AT205403B - Verfahren zur Herstellung feuerfester Steine, keramischer Körper, Steingut und Porzellan aus gebranntem Ton - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung feuerfester Steine, keramischer Körper, Steingut und Porzellan aus gebranntem Ton 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Körpern, insbesondere von feuerfesten Erzeugnissen, wie von Steinen,   Formkörpern,   u. zw. sowohl säurebeständigen wie isolierenden keramischen Erzeugnissen, Mörteln, Anstrichmassen usw. aus gebranntem Ton. 



   Es ist grundsätzlich bekannt, solche Erzeugnisse aus einem feuerfesten Ton unter Zusatz eines Bindemittels herzustellen. Hiebei wird die Masse einer innigen Mischung unterzogen, dann verformt, die Formkörper werden getrocknet und bei hoher Temperatur gebrannt. 



   Der feuerfeste Werkstoff, welcher das Füllmaterial (Skelett) der Formkörper bildet, ist häufig nicht plastisch und weist keine klebenden Eigenschaften auf. Er kann Ton, Bauxit, Magnesit usw. in rohem oder gebranntem Zustande sein. Als Bindemittel werden bisher, je nach der Art des magernden Bestandteiles, sehr häufig solche auf Grundlage von Ton, Kalkmilch, sowie organische Stoffe, wie z. B. Dextrin, Sulfite, Alkalisilikate, Borax, Oxychloride usw. verwendet. Von diesen Bindemitteln sind diejenigen organischen Ursprunges nicht beständig beim Brand. Die auf alkalischer Grundlage haben den Nachteil, dass sie als Flussmittel wirken und den Schmelzpunkt des Erzeugnisses sehr stark herabsetzen. 



   Die bekannten Bindemittel erfordern eine Trocknung und allmählich fortschreitende 
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    un-geeignet für   die Verwendung werden oder als deren Folge sie zerfallen. 



   Es sind auch bereits einige Bindemittel bekannt. die durch die Umsetzung yon Mineralsäuren mit   Leichtmetallverbindungen   hergestellt werden, so beschreibt z. B. die amerikanische Patentschrift Nr.   2, 660. 536   eine Bindemittel, das durch die Einwirkung von Phosphorsäure auf bestimmte Arten natürlich vorkommender Tone hergestellt wird. Einen andern interessanten Vorschlag enthält die amerikanische Patentschrift Nr. 2, 702. 425, die zur Herstellung eines Bindemittels für metallische Pulver u. a. angibt, wasserfreie Phosphorsäure auf Aluminiumoxyd einwirken zu lassen. 



   Dieses letztere Verfahren ergibt zwar auch für keramische Formkörper ein Bindemittel mit zweckentsprechenden Eigenschaften, besitzt jedoch den grossen Nachteil, dass es teuer ist und nicht für die Herstellung von üblichen feuerfesten Stoffen in grösseren Mengen unter wirtschaftlichen Voraussetzungen angewendet werden kann. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus gebranntem   Ton, gemäss   welchem dem Grundstoff der das Skelett des Formkörpers bildet, ein Bindemittel zugesetzt wird, das aus Phosphorsäure und   Aluminiumschaum   hergestellt wird. 



   Es wurde nämlich gefunden, dass der Aluminiumschaum, der als Abfall bei der Herstellung von Aluminium anfällt, nicht nur ein billiges Rohmaterial für die Bindemittelherstellung darstellt, sondern dass die damit erzeugten feuerfesten Steine Qualitäten aufweisen, die mit keinem andern der bisher bekannten erreicht werden konnten. 



   Es ist dabei von besonderer Bedeutung, dass der Schaum aus   Aluminiumoxyden   besteht, die   beim : Schmelzen   entstanden sind, also durch direkte Berührung des geschmolzenen Metalles mit dem Sauerstoff der Luft. Dieses Aluminiumoxyd, welches auf trockenem Wege entstanden ist, liegt in einer Form vor, die für die Bildung des Bindemittels mit Phosphorsäure besser geeignet ist als das gewöhnliche Aluminiumoxyd, selbst wenn dieses chemisch rein ist und auf einem andern Weg erzeugt wurde, wie beispielsweise auf nassem Wege. 

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   Das Bindemittel kann, je nach seinem Verdünnungszustand, in pastenförmiger oder mehr oder weniger flüssiger Form hergestellt werden. Es besitzt stark klebende Eigenschaften und umhüllt die Elemente des Skeletts in vollkommener Weise. 



   Die feuerfesten Stoffe, aus denen das Skelett gebildet werden soll, können beliebiger Art sein. Sie werden je nach dem Verwendungszweck des Erzeugnisses gewählt und in einer Korngrössenzusammensetzung, die ebenfalls 
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 sind z. B. natürlicher Sillimanit, die Aluminiumsilikate, Stoffe auf Grundlage von Chromoxyd, Magnesia usw. zu erwähnen. 



   Es wurde gefunden, dass die Verwendung von Stoffen, die bereits vorher durch einen Brennvorgang allotropische Umwandlungen ererfahren haben, zweckmässig ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung von gebrannten und gemahlenem Ton oder von Schamotte als skelettbildende Stoffe. 



  Im Rahmen des gleichen Gedankens können auch Steine, die bereits als solche verwendet worden sind, gemahlen und als Ausgangsstoffe benutzt werden. 



   Gewöhnlich erfordert die Reaktion zwischen Phosphorsäure und Aluminiumoxyd eine Initial erhitzung um in Gang zu kommen ; überraschenderweise reagiert der Aluminiumschaum bei Zimmertemperatur sofort heftig exotfierm mit Phosphorsäure und es braucht überhaupt nicht erhitzt zu werden. 



   Diese Tatsache, dass die Initialerhitzung unterbleiben kann, ist für die Durchführung des Verfahrens von grosser Bedeutung, denn die Reaktion kann direkt in dem Mischer ablaufen gelassen werden, in dem sich die Mischung der andern Bestandteile für die feuerfesten Steine befindet. Auf diese Weise gestaltet sich das Verfahren zur Vorbereitung der Mischung zum Formen der Rohlinge sehr einfach ; es kann auf zwei Arten durchgeführt werden :
Gemäss der ersten Ausführungsform wird das Bindemittel für sich aus Aluminiumschaum und Phosphorsäure hergestellt und denn den Mahl- oder Mischvorrichtungen zusammen mit den das Skelett bildenden Stoffen aufgegeben. 



   Bei der zweiten Arbeitsweise kann der Aluminiumschaum, vorzugsweise zusammen mit Phosphorsäure, dem Mischer, in welchem sich der das Skelett bildende Stoff befindet, aufgegeben werden. In der, einen wie in. der andern Weise ergibt sich hiedurch die verformbare Masse. Die aus dieser hergestellten Gegenstände werden, u. zw. bei einer Temperatur in der Grössenordnung von   5000   C, die sich im allgemeinen als bereits ausreichend erweist, gebrannt. Selbstverständlich kann aber je nach den Anforderungen auch mit höher als   500    C liegenden   Bren'1tempera-   turen gearbeitet werden. Es ist ferner auch möglich, unter Verwendung des Bindemittels gemäss der Erfindung an der Verwendungsstelle eine monolithische Masse herzustellen, die dann an ihrer Verwendungsstelle gebrannt wird.

   Ferner kann das Verfahren gemäss der Erfindung auch zur Herstellung eines Mörtels oder   Schuizuberzuges   für feuerfeste Stoffe verwendet werden. 



   Der Aluminiumschaum kann, je nach den erwünschten Eigenschaften des Enderzeugnisses, in gereinigtem oder auch in ungereinigtem Zustande Verwendung finden. Insbesondere können aus diesem Schaum, der ein Abfall-oder Nebenprodukt der Aluminiumherstellung darstellt, durch einfaches Waschen mit Wasser die darin enthaltenen löslichen Salze entfernt werden. 



   Unter dem Ausdruck..   Aluminiumschaum"   sind im Sinne der Erfindung die Oxydationsprodukte zu verstehen, die bei der Aluminiumherstellung, nämlich während des Schmelzvorganges, anfallen und auf dem geschmolzenen Metall schwimmen. 



   Was die Menge an Aluminiumschaum und Phosphorsäure anlangt, die eingesetzt werdes soll, so richtet sich diese ganz nach der Art des Skelettmaterials und kann daher nicht präzise angegeben werden. Indessen ist es klar und aus ökonomischen Gründen verständlich, dass nur soviel verwendet wird, als zur ausreichenden Bildung des Bindemittels erforderlich ist ; eine Prozentangabe ist nicht notwendig, da diese für das Produkt keine charakteristische Grösse darstellt. 



   Die Herstellung des Bindemittels erfolgt in Gegenwart der   übrigen   Mischungsbestandteile gleich im Mischer bei gewöhnlicher Temperatur, ohne dass zusätzlich erhitzt zu werden braucht. Der Aluminiumschaum, der als Abfallprodukt preisgünstig zu haben ist, ermöglicht insbesondere grosse Mengen feuerfester Steine für industrielle Zwecke zu vorteilhaften Preisen herzustellen. 



   Die feuerfesten Produkte, die gemäss der Erfindung hergestellt wurden, sind ausserdem den bekannten Erzeugnissen dieser Art quali- 
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 weitfestigkeit der erfindungsgemäss hergestellten Produkte gegen plötzliche Temperaturschwankungen (thermische Schocks) bedeutend vermehrt. Infolge dieser Widerstandsfestigkeit gegen thermische Schocks entstehen keine Haarrisse oder tiefe Sprünge, wie in 

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 den derzeit bekannten feuerfesten Steinen, welche die Fläche für den Angriff der Schlacke, die in die Tiefe eindringen kann, vergrössern und vorzeitigen Verschleiss verursachen. Bei den erfindungsgemäss hergestellten Produkten ist wegen des Fehlens von Rissen und Sprüngen eine Verschlackung in der Tiefe des feuerfesten Steines unmöglich geworden, es gibt nur noch eine oberflächliche Abnützung, die durch Reibung und Erosion hervorgerufen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung feuerfester Steine, keramischer Körper, Steingut und Porzellan aus gebranntem Ton, in welchen dem Grundmaterial zum Zwecke der Bildung des Bindemittels Phosphorsäure und Aluminiumoxyd zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet. dass das verwendete Aluminiumoxyd zur Gänze aus dem Schaum besteht, der bei der Aluminiumherstellung anfällt.