren Formsteinen zusammen angewendet werden können. Man kennt wohl keinen Mörtel, welcher in allgemein befriedigender Weise, z. B. beim Zu- sammenbau von Silikasteinen und von Magnesitsteinen angewendet werden kann.

   Aus Chromeisen- erzen hergestellte Mörtel besitzen zwar die Eigenschaft, dass sie weder mit basischen noch mit sauren
Baustoffen leicht schmelzbare Verschlackungsprodukte bilden ; ihrer allgemeinen Anwendbarkeit steht aber die Tatsache im Wege, dass sie in stark reduzierender Atmosphäre unter Ausscheidung von
Metall zerstört werden. Mörtel aus Magnesia bilden bereits bei mittleren Temperaturen mit Baustoffen, die wesentlich aus   Siliciumdioxyd   oder aus Aluminiumsilikaten bestehen, eine dünnflüssige Schlacke. 



   Die Anmelder haben sich die Aufgabe gestellt, für die Anwendung als Mörtel oder für ähnliche
Zwecke geeignete Baustoffe herzustellen, die gegenüber den verschiedenen, in der Technik verwendeten feuerfesten Produkten, wie Formsteinen u. dgl. bei üblichen Ofentemperaturen nicht reaktiv sind. 



   Es wurde gefunden, dass magnesiumorthosilikatreiche Produkte, wie Olivin, ein einzigartiges Grund- material für feuerfeste Mörtel u. dgl. darstellen, welches im besonderen Masse die Bedingungen erfüllt, mit den in der Technik üblichen feuerfesten Formsteinen usw. nicht zu reagieren. Eingehende Unter- suchungen haben ergeben, dass Olivine bis zu Temperaturen von 1600  C und mehr reaktionsträge sind gegenüber Produkten aus Chromeisenstein, Dolon it, Silika, Magnesit und hochtonerdereichen
Produkten, wie z. B. Korund-Mullith-Steinen u.   d, 5l.   Eine Ausnahme machen, wie gefunden wurde, feuerfeste Stoffe, welche weniger Tonerde als Siliciumdioxyd enthalten, wie gewöhnliche Schamotte.   Hiebei tritt die Reaktion bereits bei etwas tieferen Ofenten'peraturen ein.

   Durch die Reaktionsträgheit   und Bestandfähigkeit gegenüber mannigfaltigen sauren und basischen feuerfesten Baustoffen bei hohen
Temperaturen unterscheidet sich der Olivin vorteilhaft von andern Magnesiumsilikaten, wie Talk,
Asbest, Steatit und Serpentin, die ausserdem zu geringe Feuerfestigkeit   besitzen,   und ferner auch durch
Abgabe von Wasser ihr Volumen ändern. Während Magnesia-Mörtel an Silika-Ziegeln schon bei   Temperaturen vonl500 CZerstörungen bewirktet Olivin gegenüber   Silika bei derartigen Temperaturen noch durchaus reaktionsträge, was nach der Fachliteiatur nicht zu erwarten war. 



   Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein insbesondere zur Verwendung als Mörtel, Binder u. dgl. Zwecke geeigneter Baustoff, der als Hauptbestandteil magnesiumorthosilikatreiche Produkte, wie Olivin, und weiterhin Zusatzstoffe enthält, welche befähigt sind, dem Hauptmaterial gute   Plastizität   und gutes Bindungsvermögen zu verleihen. Als derartige Zusatzstoffe kommen vorzugsweise solche in Betracht, welche befähigt sind, beim Erhitzen auf mittlere, unterhalb der keramischen Verfestigung des Olivins liegende Teirperaturgebiete ein   ? ähes   Glas   7U   bilden. 



   Stoffe, wie Natriumsilikat,   tonerdereicher   Zen ent, Natriumaluminat sind zwar ausreichend, um eine Kaltverfestigung zu gewährleisten ; sie liefern aber keine befriedigende Bindung beim Erhitzen des Materialgemisches auf   Teirperaturgebiete ? wischen   etwa 275 und etwa 1150  C. Innerhalb dieser
Gebiete verliert das Natriumsilikat bereits erheblich an Festigkeit, während andeiseits die Erhitzung noch nicht ausreichend ist, um eine keramische Verfestigung des Olivins selbst zu bewirken. 

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   Nach vorliegender Erfindung werden dem Hauptmaterial, insbesondere Olivin, solche Stoffe zugesetzt, die befähigt sind, eine Verfestigung des Gemisches durch das ganze Temperaturgebiet hindurch bis zur Erreichung der Temperaturen zu bewirken, bei denen die keramische Verfestigung des feuerfesten Baustoffes selbst erzielt wird. Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, dass dem Olivinmaterial Stoffe zugefügt werden, die einerseits befähigt sind, eine befriedigende Kaltverfestigung zu gewährleisten, während sie andererseits befähigt sind, im Zusammenwirken mit einem andern, in der Mischung vorhandenen Stoff oder andern in der Mischung vorhandenen Stoffen Verfestigungen auch bei mittleren Temperaturen zu bewirken. Min verfährt z.

   B. derart, dass man dem passend zerkleinerten Olivinmaterial-einerseits Mittel zur Kaltverfestigung, anderseits solche Stoffe zufügt, welche   befähigt   sind, bei mittleren Temperaturen mit erstgenannten Mitteln derart zu reagieren, dass die gewünschte Bindung und Verfestigung erzielt wird, wie Borate, Phosphate, Silikatgläser und Gemenge solcher Stoffe. 



   -Für die Durchführung des Verfahrens hat sich insbesondere der Zusatz solcher Stoffe als geeignet erwiesen, welche befähigt sind, bei mittleren Temperaturen zähes Glas zu bilden. Als gute Binder haben sich u. a.   Barosilikat-Gläser   erwiesen ; bleireiche Gläser sind dagegen wenig geeignet. Unter mittleren Temperaturen sind solche verstanden, welche oberhalb gewöhnlicher Temperatur, aber unterhalb der Temperaturen liegen, bei denen die keramische Verfestigung des Olivin-Materials stattfindet. 



   Das Hauptmaterial des neuen Mörtels ist, wie oben gesagt, der   magnesiumorthosmkathaltige  
Stoff, der Olivin. Die Menge des daneben enthaltenen Verkittungsmaterials kann z. B. 20 Gewichts-   prozent des gesamten Baustoffes betragen. Je nach Art der Verwendung des Mörtels können aber auch grössere oder kleinere Mengen von Bindemittel neben dem Olivin angewendet werden. Überraschenderweisehatsich gezeigt, dassselbstbeiAnwesenheit von etwa 25 Gew. % glasbildender Materialien   die Feuerfestigkeit des Baustoffes nicht sehr wesentlich vermindert wird. Mörtel mit derartig hohen
Prozentgehalten an glasbildenden Materialien erwiesen sich noch bei Temperaturen von 1700  C stark und belastungstragend. 



    Das magnesiumorthosilikathaltige   Grundmaterial des Mörtels kann z. T. auch durch andere
Stoffe, insbesondere solche, welche mit ihm nicht in Reaktion treten, ersetzt werden. Als solche Stoffe kommen z. B. totgebrannter Magnesit, Chromeisenerz usw. in Betracht. Es hat sich gezeigt, dass Olivine bis zu etwa 30% durch derartige Stoffe ersetzt werden können, ohne dass die guten Eigenschaften des
Baustoffs wesentlich beeinflusst werden. 



  Ebenso oder ähnlich wie Olivin verhalten sich Mineralgemenge oder zerkleinerte Gesteine, welche
Olivin als Hauptbestandteil neben untergeordneten Mengen anderer   Magnesiumsilikate   enthalten.
An Stelle von   natürlichem   Olivin in rohem Zustand kann man auch geglühten Olivin anwenden oder künstlich hergestelltes Magnesiumorthosilikat oder Gemenge von natürlichem Olivin und   künstlich   hergestelltem Magnesiumorthosilikat, wie z. B. Abfälle von feuerfesten Baustoffen, welche   überwiegend  
Olivin oder   künstlieh   dargestelltes Magnesiumorthosilikat enthalten. 



   Der Mörtel kann in Trockenform oder in nasser Form hergestellt werden. Zwecks Herstellung von nassem Mörtel, der auch in diesem Zustand versandfähig ist, kann man das Kaltverfestigungs- mittel, z. B. Natriumsilikat, in Form einer konzentrierteren oder verdünnteren Lösung, eventuell unter Zusatz von Wasser zumischen.   Hiedureh   kann man den Mörtel auf gewünschten   Flüssigkeit,-   grad einstellen. 



   In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Mörtel Stoffe zuzufügen, welche
Bildsamkeit bewirken oder diese verbessern, um die Materialien gut formbar zu machen. Als derartige
Stoffe kommen Gummi arabicum u. dgl. in Betracht. Der Zusatz an Gummi   arabicum   kann z. B. etwa   0. 5%   des Gewichts der Mischung betragen. 



   Die Erfindung gestattet nicht nur die Herstellung von zur Verkittung von feuerfesten Form- körpern, wie z. B. Steinen aus Magnesit, Forsterit, Silikamasse usw. ; zur Ausbesserung von feuer- festen Materialien u. dgl. Zwecken geeigneten Mörteln ; das Material kann vielmehr auch zur   Verkittuns   von ungeformtem Material zusammen mit diesem in Formen gestampft, gepresst oder gegossen werden : es kann zur Verkittung von ungeformtem grobkörnigem oder   stückigem   oder teils körnigem, teils stückigem Material zwecks Verkittung betonartiger Massen verwendet werden. Man ist infolgedessen in der Lage, das Mörtelmaterial bzw. Gemische, welche dasselbe als wesentlichen B3standteil enthalten. auch zum Aufbau von Formsteinen, Formstücken, ganzer Ofenteile usw. mitzuverwenden.

   Diese können entweder in rohem Zustand eingemauert und alsdann gebrannt oder nach einer vorherigen
Kaltverfestigung zum Aufbau von Öfen u. dgL verwendet werden. 



   Beispiel l : 80 Gawichtsteile Olivin werden gemischt mit 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels folgender Zusammensetzung :
25% Borat des Calciums, beispielsweise in Form des Minerals Colemanit,
35% trockenes Natriumsilikat (Na2O   : Si02 -1 : 3. 25),   
 EMI2.1 
   20%   fein gemahlener Quarz. 



    In diesem Stoffgemenge stellt der Olivin den stabilen feuerfesten Bsstandteil dar. Das Natrium-   silikat bewirkt eine starke Kaltverfestigung. Bei Temperaturen zwischen etwa 500 und 800  C bildet das Natriumsilikat, welches bei derartigen Temperaturen viel von seiner Kaltbindekraft verliert, mit 

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 den übrigen Bestandteilen des Bindemittels ein zähes Glas. Dieses Glas wirkt dann als Bindemittel bis zur Erreichung der Temperaturen, bei welchen die normale keramische Verfestigung des Baustoffes, im vorliegenden Falle des Olivins, stattfindet. 



   Zur Verarbeitung eignen sich insbesondere solche Olivine, welche ganz überwiegend aus Magnesiumorthosilikat bestehen. Gute Ergebnisse wurden z. B. mit einem Olivin von etwa folgender Zusammensetzung erzielt :
SiO,   42%, MgO 48, FeO   usw. 10%. 



   Die Korngrösse des Mörtels kann nach allgemein üblichen fachmännischen Regeln bemessen werden. Für Mörtel, der mit der Maurerkelle aufgetragen werden soll, haben sich z. B. Olivinkörner, die durch ein 12-Maschensieb per cm linear = 30 Maschen per Zoll linear gehen, als gut geeignet erwiesen.

Claims (1)

1. Das Bindemittel kann auch aus andern Stoffen als den in Anspruch 1 angegebenen zusammengesetzt sein. So können z. B. Feldspat oder andere Flussmittel als glasbildende Stoffe angewendet werden ; an Stelle des Colemanits können auch andere Borverbindungen, z. B. Borazit, Pandermit, Boronatrocaleit oder auch künstlich hergestellte Borate, Borosilikate oder Borophosphate angewendet werden. In manchen Fällen haben sich Zuschläge von Calciumverbindungen, z. B. in Form von geschlemmter Kreide als vorteilhaft erwiesen. An Stelle von Kaolin, welches an sich zur Erzielung der Bildsamkeit nicht unbedingt erforderlich ist, kann man z. B. feinverteilte Kieselsäure verwenden.

   Neben Natriumsilikat kann man als Kaltverfestigungsmittel tonerdereichen Zement anwenden, der z. B. folgende Zusammensetzung haben kann. EMI3.1 <tb> <tb>

   Si02 <SEP> + <SEP> MgO.................................. <SEP> 3-5% <tb> A1203'........................................ <SEP> 42% <tb> Cas <SEP> 40% <tb> Fie, <SEP> 13-1501 <tb> Beispiel 2 : Man mischt 85-75 Teile gemahlenen Olivins mit 15-25 Teilen eines Bindemittels, welches 25% des oben angegebenen Zements 15% Natriumborat, 25% geschlemmte Kreide und 35% gemahlenen Quarzit enthält.

   Als Verkittungsmittel kann z. B. auch Natriumsilikat oder ein anderes Kaltverfestigungsmittel in Gemeinschaft mit gepulvertem Glas verwendet werden. Hiebei bewirkt das Natriumsilikat einerseits die Kaltverfestigung, während andererseits beim Erhitzen der Mischung durch Wechselwirkung des Natriumsilikats mit dem Glas eine geeignete Herabsetzung der Schmelztemperatur des Glases erzielt werden kann.

   Die erfindungsgemäss herstellbaren Mörtel können auch mit Vorteil zur Verkittung von grob- EMI3.2 Quarzes und 75 Gew. % auf eine Korngrösse von maximal 0'2 mm vermahlenen Olivins wird zur Verkittung der 5-fachen Mange von grobkörnigem und stückigem, olivinreichem feuerfestem Material in Form einer betonartigen Masse verwendet.

   PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Aus magnesiumorthosilikatreiehem Material, insbesondere Olivin, und Zusatzstoffen bestehender Baustoff, insbesondere für die Verwendung als Mörtel, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hauptbestandteil vorhandene magnesiumorthosilikatreiche Material gemischt ist mit Stoffen, die befähigt sind, bei mittleren Temperaturen, z. B. zwischen 500 und 14000 zähe, glasige oder glasartige Schmelzen, z. B. Borosilikatgläser, zu bilden, wobei für Anwesenheit soleher Mengen glasbildender Substanzen, z. B. von Alkalisilikaten und kalkhaltigen Boraten Sorge getragen ist, dass ausreichende Bindefestigkeit beim Erhitzen der Mischung auf mittlere Temperaturen gewährleistet ist, z. B. derart, dass die Menge der glasbildenden Stoffe 5-30% der Gesamtmenge des Baustoffs beträgt.

   2. Feuerfester Baustoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zusätze feuerfester Stoffe, wie Chromeisenstein, Magnesit u. dgl., in Mengen, welche 30% des vorhandenen magnesiumsilikatreichen Materials nicht übersteigen.

   3. Feuerfester Baustoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er geringe Mengen von die Bildsamkeit bewirkenden oder erhöhenden Stoffen, wie z. B. Gummi arabicum, enthält.

   4. Die Verwendung von magnesiumorthosilikatreichen Mörteln gemäss Ansprüchen 1 bis 3, zur Verkittung artfremder geformter oder ungeformter Baustoffe, wie Magnesitsteine, Chromitsteine, Silikasteine mit gleichartigen oder verschiedenartigen Baustoffen.