DE1089680B - Method of making silica stones - Google Patents

Method of making silica stones

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DE1089680B
DE1089680B DEST14488A DEST014488A DE1089680B DE 1089680 B DE1089680 B DE 1089680B DE ST14488 A DEST14488 A DE ST14488A DE ST014488 A DEST014488 A DE ST014488A DE 1089680 B DE1089680 B DE 1089680B
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quartz
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Dr Karl Siebel
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KARL SIEBEL DR
Steuler Industriewerke GmbH
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KARL SIEBEL DR
Steuler Industriewerke GmbH
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica

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Description

Verfahren zum Herstellen Von Silikasteinen Die Herstellung von Silikasteinen durch Brennen eines mit einem Binder versetzten, Ferrosilicum und Glasfluß bildende Substanzen enthaltenden Gemenges von Quarzkies und feinem Quarzsand ist bekannt.Method of making silica stones The manufacture of silica stones by firing a bindered ferrosilicon and glass flux forming Mixtures of quartz gravel and fine quartz sand containing substances are known.

Vorliegender Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, durch Brennen eines mit einem Binder versetzten Gemenges von Quarzkies und feinem Quarzsand Silikasteine herzustellen, die bei einem Druckerweichungsbeginn von 1680 bis 1700° C geringere Porositäten aufweisen, als sie bisher erreicht werden konnten. Die meisten handelsüblichen Silikasteine haben Porenvolumina zwischen 21 und 261/o. Die Praxis zeigt, daß die Lebensdauer von Silikastein.en, z. B. in der Stahlindustrie, erheblich steigt, wenn das Porenvolumen möglichst niedrig liegt, da bei geringem Porenvolumen die innere Korrosion der Steine durch eindringende Fremdstoffe verzögert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, Porenvolumina unter 17 % zu erreichen.The present invention is based on the object by burning a mixture of quartz gravel and fine quartz sand and silica stones mixed with a binder to produce the lower at a pressure softening start of 1680 to 1700 ° C Have porosities than could previously be achieved. Most of the off-the-shelf Silica stones have pore volumes between 21 and 261 / o. Practice shows that the Lifespan of silica stones, e.g. B. in the steel industry, increases significantly if the pore volume is as low as possible, since with a low pore volume the inner Corrosion of the stones is delayed by penetrating foreign matter. With the invention The process succeeds in achieving pore volumes below 17%.

Durch die deutsche Patentschrift 555 767 und die österreichische Patentschrift 138 392 sind Verfahren bekanntgeworden, bei welchen die Quarzumwandlung katalytisch beschleunigt und in bestimmte Richtung gelenkt werden soll. Zu diesem Zweck wird unter anderm tonerdefreies Alkalioxyd eingesetzt, um eine dünnflüssige Schmelze zu erzielen. Mit einer Alkaliverbindung als glasflußbildender Substanz kann die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht gelöst werden.By the German patent specification 555 767 and the Austrian patent specification 138 392 processes have become known in which the quartz conversion is catalytic should be accelerated and steered in a certain direction. To this end, will among other things alumina-free alkali oxide is used to create a thin liquid melt to achieve. With an alkali compound as a glass flux-forming substance, the The object on which the present invention is based cannot be achieved.

Das Verfahren der Erfindung beruht auf der Verwendung von zwei verschiedenen Bindern. Der erste Binder [b] besteht aus Calciumhydroxyd und Eisenoxyd und einer geringen Menge Ferrosilicium; die Kombination von Calciumhydroxyd und Eisenoxyd ist bekannt. Das dieser Kombination zugesetzte Ferrosilicium wirkt der bleibenden Dehnung der Silikasteine entgegen und gleichzeitig in Richtung einer Verringerung des Porenvolumens. Schon nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 752 150 wird der zur Herstellung der Silikasteine dienenden Masse gemahlenes Ferrosilicium zugesetzt. Es wurde indes gefunden, daß für die Zwecke vorliegender Erfindung die zugesetzte Menge Ferrosilicium nicht zu groß sein darf, da sonst eine Erniedrigung der Druckerweichungstemperatur entsteht. Es wurde gefunden, daß dieser Binder [b] zweckmäßig aus 1,5 % Ca0, 1,0% Fe203 und 0,5'% Ferrosilicium mit einem Si-Gehalt von 90 % besteht; geringe Abweichungen von diesen Werten sind ohne schädliche Wirkung, so kann der Si-Gehalt des Ferrosiliciums bis zu etwa 60 % heruntergehen. Wenn lediglich dieser Binder in einer Menge von etwa 3 9/o der Gesamtmasse verwendet wird, kann man aus Quarzkies und Quarzsand bereits einen durchaus festen Silikastein mit hoher Druckerweichungstemperatur herstellen. Das, Porenvolumen dieser Steine wird aber bei der üblichen Brenntemperatur von SK 14 bis 15 oberhalb von 200/0 liegen.The method of the invention relies on the use of two different ones Binders. The first binder [b] consists of calcium hydroxide and iron oxide and one small amount of ferro-silicon; the combination of calcium hydroxide and iron oxide is known. The ferrosilicon added to this combination acts as the permanent one Stretching of the silica stones counteracts and at the same time in the direction of a decrease the pore volume. Already according to the procedure of the German patent specification 752 150 the mass used to manufacture the silica bricks is ground ferro-silicon added. It has been found, however, that for the purposes of the present invention added amount of ferro-silicon must not be too large, otherwise a decrease the pressure softening temperature arises. It was found that this binder [b] expediently from 1.5% Ca0, 1.0% Fe203 and 0.5% ferro-silicon with an Si content of 90%; minor deviations from these values have no harmful effect, for example, the Si content of ferro-silicon can go down to about 60%. If only this binder is used in an amount of about 3 9 / o of the total mass From quartz gravel and quartz sand you already have a solid silica stone with a high Establish pressure softening temperature. That, the pore volume of these stones will be at the usual firing temperature of SK 14 to 15 are above 200/0.

Verwendet man aber gleichzeitig noch einen zweiten, aus einer Mischung glasbildender Stoffe bestehenden Binder [c], der einen Erweichungspunkt von 200 bis 400° C unterhalb der höchsten Brenntemperatur des Silikasteines hat, und zwar nur in der geringen Menge voll 0,4 bis 1 % der Gesamtmasse, so gelingt es, aus [a] etwa 96% Quarz und den Bindern [b] und [c] ohne Schwierigkeit Silikasteine mit einem Porenvolumen von weniger als 17 % herzustellen. Der zweite Binder erhält noch vorzugsweise eine geringe Menge Alkali, z. B. in Form von 0,05 % Lithiumoxyd, beigemischt.But if you use a second one at the same time, from a mixture existing binder [c] of glass-forming substances, which has a softening point of 200 up to 400 ° C below the highest firing temperature of the silica stone, namely only in the small amount full 0.4 to 1% of the total mass, it is possible to obtain from [a] about 96% quartz and the binders [b] and [c] without difficulty using silica stones Produce pore volume of less than 17%. The second binder still receives preferential a small amount of alkali, e.g. B. in the form of 0.05% lithium oxide, added.

Die Wirkung des zweiten Binders besteht im wesentlichen darin, daß bereits vor dem Einetzen der stärksten Quarzdehnung durch den sich bildenden Glasfluß unter gleichzeitig beschleunigter Quarzumwandlung eine so starke Verkittung der Quarzteilchen eintritt, daß bei Erreichung der höchsten Brenntemperaturen der Stein bereits so weit in sich verfestigt und umgewandelt ist, daß das Porenvolumen sich auf die gewünschten niedrigen Werte einstellt.The effect of the second binder is essentially that even before the onset of the greatest expansion of the quartz due to the glass flux that is being formed with accelerated quartz transformation at the same time, such a strong cementation of the Quartz particles occur that when the highest firing temperatures are reached, the stone is already solidified and transformed in itself to such an extent that the pore volume increases to the desired low values.

Der zweite Binder [c] besteht aus der Mischung eines Fluorids des Zinks oder Bleis, Borsäure, Aluminiumoxyd, Bariumoxyd und Lithiumoxyd. Es werden solche Mengen eingesetzt, daß im fertigen Stein maximal nicht mehr als 0,15% Aluminiumoxyd, Borsäure und Zink- bzw. Bleifluorid und nicht mehr als 0,5'% Bariumoxyd und 0,05 % Lithiumoxyd enthalten sind. Im allgemeinen wird man noch unter diesen Mengen bleiben können, vorzugsweise verwendet man nur 0,469/o des zweiten Binders. Um eine ganz gleichmäßige Verteilung dieser geringen Menge des zweiten Binders in der zu brennenden Steinmasse zu erreichen, werden die einzelnen Komponenten mit so viel feinstem Quarzsand oder Quarzmehl gemischt, daß 100 Gewichtsteile- der Mischung 84,54 Gewichtsteile Quarzmehl und 15,50 Gewichtsteile des Binders enthalten; hiervon kommen 3 bis 4 Gewichtsteile auf 96 bis 97 Gewichtsteile eines Gemenges aus Quarzsand- und Quarzkies zur Anwendung, wobei zu beachten ist, daß 3 Gewichtsteile zu 2,54 Gewichtsteilen aus Quarzsand besteben, die der gesamten Silikamasse zuzurechnen sind. Das Ansetzen der Steinmasse erfolgt in der Weise, daß zunächst der z. B. aus 1,5 0/11 Ca O oder auch, Ca(O H).2, 1,00% Fe20, und 0,519/o FeSi bestehende erste Binder [b] und 3 19/o der Mischung aus dem zweiten Binder [c] und feinstem Quarzsand bzw. Quarzmehl trocken und dann unter Zusatz von so viel Wasser gemischt wird, daß die erforderliche Preßfeuchtigkeit vorhanden ist, worauf dieses Gemisch mit einem Gemenge von z. B. 64,5 0/11 Quarzkies, 4% Quarzmehl und 25,5% Feinsand gemischt wird, wobei der Quarzkies zweckmäßigerweise zur Hälfte aus Quarzkies von 0 bis 1 mm Körnung und zur Hälfte aus 1 bis 2 mm Körnung besteht. Man. kann aber auch so vorgehen, daß man sowohl den ersten wie auch den zweiten Binder bzw. die Mischung aus dem zweiten Binder, und feinstem Quarzsand bzw. Quarzmehl mit der erforderlichen Wassermenge ansetzt und dann mit der Silikamasse vermischt. Als Preßmittel setzt man schließlich noch 0,7 bis 1 Q/o Sul'fitablauge zu. -The second binder [c] consists of a mixture of a fluoride des Zinc or lead, boric acid, aluminum oxide, barium oxide and lithium oxide. It will such amounts are used that in the finished stone no more than 0.15% aluminum oxide, Boric acid and zinc or lead fluoride and not more than 0.5% barium oxide and 0.05 % Lithium oxide are contained. In general one will stay below these amounts can, preferably only 0.469 / o of the second binder is used. Around a very even distribution of this small amount of the second binder in the to achieve burning stone mass, the individual components are with so much finest quartz sand or quartz powder mixed that 100 parts by weight of the mixture Contain 84.54 parts by weight of powdered quartz and 15.50 parts by weight of the binder; of this 3 to 4 parts by weight to 96 to 97 parts by weight of a mixture of quartz sand and quartz gravel for use, it being noted that 3 parts by weight to 2.54 Parts by weight of quartz sand are added to the total silica mass are. The preparation of the stone mass takes place in such a way that initially the z. B. off 1.5 0/11 Ca O or also, Ca (O H) .2, 1.00% Fe20, and 0.519 / o FeSi existing first Binder [b] and 3 19 / o of the mixture of the second binder [c] and the finest quartz sand or quartz flour dry and then mixed with the addition of so much water that the required moisture is present, whereupon this mixture with a Mixture of z. B. 64.5 0/11 quartz gravel, 4% quartz powder and 25.5% fine sand mixed is, with the quartz gravel expediently half of quartz gravel from 0 to 1 mm grain size and half of 1 to 2 mm grain size. Man. but can also be like that proceed that one has both the first and the second binder or the mixture from the second binder, and the finest quartz sand or quartz powder with the required Amount of water and then mixed with the silica mass. As a pressing means sets one finally adds 0.7 to 1 Q / o sulphite waste liquor. -

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Silikasteinen 35 durch Brennen eines mit einem Binder versetzten, Ferrosilicium und gasflußbildende Substanzen enthaltenden Gemenges von Quarzkies und feinem Quarzsand, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gemisches. von 96% Quarz (Komponente [a]), eines aus 3 "/o Calciumoxyd und Eisenoxyd und 0,5% Ferrosilicium (Siliciumgehalt 60 bis 90%) bestehenden Binders (Komponente [b]) und 0,4 bis 0,6% einer aus einem Fluorid des Zinks oder Bleis sowie Borsäure und ferner aus Aluminiumoxyd, Bariumoxyd und geringen Mengen Lithiumoxyd bestehenden Mischung (Komponente [c]). PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of silica bricks 35 by firing a mixture of quartz gravel and fine quartz sand which has been mixed with a binder and contains ferrosilicon and gas flow-forming substances, characterized by the use of a mixture. of 96% quartz (component [a]), a binder consisting of 3 "/ o calcium oxide and iron oxide and 0.5% ferrosilicon (silicon content 60 to 90%) (component [b]) and 0.4 to 0.6% a mixture consisting of a fluoride of zinc or lead and boric acid and also of aluminum oxide, barium oxide and small amounts of lithium oxide (component [c]). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente [c] von der Zusammensetzung 0,1519/o Aluminiumoxyd, 0,151/o Borsäure, 0,1519/o Zinkfluorid oder Bleifluorid, nicht mehr als 0,5% Bariumoxyd und 0,0519/o Lithiumoxyd verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a component [c] of the composition 0.1519 / o Aluminum oxide, 0.151 / o boric acid, 0.1519 / o zinc fluoride or lead fluoride, no more used as 0.5% barium oxide and 0.0519 / o lithium oxide. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gemenges aus 96,5419/o der Komponente [a], 1,5 0/11 C190, 1,011/o Fe2O3 und. 0,5% FeSi (Komponente [b]) und 0,46% der Komponente [c]. 3. Procedure according to the Claims 1 and 2, characterized by the use of a mixture of 96.5419 / o of component [a], 1.5 0/11 C190, 1.011 / o Fe2O3 and. 0.5% FeSi (component [b]) and 0.46% of component [c]. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente [c] zunächst mit so viel feinstem Quarzsand innig vermischt wird, daß in 100 Gewichtsteilen der anfallenden Mischung (Komponente [d]) 84,5% Quarzsand enthalten sind. 4. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that component [c] is initially intimately mixed with so much fine quartz sand is mixed that in 100 parts by weight of the resulting mixture (component [d]) It contains 84.5% quartz sand. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein trockenes oder nasses Gemisch von 1,5'% Ca0 oder Ca(OH)2, 1,0% Fe203, 0,5 % Fe S i und 3 0/11 der Komponente [b] einem Gemenge von 64,5 0/11 Quarzkies, 4 Q/11 Quarzmehl und 25,5 0/11 Feinsand zugesetzt wird, wobei der Quarzkies zur Hälfte aus OOuarzkies von 0 bis 1 mm Körnung und zur Hälfte aus 1 bis 2 mm Körnung besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 555 767, 752 150; österreichische Patentschrift Nr. 138 392.5. The method according to claim 4, characterized in that a dry or wet mixture of 1.5% Ca0 or Ca (OH) 2, 1.0% Fe 2 O 3, 0.5% Fe S i and 3 0/11 of the component [b] a mixture of 64.5 0/11 quartz gravel, 4 Q / 11 quartz flour and 25.5 0/11 fine sand is added, half of the quartz gravel being made of 0 to 1 mm grain size and half of 1 to 2 mm grain size. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 555 767, 752 150; Austrian patent specification No. 138 392.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2512087A1 (en) * 1974-03-26 1975-10-02 Centre Rech Metallurgique Refractory material for lining metallurgical containers - consisting of major proportion of silica, and minor proportion of chromium compound e.g. chromium trioxide

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DE555767C (en) * 1930-05-15 1932-07-27 Benno Wentz Dipl Ing Process for the manufacture of silica stones
AT138392B (en) * 1931-07-21 1934-07-25 Hermann Salmang Process for the production of silica stones.
DE752150C (en) * 1942-09-01 1952-10-27 Fried Krupp A G Process for the manufacture of silica stones

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