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Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat bestehenden feuerfesten
Baustoffen.
Nach bekannten Vorsehlägen sollen feuerfeste Baustoffe durch Erhitzen von Gemischen von Serpentin und magnesiumreichen Stoffen auf hohe Temperaturen, aber unter Vermeidung der Überführung in sehmelzflüssigen Zustand hergestellt werden, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Reaktionsbeschleunigern, wie Alkaliboraten, Alkalisilikaten od. dgl. Die Auswahl der Stoffe und die Mengenverhältnisse wurden dabei so gewählt, dass das fertig gebrannte Produkt im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat besteht und gegebenenfalls noch freies Magnesiumoxyd enthält. Nach einer Ausführungsform des bekannten Verfahrens sollten den Ausgangsgemischen noch Zusatzstoffe, z. B. Verbindungen 3-oder 4wertiger Elemente, z. B. des Chroms usw. zugeschlagen werden. Die Stoffgemische sollten z.
B. geformt, gestampft, gegossen oder als Mörtel angewendet und durch Erhitzen auf geeignete Temperaturen unter Vermeidung der Überführung in schmelzflüssigen Zustand verfestigt werden.
Bei der Herstellung von feuerfesten Produkten aus natürlichen Magnesiumsilikaten kann man den Brennprozess auch in mehreren Stufen durchführen, z. B. derart, dass die Massen bzw. Gegenstände zunächst einer Vorerhitzung bei niedrigen Temperaturen unterworfen und alsdann bei höheren Temperaturen, gegebenenfalls an der Verwendungsstelle, z. B. nach erfolgtem Einbau fertiggebrannt werden.
Bei den vorstehend geschilderten Verfahren spielen sieh bei Durchführung des Brennprozesses chemische Reaktionen zwischen Serpentin und den magnesiumreichen Stoffen, wie Magnesit oder
Magnesiumoxyd ab, die zu Volumschrumpfungen Veranlassung geben. Die hiedurch bedingten Schwie- rigkeiten, insbesondere bei der Herstellung von Formkörpern, wie Steinen u. dgl., können zwar durch den ebenfalls bekannten Vorschlag, den Serpentin zunächst einer Vorentwässerung zu unterwerfen, gemildert, aber doch nicht völlig behoben werden.
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat bestehenden feuerfesten Baustoffen durch Erhitzen von Mischungen, welche Serpentin oder serpentin- reiche Rohstoffe (allenfalls im nicht entwässerten Zustand) und magnesiumreiche Stoffe, wie Magnesium- oxyd oder zur Bildung von Magnesiumoxyd befähigte Stoffe, wie Magnesit, enthalten, auf hohe Tem- peraturen unter Vermeidung des Schmelzens besteht im Wesen darin, dass das Gemisch in feinpulveriger
Form in einem Drehrohrofen unter Bildung von Magnesiumorthosilikat bis zur Gewinnung eines raum- beständigen Sinters erhitzt, der Sinter zerkleinert und nach der weiteren Verarbeitung durch Ver- formen oder Stampfen, vor oder bei welcher dem zerkleinerten Sinter gegebenenfalls Stoffe, wie Chrom- eisenerz, totgebrannte Magnesia,
Siliziumkarbid oder mehrere dieser Stoffe und zweckmässig geringe
Mengen Bindemittel beigefügt werden können, fertiggebrannt wird. In dieser Weise wird im ersten
Arbeitsgang ein ungeformtes Zwischenprodukt, ein Sinter gewonnen, der bis zur Volumsbeständigkeit gebrannt ist, so dass aus diesem Sinter nach dem Zerkleinern hergestellte geformte Körper beim Fertig- brennen (als Stein oder Stampfmasse) im zweiten Arbeitsgang keinerlei wesentlichen Volumsänderungen mehr unterliegen.
Die z. B. aus Serpentin und Magnesit bestehenden Ausgangsmischungen werden in feinpulveriger
Form in Drehrohröfen auf für die gewünschten Umsetzungen geeignete Temperaturen, z. B. solche zwischen 900 und 1600 erhitzt, das so erhaltene bis zur Raumbeständigkeit gebrannte, gesinterte
Material zerkleinert und erst das zerkleinerte Material nach üblichen Methoden auf feuerfeste Form- körper, wie Steine u. dgl. verarbeitet. Es hat sich gezeigt, dass bei Verarbeitung dieses losen, fein- pulverigen Ausgangsmateriales in Drehrohröfen in einfacher Weise die gewünschten Umsetzungen
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bewirkt werden können, u. zw. mit dem angestrebten Ergebnis, die Komponenten bis zur Erzielung der Raumbeständigkeit ausreagieren zu lassen.
Durch die gemeinschaftliche Erhitzung der Ausgangsmischung in umlaufenden Öfen kommt auch eine gesonderte Vorentwässerung des Serpentins in Wegfall. Ebenso kann ein vorheriges, kostspieliges Brennen des Magnesits erspart werden.
Da die mit Schrumpfungen verbundenen Reaktionen beim Arbeiten nach vorliegendem Verfahren in der ersten Stufe, nämlich beim Brennen des pulverigen Gemisches im Drehofen, vor sich gehen und die Formkörper u. dgl. erst aus dem so erhaltenen zerkleinerten Material hergestellt werden, gelingt die Erzeugung völlig einwandfreier, volumbeständiger, hochfeuerfester Produkte, wie Steine u. dgl unter völliger Vermeidung der Gefahr von Schrumpfungen, Rissbildungen u. dgl.
Als magnesiumsilikathaltiges Ausgangsmaterial kommen neben Serpentin auch serpentinreiche Rohstoffe, z. B. Gemenge von Serpentin, Olivin und Enstatit in Betracht.
Als magnesiumreiche Zuschläge können Magnesiumoxyde (gebrannter Magnesit u. dgl. ) ver- wendet werden. Sehr viel vorteilhafter ist es aber, den viel billigeren Rohmagnesit oder auf chemischem Wege hergestelltes Magnesiumkarbonat oder Magnesiumhydrocarbonat, gegebenenfalls Gemische verschiedener derartiger magnesiumreicher Stoffe zu verwenden.
Die Msngenverhältnisse des magnesiumsilikathaltigen Ausgangsmaterials und von Magnesit od. dgl. können so gewählt warden, dass sie zur vollständigen oder praktisch vollständigen Überführung der in Magnesiumorthosilikat überführbaren Stoffe, wie Serpentin u. dgl. ausreichen. Es kann auch so gearbeitet werden, dass in dem Fertigprodukt ein zweckmässig geringer Überschuss an Magnesiumoxyd, z. B. etwa 10% Mg, enthalten ist. Man kann aber auch mit Vorteil auf Produkte hinarbeiten, die etwas weniger Magnesium enthalten, als der Zusammensetzung des Magnesiumorthosilikats entsprechen würde, beispielsweise 1, 85 Atome Mg auf 1 Atom Si. Derartige Produkte sind für manche Anwendungszwecke besonders geeignet, z.
B. für Zwecke, bei welchen es auf gute Temperaturwechselbeständigkeit der feuerfesten Produkte ankommt.
Man kann auch natürlich vorkommende Gemenge von Magnesiumsilikat und magnesiumreiehen Stoffen, z. B. Naturprodukte, welche Serpentin und Magnesit enthalten, für die Fabrikation verwenden.
Hiebei kann man durch geeignete Zuschläge, z. B. von Serpentin oder von Magnesit, die Zusammensetzung des Ausgangsgemisehes so regeln, dass das Fertigprodukt die gewünschte Zusammensetzung besitzt. So kann man z. B. serpentinreiche Abfälle der Magnesitgewinnung oder serpentinreiehe Abfälle der Asbestgewinnung als Ausgangsmaterial für vorliegendes Verfahren verwenden. Die gewünschten Umsetzungen kann man auch hier durch Zugabe kleiner Mengen, z. B. 0, 5-3 Gewichtsprozent reaktionsfördernder Mittel, wie leichtschmelzende Fluoride, Chloride, Borate u. dgl. beschleunigen bzw. begünstigen.
Man kann den im Drehrohrofen zu brennenden Ausgangsmischungen auch noch Zuschläge anderer Art beimischen. Als solche Zuschläge kommen insbesondere Sintermagnesit sowie chromhaltige Stoffe in Betracht, vor allem Chromeisenstein. In manchen Fällen hat es sich aber als zweckmässig erwiesen, Stoffe, die in die Endprodukte eingeführt werden sollen, erst dem im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat bestehenden Sinterprodukt nach Zerkleinerung desselben zuzugeben und die so erhaltenen Mischungen alsdann auf die gewünschten Endprodukte, wie feuerfeste Steine u. dgl. zu verarbeiten.
Die Verarbeitung der Ausgangsgemische kann in ähnlicher Weise wie bei der Zementfabrikation erfolgen. Die Drehrohre können z. B. mit Kohlenstaubfeuerung oder Ölfeuerung betrieben werden.
Die Weiterverarbeitung des durch das Brennen im Drehrohr erhaltenen gesinterten Materials kann z. B. derart erfolgen, dass dasselbe auf gewünschte Korngrössen, gegebenenfalls verschiedene Korngrössen zerkleinert wird. Für die Weiterverarbeitung auf Formsteine u. dgl. Produkte kommen im allgemeinen Maximalkorngrössen von etwa 8 mm in Betracht. Durch Anwendung verschiedener Korngrössen, z. B. von Grobkorn, Mittelkorn und feinpulverigem Material, kann man die Zwischenräume zwischen den grösseren Körnern ausfüllen und Produkte erzielen, welche ein aus Grobkorn gebildetes Gerüst aufweisen.
Die Überführung des zerkleinerten Materials in Formsteine u. dgl. Produkte kann in einfachster Weise unter Anwendung von zweckmässig geringen Mengen anorganischer oder organischer oder anorganischer und organischer Bindemittel erfolgen. Als solche kommen u. a. in Betracht : kaustis (her Magnesit, Wasserglas, borsaure Salze, Dextrinlösungen, Celluloseablauge u. dgl. Zum Befeuchten des zerkleinerten Materials zum Zwecke der Formgebung können wässerige Lösungen angewandt werden oder auch organische Flüssigkeiten, wie beispielsweise Solaröl oder Teeröle oder Gemenge derartiger Stoffe. Die Zerkleinerungsprodukte bzw. die Gemische solcher mit Bindemitteln und gegebenenfalls Zuschlägen können auch mit Vorteil als feuerfeste Stampfmassen verwendet werden.
Als Zuschläge zu den Zsrkleinerungsprodukten kommen u. a. in Betracht : Chromeisenstein.
Sintermagnesit usw. In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, geringe Mengen von Stoffen grosser Härte, z. B. 0, 3-3% Siliciumearbid, zuzuschlagen.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass das Verfahren im Drehrohr ausserordentlich einfach und billig durchführbar ist, dass Rohprodukte, wie nicht entwässerter Serpentin und ungebrannter Roh-
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auf hochfeuerfeste Erzeugnisse, wie Steine u. dgl., insbesondere auch bei Anwendung weiterer Brennprozesse, störende Volumänderungen nicht mehr auftreten.
Beispiel 1 : Als Ausgangsmaterial dient ein Serpentingestein der Zusammensetzung : 40% SiO2, 41% MgO, 1% Al2O3, 4% Fe2O3. 15% H2O und ein Rohmagnesit der Zusammensetzung : 40% MgO, 2% CaO, 3% FeO, 4% SiO2, 51% Co2.
100 Teile Serpentingestein und 30 Teile Rohmagnesit werden in ähnlicher Wei > e wie die Rohmaterialien für die Zementfabrikation fein vermahlen, das Gemenge in einem Drehrohrofen bei Temperaturen bis zu 1400 oder 1600 C gebrannt und das gesinterte Produkt zu Körnern, deren Maximalgrösse 8 mm nicht übersteigen soll, zerkleinert. Das zerkeinerte Material wird mit geringen Mengen
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Weise durch einen Brennprozess verfestigt.
Die Mischung von zerkleinertem Sintermaterial und Bindemitteln kann auch als Stampfmasse verwendet werden.
Beispiel 2 : Man verarbeitet ein Gestein, das aus einem Gemenge von Serpentin, Olivin und Enstatit besteht, mit der Zusammensetzung :
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Das Gestein wird in einer Rohrmühle auf eine Korngrösse von maximal 0, 2 MH vermählen.
Hiezu gibt man chemisch hergestelltes Magnesiumoxyd, u. zw. 16 Gewichtsteile Magnesiumoxyd auf 100 Gewichtsteile Gestein.
Das Gemenge wird in einem Drehrohrofen auf 15000 C erhitzt, das gesinterte Produkt wird teils in Form grober Brocken, teils in Form zerkleinerten Materials zur Ausfütterung metallurgischer und anderer Öfen verwandt, unter Zugabe geeigneter Bindemittel, ie kleiner Mengen von kaustisch gebranntem Magnesiumoxyd und verdünnter Chlormagnesiumlosung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus Magnesiumorthosilikat bestehenden feuerfesten Baustoffen durch Erhitzen von Mischungen, welche Serpentin oder serpentinreiche Rohstoffe (allenfalls im nicht entwässerten Zustand) und magnesiumreiehe Stoffe, wie Magnesiumoxyd, oder
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unter Vermeidung des Schmelzens, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in feinpulveriger Form in einem Drehrohrofen unter Bildung von Magnesiumorthosilikat bis zur Gewinnung eines raumbeständigen Sinters erhitzt, der Sinter zerkleinert und nach der weiteren Verarbeitung durch Verformen oder Stampfen, vor oder bei welcher dem zerkleinerten Sinter gegebenenfalls Stoffe, wie Chromeisen-
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