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Verfahren zur Herstellung von chromerzhaltigen feuerfesten
Steinen und Massen
Chromerz, das reich ist an Spinellen, wie Chromit, Hercynit usw., und meist auch noch dreiwertiges Eisen enthält, ist bei höheren Temperaturen sowohl in oxydierender als auch in reduzierender Atmosphäre nicht raumbeständig. In oxydierender Atmosphäre wächst es, in reduzierender Atmosphäre schwindet es.
Dadurch werden die Chromerzkörner zermürbt, wodurch eine Gefügeauflockerung von Steinen, die ganz oder teilweise aus Chromerz hergestellt sind, verursacht wird, wenn sie höheren Betriebstemperaturen ausgesetzt werden. Chromerz und chromerzhaltige Steine haben daher häufig nur eine kurze, nicht ihrem Wert entsprechende Haltbarkeit. Ausserdem enthält Chromerz noch grössere oder kleinere Mengen Gangart, z. B. Serpentin. Diese schmilzt bei höheren Temperaturen aus dem Chromerz aus und erstarrtbeim Kühlen glasig. Dadurch haben Chromerz enthaltende feuerfeste Steine und Massen eine schlechte Temperaturwechselbeständigkeit und Schlacken-Widerstandsfähigkeit, sowie eine niedrige Druck-Feuer-Beständigkeit.
Man hat versucht, diese Nachteile durch Beimischung von grösseren Mengen Magnesit zum Chromerz bei der Herstellung feuerfester Steine zu beheben, was jedoch nur zum Teil gelang.
Weiter wurde schon vorgeschlagen, das Chromerz mit Stoffen zu versetzen, die beim Brennen allein oder mit den aus dem Chromerz ausschmelzenden Stoffen an der Oberfläche der Chromerzkörner eine Hülle aus Erdalkalisilikaten bilden. Die nach diesen Verfahren hergestellten Hüllen sind jedoch nicht dicht genug, um das Chromerz vor Oxydation und Reduktion zu schützen.
Zweck vorliegender Erfindung ist es, Chromerz- und chromerzhaltige Steine und Massen unter Umhüllen der Chromerzkörner mit Erdalkalisilikaten zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen, die also temperaturwechselbeständig und gegen Verschlackung widerstandfähig. sind und eine hohe Druck-Feuer-Beständigkeit besitzen.
Nach der Erfindung werden die Körner des auf die für den Verwendungszweck geeigneten Korngrössen zerkleinerten Chromerzen zuerst mit einer Lösung eines Six : bildenden Stoffes benetzt, dann mit einer Erdalkalisalzlösung, und die so-erhaltene Masse, gegebenenfalls nach Zusatz von Zuschlagstoffen, als solche verwendet oder nach bekannten Verfahren zu Gegenständen verarbeitet.
Beim Benetzen mit der Erdalkalisalzlösung scheidet sich durch Wechselreaktion an der Oberfläche der Chromerzkörner aus der Lösung des SiO2 bildenden Stoffes SiOz-Gel aus, während gleichzeitig aus der Erdalkalisalzlösung Erdalkalihydroxyd ausfällt.
Beim Trocknen und anschliessenden Brennen des. so behandelten Chromerzkornesoder der aus dieser, gegebenenfalls nach Zusatz von Zuschlagstoffen, hergestellten Masse oder geformten Gegenstände entsteht, unter Bildung neuer Verbindungen, aus dem SiO-Gel und dem Erdalkalihydroxyd an der Korn-
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Chromerz und aus solchem Chromerz hergestellte Gegenstände und Massen sind daher gegen oxydierende und reduzierende Atmosphäre sowie insbesondere auch gegen wechselnde Einwirkung dieser beiden Atmosphären widerstandfähig, was eine erhöhte Haltbarkeit von unter Verwendung von solchem Chromerz hergestellten Steinen bringt.
Als Lösung eines SiO 2 bildenden Stoffes können z. B. Wasserglas, Lösungen organischer Kieselsäureverbindungen, z. B. Silikone usw., dienen. Dabei werden zweckmässig Lösungen solcher Stoffe gewählt, von denen beim Brennen bei etwa 14000 C und höher nur SiO2 als Rückstand bleibt, durch die also keine Fremdstoffe in das Chromerz eingebracht werden, die bei hohen Temperaturen zu einer frühzeitigen
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Druckerweichung eines aus dem Chromerz hergestellten Formkörpers führen könnten.
Die Menge der als Benetzungsmittel verwendeten Lösung des SiO 2 bildenden Stoffes richtet sich nach deren Konzentration und der Gesamtoberfläche der Körner des Chromerzes. Sie. soll so gross sein, dass, würde man das Chromerz trocknen, alle Körner über ihrer gesamten Oberfläche mit einer hauchdünnen Schicht von SiO 2-Gel überzogen sind. Von Wasserglas, mit einer Konzentration von 300g SiQ/1 reichen z. B. im allgemeinen 1-3. Gew.-% der zu benetzenden Kornmenge aus, von einer Silikon-Lösung mit 200 g Sil 2-5 Gew.-%. Von Wasserglas bzw. Lösungen anderer Konzentration entsprechend geänderte Mengen. Als Erdalkalisalzlösungen können Lösungen beliebiger Erdalkalisalze verwendet werden, z. B.
Kalziumsalzlösungen.
Die Menge der zuzusetzendenErdalkalisalzlösung ist von ihrer Konzentration und der Menge der als Benetzungsmittel verwendeten Lösung des Six2 liefernden Stoffes abhängig. Sie soll in einer solchenMenge zugesetzt werden, dass der Erdalkalioxydanteil der Erdalkalisalzlösung zum sic) Anteil der Lösung des SiO 2 bildenden Stoffes dem Molverhältnis RO : Si02. = 2 : 1 entspricht. Ein grösserer RO-Anteil ist nicht schädlich. Beim Brennen bilden sich dann aus dem Erdalkalioxyd und dein Si02 Stoffe, welche hochfeuer - fest sind, z.
B. 2CaO. SiO (Dikalziumsilikat). Auch sind diese neuen Verbindungen feinstkristallin und nicht glasig, wodurch die Temperaturwechsel-und Druck-Feuer-Beständigkeit von aus so behandeltem Chromerz hergestellten Steinen erhöht wird.
Wird als Erdalkalisalzlösung eine Magnesiumsalzlösung verwendet, so bildet sich Forsterit, der besonders gegen Eisen und Schlacke widerstandsfähig ist und somit den Steinen eine wertvolle, zusätzliche Eigenschaft gibt.
Bei Chromerz mit Gangart'werden in weiterer Ausbildung die Hüllen um die Chromerzkörner noch
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niedrigschmelzenden Gangart an der Oberfläche der Chromerzkörner feuerfeste Verbindungen, wodurch eine weitere Verbesserung derDruck-Feuer-Beständigkeit von unter Verwendung von Chromerz mit grösseren Anteilen an Gangart hergestellten Gegenständen erreicht. wird. Das Erdalkalioxyd bzw. die Erdal kaliverbindung kann in verschiedener Weise auf das Chromerzkorn gebracht werden, z. B. durch Bestäuben der noch feuchten durch das SiC -Gel-und das Erdalkalihydroxyd gebildeten Schicht.
Bei Chromerz, das nur geringe Mengen oder keine Gangart enthält, kann an Stelle der Benetzung mit einer Erdalkalisalzlösung auf das mit dem Sitz bildenden Stoff benetzte Chromerzkorn auch gegebenenfalls direkt ein Erdalkalioxyd oder eine dieses liefernde Verbindung aufgebracht werden.
-- Die Menge der als Bestäubungsmittel verwendeten Erdalkaliverbindung ist von dem Anteil der Gangart im Chromerz abhängig. Sie soll in einer Menge zugesetzt werden, die ausreicht, die ganze Gangart des Chromerzes in hochfeuerfeste Verbindungen zu überführen. Im allgemeinen reichen, bezogen auf ihren Erdalkalioxydanteil, 5-10 Gew.-% der Menge des Chromerzkornes aus.
Der Durchmesser des Kornes dieser Erdalkaliverbindung beträgt zweckmässig weniger als 0, 1 mm, um eine schnelle Reaktion zwischen Gangart und Erdalkaliverbindung zu erreichen.
Als Erdalkaliverbindung eignet sich vorallem Magnesiumoxyd.
Das vorbehandelte Korn kann, wenn erforderlich, getrocknet, und dann unbegrenzt gelagert werden.
Dabei haftet es oberflächlich zusammen, ist aber schon mit der Hand wieder zu zerdrücken. Dadurch wird es ermöglicht, nach der Erfindung behandeltes Chromerz auf Lager zu halten, von dem es bei Bedarf entnommen wird. Besonders für Stampfmasse ist dieses von Bedeutung.
Weiter wurde ermittelt, dass es zweckmässig ist, von dem zerkleinerten Chromerz das Feinstkorn zu entfernen und nur das übrige Korn mit einer Schicht zu überziehen. Bei der Zerkleinerung des Chromerzes reichert sich nämlich die Gangart im Feinstkorn an. Entfernt man daher das Feinstkorn aus dem Chromerz, so wird dessen Anteil an niedrig schmelzenden Stoffen erheblich vermindert. Dadurch wird die zur Überführung der Gangart in feuerfeste Verbindungen benötigte Menge einer Erdalkaliverbindung erheblich erniedrigt. Entfernt wird zweckmässig das Korn unter 0,2 mm, da sich in diesem vor allem die Gangart anreichert.
Diese so von Feinstanteilen befreite und mit einer Schicht überzogene Chromerzkörnung kann in üblicher Weise allein oder mit Zuschlagstoffen, z. B. Korund, Magnesit usw. weiter verarbeitet werden. Zweckmässig ist es, einen feinkörnigen Zuschlagstoff mit Korngrössen unter 0,8 mm beizumischen, da Massen und Steine nur aus dem Grobkorn durchwegs zu porös sind.
Wird als Zuschlagstoff ein Stoff verwendet, der erst bei sehr hohen Temperaturen sintert, z. B. sehr reiner Magnesit, kann dem Zuschlagstoff vor seiner Beimischung zum Chromerzgrobkorn noch das abgesiebte Chromerzfeinkorn unter 0, 2 mm ganz oder teilweise Heigcmischtwerden. Dieses bewirkt, da in ihm die Gangart angereichert ist, eine Sinterung des Zuschlagstoffes bei technisch erreichbaren Tempe-
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raturen. Ausserdem wird der Stein dichter.
Der Anteil des abgesiebten, feinkörnigen Chromerzes an der Gesamtmenge der Zuschlagstoffe soll
30 % nicht übersteigen, da sonst die Druck-Feuer-Beständigkeit und die Temperaturwechsel-Beständigkeit erniedrigt wird.
Das hier am Beipiel von Chromerz- und chromerzhaltigen Steinen und Massen beschriebene Ver- fahren kann selbstverständlich sinngemäss zur Herstellung anderer Spinell-und spinellhaltiger Massen und
Steine angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von chromerzhaltigen feuerfesten Steinen und Massen unter Umhüllen der Chromerzkörner mit Erdalkalisilikaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner des Chromerzes zu- erst, mit einer Lösung eines SiO 2 bildenden Stoffes, dann mit einer Erdalkalisalzlösung benetzt werden und hierauf die so erhaltene Masse gegebenenfalls nach Zusatz von Zuschlagstoffen als Stampfmasse verwendet oder nach bekannten Verfahren zu feuerfesten Körpern verarbeitet wird.