DE1009554B

DE1009554B - Verfahren zur Herstellung von feuerfesten chromerzhaltigen Steinen

Info

Publication number: DE1009554B
Application number: DED23098A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Walter Koenig; Dipl-Chem Dr Hans Zoellner
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1956-06-07
Filing date: 1956-06-07
Publication date: 1957-05-29

Description

Verfahren zur.Herstellung von feuerfesten chromerzhaltigen Steinen . Chromerz, das reich ist an Spinellen, wie Chromit, Hercynit usw., und meist audh nach drei-,vertiges 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 chrönierzhaltige 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 erstarrt beim Kühlen glasig. Dadurch haben Chromerz enthaltene feuerfeste Steine und Massen eine schlechte Temperaturwechsel-Beständigkeit 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.
Zweck vorliegender Erfindung ist es, Chromerz-und chromerzhaltige Steine und Massen zu@schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen, die also temperaturwechselbeständig und verschlackungswiderstandsfähig sind und eine hohe.Druck-Feuer-Beständigkeit besitzen.
Nach der Erfindung werden die Körner des auf die für den Verwendungszweck geeigneten Korngrößen zerkleinerten Chromerzes zuerst mit einer Lösung eines Si 02 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 Chromerzkörper.aus der Lösung des Si 02 bildenden Stoffes Si 02 Gel aus, während.gleichzeitig aus der Erdalkalisalzlösung Erdalkalihydroxyd ausfällt.
Beim Trocknen und anschließenden Brennen des so behandelten Chromerzkornes oder der aus dieser, gegebenenfalls nach Zusatz von Zuschlagstoffen, hergestellten Masse oder geformten Gegenstände entsteht unter Bildung neuer Verbindungen aus dem Si 02-Gel und dem Erdalkalihydroxyd an der Kornoberfläche eine dichte Hülle, die das Chromerzkorn vor Oxydation und Reduktion schützt. So behandeltes 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 widerstandsfähig, was eine erhöhte Haltbarkeit von unter Verwendung von solchem Chromerz hergestellten Steinen bringt.
Als Lösung eines Si 02 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 1400° C und höher nur Si 02 als Rückstand bleibt, durch die also keine Fremdstoffe in das Chromerz gebracht werden, die bei hohen Temperaturen zu einer frühzeitigen Druckerweichung eines aus dein Chromerz hergestellten Formkörpers führen könnten.
Die Menge der als Benetzungsmittel verwendeten Lösung des Si02 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 Si 02-Gel überzögen sind. Von Wasserglas mit einer Konzentration von 300 g S'02/1 reichen z. B. im allgemeinen 1 bis 3 Gewichtsprozent der zu benetzenden Kornmenge aus, von einer Silikonlösung mit 200 g S'02/1 2 bis 5 Gewichtsprozent, von Wasserglas bzw. Lösungen anderer Konzentration entsprechend geänderte Mengen. Als Erdalkalisalzlösungen können Lösungen beliebiger Erdalkalisalze verwandt werden, z. B. Calciumsalzlösungen.
Die Menge der zuzusetzenden Erdalkalisalzlösung ist von ihrer Konzentration und der Menge der als Benetzungsmittel verwendeten Lösung des Si 02 liefernden Stoffes abhängig. Sie soll in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß der Erdalkalioxydanteil der Erdalkalisalzlösung zum S'02-Anteil der Lösung des Si 02 bildenden Stoffes dem Molverhältnis R O : Si OZ = 2 : 1 entspricht. Ein größerer R O-Anteil ist nicht schädlich. Beim Brennen bilden sich dann aus dem Erdalkalioxyd und dem Si 02 Stoffe, welche hochfeuerfest sind, z. B. 2 Ca O - S'02 (Dicalziumsilikat). 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 durch Aufbringen von Erdalkalioxyd oder von beim Brennen °Erdalkalioxyd liefernden Erdalkaliverbindungen verstärkt. Diese Oxyde bilden bei hohen Temperaturen mit der aus dem Chromerzkorn austretenden, niedrigschmelzenden Gangart an der Oberfläche der Chromerzkörner feuerfeste Verbindungen, wodurch eine weitere Verbesserung der Druck-Feuer-Beständigkeit von unter Verwendung von Chromerz mit größeren Anteilen an Gangart hergestellten Gegenständen erreicht wird. Das Erdalkalioxyd bzw. die -verbindung kann in verschiedener Weise auf das Chromerzkorn gebracht werden, z. B. durch Bestäuben der noch feuchten Si 02 Gel-Erdalkalihydroxyd-Schicht.
Bei Chromerz, das nur geringe Mengen oder keine Gangart enthält, kann an Stelle der Benetzung mit einer Erdalkalisalzlösung auf das mit dem Si 02 bildenden Stoff benetzte Chromerzkorn auch gegebenenfalls direkt ein Erdalkalioxyd oder eines 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 bis 10 Gewichtsprozent der Menge des Chromerzkornes aus.
Die Korngröße dieser Erdalkaliverbindung beträgt zweckmäßig unter 0,1 mm Durchmesser, um eine schnelle Reaktion zwischen Gangart und Erdalkaliverbindung zu erreichen.
Als Erdalkaliverbindung eignet sich vor allem Magnesiumoxyd.
Das vorbehandelte Korn kann, so 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 Stampfmassen 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 nämlich reichert sich die Gangart in dem Feinstkorn an. Entfernt man daher. das Feinstkorn aus dem Chromerz, wird dessen Anteil an niedrigschmelzenden 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., weiterverarbeitet werden. Zweckmäßig ist es, einen feinkörnigen Zuschlagstoff mit Korngrößen unter 0,8 mm beizumischen, da Massen und Steine nur aus dem Grobkorn durchweg zu porös sind.
Wird als Zuschlagstoff ein Stoff verwandt, 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 beigemischt werden. Dieses bewirkt, da in ihm die Gangart angereichert ist, eine Sinterung des Zuschlagstoffes bei technisch erreichbaren Temperaturen. 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 erniedrigt wird.
Das hier am Beispiel von Chromerz- und chromerzhaltigen Steinen und Massen beschriebene Verfahren kann selbstverständlich sinngemäß zur Herstellung anderer Spinell- und spinellhaltiger Massen und Steine angewandt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von chromerzhaltigen feuerfesten Steinen und Massen, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Chromerzkorn vor seiner Verarbeitung eine Schicht aus Si 02 oder dieses bildende Verbindungen, wie Wasserglas oder Silikone, und Erdalkaliverbindungen aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des Chromerzes zuerst mit einer Lösung eines Si 02 bildenden Stoffes, dann mit einer Erdalkalisalzlösung, benetzt werden und die so erhaltene Masse dann gegebenenfalls nach Zusatz von Zuschlagstoffen als Stampfmasse verwandt oder nach bekannten Verfahren zu feuerfesten Körpern verarbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdalkalisalzlösung im Verhältnis zur Lösung des S'02 bildenden Stoffes in einer dem Molverhältnis R O : Si 02 wie 2 : 1 entsprechenden Menge zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gemäß Anspruch 1 bis 3 behandelten Körner zusätzlich eine Erdalkaliverbindung aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdalkaliverbindung in Pulverform auf die noch feuchten, gemäß Anspruch 1 bis 3 behandelten Körner aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gemäß Anspruch 1 bis 6 behandelte Korn vor seiner Verarbeitung getrocknet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zerkleinerten Chromerz der Feinstanteil entfernt und nur das übrige Korn gemäß Anspruch 1 bis 6 behandelt wird. B.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinstanteil unter 0,2 mm entfernt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Chromerzgrobkorn feinkörnige Zuschlagstoffe, wie Korund oder Magnesit, zugesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff in einer Korngröße unter 0,8 mm zugesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Chromerz entfernte Feinanteil dem Zuschlagstoff vor seiner Vermischung mit dem Chromerzgrobkorn beigemischt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromerzfeinanteil im Zuschlagstoff nicht mehr als 30 Gewichtsprozent der Gesamtfeinkornmenge beträgt.