AT157702B - Verfahren zur Herstellung von Magnesium, Calcium und Kieselsäure enthaltenden feuerfesten Baustoffen. - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung von Magnesium, Caleium und Kieselsäure enthaltenden feuerfesten
Baustoffen. 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesium, Calcium und Kieselsäure enthaltenden feuerfesten Stoffes, dessen Zusammensetzung der des als Merwinit bezeichneten natürlich vorkommenden Caleium-Magnesiumorthosilikats entspricht und bezweckt, einen solchen feuerfesten Stoff von vorzüglichen Gebrauchseigenschaften zu schaffen, für dessen Herstellung auch an sich nicht feuerfeste Stoffe geringerer Güte bzw. geringeren Reinheitsgrades verwendet werden können. Das durch das neue Verfahren erzielte Erzeugnis besitzt die Eigenschaft einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen basische Schlacken, ferner eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit, d. h. gute wärmeisolierende und ferner auch hydraulische Eigenschaften.

   Hiedurch ergeben sich vielfältige vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten des neuen Erzeugnisses. 
 EMI1.1 
 Ausgangsstoffe angewiesen und nur wenige vergleichsweise teuere Magnesite waren daher für diese Zwecke brauchbar. Kalkhaltige Stoffe wurden überhaupt als für feuerfeste Zwecke ungünstig angesehen. 



   Im Gegensatz zu diesen herrschenden Anschauungen wurde gefunden, dass, wenn man eine Mischung von kalkkieselsäure-und magnesiahaltigen Ausgangsstoffen in der Zusammensetzung der molekularen Gewichtsverhältnisse, die sich aus der Formel des Merwinits 3 CaO. MgO. 2   SiOs   ergeben, nach keramischen Methoden brennt, das Erzeugnis, wie das natürliche Mineral Merwinit, die oben angedeuteten vorteilhaften Eigenschaften besitzt. 



   Hiebei empfiehlt es sich unter Umständen, nicht unbedingt an den molekularen Gewichtsverhältnissen der Bestandteile CaO,   SiO, und MgO   festzuhalten, sondern den anteiligen Gehalt des   MgO   zu erhöhen, mit dem Erfolge, dass durch den Brand in dem Enderzeugnis neben Merwinit auch Periklas in einem sich aus dem Überschuss an   MgO   ergebenden anteiligen Verhältnis gebildet wird. 



  In diesem Erzeugnis stellen sowohl der Merwinit als auch der Periklas erwünschte Bestandteile dar. 



  Die leicht hydraulischen Eigenschaften des Merwinits bewirken eine Bindung bei niedrigen Temperaturen, während seine Kristallisation einen dichten   Zusammenschluss   der Teilchen bei hoher Temperatur herbeiführt, welche in erheblichem Umfange zur Herbeiführung der Sicherheit des feuerfesten Erzeugnisses gegen Springen bzw. Splittern beiträgt. Derartige Mischungen können durch Vereinigung geeigneter Ausgangsstoffe oder durch mechanische Mischung von Merwinit und Periklas hergestellt werden. Wo ein geeignetes natürliches Vorkommen von Merwinit zur Verfügung steht, kann selbstverständlich dieses als Rohstoffquelle verwendet werden. Anderseits ist aber die synthetische Erzeugung von Merwinit praktisch überall möglich.

   Als Rohstoffe können Dolomit oder magnesiahaltiger Kalkstein und Sand oder Kieselsäure in anderer Form verwendet werden ; ferner Magnesiumsilikate, wie Serpentin, Talk und Olivin, ausserdem Magnesite, u. zw. kalkhaltige, kieselsäurehaltige oder gleichzeitig kalk-und kieselsäurehaltige Magnesite, sowie unreine Magnesite, welche bisher als unverwendbar für die Herstellung feuerfester Stoffe galten. 



   Unter magnesiahaltigen Kalksteinen wird hiebei ein Rohstoff verstanden, welcher calciniert ungefähr 18 oder mehr   Hundertteile     MgO   enthält. Aus Gründen der Zweckmässigkeit werden nachstehend Dolomit ebenso wie derartiger magnesiahaltiger Kalkstein gemeinsam als magnesiahaltiger Kalkstein bezeichnet. Es ist zweckmässig, Rohstoffe zu verwenden, welche verhältnismässig frei von Aluminiumoxyd oder Eisenoxyd sind oder lediglich kleine Prozentsätze an diesen Stoffen enthalten. Mit dem magnesiahaltigen Kalkstein wird Kieselsäure in Form von Sand oder als Magnesiumsilikat 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 verbunden.

   Die Umsetzung von magnesiahaltigem Kalkstein und Kieselsäure oder Magnesiumsilikaten wird unter Verwendung eines Versatzes, welcher Kalk, Kieselsäure und Magnesit innerhalb der oben angegebenen Verhältnisgrenzen enthält, durchgeführt. In ähnlicher Weise wird, wenn von kieselsäure- haltigen Magnesiten ausgegangen wird, die oben erwähnte Verbindung dadurch erhalten, dass Kalkstein oder Dolomit in solchen Mengen eingeführt wird, dass sich das   gewünschte   Verhältnis ergibt. 



   Wenn kalkhaltiger oder sowohl   kalk-wie kieselsäurehaltiger Magnesit   verwendet wird, so kann der
Ausgleich bzw. die Schaffung des erforderlichen Mengenverhältnisses durch Zusatz von kieselsäure- haltigen Stoffen, wie Kieselsäure oder Magnesiumsilikaten oder je nach den Erfordernissen Zusatz von
Dolomit, magnesiahaltigem Kalkstein oder Kalkstein erfolgen. Die Rohstoffe werden in geeigneter Weise zu Pulver zerkleinert und innig zu einem Brei gemischt oder gemahlen. Dieser wird in einem
Drehofen bei geeigneter Temperatur, beispielsweise bei   1358 < 1 C   gebrannt. Ebenso kann auch der Brei getrocknet und zu Klinkern gepresst und diese wieder in einem Kammerofen gebrannt werden.

   Merwinit bildet sich leicht bei verhältnismässig geringer Temperatur, beispielsweise unterhalb von   11790 C,   jedoch ist es, um feuerfeste Körper von zufriedenstellender Formgenauigkeit herzustellen, zweckmässig, eine kurze Zeitlang bei höherer Temperatur zu brennen und hiedureh die völlige Umsetzung herbei- zuführen ; dies kann in einem Drehofen oder zusammen mit einer Verlängerung des Zeitintervalles, bei dem bei niedriger Temperatur gebrannt wird, in einem periodisch arbeitenden Ofen erfolgen. In manchen
Fällen können anteilige Mengen von Flussmitteln, beispielsweise Eisenoxyd und Aluminiumoxyd zugesetzt werden, um die für das Dichtbrennen erforderliche Temperatur oder Zeitdauer zu verringern. 



  Wenn der Brei in einem Drehofen gebrannt wird, ergibt sich ein harter, dichter, leicht   bräunlieh   grau aussehender Klinker. * Werden Formlinge gebrannt, so ist das gebrannte Erzeugnis dicht, hart und hellbraun oder braungrau. Die Klinker werden anschliessend in einer geeigneten Mahlvorriehtung, beispielsweise einem Trocken-Kollergang, bis auf eine gewünschte Grösse, beispielsweise 2 bis 3 Maschen pro Quadratzentimeter, gemahlen. Nach dem Anmachen mit einer kleinen Menge Wasser, beispiels- weise 6 bis   8%,   kann die Masse in   einer Trockenpresse   zu Ziegeln gepresst und diese können bei geeigneter
Temperatur, wie   1179"-1250" C   gebrannt werden. 



   Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben :
400 Gewichtsteile Dolomit und 83 Gewichtsteile Quarzsand, deren Anteile also so bemessen sind, dass auf jeden Gewichtsteil Kieselsäure   1'4   Teile Kalk entfallen, werden in einer Kugelmühle mit
Wasser gemahlen, u. zw. bis zu einer Feinheit entsprechend einem Sieb mit 80 Maschen pro Zentimeter. 



   In Breiform wird das Mahlgut dann in einem Drehofen aufgegeben und in diesem bei einer Temperatur von ungefähr   1320" C   gebrannt, wodurch ein dichter, harter, leicht braun grauer Klinker entsteht. 



   Falls   erwünscht,   kann der Brei in gewissem Grade getrocknet und in Klinker gepresst werden, welche in einem absatzweise arbeitenden Ofen bei Kegel 16 oder ungefähr   1250" C   48 Stunden lang gebrannt werden. Die gebrannten Klinker werden auf einen Kollergang soweit zerkleinnert, dass das Mahlgut durch ein Sieb mit 2-3 Maschen pro Zentimeter hindurchgeht. Nachdem das Mahlgut dann mit 6 bis
8% Wasser angemacht worden ist, wird die Masse zu Ziegeln gepresst, welche getrocknet und bei Seger-
Kegel 14-16 gebrannt werden. Das Erzeugnis besteht aus Merwinit-Kristallen, die mit ungefähr
20% Periklas vermischt sind. Die Analyse des Erzeugnisses ergibt 28-4%   SiOz, 0-8% Fe20 0-5% AI, Os,     40-9% CaO   und 29-4% MgO. 



   Ein weiteres Beispiel ist folgendes :
Ungefähr 200 Gewichtsteile Dolomit aus Nord-Ohio und 104 Gewichtsteile Serpentin aus Quebec werden ihrer Analyse entsprechend in solchem Verhältnis gemischt, dass auf jeden Gewichtsteil
Kieselsäure in der Mischung 1-4 Teile Kalk entfallen, und zusammen gemahlen. Das Mahlgut wird dann bei ungefähr   1368" C   in einem Drehofen zu einem dichten hellbraunen Klinker gebrannt oder alternativ als Klinker in einem periodischen Ofen bei einer Temperatur von ungefähr 1297  C 48 Stunden lang gebrannt. Diese Klinker sind dicht, von hellbrauner Farbe und bestehen im wesentlichen aus
Merwinit und Periklas. Sie besitzen die folgende analytische Zusammensetzung :   22%     Si02, 4'5% F03'     1-2%     AIOg, 31% CaO   und 41, 2% MgO.

   Die gebrannten Klinker werden dann in einem Kollergang gemahlen, u. zw. auf eine solche Grösse, dass sie durch ein 4-Maschensieb hindurchgehen, dann mit ungefähr 6 bis 8% Wasser angemacht und zu Ziegeln gepresst, welche getrocknet und bei Seger-
Kegel 14-16 gebrannt werden. 



   Ein weiteres Beispiel ist das folgende :
Ungefähr 100 Gewichtsteile unreiner Magnesit aus Süd-Nevada (mit   12'1%     SiO2, 0#8% Fe2O3,     10%     Al : Os, 6-8% CaO und 35'2% MgO),   und 34 Gewichtsteile Dolomit (mit   0-05% Si0 0-05% AIOg   und   Fie03,     30-4% CaO   und   30-9% MgO)   werden miteinander vermahlen. Diese Mischung wird zu
Klinkern geformt und bei ungefähr 1273  C gebrannt. Die sich ergebenden Brennlinge sind hart, dicht, von im wesentlichen weisser Farbe und besitzen folgende Zusammensetzung :   16-5% SiO2, 1% FeOs,     1-3%     AIO,, 23% CaO   und 58% MgO. 



   Die gemahlenen Klinker können zur Herstellung von Ausfütterungen von Öfen verwendet werden oder auch auf geeignete Korngrösse gebracht, mit Wasser angemacht und zu Ziegeln gepresst werden. Ein etwaiger   Überschuss   an Magnesia bildet, wie die petrographische Untersuchung'zeigt, Periklas. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   In Fällen, in welchen merwinithaltige feuerfeste Erzeugnisse der Abnutzung unter   Umständen   unterworfen werden, bei welchen eine Berührung mit freiem Kalk stattfindet, wie dies beispielsweise zutrifft, wenn die feuerfesten Stoffe als Futter für Kalköfen dienen oder dann, wenn sie in Berührung mit Schlacken kommen, die einen sehr hohen Kalkgehalt haben, kann eine weitgehende Reaktion zwischen dem Merwinit und dem Kalk eintreten und damit eine Umsetzung desselben. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese an sich vorhandene Möglichkeit vermieden.

   Es wurde gefunden, dass dem Versatz gewisse Stoffe zugefügt werden können, welche den Merwinit gegen derartige zerstörende Einflüsse schützt, wenn er in Berührung mit Kalk gelangt, wobei sich als besonders geeignet für diesen Zweck sauerstoffhaltige Verbindungen des Bors, Phosphors oder Chroms erwiesen haben, u. zw. bei Zusatz derselben in kleinen Mengen von höchstens 1%. Ein derartiges Mittel kann in den Versatz, der beispielsweise Phosphatgestein (rock-phosphate) oder Caleiumphosphat oder Phosphorsäuren, Colemanit, Borsäure, Chromoxyd, Chromit usw. enthält, eingeführt werden. In der Regel sind die Säuren, Oxyde oder Calciumsalze den entsprechenden Natriumsalzen vorzuziehen. 



   Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dem ein Verhältnis von Dolomit und Quarzsand entsprechend dem ersten oben angegebenen Beispiel zugrundeliegt, wird diesem Versatz ein Teil Colemanit und ein Teil Phosphatgestein vor dem Mahlen zugesetzt. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche. 



   Gemäss einem andern Beispiel, bei welchem eine Mischung von Dolomit und Serpentin in dem in dem obigen Beispiel 2 gegebenen anteiligen Verhältnis zugrundeliegt, wird ein Teil Borsäure zugesetzt. 



  Im übrigen ist die Behandlung durch Mahlen und Pressen die gleiche. 



   Nach einem weiteren Beispiel werden die gebrannten Formlinge, die nach den drei obengenannten Beispielen hergestellt worden sind, gebrochen und auf eine gewünschte Korngrösse abgesiebt, worauf das Material mit einer   2% igen Borsäurelosung angemacht   und dann zu Formlingen verpresst wird. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Magnesium, Calcium und Kieselsäure enthaltenden feuerfesten Baustoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das als Merwinit bekannte Mineral in der Weise hergestellt wird, dass man kalk-, kieselsäure-und magnesiumhaltiges Material, z. B. Dolomit, Magnesit, Sand und Serpentin, in der Zusammensetzung der molekularen Gewichtsverhältnisse 3 : 2, bezogen auf die Formeln   CaO   und   Si02   und wenigstens 1   MgO,   brennt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen das Mischungsverhältnis nach Anspruch 1 übersteigenden Gehalt an MgO im zu brennenden Gemisch, welcher bis zu 90% des Gesamtgewichtes betragen kann, wobei Periklaskörner mit dazwischen befindlichem Merwinit gebildet werden.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines unretnen, nicht feuerfesten Magnesits, welcher mehr als 10% Si02 enthält.

   4. Verfahren zur Herstellung von bei Gebrauch mit Kalk in Berührung kommenden feuerfesten Baustoffen nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Sauerstoffverbindungen des Bors, Phosphors oder Chroms.