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Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen und Formlingen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen und Formlingen, vorzugsweise aus basischem oder neutralem Material. Unter der Bezeichnung "basisches oder neutrales Material" sind dabei vor allem Magnesia und/oder Chromit, nicht aber gebrannter Dolomit oder Kalk zu verstehen ; ansonst ist die Erfindung jedoch ganz allgemein für die Herstellung von Steinen und Formlingen aus beliebigen feuerfesten Materialien geeignet.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, feuerfeste Steine und Formlinge, wie grossformatige Blöcke, zu schaffen, die in grünem, d. h. nicht getrocknetem und auch in getrocknetem Zustand eine erhöhte Festigkeit aufweisen. Es wurde gefunden, dass dieses Ziel dann erreicht werden kann, wenn das als Ausgangsmaterial verwendete feuerfeste Material in der für die Herstellung der Steine bzw. Formlinge bestimmten gebrannten Form, also in gesinterter bzw. geschmolzener Form und in der gewünschten Körnung, in Gegenwart von Stoffen, die durch Einwirkung von gasförmigem Kohlendioxyd eine Bindemittelwirkung entfalten, mit gasförmigem Kohlendioxyd behandelt und dann verformt wird.
Demnach besteht das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von feuerfesten Steinen und Formlingen, vorzugsweise aus basischem oder neutralem Material, in seinem Wesen darin, dass gebranntes feuerfestes Material, z. B. Sinter-oder Schmelzmagnesia, in gekörnter Form mit kaustisch gebrannter Magnesia, vorzugsweise mit beim Brennen von Magnesit anfallendem Flugstaub, vermischt und der Einwirkung von gasförmigem Koh- lendioxyd unterworfen wird und hierauf das erhaltene Produkt zu Steinen oder Formlingen verformt wird.
Das Kohlendioxyd braucht nicht in reiner Form verwendet zu werden, sondern kann zweckmässig in Form von kohlendioxydhaltigen Abgasen, z. B solchen mit einem Gehalt von nur etwa 10% COjj, eingesetzt werden. Die Behandlung kann bei Normaldruck oder Überdruck und gegebenenfalls nach vorheriger Evakuierung erfolgen. Eine Behandlungsdauer von etwa 15 min ist in der Regel ausreichend. Das zu verformende Produkt soll vorzugsweise auch noch neutral oder basisch reagierende Salze bzw. deren Lösungen enthalten. Unter dieser Bezeichnung sind Salze zu verstehen, die nicht sauer reagieren, also in wässeriger Lösung einen pH-Wert von 7 oder über 7 aufweisen. Als Beispiele können insbesondere Magnesiumsulfat bzw. Bittersalz und ferner Magnesiumchlorid, Aluminium-, Mangan- und Zinksalze genannt werden.
Diese Salze reagieren mit nahezu der Gesamtheit der aktiven Zentren der kaustischen Magnesia bzw. der im Flugstaub, wie er beim Brennen von Magnesit anfällt, vorhandenen kaustischen Magnesia unter gleichmässiger Bildung von magnesiazementartigen Verbindungen, die ihrerseits imstande sind, zu erhärten und dadurch eine innige Verkittung der Teilchen des feuerfesten Ausgangsmaterials zu bewirken. Die neutral oder basisch reagierenden Salze bzw. deren Lösungen können vor der Behandlung mit Kohlendioxyd oder aber nach dieser Behandlung vor dem Verformen zu Steinen bzw. Formlingen zugesetzt werden ; ebenso ist auch ein Zusatz vor und nach der Kohlendioxydeinwirkung möglich. Die besten Ergebnisse werden bei Verwendung von Magnesiumsulfat erhalten ; dieses wird vorzugsweise in Form einer wässerigen Lösung einer Konzentration von 29 bis 320 Bé eingebracht.
Die neutral oder basisch reagierenden Salze bzw. deren Lösungen werden im allgemeinen in solchen Mengen verwendet, dass der Gehalt der zu verformen den Mischungen an den Salzen, insbesondere Magnesiumsulfat, etwa 0, 3-l, 5% beträgt. Die kaustische Magnesia bzw. der vorzugsweise verwendete Flugstaub soll in Mengen von 3 bis lOgo, vorzugsweise etwa
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Während der Behandlung mit Kohlendioxyd bzw. kohlendioxydhaltigen Abgasen muss die zu behandelnde Mischung in allen Fällen geringe Mengen von Wasser enthalten. Wenn in der Mischung, die der Einwirkung von Kohlendioxyd unterworfen wird, kein neutral oder basisch reagierendes Salz vorliegt, muss die Kohlendioxydbehandlung bei erhöhter Temperatur, also z. B. mit heissen, kohlendioxydhaltigen Abgasen, beispielsweise solchen mit einer Temperatur von 250 bis 280oC, erfolgen. Die erhaltenen Steine bzw. Formlinge werden vorzugsweise getrocknet ; hiefür kommen Temperaturen von etwa 100 bis 1500C in Betracht.
In der mit Kohlendioxyd zu behandelnden Mischung sollen keine sauer reagierenden Salze oder deren Lösungen vorhanden sein.
Durch das Verfahren gemäss der Erfindung gelingt es, die Grünfestigkeit und auch die Festigkeit von Steinen bzw. Formlingen in ungebranntem Zustand im Vergleich mit Steinen bzw. Formlingen, die einer Kohlendioxydbehandlung überhaupt nicht oder in für basische oder neutrale Steine an sich bekannter Weise (vgl. z. B. österr. Patentschrift Nr. 171428) erst in geformtem Zustand unterworfen wurden, beträchtlich zu steigern. Diese Steigerung beträgt im allgemeinen hinsichtlich der Grünfestigkeit zumindest etwa 20 - 25je, hinsichtlich der Festigkeit mindestens etwa 40% und mehr. Das gleiche gilt gegenüber Steinen bzw.
Formlingen, die auf die Weise erhalten werden, dass Rohmagnesit von grosser Reinheit in einem Elektroofen bei Temperaturen von 1000 bis 20000 C gebrannt oder geschmolzen, dann zerkleinert und hierauf mindestens 48 h lang der Atmosphäre ausgesetzt wird, wobei jedoch grösste Sorgfalt aufgewendet wird, eine Absorption einer zu grossen Menge von Kohlendioxyd zu verhindern, worauf dann das Material unter Zusatz von Natriumpyroborat und Wasser zu Steinen verformt wird. Ferner können an dieser Stelle auch noch Verfahren zur Herstellung von hydratationsbeständigen, feuerfesten, gebrannten, magnesiahaltigen Erzeugnissen als bekannt erwähnt werden, bei welchen gebrannte Steine in Gegenwart von Wasser der Einwirkung von Kohlensäure oder von gasförmigen Mitteln, die kohlenstofffreie, saure Bestandteile enthalten, unterworfen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen und Formlingen, vorzugsweise aus basischem oder neutralem Material, mit Hilfe von Kohlendioxyd, dadurch gekennzeichnet, dass gebranntes feuerfestes Material in gekörnter Form mit kaustisch gebrannter Magnesia, vorzugsweise mit beim Brennen von Magnesit anfallendem Flugstaub, vermischt und die Mischung der Einwirkung von gasförmigem Kohlendioxyd unterworfen wird und hierauf das erhaltene Produkt, vorzugsweise mit einem Gehalt an neutral oder basisch reagierenden Salzen bzw. deren Lösungen, zu Steinen oder Formlingen verformt wird.
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